孫剛

（中國(guó)鐵通亳州分公司，安徽 毫州 236000）

1 GPON系統(tǒng)組成

GPON系統(tǒng)主要由OLT(光線路終端)、ODN(光分配網(wǎng)絡(luò))、ONU(光網(wǎng)絡(luò)單元)組成,其中ODN由光分路器和光纖線路等組成。OLT放置于業(yè)務(wù)接入中心節(jié)點(diǎn),為接入網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)側(cè)與城域網(wǎng)之間的接口,通過(guò)多個(gè)GE/FE接口上聯(lián)不同的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò);ONU放置于小區(qū)或樓內(nèi)機(jī)房,為接入網(wǎng)提供用戶側(cè)的接口,提供語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻等多業(yè)務(wù)流的接入,通過(guò)GE光口經(jīng)ODN上聯(lián)至OLT。

2 GPON的技術(shù)特點(diǎn)

高帶寬和高傳輸效率,下行速率高達(dá)2.488Gbit/s,上行為1.244Gbit/s,可以滿足運(yùn)營(yíng)商對(duì)未來(lái)業(yè)務(wù)的接入帶寬需求,使用GEM的封裝方式時(shí),綜合傳輸效率在93%以上。

單纖接入,使用單根光纖就可以滿足用戶的接入需求,可以大量節(jié)省運(yùn)營(yíng)商在接入層饋線段的光纖資源。

可以支持的接入距離更遠(yuǎn) (大于20km)。針對(duì)FTTB開(kāi)發(fā)的GPON系統(tǒng),其OLT到ONU的最遠(yuǎn)接入距離可以達(dá)到60km以上。

作為電信級(jí)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)設(shè)備的互操作性能有詳細(xì)的要求,對(duì)各種業(yè)務(wù)類(lèi)型都能提供相應(yīng)的QoS保證,GPON還規(guī)定了在接入網(wǎng)層面上的保護(hù)機(jī)制和完整的OAM功能,光纖自動(dòng)倒換時(shí)間小于50ms。

位于室外的光分配網(wǎng)中只有物理介質(zhì)特性非常穩(wěn)定的光纖和無(wú)源分光器,沒(méi)有任何有源設(shè)備,使得網(wǎng)絡(luò)具有高可靠性。

在接入網(wǎng)層面上提供一個(gè)統(tǒng)一的接入平臺(tái),節(jié)約了運(yùn)營(yíng)商維護(hù)和處理故障的成本。

3 目前GPON產(chǎn)品的市場(chǎng)定位和應(yīng)用模式

GPON技術(shù)是一種寬帶光接入技術(shù)，其產(chǎn)品定位必然是接入網(wǎng)。接入網(wǎng)是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)級(jí)的概念，它位于整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的末端，即電信網(wǎng)中最靠近最終用戶的業(yè)務(wù)接入層。而光纖接入網(wǎng)自身的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可根據(jù)用戶數(shù)量、業(yè)務(wù)種類(lèi)等因素，細(xì)分為主干層、配線層和引線層三層結(jié)構(gòu)。GPON設(shè)備的市場(chǎng)定位實(shí)際上是和運(yùn)營(yíng)商目前在接入網(wǎng)層面上光纖化的具體進(jìn)程有關(guān)。目前，運(yùn)營(yíng)商在接入層光纖化的基本策略都是相同的，即從接入網(wǎng)層面的饋線段、配線段到最終的引線段逐段逐步實(shí)現(xiàn)光纖化，最終的目標(biāo)即FTTH(光纖到戶)。目前，中國(guó)的運(yùn)營(yíng)商都已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)全部饋線段和大部分配線段的光纖化，而引線段的光纖化的過(guò)程相對(duì)而言顯得步伐沉重而緩慢。這當(dāng)中的原因很多，主要的原因有以下幾點(diǎn)：

(1)主流運(yùn)營(yíng)商的用戶銅線資源非常豐富，資產(chǎn)沉淀厚重，目前利用銅線承載的寬帶接入技術(shù)(xDSL)設(shè)備及技術(shù)規(guī)范成熟，價(jià)格低廉，目前的帶寬也能夠滿足絕大多數(shù)家庭用戶和一部分中小型企業(yè)的應(yīng)用需求，并且其帶寬還有進(jìn)一步擴(kuò)展的能力 (目前成熟的VDSL技術(shù)已經(jīng)可以將實(shí)際應(yīng)用的接入速率提高至 10M以上)；

(2)配套的工程技術(shù)規(guī)范不成熟，配套施工的技術(shù)復(fù)雜且費(fèi)用高昂；

(3)目前還沒(méi)有真正家庭用戶需要的基于高帶寬的數(shù)據(jù)應(yīng)用，F(xiàn)TTH的高帶寬無(wú)用武之地；

(4)設(shè)備本身的成本相對(duì)過(guò)高，限制了FTTH技術(shù)的推廣。

作為一種專用的接入網(wǎng)技術(shù)，GPON是實(shí)現(xiàn)FTTH的最佳技術(shù)。其技術(shù)規(guī)范所規(guī)定的最終目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)所有終端用戶的接入。為此，其規(guī)范規(guī)定了一系列面向家庭用戶的終端接口，如普通音頻脈沖電話 RJ11接口，基于VoIP的電話接口，有線電視同軸電纜RF接口等。但是，正如前面所述的，F(xiàn)TTH(即將GPON設(shè)備的ONU終端放在普通家庭中使用 )的應(yīng)用目前仍然面臨著成本過(guò)高等問(wèn)題。那么在目前的市場(chǎng)形勢(shì)下，GPON設(shè)備的市場(chǎng)定位是否準(zhǔn)確，直接確定了這一優(yōu)秀技術(shù)的市場(chǎng)和技術(shù)前景。

由于各個(gè)運(yùn)營(yíng)商目前在接入網(wǎng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了饋線段和配線段的光纖化，目前FTTn(光纖到節(jié)點(diǎn))的應(yīng)用時(shí)機(jī)已經(jīng)相當(dāng)成熟。這里的n可以代表一棟商務(wù)樓(FTTB)、一個(gè)用戶小區(qū)(FTTP)、一個(gè)多用戶群(FTTM)、一個(gè)路邊接入點(diǎn)(FTTC)、一個(gè)辦公室或小型商戶企業(yè) (FTTO)；FTTn的應(yīng)用場(chǎng)合很多，可以選擇的設(shè)備范圍也較大。在FTTn的應(yīng)用中，GPON設(shè)備可以顯示出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：專用的接入網(wǎng)技術(shù)規(guī)范，適用于接入網(wǎng)的應(yīng)用環(huán)境：為終端用戶提供真正源模式的TDM服務(wù)和高質(zhì)量的以太網(wǎng)接入服務(wù)；無(wú)源光網(wǎng)技術(shù)，整個(gè)光分配網(wǎng)(ODN)沒(méi)有有源器件，可維護(hù)性好，可靠性高，可以大大降低接入網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)成本，使運(yùn)營(yíng)商的接入網(wǎng)絡(luò)具有更強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)持續(xù)發(fā)展能力和生存能力；接入距離遠(yuǎn) (大于35km)，覆蓋范圍廣，可以適應(yīng)中國(guó)包括農(nóng)村地區(qū)的接入要求；組網(wǎng)結(jié)構(gòu)靈活，可以在接入層面實(shí)現(xiàn)星型、樹(shù)形、總線形、環(huán)形等各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。同時(shí)，具有實(shí)現(xiàn)全程雙向點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的線路保護(hù)能力。滿足了運(yùn)營(yíng)商對(duì)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化的需求；帶寬高達(dá) 2.5Gbit/s，網(wǎng)絡(luò)帶寬綜合利用率高達(dá)93%，可以滿足未來(lái)的高帶寬用戶的應(yīng)用需求；單纖傳輸，節(jié)省運(yùn)營(yíng)商的主干光纖資源；相對(duì)于其他的 FTTn手段，性價(jià)比高。綜上所述，目前GPON技術(shù)的最佳應(yīng)用場(chǎng)合是FTTn。利用其綜合接入性能，為運(yùn)營(yíng)商提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)、語(yǔ)音乃至視頻服務(wù)。

4.4 EPON與GPON技術(shù)比較

GPON與EPON最主要的區(qū)別表現(xiàn)在TC幀結(jié)構(gòu)上。GPON通過(guò)ATM和GFP兩種協(xié)議承載不同類(lèi)型的用戶數(shù)據(jù)。它的上、下行幀長(zhǎng)均為125μs。下行采用TDM方式，上行采用時(shí)分多址（TDMA）接入技術(shù)。上行幀由復(fù)用的突發(fā)傳輸時(shí)隙（slot）組成，每幀包括一個(gè)或多個(gè)ONU的傳輸時(shí)隙，通過(guò)下行幀的USBWmap（上行帶寬映射）域指示相應(yīng)ONU的上行數(shù)據(jù)發(fā)送。而EPON幀格式基本與IEEE802.3的以太數(shù)據(jù)幀格式兼容，只在以太幀中加入時(shí)標(biāo)及識(shí)別等信息，Ethernet PON數(shù)據(jù)通過(guò)不定長(zhǎng)的數(shù)據(jù)包傳輸。

GPON在用戶凈荷數(shù)據(jù)段承載ATM信元和（或）GFP幀。在OLT授權(quán)給ONU的上行發(fā)送時(shí)隙中，OLT盡量使分配給ONU的ATM凈荷塊為53字節(jié)的整數(shù)倍長(zhǎng)，如果凈荷不是信元的整數(shù)倍，將進(jìn)行碎片填充。信元總是被安排在凈荷的開(kāi)頭部分。GPON對(duì)ATM信元定界沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但必須確保信元頭中的HEC字節(jié)的校驗(yàn)。在GFP區(qū)段，超過(guò)上行幀范圍的GFP幀可被分片，沒(méi)有碎片產(chǎn)生，不會(huì)帶來(lái)任何效率損失。在操作完成前，OLT必須要求能夠維持多個(gè)GFP定界和緩沖分片幀。

因此，從標(biāo)準(zhǔn)和理論上說(shuō)，GPON與EPON相比有兩個(gè)優(yōu)勢(shì)，效率高、支持以太網(wǎng)之外的業(yè)務(wù)。EPON效率較低是因?yàn)槭褂?B/10B編碼作為線路碼，其本身就引入20%的帶寬損失，1.25Gbit/s的線路速率在處理協(xié)議本身之前實(shí)際就只有1Gbit/s了。GPON系統(tǒng)都使用擾碼作為線路碼，其機(jī)理與SONET或SDH一樣，由于只改變碼，不增加碼，所以沒(méi)有帶寬損失。在支持多業(yè)務(wù)方面，GPON能夠同時(shí)承載ATM信元和（或）GFP幀，有很好的提供服務(wù)等級(jí)、支持QoS保證和全業(yè)務(wù)接入的能力；而EPON目前的標(biāo)準(zhǔn)和一些廠商提供的設(shè)備均支持TDM業(yè)務(wù)。

5 結(jié)語(yǔ)

使用GPON技術(shù)在接入網(wǎng)層面上提供一個(gè)統(tǒng)一的接入平臺(tái),節(jié)約了運(yùn)營(yíng)商維護(hù)和處理故障的成本,可以在現(xiàn)階段解決絕大部分FTTn的業(yè)務(wù)需求。同時(shí),在運(yùn)營(yíng)商FTTn的應(yīng)用中可以充分體現(xiàn)其廣覆蓋、高帶寬、雙纖保護(hù)等特點(diǎn),并且位于室外的光分配網(wǎng)中只有物理介質(zhì)特性非常穩(wěn)定的光纖和無(wú)源分光器,沒(méi)有任何有源設(shè)備,使得網(wǎng)絡(luò)具有高可靠性。相信隨著設(shè)備成本的降低,GPON在接入網(wǎng)中的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛。

[1]余景文.GPON技術(shù)的研究[J].電信網(wǎng)技術(shù)，2004年11期.

[2]劉麗敏,陳雪.無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的新技術(shù)--GPON[J].現(xiàn)代電信科技，2003年12期.