GPON技術在廣電傳輸網(wǎng)絡中的應用

林志樂

（廣東省廣播電視網(wǎng)絡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)及云計算等技術的快速發(fā)展和進步，有力地促進了高清晰視頻的推廣和普及，尤其是中國移動、中國聯(lián)通和中國電信等公司，都在積極地推廣直播電視業(yè)務，利用互聯(lián)網(wǎng)電視搶占了很多的市場份額。中國廣電作為中國第四大運營商，為了保持自身的市場核心競爭力，也積極地利用光纖傳輸技術構建自己的全光網(wǎng)絡，實現(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)絡已經(jīng)從以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡（Ethernet Passive Optical Network，EPON）技術向吉比特無源光網(wǎng)絡（Gigabit Passive Optical Network，GPON）技術升級和革新，從而可以支持更高速度的數(shù)據(jù)傳輸和共享[2]。本文詳細地分析GPON技術的應用現(xiàn)狀，基于GPON技術設計了廣電傳輸網(wǎng)絡模型，并且分析GPON技術的應用成效，以期為廣電傳輸網(wǎng)絡的建設提供支持。

1 GPON技術應用分析

GPON技術是進入全光網(wǎng)絡時代后國際電信聯(lián)盟提出的無源接入技術，其可以有效地提升寬帶業(yè)務的傳輸效率，實現(xiàn)無源寬帶業(yè)務的發(fā)展和壯大。GPON技術主要包括三個關鍵組成部分，分別是光線路終端（Optical Line Terminal，OLT）設備、終端光網(wǎng)絡單元（Optical Network Unit，ONU）設備以及無源光分配網(wǎng)絡，這樣就可以為用戶提供一個高帶寬、低延遲和高質(zhì)量的寬帶接入系統(tǒng)[3]。GPON技術作為最新的光網(wǎng)接入技術，已經(jīng)在中國移動、中國電信和中國聯(lián)通三大運營商的業(yè)務中得到廣泛 應用。

GPON技術具有很多的優(yōu)勢。第一，基于GPON技 術 建設 的光 網(wǎng)絡 下行 速率 達到 了2.5 Gb·s-1，支持動態(tài)速率分配；第二，GPON網(wǎng)絡可以采取靈活的數(shù)據(jù)封裝標準，這樣不需要進行網(wǎng)絡傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換，即可滿足網(wǎng)絡通信傳輸要求；第三，GPON網(wǎng)絡采取扁平化的組網(wǎng)模式，因此可以更好地實現(xiàn)光網(wǎng)絡的簡單建設，運營維護也比較簡單和方便；第四，GPON網(wǎng)絡的傳輸介質(zhì)穩(wěn)定性非常高，因此可以有效地避免不穩(wěn)定因素，進一步提高網(wǎng)絡傳輸?shù)馁|(zhì)量控制水平和能力，確保網(wǎng)絡傳輸?shù)膶崟r性和魯棒性；第五，GPON網(wǎng)絡進一步改進了服務質(zhì)量（Quality of Service，QoS）控制機制，并在處理不同的QoS要求（如延遲、抖動和丟包率）時實現(xiàn)了更好的性能。

2 基于GPON技術的廣電傳輸網(wǎng)絡模型設計

GPON技術在廣電傳輸網(wǎng)絡中的應用領域很多，本文以IP直播業(yè)務為研究案例，詳細地闡述GPON技術的具體應用。IP直播業(yè)務采用GPON技術構建一個分層的傳輸架構，組成部分包括省級IP服務平臺、地市級IP播控平臺、城域GPON承載網(wǎng)以及用戶側(cè)IP終端接入設備。省級IP服務平臺可以完成IP直播業(yè)務的鑒權、配置服務和急速切臺服務，同時可以集成第三方網(wǎng)絡資源平臺，比如騰訊視頻、優(yōu)酷視頻等[4]。地市級IP播控平臺可以利用GPON網(wǎng)絡實現(xiàn)IP地址業(yè)務的直播信號源的組播。GPON網(wǎng)絡在IP直播業(yè)務中完成電視信號的組播分發(fā)。詳細的業(yè)務傳輸模型如圖1所示。

圖1 基于GPON技術的IP直播電視業(yè)務傳輸模型

地市級IP播控平臺作為一線業(yè)務部門，可以完成IP直播業(yè)務的信號源處理、信號源調(diào)度和信號源分發(fā)功能，然后將相關的數(shù)據(jù)與省級IP服務平臺集成在一起，實現(xiàn)IP直播業(yè)務與每一個用戶之間的協(xié)同融合。二者融合之后，可以通過GPON網(wǎng)絡傳輸信號，實現(xiàn)路由信號轉(zhuǎn)發(fā)、終端認證、光纖數(shù)據(jù)接入等功能，同時將信號傳輸給每一個用戶終端ONU，完成IP直播業(yè)務的授權、認證、傳輸和接收[5]。

3 GPON技術在廣電傳輸網(wǎng)絡中的應用成效分析

GPON技術在廣電傳輸網(wǎng)絡地應用成效非常顯著。IP直播電視業(yè)務實施結果顯示，傳統(tǒng)的EPON技術的傳輸速率為126.3 Mb·s-1，采用GPON技術構建傳輸網(wǎng)絡之后，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。

實驗結果顯示，EPON網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)信號時，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 自 身 的 傳輸 速 率非常高，即使用戶數(shù)達到640戶，傳輸速度依然為802.41 Mb·s-1。實施結果如圖2所示。

圖2 EPON和GPON傳輸網(wǎng)絡承載用戶及傳輸速度實施結果對比

廣電傳輸網(wǎng)絡引入GPON技術，可以大幅度提升網(wǎng)絡承載用戶數(shù)量，同時提高傳輸速度，能夠滿足4K、8K等高清晰視頻傳輸需求。因此，廣電網(wǎng)絡也可以積極地實施EPON技術升級GPON技術，實現(xiàn)傳輸網(wǎng)絡的升級改造。廣電網(wǎng)絡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。對于普通用戶，采用GPON+ONU的改造模式；對于高端用戶，可以采用GPON+LAN的技術改造模式；對于商業(yè)用戶，則可以根據(jù)商業(yè)用戶的需求特點，在FTTB+DSLAM技術的基礎上進行改進，提高業(yè)務水平。

廣電傳輸網(wǎng)絡利用GPON技術組建全光網(wǎng)絡，運營維護也非常靈活和簡單，可以有效地降低網(wǎng)絡運營和維護帶來的人員開支。本文針對某市廣電傳輸網(wǎng)絡的運營維護開支進行統(tǒng)計分析。2017年，該市網(wǎng)絡運營維護成本為261.8萬元，2018年增加到346.1萬元，2019年增加到461.9萬元，年增幅均達到了30.0%以上。2020年開始建設GPON傳輸網(wǎng)絡，部分地域采取GPON網(wǎng)絡，運營維護成本下降到300.5萬元，下降幅度達到了34.94%。2021年該市全部采用GPON網(wǎng)絡，運營維護開支僅為210.8萬元，與2019年相比，降幅達到了54.36%，2017—2021年的網(wǎng)絡運營維護開支如表1所示。

表1 某市廣電傳輸網(wǎng)絡2017年—2021年的網(wǎng)絡運營維護費用

2017年，該市采用EPON網(wǎng)絡時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到高峰，為2.04%。但是2020年部署GPON網(wǎng)絡以來，該市廣電網(wǎng)絡傳輸信號的故障率明顯下降，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)絡傳輸信號的穩(wěn)定性也大幅度提高，從而可以有效減少客戶投訴次數(shù)，提高服務質(zhì)量。

4 結 語

GPON技術是光纖網(wǎng)絡發(fā)展的重要里程牌，已經(jīng)在許多領域得到廣泛應用。廣電網(wǎng)絡面對中國移動、中國聯(lián)通和中國電信等運營商的競爭，直播電視業(yè)務的份額被搶奪，市場核心競爭力變?nèi)?，因此亟需利用GPON技術實現(xiàn)廣電傳輸網(wǎng)絡的升級和改造，進一步提高廣電網(wǎng)絡傳輸速度和承載業(yè)務能力，在競爭激烈的市場立于不敗之地。