工程技術(shù)應(yīng)用論文：關(guān)于GPON技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展前景探討

1、工程技術(shù)應(yīng)用論文:關(guān)于 GPON 技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展前景探討【摘要】本文詳細(xì)描述了 GPON 技術(shù)的發(fā)展、組成、特點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用模式及組網(wǎng) 方案，并通過(guò)工程案例介紹了 GPON 在接入網(wǎng)中的應(yīng)用。【關(guān)鍵詞】GPON;組成及特點(diǎn)；應(yīng)用模式方案PON 技術(shù)概述進(jìn)入 21 世紀(jì)以來(lái)，全球?qū)拵Ы尤刖W(wǎng)進(jìn)入了大發(fā)展階段。我國(guó)寬帶接入網(wǎng)在近兩年發(fā)展也十分迅速，當(dāng)前主要應(yīng)用的寬帶接入技術(shù)有xDSL、LAN、MSTP 以及傳統(tǒng)專(zhuān)線接入等。以ADSL 為代表的寬帶接入技術(shù)雖然基本解決了數(shù)據(jù)接入的問(wèn)題，但靠出租帶寬的寬帶運(yùn)營(yíng)戰(zhàn)略,隨著上網(wǎng)用戶(hù)流量的增加（如 P2P 等應(yīng)用），運(yùn)營(yíng)商的寬帶接入與業(yè)務(wù)發(fā)展進(jìn)入了“平臺(tái)期”

2、，甚至出現(xiàn)每比特收益 &寬帶 ARPU 迅速下降，陷于收入增長(zhǎng)低于成本增長(zhǎng)的怪圈。對(duì)于運(yùn)營(yíng) 商而言，只有進(jìn)行寬帶接入網(wǎng)改造，以及細(xì)分客戶(hù)群進(jìn)行多業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型，才能驅(qū)動(dòng)寬帶收益的提 升，“ TriplePlay ”等多業(yè)務(wù)將成為運(yùn)營(yíng)商獲得寬帶新收入的關(guān)鍵。寬帶接入網(wǎng)改造以及多業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型，要求接入設(shè)備具有基于統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)承載多業(yè)務(wù)的能力，并滿(mǎn)足不斷增長(zhǎng)的帶寬需求。DSL 技術(shù)由于受帶寬和接入距離限制，已逐漸無(wú)法滿(mǎn)足需求。PON（無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)）寬帶技術(shù)具有高帶寬、廣覆蓋、單纖接入、接口豐富以及綜合業(yè)務(wù)接入能 力等優(yōu)勢(shì)。PON 系統(tǒng)的引入，不但可以大大提升商業(yè)用戶(hù)的接入速度以及綜合業(yè)務(wù)提供能力，并且能夠提

3、供足夠的業(yè)務(wù)質(zhì)量保證。對(duì)于家庭用戶(hù)而言，除了速度的提升，一根光纖可以提供語(yǔ)音、視頻和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。同時(shí)由于光纖本身的高度穩(wěn)定性，有效降低運(yùn)行維護(hù)成本，從而幫助運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)建設(shè)的“一勞永逸”。目前，業(yè)界最主要的兩個(gè) PON 標(biāo)準(zhǔn),一個(gè)是由 IEEE802.3ah 工作組制定的EthernetPON（EPON）標(biāo)準(zhǔn)，另一個(gè)就是由 ITU/FSAN 制定的 GigabitPON（GPON）標(biāo)準(zhǔn)。GPON（Gigabit-Capable PON）技術(shù)是基于 ITU-TG .984.x 標(biāo)準(zhǔn)的最新一代寬帶無(wú)源光綜 合接入標(biāo)準(zhǔn)，具有高帶寬，高效率，大覆蓋范圍，用戶(hù)接口豐富等眾多優(yōu)點(diǎn)，被大多數(shù)運(yùn)營(yíng)商視為 實(shí)

4、現(xiàn)接入網(wǎng)業(yè)務(wù)寬帶化，綜合化改造的理想技術(shù)。GPON 最早由 FSAN 組織于 2002 年 9 月提出，ITU-T 在此基礎(chǔ)上于 2003 年 3 月完成了 ITU-TG .984.1 和 G.984.2 的制定,2004 年 2 月和 6 月完成了 G.984.3 的標(biāo)準(zhǔn)化。從而最終形 成了 GPON的標(biāo)準(zhǔn)族?；?GPON 技術(shù)的設(shè)備基本結(jié)構(gòu)與已有的 PON 類(lèi)似，也是由局端的 OLT（光線路終端）, 用戶(hù)端的 ONT/ONU（光網(wǎng)絡(luò)終端或稱(chēng)作光網(wǎng)絡(luò)單元）,連接前兩種設(shè)備由單模光纖 （SM fiber） 和無(wú)源分光器（Splitter）組成的 ODN（光分配網(wǎng)絡(luò)）以及網(wǎng)管系統(tǒng)組成。對(duì)于其他

5、的 PON 標(biāo)準(zhǔn)而言,GPON 標(biāo)準(zhǔn)提供了前所未有的高帶寬，下行速率高達(dá) 2.5Gbit/s,其非對(duì)稱(chēng)特性更能適應(yīng)寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)市場(chǎng)。提供 QoS 的全業(yè)務(wù)保障，同時(shí)承載 ATM信元和（或）GEM 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。 承載 GEM幀時(shí),可以將 TDM 業(yè)務(wù)映射到 GEM 幀中，使用標(biāo)準(zhǔn)的 8kHz（125 卩 s）幀能夠直接支持 TDM 業(yè) 務(wù)。作為電信級(jí)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，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。在 GPON 標(biāo)準(zhǔn)中，明確規(guī)定需要支持的業(yè)務(wù)類(lèi)型包括數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（Ethernet 業(yè)務(wù)，包括 IP 業(yè) 務(wù)和 MPEG 視

6、頻流卜 PSTN 業(yè)務(wù)（POTS,ISDN 業(yè)務(wù)）、專(zhuān)用線（T1,E1,DS3, E3 和 ATM 業(yè)務(wù)） 和視頻業(yè)務(wù)（數(shù)字視頻）oGPON 中的多業(yè)務(wù)映射到 ATM 信元或 GEM 幀中進(jìn)行傳送對(duì)各種 業(yè)務(wù)類(lèi)型都能提供相應(yīng)的 QoS 保證。GPON 和 EPON 技術(shù)比較祝嚴(yán)論文堂羸平皆 中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)F其共同的特點(diǎn)如下：、中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)V 1.25Gbit/s,EPON 采用上下行各1.25Gbit/s 的速率，可以滿(mǎn)足現(xiàn)在和未來(lái)各種寬帶業(yè)務(wù)的需要。節(jié)省光纖資源：點(diǎn)到多點(diǎn)（P2MP）的樹(shù)狀廣播形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從局端的一芯光纖，最后可 以分支到 32/64 個(gè)終端 ONU 設(shè)備,極大節(jié)省了饋

7、線段的光纖資源，特別是對(duì)于地域廣闊的地區(qū) 或者原有光纖資源有限的運(yùn)營(yíng)商，采用 PON 技術(shù)組網(wǎng)可以大大提高光纖資源的使用效率。設(shè)備運(yùn)維、管理成本低:PON 光纖接入技術(shù)，只有局端（OLT）和用戶(hù)側(cè)設(shè)備（ONU）為有源 設(shè)備,其中間的光分布網(wǎng)絡(luò)采用穩(wěn)定性高、體積小巧、成本低的無(wú)源分光器，無(wú)需提供電源、空調(diào)等機(jī)房設(shè)備，也不占用機(jī)房空間，只需安裝在光交接箱或光纜配線架的適當(dāng)位置即可，易于維護(hù)。其不同的特點(diǎn)如下相對(duì) EPON 技術(shù),GPON 更注重對(duì)多業(yè)務(wù)的支持能力（TDM、IP、CATV）,上聯(lián)業(yè)務(wù)接口及下聯(lián)用戶(hù)接口更為豐富 （10GE、GE、FE、STM-1、E1、POTS）,可提供 FTTH、F

8、TTB、FTTO、FTTC+LAN（DSLAM） 的多種接入方式，同時(shí) GPON 具有“源模式 TDM ”支持能力，能夠支持傳統(tǒng) TDME1 業(yè)務(wù)，可提供移動(dòng)基站互聯(lián)、PBX 接入以及大客戶(hù) E1 專(zhuān)線接入，同時(shí)能夠提供時(shí)鐘同步以及電信級(jí)QoS 保證，使得電信運(yùn)營(yíng)商在采用新的寬帶接入技術(shù)的同時(shí)不放棄原有的利潤(rùn)來(lái)源。 而 EPON的TDM支持采用電路仿真實(shí)現(xiàn)，其QoS以及時(shí)鐘同步方面 不如GPON,對(duì)傳統(tǒng)業(yè)務(wù)支持起來(lái)有困難，可靠性也不是很好。相對(duì)于 EPON,GPON 的標(biāo)準(zhǔn)更加完善。管理層的互通定義，使得 OLT 廠商的網(wǎng)絡(luò)管理系 統(tǒng)具有對(duì)其他廠商的 ONU 進(jìn)行正常的認(rèn)證、配置管理、故障管理

9、、性能管理、安全管理等 完善的 OAM 功能。另外，除傳統(tǒng)的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)外，GPON 標(biāo)準(zhǔn)中還定義了第 3 波長(zhǎng)。在 OLT 上接入數(shù)字 電視、IPTV 的電視信號(hào)，在不影響電信業(yè)務(wù)的情況下，可以傳送到末端的 ONU 設(shè)備,并支持RF 電接口接入到用戶(hù)有線電視分配網(wǎng)，從而提供三網(wǎng)合一的業(yè)務(wù)。當(dāng)前,EPON 技術(shù)比較成熟，芯片設(shè)計(jì)難度比較低，產(chǎn)業(yè)鏈比 GPON 較成熟。EPON 可以用 以太網(wǎng)協(xié)議支持所有的 IP 網(wǎng)絡(luò),和現(xiàn)在的設(shè)備有很好的兼容性，在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)里 EPON 有獨(dú)特的 優(yōu)點(diǎn)。 GPON相對(duì) EPON 出現(xiàn)得比較晚，它的芯片成本相對(duì)來(lái)講還是比較高的。但隨著 GPON設(shè)備量產(chǎn)后，成本會(huì)

10、下降到與 EPON 相當(dāng)?shù)乃?，甚至?dāng)用戶(hù)需求帶寬超出 30M 后,GPON 成 本優(yōu)勢(shì)突出。從應(yīng)用場(chǎng)景看 ,EPON 比較適合部署中小規(guī)模 FTTx,如個(gè)人用戶(hù),GPON 適合于 部署大規(guī)模FTTx,如對(duì)技術(shù)要求高的企業(yè)用戶(hù)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，我國(guó)的發(fā)展趨勢(shì)可能從寬帶點(diǎn)到 點(diǎn)以太網(wǎng)光纖系統(tǒng)和 EPON 開(kāi)始,最終過(guò)渡到 GPON 階段。PON 應(yīng)用模式探討目前 PON 的應(yīng)用模式主要有下列幾種：“PON+DSL ”的方案?！癙ON+DSL ”的方案將 DSLAM 盡量靠近用戶(hù)，克服 xDSL 接入 距離和帶寬的限制，并采用 PON 設(shè)備將下移的 DSLAM 匯聚。該方案保護(hù)已有銅線投資，實(shí)現(xiàn) 從銅

11、線到 FTTH 的過(guò)渡，是當(dāng)前 PON 應(yīng)用和發(fā)展的主要定位。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基站互聯(lián)。移動(dòng)基站互聯(lián)，需要 PON 設(shè)備支持 TDME1 業(yè)務(wù)。支持源模式:TDM 傳輸?shù)腉PON 技術(shù)，其傳輸質(zhì)量可以與 SDH/MSTP 相媲美，可以直接利用 GPONONU 設(shè)備的E1 端口連接基站。此外還可以通過(guò) GPONONU 的 GE/FE 端口為鄰近駐地客戶(hù)提供以太網(wǎng)數(shù) 據(jù)接入業(yè)務(wù)，通過(guò)同軸有線電視口提供模擬有線電視節(jié)目。采用 GPON 設(shè)備互聯(lián)移動(dòng)基站，與傳統(tǒng)的 SDH/MSTP 傳輸技術(shù)相比，性?xún)r(jià)比更具優(yōu)勢(shì)，擴(kuò) 容靈活。 對(duì)于新的擴(kuò)容站點(diǎn)，只需要從就近的無(wú)源分光器的預(yù)留分支口引出一芯光纖到新的 ONU 裝

12、機(jī)點(diǎn)，就可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容。局端設(shè)備無(wú)需硬件擴(kuò)容，增加新的 ONU 也不會(huì)影響已有 ONU 的業(yè)務(wù)。采用 GPON技術(shù)不僅對(duì)今后 3G 的部署有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，同時(shí)為未來(lái)的基于純 IP 網(wǎng)絡(luò)的 4G 乃至 5G 移動(dòng)/固定咼接入帶寬：GPON 下行速率咼達(dá) 2.5Gbit/s,上行速率咼達(dá)接入網(wǎng)絡(luò)做好必要的網(wǎng)絡(luò)資源準(zhǔn)備。權(quán)廣論文堂羸平皆 中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)尸 “ FTTB/C+LAN&PBX ”光纖到大樓。采用 PON 技術(shù)實(shí)現(xiàn)光纖到大樓、到路邊的“FTTB/C+LAN&PBX ”方案。當(dāng)前的“ FTTB+LAN ”模式基本上是基于點(diǎn)到點(diǎn)有源以太網(wǎng) 光纖，這種模式光纖需求量大，光纖利用率

13、低，組網(wǎng)不靈活，中間有過(guò)多的有源設(shè)備。如果采用PON 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行 FTTB/C 的部署,即 PON 到商業(yè)樓或路邊，在為大客戶(hù)提供高帶寬數(shù)據(jù)接入的 同時(shí),還提供 E1 專(zhuān)線和 PBX 的接入（GPON 技術(shù)更加適合需要 E1 接入的場(chǎng)合）。此外，GPON 還非常適合進(jìn)行 FTTH 光纖到戶(hù)的綜合業(yè)務(wù)接入（低成本，豐富的家庭業(yè)務(wù)接 口，如 GE/FE、POTS、CATV），以及園區(qū)網(wǎng)的接入，如工業(yè)園、開(kāi)發(fā)區(qū)、大學(xué)城等，尤其對(duì)于新 規(guī)劃園區(qū)來(lái)講，完全可以按照 GPON 的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行光纖部署，從而做到一步到位。GPON 在我國(guó)市場(chǎng)前景廣闊從世界各國(guó)推廣 FTTH 的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，政府的政策導(dǎo)向?qū)?FTT

14、H 具有重大影響，這已在FTTH 發(fā)展最快的日本、韓國(guó)和美國(guó)得到證實(shí)。日本的 e-Japan 和 u-Japan 計(jì)劃,韓國(guó)的 e-Valley 工程，美國(guó) FCC 的“松綁”等，對(duì)它們國(guó)家 FTTH 的推動(dòng)力都是巨大的。日本繼 2004 年 12 月推出“ u-Japan 政策”、2006 年 1 月制定“IT 新改革戰(zhàn)略”后，于 2006 年6 月又特別針對(duì)寬帶網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，提出“新一代寬帶戰(zhàn)略 2010”規(guī)劃。另外，日本的開(kāi)放競(jìng) 爭(zhēng)政策也促使更多的運(yùn)營(yíng)商加入到光纖接入市場(chǎng)中來(lái)。同樣，在美國(guó)，光纖接入網(wǎng)的發(fā)展普及也是與政府的積極扶持分不開(kāi)的，美國(guó)政府出臺(tái)的免除“非綁定”義務(wù)的政策促進(jìn)了光纖接

15、入網(wǎng)的發(fā)展。2004 年，美國(guó)政府表示將大力推進(jìn)寬帶的進(jìn)展，呼吁制定更好的國(guó)家寬帶策略，并將寬帶普遍接入列為 2007 年的目標(biāo)。韓國(guó)政府制定了 2005 年在所有中心城市建立光纖通 信網(wǎng)的計(jì)劃。該國(guó)信息通信部計(jì)劃到 2007 年為 1000 萬(wàn)個(gè)家庭提供家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)施和服務(wù)。歐盟有 15 個(gè)成員國(guó)為了實(shí)行國(guó)家寬帶發(fā)展計(jì)劃，以市場(chǎng)導(dǎo)向?yàn)槟繕?biāo)，提高使用率并刺激市場(chǎng)需 求。 2005年出臺(tái)的“電子歐洲”行動(dòng)計(jì)劃意在推動(dòng)寬帶普及。從區(qū)域發(fā)展的角度來(lái)看，受經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的影響以及日本FTTH 的帶動(dòng),亞太地區(qū)將是全球發(fā)展最快的地區(qū)，同時(shí)也將成為全球最大的FTTH 市場(chǎng)。據(jù)有關(guān)部門(mén)預(yù)計(jì)，2013 年亞太地區(qū)

16、與光纖接入技術(shù)有關(guān)的資本支出為120 億美元,占全球總投資的 52.8%。預(yù)計(jì)到 2011 年底，亞洲的 FTTH 用戶(hù)數(shù)將增長(zhǎng)到 5900 萬(wàn)戶(hù)，占全球用戶(hù)數(shù)的近 70%。目前我國(guó)在 FTTH 的發(fā) 展方面還處于啟動(dòng)階段。不論是主流電信運(yùn)營(yíng)商，還是新興接入提供商，對(duì) FTTH 還沒(méi)有進(jìn)入真正的實(shí)施階段。但事物是有兩面性的，正因?yàn)楝F(xiàn)在的相對(duì)落后，反而預(yù)留出今后更為廣闊的發(fā)展空間。未來(lái) 45 年，以 GPON 技術(shù)為代表的中國(guó) FTTH 的發(fā)展將迎來(lái)嶄新的市場(chǎng)機(jī)遇。 （姚傳富人民郵電報(bào)）GPON 將成為無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)的主流技術(shù)全球各地的電信運(yùn)營(yíng)商正在將無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）作為一種提升高速寬帶技術(shù)應(yīng)用和一種長(zhǎng)期基礎(chǔ)設(shè)施的選擇。相比現(xiàn)有的 DSL 系統(tǒng),PON 可以讓這些電信商能以更低的運(yùn)營(yíng)成本來(lái)提供更高的帶寬，同時(shí)地理覆蓋范圍也更大。有關(guān)專(zhuān)家認(rèn)為，由于 PON 接入系統(tǒng)具有無(wú)源性，它的最