现代GPON技术概述及应用浅谈

摘要：GPON技术是基于ITU-TG.984.x标准的最新一代宽带无源光综合接入标准,具有高带宽,高效率,大覆盖范围,用户接口丰富等众多优点,可以为用户提供优质、可靠、安全的语音、数据、视频三网合一业务接入。随着移动网络的飞速发展，进入21世纪后PON一直被认为是光接入网中颇具应用前景的技术,它打破了传统的点到点解决方法,在解决宽带接入问题上是一种经济的、面向未来多业务的用户接入技术。

关键词：GPON技术；结构特点；应用模式

中图分类号：TN91文献标识码：A文章编号：

1．GPON基本结构

光分配网络（ODN）是一种点对多点的无源网络，按照光分路器的连接方式可以组成多种结构，其中，星形和树形为最常用结构。

1.1 星形结构

当ONU 与OLT 之间按点对点配置，即一个ONU 直接与OLT 的一个PON口相连，中间没有光分路器（OBD）时就构成星形结构。OLT 和ONU间的光链路可以是一根光纤，也可以是二根光纤。

1.2 树形结构

树形结构有两种基本形式，如下：

1）当OLT 与ONU 之间按一点对多点配置，即每一个OLT 与多个ONU 相连，中间设有一个光分路器（OBD）时就构成树形结构（一），其优点跳接少，减少了光缆线路全程的衰减和故障率，便于数据库管理管理，缺点是光分路器后面的光缆数量大，对管道的需求量大，特别在光分路器集中安装时。

2）当采用两个或两个以上光分路器（OBD）按照级联的方式连接时就构成树形结构，优点是由于光分路器分散安装减少了对管道的需求，适用于用户比较分散的小区，缺点是增加了跳接点，即增加了线路衰减，出现故障概率增加，同时数据库的管理增加难度。

2．GPON技术特点

高带宽和高传输效率,下行速率高达2.488Gbit/s,上行为1.244Gbit/s,可以满足运营商对未来业务的接入带宽需求,使用GEM的封装方式时,综合传输效率在93%以上。

单纤接入,使用单根光纤就可以满足用户的接入需求,可以大量节省运营商在接入层馈线段的光纤资源。

可以支持的接入距离更远(大于20km)。针对FTTB开发的GPON系统,其OLT到ONU的最远接入距离可以达到60km以上。

作为电信级的计算机网络技术标准,对设备的互操作性能有详细的要求,对各种业务类型都能提供相应的QoS保证,GPON还规定了在接入网层面上的保护机制和完整的OAM功能,光纤自动倒换时间小于50ms。

位于室外的光分配网中只有物理介质特性非常稳定的光纤和无源分光器,没有任何有源设备,使得网络具有高可靠性。

在接入网层面上提供一个统一的接入平台,节约了运营商维护和处理故障的成本。

3．GPON在FTTn中的应用模式

3.1 FTTB应用模式

光纤到楼宇FTTB是宽带光接入网的典型应用类型之一,其特征是,以光纤替换用户引入点之前的铜线电缆,ONU部署在传统的分线盒(用户引入点)即DP,ONU下采用其他介质接入用户,如现有的金属线或无线,每个ONU典型支持用户数为十多户到一百户左右。

在FTTB系统中,OLT通常放置在端局,作为用户业务的收敛及分发,上联网络侧采用光纤接口,通过光纤网络连接ONU设备,在ONU处终结光信号,用户侧提供铜线或五类线接口,接口类型包括POTS、ISDN、ADSL/ADSL2+、VDSL/VDSL2、以太网等。

FTTB网络结构在ONU点需要解决供电问题,可以采用本地供电,或者由位于局端的远程供电系统,也可以区域集中供电,目前以本地供电为主。另外,由于MDU提供较多VOIP语音业务的接入,需要考虑备用电源解决方案;业界主流的备用电源解决方案包括:交流UPS;一次电源+蓄电池;楼道应急电等。

由于FTTB网络中,ONU布设到DP,使得ONU的数量较多,每个ONU接入的用户数量不多,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。现阶段及以后一段时间内,GPON是比较好的技术选择。具体的应用模式又有如下几种:

3.1.1 FTTB+xDSL

具体实现是将光纤端接点分布在楼层(高层楼宇)或楼道(多层建筑),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ADSL2+、VDSL相关技术,可以充分利用现有的线路投资。

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(高层楼宇)或楼道(多层建筑),由ONU终结光信号,ONU提供多个以太网接口。由于以太网五类线具有的距离限制,这种实现需要保证ONU到最终用户的走线距离不超过100米。

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端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光节点部署到居民用户家中,此时ONU称为ONT,直接提供UNI接口连接居民家庭网络。

在FTTH网络中,无论是别墅区还是多层小区,ONU都是置于用户家中,在OLT和ONU之间采用无源的光分配网络,在GPON系统中,主要是光分路器和光纤构成,OLT可以置于远端的端局机房,也可以置于小区机房,具体可以依据实际条件而定。FTTB网络结构在ONU点需要解决供电问题,可以采用家庭220V直接供电或通过UPS供电。

语音业务采用VoIP将是适合于网络发展的选择,实现方式有两种:ONU本身内置IAD功能或通过外置IAD来实现。

OLT和ONU侧都提供了高速接入的数据接口,对于数据业务具备有天然的接入。由ONU的以太网接口提供用户的宽带上网接入,根据现阶段的宽带应用实际,用户认证和管理仍然可以由BRAS来完成,以现有用户管理方式的一致性。对数据业务的接入,主要是需要采用合适的QoS策略,根据不同的业务提供不同的QoS保证,从而为不同的业务提供不同的带宽保证和业务质量。

对于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、数字家庭、宽带上网(有线和无线方式可选)、IPTV视频、CATV视频业务等,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．GPON应用案例

4.1 接入举例

普通住宅片区：一条街道的片区覆盖，100栋民房，覆盖100户家庭和商铺，采用光纤直接到户，ONU光节点部署到居民用户建筑物解决相应业务。

4.2 解决方案

1) 接入网机房内的OLT下带一个144芯的主干环，主干环配置4个片区光交箱；

2) 每个片区光交箱下再根据覆盖需求下带若干光缆配线箱；

3) 从片区光交箱的ODF架上引出24芯骨架带缆，通过光缆配线箱进行分配，采用1:32集中分光，并使用一体化分光模块将分光器安置于ODF上；

4) 尾纤从光缆配线箱引出到达各用户，在室内配置ONU提供业务服务。

4.3 接入特点及建设原则

根据用户情况或现有布线，最后入室侧采用尾纤，配线光缆按照一户一芯最终用户数配置到位，利用GPON解决语音和数据业务。

5．结束语

全球各地的电信运营商正在将无源光网络(PON)作为一种提升高速宽带技术应用和一种长期基础设施的选择。相比现有的DSL系统,PON可以让这些电信商能以更低的运营成本来提供更高的带宽,同时地理覆盖范围也更大。GPON技术作为一种点到多点宽带接入技术,吸取了之前很多类似技术成功的经验和失败的教训,并且是一种由电信运营商主导制定的ITU技术标准,在技术出现之初,就拥有了很多其他接入技术所没有的优势。如果在今后的一两年内,世界主要运营商和厂商能够持续地积极介入和参与,GPON技术的市场前景是非常光明的。

参考文献：

[1]计算机网络技术与应用，朱小明，中国铁道出版社.

[2]无线网络技术教程，金光，清华大学出版社.