PON接入网建设方案分析

【摘要】 无源光网络PON技术是目前世界范围内宽带接入网的主流技术，它也被公认为是“光进铜退”时代中“三网合一”的最终解决方案。由它衍生而出的APON、BPON、EPON和GPON都在不同领域发挥着自己的应用效能。在这里GPON无疑是无源光网络家族中最为重磅的一员，它不但具有强于其它三种技术的高带宽、大分光比，也有更高的发射功率，解决了传统光纤中传输距离与带宽存在冲突的问题。所以本文就基于GPON来谈谈它的基本系统结构、关键技术，并在最后通过某住宅小区的FTTH接入网工程验证了GPON技术在接入网建设中的推广条件与应用能力。

【关键词】 PON GPON 接入网络 技术性能 方案 应用

基于GPON技术的接入网建设是目前最靠近终端用户的一层网络，它主要利用到了诸如GEM等适配方法，既能够满足现有用户的高带宽业务需求，也能最大程度为未来新业务的实施拓展空间，容纳更多应用。作为目前光纤宽带接入最有优势的技术，GPON已经成为了全球范围内的网络热点课题，为人们所广泛应用和深入研究。

一、PON

1、PON的构成。PON（Passive Optical Network）即无源光纤网络，它是一种不含有任何电子器件与电子电源，全部由无源器件组成的网络类型。作为一种网络光纤系统，它具有单纤双向和PM2P结构，主要组成部分包括了OLT局端光线路终端、ODN光分配网络和ONU用户光纤网络单元。如图1。

如图1所示，在PON系统的下行波长为1490nm，OLT所发送的信号会通过ODN到达每一个用户的ONU网络单元，每个ONU只接收发给自己的数据，丢弃其它数据。而上行方向的ONU却只能通过上行波长为1310nm 将信号上传给OLT，并不会让信号到达任何其他ONU。所以为了避免和遏制这种数据方面的冲突，提高光纤网络的信号传输效率，在PON的上行方向会采用TDMA多地址接入方式对上行端的每一个ONU进行数据发送，从而起到对ONU所发送数据进行运行管理的作用。如图2。

2、GPON。GPON是PON系统技术中的一种，它的宗旨就是规范工作速率高于1Gbit/s以上的PON网络，所以就叫它为GPON（Gigabit Passive Optical Network）。它除了能够支持更高速率的光纤网络服务之外，还能为用户提供诸如OAM&P这样的扩展功能体验。GSR文档的开发说明GPON是一种完全依照消费者需求而进行设计和改革的网络通信运营商驱动解决方案，它具有很广阔的扩展性和可塑性[1]。

二、关于GPON系统

1、GPON的主要构成。GPON由装置于中心机房的OLT、用户终端的ONU和光纤分配网络ODN组成。它们都向上行提供广域的网络接口，比如DS-3、ATM和GE等等。其中ONU可以为用户提供从10～100BaseT的网络资源，而ODN则主要由光分支器、光缆、耦合器等无源器件构成，这些就共同组成了高速的GPON网络系统结构。

2、GPON的相关技术。1）光信号的发送与接收。该功能对光器件等硬件要求很高，它主要发起于PON系统的上行链路，利用到了TDMA接入方式，在规定时间内通过ONU进行指定数据的发送。所以在这一技术过程中，ONU所使用的激光器可以实现快速打开和关闭，对于OLT而言具有突发接收的能力，能够快速处理接收和发送的光信号，是GPON中的重要功能。2）功率电平的平衡调整。该技术的的特色就是融入了功率电平调整机制，即在GPON的去帧结构中引入功率电平调整，实现了相关开销字节的管理，最终起到了对ONU发送光功率等级的控制作用。它能够解决ONU距离的不等，也能够克服OLT发送和接收信号判断困难等问题。在此机制中，OLT可以根据对功率等级序列信息调整来控制ONU的发光功率，进而减小OLT的动态收光范围。这一机制从根本上降低了ONU在光分配网中的发射功率，进而增加了ONU激光器的使用寿命。3）动态带宽分配。每一种PON技术中都有动态带宽分配功能，GPON系统的动态带宽分配不但可以支持ATM信源，也能够发出一种其特有的GEM帧，它是在控制高速率宽带时所特有帧数技术，可以帮助GPON系统更稳定的进行高速率动态带宽调整作业，避免出现任何程序失误[2]。

三、基于PON技术的的接入网建设方案分析

1、某小区PON接入网工程概况。本文所介绍的花园小区正在施工FTTH接入工程，该工程采用FTTH二级分光的全覆盖建设模式，全小区合计用户800户。安装了288芯的落地光缆交接箱1座，有30个光分纤分配箱。根据用户分布的情况，充分利用光口资源，采用不同的分光比模式，故在光缆交接箱内，有1：4的分光器12台，1：8的分光器1台， 1：16的分光器1台。

2、OLT的建设方案概述。花园小区OLT的安装是为了接入小区内的主要网络机房，从而符合OLT设备接入网络结构扁平化的集中放置需求，更能够便于集中管理和日常维护。该小区的ODN覆盖半径为8公里，这一覆盖范围对ODN光分配网具有很高的投资合理性。所以花园小区的OLT选择建在距小区附近的接入网络机房。在这一结构中，OLT的下行方向会为ODN提供相应的光纤接口，而上行方向则主要为系统供给GE接口，为了加强光信号的传输，工程中还为接入网机房增添了16个GPON接口与4块PON板。

3、主干光缆环网建设。由于接入网络机房中管道资源受到传输制约，所以花园小区选择了P2P的方式进行主干光缆的敷设方式，直到主干光缆管道建设完善后才能进行环网建设。此次工程中，主干光缆的敷设主要取决于花园小区内部光缆交接箱中的一级分光器数量。该小区光缆交接箱中已经安装了一级分光器14个，如果主干光缆在预留出资源传输冗余量的情况下，那么该工程的主干光缆应该敷设24芯。在基于GPON技术的小区接入网建设施工中，应该考虑对主干光缆与城域网络进行光缆工程的结合，也就是适当的对城区内进行预先规划，这样做就能够节省大量的中继光纤，只选择在必要的街道节点进行城域网的光缆交接箱建设，而主干光缆接入网则由光缆交接箱的分布而进行有规律的布置。此行为的作用就是大量节省了机房的ODF资源，对城域网络机房光缆资源也是一种保护。

4、光纤链路的损耗计算。光纤链路损耗是GPON接入网建设的重要网络性能指标，它考察了GPON光路的传输能力，是接入网建设工程之后的重要评价指标。如果在GPON技术中运用classB+光模块，那么它的上下行最大允许插损就应在28dB。该小区机房到用户端的平均传输距离为3公里，有两个连接器和4个光缆热熔接头，两个机械连续点，主要采用了二级分光的分光方式，分光比为1：64，那么它的信号传输通道损耗应该为：4x0.1+2x0.3+2x0.2+3x0.35+20=25.1 dB，该数值小于28dB，他符合光信号通道的损耗标准[3]。

总结：基于PON系统中高速率GPON技术的接入网建设是目前我国发展FTTH光纤建设的最重要技术之一。GPON的高带宽、高分光比与高发射功率使其拥有了良好的应用性与信号传输性。随着我国光纤技术与网络的不断普及发展，运营商也将进一步的降低建网成本，服务于用户，使得PON接入网建设越来越深入人心。

参 考 文 献

[1] 孙志刚.基于FTTx技术的网络建设研究及应用[J].现代电子技术，2009，32（23）：91-94.

[2] 刘毅.基于PON技术的接入网研究及工程实践[D].北京邮电大学，2012.66-67.