王海東 齊琳琳

摘要：廣電行業(yè)其獨有的同軸電纜接入模式已經(jīng)無法滿足用戶對百兆以上大帶寬網(wǎng)絡的需求。近年來GPON的全光接入模式越來越多的受到運營商和用戶的信賴，廣電行業(yè)的接入網(wǎng)也面臨著再次升級改造。在探索新技術的先進性的同時，兼顧到資金投入的經(jīng)濟性，尋找一套可以指導工程建設的光纖到戶的網(wǎng)絡改造方案。

關鍵詞：GPON、接入網(wǎng)、GEM

近年來，中國互聯(lián)網(wǎng)技術在騰飛，各種網(wǎng)絡應用進入了我們的生活：4K超高清視頻、抖音現(xiàn)場直播、微信視頻聊天等。其改變了人們生活的同時，也提高了人們對網(wǎng)絡傳輸速度、質(zhì)量上的要求。在光接入網(wǎng)中，PON無源光網(wǎng)絡）作為業(yè)界的翹楚，打破了傳統(tǒng)的PtoP的接入模式，采用點到多點的接入方式，其中GPON最具有優(yōu)勢。

一、GPON的發(fā)展

自2002年FSAN聯(lián)盟提出了第一個GPON解決方案后，ITU-T開始對其進行標準化工作。在2003年通過了G.9841.1：規(guī)范了系統(tǒng)總體特性和G.984.2：規(guī)范了系統(tǒng)的物理媒質(zhì)層及上下行帶寬。2004年通過了G.9841.3：規(guī)范了傳輸匯聚子層、測距、DBA等功能和G.9841.4提出了OMCI管理接口框架。[1]

二、性能參數(shù)

在商用的模式中，GPON技術使用的分光比大多采用1：64，也就是在OLT的一個PON口下面最多可以承載64個ONU設備。實現(xiàn)上線1.244Gb/s，下行2.488Gb/s，同時還可以為為用戶提供多種傳輸速率選擇。在考慮OLT的發(fā)射光功率成本與ODN半徑長度的情況下，最大支持20km的物理傳輸距離。與EPON的編碼形式有所不同，GPON采用了更加緊湊的編發(fā)方式，非歸零編碼。這種不適用0電平的二進制編碼，使傳輸?shù)男畔⒚芏雀?。?.244Gb/s上行帶寬為例，GPON的上行可用帶寬為1090Mb/s。而在技術標準中的1：128的分光比，只在理想狀態(tài)下才可以實現(xiàn)。

三、關鍵技術

1、GEM幀

GEM是一種全新的幀結(jié)構(gòu)，是GPON技術上獨有的傳輸協(xié)議。同時GPON還可以承載ATM幀業(yè)務。

由凈荷（Payload）和幀頭部組成GEM幀。其中凈荷是用來封裝用戶數(shù)據(jù)的，可變長度4-4095字節(jié)。具有控制作用的幀頭部有5字節(jié)組成：凈荷長度標識PLI、端口標識Port ID、凈荷類型標識PTI、枕頭部錯誤校驗碼HEC組成。

2、動態(tài)帶寬分配-DBA

基于狀態(tài)匯報技術（SR）的動態(tài)帶寬分配（DBA）很好的解決上行線路不發(fā)生擁塞的問題，同時還保證了業(yè)務的公平性和服務保證（QoS）。在網(wǎng)絡傳輸中，不同類型的業(yè)務被裝進特定的容器中（T-CONT）。通過DBA算法給不同的T-CONT分配對應的帶寬等級。DBA帶寬優(yōu)先級如下圖：

3、測距技術

GPON的下行是采用廣播的形式，而上行是采用時分復用的形式。如何安排不同的ONU到對應的時隙中，不發(fā)生搶奪時隙的情況呢？測距技術就可以解決這個問題。通過測距技術和時間補償技術實現(xiàn)不同距離的ONU在邏輯層面上是相同距離的。[2]

四、基于GPON技術的廣電入戶方案與實現(xiàn)

目前，廣電行業(yè)還是以同軸電纜為主要的接入模式，已經(jīng)無法滿足需求。廣電行業(yè)的下次網(wǎng)絡改造必須是以光纖到戶為前提。暫時來看，相當于新建一張寬帶回傳網(wǎng)?？墒请S著4K超高清電視頻道的普及，現(xiàn)有的QAM調(diào)制的方式?jīng)]有能力傳輸100-200套4K節(jié)目的時候，再去改造IPTV網(wǎng)，就為時已晚。GPON為無源光網(wǎng)絡，降低了對環(huán)境和供電的需求，也提升了網(wǎng)絡帶寬和網(wǎng)絡穩(wěn)定性，減少安裝和維護的工作量，是廣電接入網(wǎng)絡的不二之選。

4.1實際應用基本要求

1、OLT的覆蓋范圍：在城區(qū)范圍內(nèi)，根據(jù)各自機房的部署情況，將覆蓋半徑控制在5KM以內(nèi)。OLT應部署在匯聚機房，這樣網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)清晰、維護界面明確，尤其是在網(wǎng)絡建設初期，便于業(yè)務就近接入。

2、改造區(qū)域的選擇。優(yōu)先選擇明裝樓房和有管道井的高層樓房。具有便利施工的優(yōu)勢。

3、ODN網(wǎng)絡的規(guī)劃。結(jié)合原有園區(qū)的HFC光纖分配網(wǎng)與園區(qū)樓宇的分布情況、用戶分配情況。按覆蓋用戶數(shù)量50%做接入設計。按1：64的分光比進行ODN規(guī)劃。

4、ONU的安裝。如明裝樓房，在外墻打空作業(yè)，選擇便于日后維修的位置。如暗裝樓房，應將ONU安裝在用戶多媒體箱內(nèi)。ONU的安裝位是附近應具備220V交流電源。

5、帶寬分配原則。應該針對不同的客戶群體差異化區(qū)分帶寬;保證不同用戶的基本可用帶寬;高優(yōu)先級業(yè)務的帶寬應享受固定帶寬;對每個GPON接口下的帶寬規(guī)劃時要做出一定的冗余量，避免帶寬溢出造成流量削峰。

4.2GPON改造存在的問題

1、GPON改造后，大多用戶會從50M升級到200M、300M的接入帶寬。對出口帶寬，對各級網(wǎng)絡設備都會增大承載的壓力。為了向用戶提供高性能的、穩(wěn)定的互聯(lián)網(wǎng)服務，勢必要重建一張具有更大容量的承載網(wǎng) [3]。

2、目前的無線接入發(fā)展迅速，各運營商的5G網(wǎng)絡已經(jīng)如火如荼的建筑，面臨著對光纖到戶業(yè)務的取而代之的風險。

五、結(jié)束語

筆者認為，目前GPON技術在高帶寬、支持TDM業(yè)務、可伸縮性強、強大的OAM能力等優(yōu)勢。隨著人們生活水平的進一步提高，對更高帶寬的需求也會很快到來。因此，在做GPON網(wǎng)絡改造的時候，要考慮網(wǎng)絡對10GPON的兼容性。雖然目前10GPON的成本還是很高，但隨著技術的發(fā)展，成本問題是會解決的。廣電要避免再次重復改網(wǎng)的浪費。

參考文獻

[1]黃天柏，基于GPON技術的小區(qū)光接入網(wǎng)FTTH的實現(xiàn)，蒙古大學，2018

[2]魏東興，基于GPON技術的小區(qū)寬帶接入網(wǎng)設計，大連理工大學，2015

[3]丁德輝，GPON技術的FTTH接入網(wǎng)方案設計與應用，中國有線電視，2008（06）