GPON技術(shù)在廣電傳輸網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

林志樂

（廣東省廣播電視網(wǎng)絡(luò)股份有限公司江門鶴山分公司，廣東 江門 529700）

0 引 言

互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及云計(jì)算等技術(shù)的快速發(fā)展和進(jìn)步，有力地促進(jìn)了高清晰視頻的推廣和普及，尤其是中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)電信等公司，都在積極地推廣直播電視業(yè)務(wù)，利用互聯(lián)網(wǎng)電視搶占了很多的市場(chǎng)份額。中國(guó)廣電作為中國(guó)第四大運(yùn)營(yíng)商，為了保持自身的市場(chǎng)核心競(jìng)爭(zhēng)力，也積極地利用光纖傳輸技術(shù)構(gòu)建自己的全光網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的高速傳輸和分發(fā)[1]。目前，廣電傳輸網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)從以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)（Ethernet Passive Optical Network，EPON）技術(shù)向吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)（Gigabit Passive Optical Network，GPON）技術(shù)升級(jí)和革新，從而可以支持更高速度的數(shù)據(jù)傳輸和共享[2]。本文詳細(xì)地分析GPON技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，基于GPON技術(shù)設(shè)計(jì)了廣電傳輸網(wǎng)絡(luò)模型，并且分析GPON技術(shù)的應(yīng)用成效，以期為廣電傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)提供支持。

1 GPON技術(shù)應(yīng)用分析

GPON技術(shù)是進(jìn)入全光網(wǎng)絡(luò)時(shí)代后國(guó)際電信聯(lián)盟提出的無源接入技術(shù)，其可以有效地提升寬帶業(yè)務(wù)的傳輸效率，實(shí)現(xiàn)無源寬帶業(yè)務(wù)的發(fā)展和壯大。GPON技術(shù)主要包括三個(gè)關(guān)鍵組成部分，分別是光線路終端（Optical Line Terminal，OLT）設(shè)備、終端光網(wǎng)絡(luò)單元（Optical Network Unit，ONU）設(shè)備以及無源光分配網(wǎng)絡(luò)，這樣就可以為用戶提供一個(gè)高帶寬、低延遲和高質(zhì)量的寬帶接入系統(tǒng)[3]。GPON技術(shù)作為最新的光網(wǎng)接入技術(shù)，已經(jīng)在中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通三大運(yùn)營(yíng)商的業(yè)務(wù)中得到廣泛 應(yīng)用。

GPON技術(shù)具有很多的優(yōu)勢(shì)。第一，基于GPON技 術(shù) 建設(shè) 的光 網(wǎng)絡(luò) 下行 速率 達(dá)到 了2.5 Gb·s-1，支持動(dòng)態(tài)速率分配；第二，GPON網(wǎng)絡(luò)可以采取靈活的數(shù)據(jù)封裝標(biāo)準(zhǔn)，這樣不需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換，即可滿足網(wǎng)絡(luò)通信傳輸要求；第三，GPON網(wǎng)絡(luò)采取扁平化的組網(wǎng)模式，因此可以更好地實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)單建設(shè)，運(yùn)營(yíng)維護(hù)也比較簡(jiǎn)單和方便；第四，GPON網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)穩(wěn)定性非常高，因此可以有效地避免不穩(wěn)定因素，進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)馁|(zhì)量控制水平和能力，確保網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和魯棒性；第五，GPON網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步改進(jìn)了服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service，QoS）控制機(jī)制，并在處理不同的QoS要求（如延遲、抖動(dòng)和丟包率）時(shí)實(shí)現(xiàn)了更好的性能。

2 基于GPON技術(shù)的廣電傳輸網(wǎng)絡(luò)模型設(shè)計(jì)

GPON技術(shù)在廣電傳輸網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用領(lǐng)域很多，本文以IP直播業(yè)務(wù)為研究案例，詳細(xì)地闡述GPON技術(shù)的具體應(yīng)用。IP直播業(yè)務(wù)采用GPON技術(shù)構(gòu)建一個(gè)分層的傳輸架構(gòu)，組成部分包括省級(jí)IP服務(wù)平臺(tái)、地市級(jí)IP播控平臺(tái)、城域GPON承載網(wǎng)以及用戶側(cè)IP終端接入設(shè)備。省級(jí)IP服務(wù)平臺(tái)可以完成IP直播業(yè)務(wù)的鑒權(quán)、配置服務(wù)和急速切臺(tái)服務(wù)，同時(shí)可以集成第三方網(wǎng)絡(luò)資源平臺(tái)，比如騰訊視頻、優(yōu)酷視頻等[4]。地市級(jí)IP播控平臺(tái)可以利用GPON網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)IP地址業(yè)務(wù)的直播信號(hào)源的組播。GPON網(wǎng)絡(luò)在IP直播業(yè)務(wù)中完成電視信號(hào)的組播分發(fā)。詳細(xì)的業(yè)務(wù)傳輸模型如圖1所示。

圖1 基于GPON技術(shù)的IP直播電視業(yè)務(wù)傳輸模型

地市級(jí)IP播控平臺(tái)作為一線業(yè)務(wù)部門，可以完成IP直播業(yè)務(wù)的信號(hào)源處理、信號(hào)源調(diào)度和信號(hào)源分發(fā)功能，然后將相關(guān)的數(shù)據(jù)與省級(jí)IP服務(wù)平臺(tái)集成在一起，實(shí)現(xiàn)IP直播業(yè)務(wù)與每一個(gè)用戶之間的協(xié)同融合。二者融合之后，可以通過GPON網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào)，實(shí)現(xiàn)路由信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)、終端認(rèn)證、光纖數(shù)據(jù)接入等功能，同時(shí)將信號(hào)傳輸給每一個(gè)用戶終端ONU，完成IP直播業(yè)務(wù)的授權(quán)、認(rèn)證、傳輸和接收[5]。

3 GPON技術(shù)在廣電傳輸網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用成效分析

GPON技術(shù)在廣電傳輸網(wǎng)絡(luò)地應(yīng)用成效非常顯著。IP直播電視業(yè)務(wù)實(shí)施結(jié)果顯示，傳統(tǒng)的EPON技術(shù)的傳輸速率為126.3 Mb·s-1，采用GPON技術(shù)構(gòu)建傳輸網(wǎng)絡(luò)之后，傳輸速率增加到了1 100 Mb·s-1，并且承載的用戶數(shù)量也大大增加，從傳統(tǒng)的160戶增加到了620戶。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，EPON網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，隨著用戶數(shù)目的增加，在160～320戶之間，數(shù)據(jù)傳輸速度明顯下降，從132.6 Mb·s-1下降到了108.42 Mb·s-1。GPON傳 輸 網(wǎng)絡(luò) 自 身 的 傳輸 速 率非常高，即使用戶數(shù)達(dá)到640戶，傳輸速度依然為802.41 Mb·s-1。實(shí)施結(jié)果如圖2所示。

圖2 EPON和GPON傳輸網(wǎng)絡(luò)承載用戶及傳輸速度實(shí)施結(jié)果對(duì)比

廣電傳輸網(wǎng)絡(luò)引入GPON技術(shù)，可以大幅度提升網(wǎng)絡(luò)承載用戶數(shù)量，同時(shí)提高傳輸速度，能夠滿足4K、8K等高清晰視頻傳輸需求。因此，廣電網(wǎng)絡(luò)也可以積極地實(shí)施EPON技術(shù)升級(jí)GPON技術(shù)，實(shí)現(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)改造。廣電網(wǎng)絡(luò)可以將用戶劃分為三類，分別是普通用戶、高端用戶和商業(yè)用戶。對(duì)于普通用戶，采用GPON+ONU的改造模式；對(duì)于高端用戶，可以采用GPON+LAN的技術(shù)改造模式；對(duì)于商業(yè)用戶，則可以根據(jù)商業(yè)用戶的需求特點(diǎn)，在FTTB+DSLAM技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，提高業(yè)務(wù)水平。

廣電傳輸網(wǎng)絡(luò)利用GPON技術(shù)組建全光網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)營(yíng)維護(hù)也非常靈活和簡(jiǎn)單，可以有效地降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)和維護(hù)帶來的人員開支。本文針對(duì)某市廣電傳輸網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)維護(hù)開支進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。2017年，該市網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本為261.8萬元，2018年增加到346.1萬元，2019年增加到461.9萬元，年增幅均達(dá)到了30.0%以上。2020年開始建設(shè)GPON傳輸網(wǎng)絡(luò)，部分地域采取GPON網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本下降到300.5萬元，下降幅度達(dá)到了34.94%。2021年該市全部采用GPON網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)營(yíng)維護(hù)開支僅為210.8萬元，與2019年相比，降幅達(dá)到了54.36%，2017—2021年的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)維護(hù)開支如表1所示。

表1 某市廣電傳輸網(wǎng)絡(luò)2017年—2021年的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用

2017年，該市采用EPON網(wǎng)絡(luò)時(shí)每年的平均故障率為1.34%，2018年為1.47%，2019年平均故障率隨著用戶增多而達(dá)到高峰，為2.04%。但是2020年部署GPON網(wǎng)絡(luò)以來，該市廣電網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào)的故障率明顯下降，2020年的平均故障率為1.04%，2021年的平均故障率為0.41%。GPON網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào)的穩(wěn)定性也大幅度提高，從而可以有效減少客戶投訴次數(shù)，提高服務(wù)質(zhì)量。

4 結(jié) 語(yǔ)

GPON技術(shù)是光纖網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要里程牌，已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。廣電網(wǎng)絡(luò)面對(duì)中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)電信等運(yùn)營(yíng)商的競(jìng)爭(zhēng)，直播電視業(yè)務(wù)的份額被搶奪，市場(chǎng)核心競(jìng)爭(zhēng)力變?nèi)?，因此亟需利用GPON技術(shù)實(shí)現(xiàn)廣電傳輸網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)和改造，進(jìn)一步提高廣電網(wǎng)絡(luò)傳輸速度和承載業(yè)務(wù)能力，在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)立于不敗之地。