浅析GPON技术及应用

摘要： 本文介绍GPON产生背景及技术原理，并结合GPON在运营商网络中的应用，从多个角度浅析了GPON技术，它将是“光进铜退”推进中的主流技术之一。

Abstract： This paper introduces the background and technology principle of GPON. Combining with the application of GPON in operator network， it discusses the GPON technology from many angles， and it will be one of the main stream technologies of the promotion of "optical access for replacing copper access".

关键词： GPON；光进铜退；FTTB；FTTH

Key words： GPON；optical access for replacing copper access；FTTB；FTTH

中图分类号：TN915 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）20-0236-02

1 概述

光通信最大的优势之一是能提供大容量、高速率的信息传输。从2007年开始，各大固网运营商均宣布开始实施“光进铜退”发展策略，即缩短网络中铜缆的长度，将光纤进一步向用户延伸，通过建设FTTx（光纤到某处）逐步使用光缆替代传统铜缆接入网中的干线段、馈线段、分线段和入户线段，把目前以铜缆为主要传输媒质的接入网演进为以光纤为主要传输媒质的宽带光接入网。在“光进铜退”策略的实施过程中，PON技术被认为建设FTTx的最主要的宽带接入技术。PON是基于一点对多点网络拓扑结构的一种FTTx接入技术。其结构主要是从光纤线路中断设备（OLT）下行通过一根光纤经由无源器件——光分路器，将光信号分路广播给各光用户终端设备（ONT）。

GPON最早由FASN组织提出，ITU-T在此基础上最终形成G984.x系列标准。基于GPON技术的设备基本结构与PON类似，也是由OLT（光线路终端）、ODN（光分配网络）、ONU/ONT（光网络单元）组成。其中，ODN由光分路器和光纤线路组成；OLT放置于业务接入中心节点，为接入网提供网络侧与局域网之间的接口，通过多个GE/FE上连接不同的业务网络；ONU放置于小区或楼内机房，为接入网提供用户侧的接口，提供语音、数据、视频等多业务流的接入，通过GE光口ODN上连至OLT。

2 技术特点

GPON技术由于具有传输速率高、传输距离长、效率高、可伸缩性强、强大的OAM能力和健壮性等多种优势，更能满足未来业务发展的需要，成为近年来FTTx领域的热点技术之一。

2.1 传输速率高

按照标准规定，GPON的上行速率和下行速率最高可达2.448Gb/s，能够满足未来网络应用日益增长的对高带宽的需求，其非对称性更能适应宽带数据业务市场。因此，GPON可以灵活配置上/下行速率。这种灵活配置可以降低运营商建设光接入网的建设成本。

2.2 传输距离长

GPON在单一光纤中完全集成了语音与数据。以其本身的格式传输语音与数据，不会额外增加网络的复杂性，并具有更远的传输距离。ONU之间的距离最远可达20km，GPON的这一特性可以满足绝大多数情况下的接入需求。

2.3 效率高

带宽是运营商的一种有限资源，因而必须实现最大的网络利用效率，在有限的宽带条件下获得最大收益。GPON在扰码效率、传输汇聚层效率、承载协议效率和业务适配效率等方面都比较高，其总效率也比较高，因而可以有效降低系统成本。所以，GPON解决方案可以使用户拥有更高宽带，它可以在接入网络上提供单个光波长高达2.488Gb/s的速率。

2.4 可伸缩性强

GPON通过ATM和GFP两种协议承载不同类的用户数据。它的上、下行帧长均为125us。下行采用广播方式，上行采用时分多址接入技术。这使GPON能够承载日益增多的各种协议和技术，包括支持诸多TDM和数据业务，以及支持存储区域网络和数据视频等新型业务。

2.5 强大的OAM能力和健壮性

GPON从满足消费者需求和便于电信运营商运行维护管理的角度，通过三种方式来进行维护、管理和控制：嵌入式OAM、PLOAM和ONT管理与控制接口。它借鉴了APON中PLOAM信元的概念，实现全面的运行维护管理功能，使GPON作为宽带综合接入的解决方案可运营型非常好。

3 GPON应用模式

3.1 FTTB应用模式

FTTB网络中由于ONU布设到DP，使得ONU的数量较多，而每个ONU接入的用户数量并不多。因此选择光纤传输技术时，应着重选择支持较多ONU数量的能够节省光纤资源的传输技术。现在及以后一段时间内，GPON是比较好的选择。具体采用GPON承载的FTTB应用模式有以下两种：

3.1.1 FTTB+xDSL

具体实现是将光纤端接点分布在楼层或楼道，小型DSLAM设备网络侧采用GPON上联口，用户侧提供xDSL接口通过双绞线入户。这种方式利用现有的双绞线资源，采用成熟的ADSL、VDSL等技术，可充分利用现有的线路资源，提供中小容量的DSL MDU，并且有适合室外恶劣环境的一体化机柜。

3.1.2 FTTB+LAN

具体实现是将光纤端接点分布在楼层或楼道，由ONU终结光信号，ONU提供多个以太网接口。受以太网五类线的距离限制，这种实现需要保证ONU到最终用户的走线距离不超过100m。

3.2 FTTH应用模式

光纤到家庭用户是利用光纤传输媒质连接通信局段和家庭住宅的接入方式，引入光纤由单个家庭住宅独享。在物理网络构成上，FTTH在OLT与ONU之间采用全程光纤的接入方式，将ONU光节点布设到居民用户家中，此时ONU称为ONT，直接提供UNI接口连接居民家庭网络。

FTTH模式比较适合社区信息化场合。社区信息化覆盖目前已经比较普遍，大多数社区采用ADSL接入技术实现，随着IPTV和高清电视等高带宽业务引入家庭，传统社区接入网络面临改造。GPON光接入平台立足高带宽接入，根据高档小区、别墅小区和普通小区的消费承受能力，分层次提供一步到位的FTTH。接入业务包括语音、宽带上网、IPTV视频等。FTTH模式提供系列化ONU/ONT终端，满足家庭用户有线方式、无线方式、广域网和局域网等各种业务接入需求。

4 结束语

使用GPON技术规划运营商的接入网络，可以在现阶段解决绝大部分FTTx业务需求，同时可以将原本复杂的接入网络层次进行改造简化。GPON技术在运营商FTTx的应用中可以充分体现其速率高、传输距离长等特点。同时采用GPON解决方案还可以大大缩短运营商的投资成本回收期。

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