郭敏

關(guān)鍵詞：GPON 技術(shù)；寬帶接入網(wǎng)；應(yīng)用

為了滿足寬帶網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)的需求，寬帶接入網(wǎng)絡(luò)的速度正在加快。目前有線接入技術(shù)的主流是基于電話線的數(shù)字用戶線（DSL） 技術(shù)和基于光纖的寬帶光接入技術(shù)，后者正在從窄帶無線接入轉(zhuǎn)向?qū)拵Ы尤?。在有線網(wǎng)絡(luò)接入的發(fā)展過程中，以寬帶接入市場為主的ADSL 相對被替代，新一代光學連接將取代以銅纜為主的xDSL 技術(shù)。GPON是基于光纖通道的無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）的首選技術(shù)，因為它在物理訪問速度、帶寬和光隔離方面具有巨大優(yōu)勢。FTTX 應(yīng)用模式逐漸成為寬帶接入發(fā)展的方向，這一現(xiàn)象引起了各大電信運營商的極大興趣。本文中筆者以采用GPON 技術(shù)改造黑龍江市齊齊哈爾電網(wǎng)為例，深入研究了GPON 接入的原理和方法，以供業(yè)內(nèi)人士參考。

一、GPON 技術(shù)介紹及原理

（一）GPON 技術(shù)介紹

GPON 是千兆位無噪聲網(wǎng)絡(luò)的一部分，這是一種新的網(wǎng)絡(luò)訪問技術(shù)。寬帶接入主要面向嵌入式業(yè)務(wù)運營人員。同時保持ATM、以太網(wǎng)、TDM 等的兼容性，可以有效地將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換為中文網(wǎng)絡(luò)。并且運營商根據(jù)企業(yè)發(fā)展需要和ITU-TG.984 標準提供GPON 技術(shù)。目前，GPON 系統(tǒng)可以為電信運營商提供廣泛的服務(wù)，并帶來巨大的利潤，包括班車服務(wù)、視頻服務(wù)、公共交換電話網(wǎng)絡(luò)等。在GPON 系統(tǒng)中，WDM 技術(shù)允許在單個光纖上雙向傳輸數(shù)據(jù)。GPON 系統(tǒng)采用新的多點輻射方法，傳輸過程采用無源光纖結(jié)構(gòu)。GPON 的配置與光纖通道訪問網(wǎng)絡(luò)的配置相同。因為GPON 是光接入網(wǎng)的一部分。這一結(jié)構(gòu)由IP 終端設(shè)備光端機、無源光纖分布式傳輸網(wǎng)絡(luò)、用戶設(shè)備光端機或GPON 光端機三部分組成。提供一個接口，使OLT 能夠訪問網(wǎng)絡(luò)和中心網(wǎng)絡(luò)之間的連接。中央網(wǎng)絡(luò)一般位于中央控制室。主要提供V5.2、OC3、PDH、STM-1 等接口。此外，該系統(tǒng)還提供高達1.244 GB/ 秒或2.488 GB/ 秒的光纖接口，用于通過光纖分配網(wǎng)絡(luò)連接到ONU 設(shè)備。GPON 設(shè)備中最重要的設(shè)備是OLT。OLT 具有實時監(jiān)控、ODN 傳輸控制、GPON 系統(tǒng)維護信息管理、帶寬控制和分發(fā)等功能。如果GPON系統(tǒng)在傳輸過程中使用波分復用（WDM），則光纖可以傳輸兩次數(shù)據(jù)并保持1：64 或1：128 的頻譜比例。此外，可以使用三種拓撲結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)GPON 系統(tǒng)進行組網(wǎng)，因此GPON 系統(tǒng)使用環(huán)路保護來保證傳輸數(shù)據(jù)的安全。

（二）GPON 工作原理

在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，無源光網(wǎng)絡(luò)千兆位系統(tǒng)可以通過向分布式光網(wǎng)絡(luò)中添加波分復用（WDM） 模塊提高了下游傳輸速度，最高可達 1360nm 和 1500nm。 根據(jù)數(shù)據(jù)的傳輸方向，可以選擇不同的傳輸方案。例如，為了避免上行傳輸過程中的信息沖突，可以共享傳輸路由以加快速度并整合資源，從而降低設(shè)備工作成本。同時，在時間分段多路復用的情況下，可以將所有信息劃分為多個時間間隔，然后根據(jù)數(shù)據(jù)分布的要求，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸中顯示的傳輸時間間隔。在此應(yīng)用模式下，每個時間間隔都會進行一條信息的傳輸，以避免由于時間沖突而導致信息之間出現(xiàn)重疊的問題。下行數(shù)據(jù)傳輸可以使用廣播方法共享數(shù)據(jù)傳輸、傳輸路徑和下游應(yīng)用程序資源。也就是說，通過光纖網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器的信息識別，可以對所有數(shù)據(jù)進行過濾，然后選擇過濾數(shù)據(jù)的地址，設(shè)置下行鏈路圖像長度，有效傳輸下行鏈路數(shù)據(jù)，從而加快速度，同時可以有效避免故障的出現(xiàn)[1]。

二、GPON 組網(wǎng)方式和應(yīng)用模式

（一）GPON 的組網(wǎng)方法

在實際的運用中得出的結(jié)論是組網(wǎng)方案中的有星型以及樹形方式是GPON 技術(shù)中最常見的兩種方式。

1. 樹型方式

樹型拓撲通過多個分支機構(gòu)或縮寫DP 向多個聯(lián)合國用戶發(fā)送信號。此外，視這些分發(fā)點的組合而定，許多上行鏈路信號從幾個聯(lián)合國發(fā)送到OLT。通常分配點的光分路器采用l：N 型號的機器。但是，將光分布點分隔符應(yīng)用于局域網(wǎng)可能會使建立ODN 網(wǎng)絡(luò)變得復雜。在例外情況下可以使用多級分光處理，但是也不超過三級。

2. 星型方式

OLT 和每個ONU 之間沒有光譜，而是通過專用光學途徑與ONU 設(shè)備直接連接。HOLT 和ONU 設(shè)備隨時準備形成恒星結(jié)構(gòu)。此項施行的措施不會丟失亮度，傳輸距離比多點設(shè)置大得多。但這種應(yīng)用模式使用的光纖較少，對于資源的浪費較多，沒有反映出GPON 的技術(shù)優(yōu)勢，導致其實際應(yīng)用較少。

（二）GPON 的應(yīng)用模式

GPON 技術(shù)的應(yīng)用模型按光纖進入客戶的程度分類。主要應(yīng)用模式包括光纖（FTT0）、建筑前光纖（FTTB）、路邊光纖（FTTC）、光纖（FTTH） 和FTTN?？梢愿鶕?jù)應(yīng)用程序場景和網(wǎng)絡(luò)平面配置決定其應(yīng)該采用的特定分析模型：

1.FTTH 應(yīng)用模式

選擇要使用的應(yīng)用程序模板時，要考慮到較為周全的因素。高收入?yún)^(qū)域（ 如村莊和高端社區(qū)等） 的客戶可以使用FTTH 同時訪問多個企業(yè)，同時開發(fā)具有多種訪問權(quán)限的高級用戶。具體來說，OLT 位于區(qū)域機構(gòu)大廳，光驅(qū)直接放置。當然，用戶可以通過公共場所直接提供的unicamp 接口連接到其家庭網(wǎng)絡(luò)。實際上，F(xiàn)TTH 應(yīng)用模型要求GPON 提供多種服務(wù)接口，以便通過多個服務(wù)接口促進三個網(wǎng)絡(luò)集成的發(fā)展和進展。

2.FTTB 應(yīng)用模式

關(guān)于FTTB 應(yīng)用程序模型的應(yīng)用，F(xiàn)TTB 應(yīng)用程序模型要求將ONU 置于住所區(qū)域內(nèi)，并允許采用雙門架連接。FTTB 模式通常在分支機構(gòu)的參與下解決電源問題。如果樓層較高，請考慮建筑內(nèi)部進行分光處理；反之，則建筑物不需要此項措施，可以直接在居民區(qū)進行。

三、GPON 技術(shù)在電信寬帶接入網(wǎng)方案設(shè)計

（一）ODN 設(shè)計方案

首先，選擇OLT 的放置位置。在選擇過程中，應(yīng)充分考慮管道資源和維護管理方法等因素。通常OLT 布局的最佳位置是局內(nèi)機房或社區(qū)訪問室，放置在機房內(nèi)以方便維修。但是，在鋪設(shè)光纜時，施工量相對較大，成本較高，布線時的執(zhí)行量相對較大。具體方案還必須與具體的技術(shù)情況相關(guān)聯(lián)。其次，如果設(shè)定了ODN 網(wǎng)絡(luò)方法，且存取網(wǎng)絡(luò)的特定位置不一致，則ODN 網(wǎng)絡(luò)方法不同。這就需要提供一個科學網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，既考慮到每個區(qū)域?qū)拵в脩舻臄?shù)量，又考慮到寬帶需求。最后，分光器的部署可分為集中部署和分散部署。部署位置各不相同則體現(xiàn)出的優(yōu)點也不盡相同，應(yīng)根據(jù)訪問網(wǎng)絡(luò)的用戶的實際情況和需要選擇最合適的方案[2]。

2. 帶寬計算

在計算帶寬需求時，可以遵循相應(yīng)的參考模型，例如在線游戲中：高清視頻的帶寬為300 kb，上行帶寬為300 kb，下行帶寬為6M。首先，計算每戶帶寬。一般而言，使用每個用戶帶寬的主要活動類型是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、視頻和語音服務(wù)。因此，上行1M，下行4M 即可滿足需求，即使用戶觀看高清視頻，玩網(wǎng)絡(luò)游戲，下行10M 帶寬也可滿足用戶需求。如果GPON 的有效帶寬特性大于2g，則可以有效滿足高帶寬要求。然后，根據(jù)計算公式和流量計算OLT 設(shè)備的上行帶寬。GPON 技術(shù)在接入網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用可有效滿足用戶的帶寬需求。

3.VLAN 和IP 地址規(guī)劃設(shè)計

規(guī)劃IP 地址時，必須確保其合理且安全。使用動態(tài)分配可以滿足這兩個要求。這不僅可以有效地節(jié)省IP地址資源，還可以提高地址安全性，因為用戶的IP 地址在一個區(qū)域內(nèi)是連續(xù)的。當計劃VLAN 地址時，必須設(shè)置特定的操作。計劃信貸活動時，軟件包作為用戶訪問VLAN 的端口提供，而OLT 設(shè)備允許用戶訪問。為避免第2 層交互，可以使用ONU 設(shè)備安全訪問網(wǎng)絡(luò)，方法是在用戶端口上啟用隔離功能，同時有效地管理訪問用戶。對于語音服務(wù)，VLAN 標記在語音訪問后封裝在聯(lián)合國設(shè)備中。與此同時，確定高度優(yōu)先，確保語音數(shù)據(jù)包優(yōu)先傳輸，并確保通話質(zhì)量。

四、GPON 技術(shù)在寬帶接入網(wǎng)中的應(yīng)用

1. 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃

①與部署OLT 有關(guān)的所有基本任務(wù)都須遵守以下原則：第一，在選擇計算機房時，建議選擇當?shù)厥性挾司?，因其自身通信能力以及管道條件都較好。在選擇模塊時，應(yīng)優(yōu)先考慮遠距離模塊，更重要的是應(yīng)優(yōu)先考慮高能效光學模塊，以便在實際應(yīng)用過程中有效地準備遠距離傳輸。與此同時，對于選定的機房，可以對舊機房進行翻新，房間內(nèi)的電纜連接可以通過分區(qū)域安裝辦公室或模塊化辦公室進行測量，以確保傳輸。第二，應(yīng)將OLT 部署裝配在技術(shù)廳，明確顯示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次，明確部署方案，有效避免隱蔽缺陷。為滿足企業(yè)運行需要，該計劃必須按照就近原則有效地提高信息傳遞的質(zhì)量。最后，為有效發(fā)揮其網(wǎng)元設(shè)備的優(yōu)勢，也需要實現(xiàn)在業(yè)務(wù)層接入時，應(yīng)用保護機制來提升性能，從而達到有效防止故障的目的。②為了部署寬帶網(wǎng)絡(luò)，必須根據(jù)不同用戶群體和社區(qū)的需要設(shè)計系統(tǒng)。帶寬受限于不同用戶的應(yīng)用程序需求，允許用戶在應(yīng)用程序時根據(jù)自己的需求作出選擇。與此同時，在設(shè)置過程中，需要根據(jù)整體建設(shè)需求來劃分社區(qū)，更重要的是，要優(yōu)先考慮高優(yōu)先級企業(yè)的寬帶，以確?？蛻舻膽?yīng)用需求。此外，為了充分利用可用的寬帶，需要限制速度，保留每個寬帶端口并正確規(guī)劃用于寬帶請求的用戶數(shù)量。③電源和布線通常需要選擇合適的電源，并且在連接電源時必須確保電源的安全。與此同時，有必要通過采用保護措施對管道施行保護工作，有效確保所有設(shè)備的使用安全。此外，對于所有類型的外部電纜，應(yīng)避免接近可能受到閃電電擊的物體，注意高壓損壞導致發(fā)生意外事故。此外，根據(jù)行業(yè)建設(shè)的要求，有必要按照國家標準規(guī)劃設(shè)計，從而有效避免安全事故[3]。

2. 網(wǎng)絡(luò)配置規(guī)劃

（1）VLAN 劃分原則

確保重要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安全，合理區(qū)分廣播域，隔離不必要的網(wǎng)絡(luò)廣播和數(shù)據(jù)包，分割虛擬網(wǎng)絡(luò)。具體的虛擬網(wǎng)絡(luò)劃分由構(gòu)造單元根據(jù)資源確定，并應(yīng)遵循以下原則：（1） 使用VLAN 隔離來區(qū)分活動類型和活動級別，并根據(jù)活動類型分配不同的VLAN 實施優(yōu)先級。VLAN 配置必須為PUPSPV 模式（ 每個用戶一個企業(yè)VLAN）。為每個用戶分配一個VLAN，以便通過單獨的VLAN 訪問Internet、VoIP、IPTV 和終端集成管理系統(tǒng)。PUP v+PSPv 組合模式（1 個企業(yè)-1 個VLAN）： 用戶實現(xiàn)用戶端與PUP PV 的交互，PSP v 執(zhí)行脫機和安全活動（IPTV 上的IPTV 由該區(qū)域的所有用戶或用戶共享）。VLAN 規(guī)劃主要基于兩種模式，可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)實際發(fā)展的具體情況進行分類確定并實施。PUVP+PSPV 和PUP 組合僅在多播復制點未向下移動（ 始終安裝在arm/Sr 上） 時可用。PUPSPV 和PUP v+PSP v 配置必須為FTTH。包括VLAN 1：1 和VLAN 1 轉(zhuǎn)換模式（ 適用于互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)），由ONU設(shè)備互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)、IPTV、VoIP 和OLT 網(wǎng)關(guān)或終端管理系統(tǒng)表示。作為VLAN 計劃的一部分，F(xiàn)TTB 應(yīng)用程序獨立于主機盤柜的家庭網(wǎng)關(guān)模式ONU 具有內(nèi)置的VLAN來識別用戶。根據(jù)內(nèi)部HOLT VLAN，在PON 端口上安裝外部VLAN 以確定PON 端口的位置和銷售信息。下載家庭網(wǎng)關(guān)模式： 家庭網(wǎng)關(guān)透明地發(fā)送一般互聯(lián)網(wǎng)任務(wù)、IPTV 任務(wù)、VoIP 任務(wù)和嵌入式終端管理系統(tǒng)任務(wù)，并將它們發(fā)送到MDU。 OLT 配置為VLAN1：1 轉(zhuǎn)換模式，CLARiiON 配置為常規(guī)internet 模式，VLAN 1 ： 1 配置為常規(guī)IPTV 模式。

（2）QOS 策略

PON 系統(tǒng)以ITU-ty . 1291 QoS 機制為基礎(chǔ)，該機制遵守服務(wù)級別協(xié)議，確保各種高優(yōu)先級和低優(yōu)先級服務(wù)的服務(wù)質(zhì)量?；贗EEE802.1D 的QoS 策略部署在第2 層接入網(wǎng)絡(luò)上，包括PON 系統(tǒng)。ONU 設(shè)備或家庭網(wǎng)關(guān)確定訪問互聯(lián)網(wǎng)、IPTV、VoIP 等的不同用戶優(yōu)先事項，并在寬帶網(wǎng)絡(luò)的所有層部署相應(yīng)的優(yōu)先級隊列。城域網(wǎng)基于DiffServ 的三層QoS 策略，允許用戶和企業(yè)通過Ipreception 或EXP 標簽進行訪問。位于公司控制級別（arm/Sr 等）。根據(jù)每個企業(yè)的服務(wù)質(zhì)量水平，可以將服務(wù)質(zhì)量分類顯示映射到寬帶接入網(wǎng)和城域網(wǎng)[4]。

（3）IP 地址規(guī)劃

IP 地址的有效分配對于網(wǎng)絡(luò)的正常運行和網(wǎng)絡(luò)資源的有效利用至關(guān)重要。對于城市域，IP 地址分配必須充分利用應(yīng)用程序地址空間，充分考慮地址空間的合理使用，確保網(wǎng)絡(luò)地址的最佳分配和企業(yè)流量的均勻分配。因此，在分配IP 地址時，必須考慮所有IP 網(wǎng)絡(luò)、分配IP 地址，最大限度地減少IP 地址以及充分考慮網(wǎng)絡(luò)安全性能。OLT 和ONU 設(shè)備必須靜態(tài)配置為專用網(wǎng)絡(luò)IP地址以進行網(wǎng)絡(luò)管理。①公共網(wǎng)絡(luò)地址原則上分配給寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入和IPTV 服務(wù)，如果可以通過CMNET 屏幕進行集成NAT 轉(zhuǎn)換，則可分配專用網(wǎng)絡(luò)地址。②本服務(wù)是分配給VoIP 和Symmetrix 管理服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)地址。③ IP 地址通常由BRAS/SR 或DHCP 服務(wù)器動態(tài)分配。所以對于MDU 制造的IAD 設(shè)備，建議使用靜態(tài)配置。

（4）網(wǎng)絡(luò)安全

網(wǎng)絡(luò)安全性對于使用網(wǎng)絡(luò)的用戶至關(guān)重要。因此，需要為整個網(wǎng)絡(luò)建立安全機制，PON 系統(tǒng)必須提供安全的托管和協(xié)作功能。OLT 必須能夠核查和控制聯(lián)合國的合法性。對于使用GPON 的FTTH 系統(tǒng)，首選考慮采用具有邏輯識別的ONU 身份驗證方法。通過FTTH 系統(tǒng)連接的未經(jīng)驗證的VoIP 或視頻業(yè)務(wù)終端設(shè)備（ 包括集成在聯(lián)合國系統(tǒng)或家庭網(wǎng)絡(luò)中的IAD 設(shè)備） 必須通過bacpour 設(shè)備連接，PON 通過用戶驗證，并使用radius 協(xié)議和business access control point （SR） 運行。通過PPPoE、DHCP+web 和802.1x 等身份驗證方法提供多種用戶和企業(yè)訪問身份驗證功能。訪問身份驗證完成后，用戶可以獲得以下內(nèi)容：訪問權(quán)限、帶寬、優(yōu)先級等設(shè)置。并且對此可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求動態(tài)更改。用戶的主要商業(yè)認證方法如下：①寬帶互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)使用PPPoE 認證方法。②服務(wù)IPTV 可由PPO 或IPO 認證。③企業(yè)IP 語音使用IPO（ 聯(lián)合國集成IAD 或家庭網(wǎng)關(guān)身份驗證方法或靈活的交換系統(tǒng)進行。④綜合終端管理系統(tǒng)通過IPO 認證。

五、GPON 技術(shù)在寬帶接入網(wǎng)的發(fā)展趨勢

GPON 結(jié)合了高帶寬、遠距離、高評估和端到端服務(wù)訪問等優(yōu)點，使用戶能夠充分利用光纖通道訪問網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)當前的光纖通道技術(shù)，短期內(nèi)，10Gbit 和10GDPON z 5Gbit 上行鏈路可能是最快的NG-PON 技術(shù)，但隨10GGPON 對稱帶寬和WDM-PON 軟件技術(shù)降低了設(shè)備成本，GPO 越來越多地被用于訪問網(wǎng)絡(luò)和GPO 技術(shù)[5]。

六、結(jié)束語

寬帶通信技術(shù)是各國經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)，這一技術(shù)也是工業(yè)化建設(shè)工作與信息化建設(shè)工作之間的重要聯(lián)系，這一技術(shù)預示著人們的社會發(fā)展水平有了更進一步的成就，且顯示出人們的生活水平也在日益增高。此外，寬帶通信技術(shù)是評估一國國際競爭力的一個主要評價標準?；谝陨细鱾€因素，GPON 技術(shù)已成為世界主要運營商具有競爭力的寬帶接入技術(shù)，因此在現(xiàn)代社會居民們的日常生活中將得到更廣泛的應(yīng)用，以滿足用戶日益增長的網(wǎng)絡(luò)帶寬需求。