摘要：光纖接入網代表了寬帶接入網的長遠發展方向,各種寬帶光纖接入網都有其最佳使用場合和時機,寬帶點到點有源以太網光纖系統適合在低密度用戶分散地區應用, 寬帶點到多點光纖系統最適合新建或改建的密集用戶區應用。我國的發展趨勢將可能跨越APON、BPON和EPON階段, 從寬帶點到點以太網光纖系統和GEPON開始,乃至較快地過渡到即GPON階段。
關鍵詞：GPON;系統結構;發展趨勢;光纖接入網
中圖分類號：[TN913.7] 文獻標識碼：A 文章編號
Abstract: Optical fiber access network on behalf of the broadband access network development direction, all kinds of broadband optical fiber access network has its best use occasion and opportunity, broadband point-to-point active Ethernet optical system suitable for low density users in scattered areas of application, broadband point to multi point optical fiber system for newly built or rebuilt intensive application user zone. Development trends in China will likely across APON, BPON and EPON phases, from broadband point-to-point Ethernet optical system and GEPON began, and even faster transition to GPON stage.
Key words: GPON; system structure; development trend; optical fiber access network
前言：
針對APON標準過于復雜、成本過高、在傳送以太網和IP數據業務時效率低,而EPON標準對保證QoS的多業務承載、通信級的網絡運行維護和業務管理沒有規范,ITU-T于2003年初推出了具有吉比特高速率、高效率、支持多業務透明傳輸,同時提供明確的服務質量保證和服務級別、通信級的網絡監測和業務管理的Gigabit-CapablePON,簡稱GPON。隨著GPON標準、技術的進一步完善、產業鏈的日趨成熟,必將超越EPON成為運營商實現接入網業務寬帶化,綜合化改造的首選技術。
1.GPON系統的結構。
同所有PON系統一樣，GPON由ONU、OLT和無源光分配網組成。其網絡結構如圖所示。OLT為接入網提供網絡側與核心網之間的接口，通過ODN與各ONU連接。作為PON系統的核心功能設備，OLT具有集中帶寬分配、控制各ONU、實時監控、運行維護管理PON系統的功能。ONU為接入網提供用戶側的接口，提供話音、數據、視頻等多業務流與ODN的接人，受OLT集中控制。系統支持的分支比為1:16、32或64，隨著光收發模塊的發展演進，支持的分支比將達到1:128。在同一根光纖上，GPON可使用波分復用技術實現信號的雙向傳輸。根據實際需要，還可以在傳統的樹型拓撲的基礎上采用相應的PON保護結構以來提高網絡的生存性。
2.GPON的特點。
2.1前所未有的高帶寬。GPON速率高達2.5Gb/s，能提供足夠大的帶寬以滿足未來網絡日益增長的對高帶寬的需求，同時非對稱特性更能適應寬帶數據業務市場。
2.2QoS保證的全業務接人。GPON能夠同時承載ATM信元和(或)GEM幀，有很好的提供服務等級、支持QoS保證和全業務接入的能力。目前，ATM承載話音、PDH、Ethernet等多業務的技術已經非常成熟;使用GEM承載各種用戶業務的技術也得到大家的一致認可，已經開始廣泛應用和發展。
2.3很好地支持TDM業務。將TDM業務映射到GEM幀中，由于使用標準的8kHz(125ps)幀能夠直接支持TDM業務。將TDM業務映射到ATM信元中也能提供有QoS保證的實時傳輸。GPON在這一點上有優勢。
2.4簡單、高效的適配封裝。GPON的GEM提供了一種靈活的幀結構封裝，支持定長和不定長幀的封裝，對多種業務實現通用映射，不需要進行協議轉換，實現過程簡單，開銷小，協議封裝效率最高可達97%，實現了帶寬資源的充分利用。
2.5強大的OAM能力。針對以太網系統在網路管理和性能監測的不足，GPON從消費者需求和運營商運行維護管理的角度，提供了三種OAM通道：嵌入的OAM通道、PLOAM和OMCI。它們承擔不同的OAM任務，形成C/MPlane(控制，管理平面)，平面中的不同信息對各自的OAM功能進行管理。GPON還繼承了G.983中規定的OAM相關要求，具有豐富的業務管理和電信級的網絡監測能力。
3.EPON的發展趨勢
3.1“大容量、少局所”成為 光接入時代的建設潮流
接入網對固網運營商來說是最重要的資產，一般占運營商設備投資的60～70%，運營成本上，接入網也占了絕大多數的費用。目前的固網運營商主要以銅線接入為主，由于DSL技術接入距離的限制，每個接入點的接入用戶數是很有限的，這就導致一個城市里固定接入網站點數非常多，導致維護和支撐費用的大幅上升。
而全新的基于GPON技術的光接入網絡，其大容量、長距離、全業務支持能力使我們現在可以從全網角度考慮，優化和改進原先的建設模式，使原來煙囪式的網絡變為扁平的一體化網絡，一個網絡可以滿足住宅、企業和移動基站的全業務接入，使3個網絡變成1個網絡，同時接入層和匯聚層網絡融合使網絡扁平化，網絡從3層變成了2層，減少了設備種類和數量，提高網絡可靠性，并極大地減少了機房建設，從而革命性地降低網絡的TCO
大容量、少局所對超高帶寬、超大分光比提出要求。
光接入網絡是一個大容量、少局所、融合的全業務接入網絡，這就要求OLT設備具有基本特質就是要容量非常大，覆蓋更多的用戶。以人口比較密集的城市為例，每平方公里大概是1000用戶。即使1個OLT只覆蓋到5km，那么也需要支持2.5萬用戶，因此在人口密度比較高的城市，OLT必須每單板支持8路PON口甚至16路PON口(通常為16個槽位)，這樣每路GPON下行有2.3G的有效帶寬。
3.2區分服務實現全業務接入
當前寬帶接入主要靠接入費，寬帶應用的收入還非常少。隨著寬帶用戶逐漸飽和及競爭的驅動，帶寬對客戶的吸引力越來越小。將接入網絡做成業務感知，對住宅用戶支持區分業務等級的分級收費服務，用帶寬吸引客戶，用高QoS留住客戶，對于企業用戶和移動基站接入，網絡設備支持H-QoS以及嚴格網絡級和設備級的安全特性，為企業用戶提供帶寬保證和網絡安全保證。這些都是FTTx網絡發展的必然趨勢。
寬帶接入的發展趨勢包括新的接入技術，還需要新的網關設備配合，這個很重要。因為只有家庭網關才能把多種不同的互不相干的技術，融合和控制在一個設備上，實現網絡和設備的融合。接入網絡還需要考慮從現實的GPON到未來的10GGPON的演進。當前關于GPON的后續發展由FSAN研究，分為NG-PON1和NG-PON2兩個階段。
3.3網絡建設需綜合考慮 未來技術演進
NG-PON1在兼容現有ODN的基礎上，通過擴展GPON標準過渡到NG-PON，并有下行10Gbit/s、上行2.5Gbit/s不對稱的XG-PON1和上下行對稱10Gbit/s的XG-PON2兩個主要備選架構;NG-PON2則不受現有的GPON標準和光分配網絡限制，是全新光網絡的長期的演進方案，WDM-PON就屬于NG-PON2范疇。
就當前業界進展來看，2.5Gbit/s上行成為一個經濟可行的方案，目前業界領先廠商已有原型機發布;上行對稱10Gbit/s架構由于技術和成本的限制(如10Gbit/s突發模式接收機)，規模商用還需要較長時間的發展;WDM-PON方案必須實現終端無色化(即終端在任一個MUX/DEMUX端口上都能正常工作，無需配置，自動適應波長的變化)，這樣才能滿足低倉儲、低運維、即插即用的低成本運營要求，而這一點短期內還看不到改善的可能性。
綜合來看，GPON技術具備了高帶寬、遠距離、高分支比和全業務接入的綜合優勢，能夠充分發揮光纖接入網絡的優勢，是當前光纖接入網絡的優選技術。短期來看，下行10Gbit/s上行2.5Gbit/s的10GGPON有可能是最先實現的NG-PON技術，而10Gbit/s對稱帶寬的NG-PON技術和WDM-PON還有更多的問題需要克服。采用多G平臺將是一個基本需求，而更高處理能力、更高分支比的平臺則更能體現綜合成本優勢，也將是光接入技術發展的趨勢。
4.結束語
使用GPON技術在接入網層面上提供一個統一的接入平臺,節約了運營商維護和處理故障的成本,可以在現階段解決絕大部分FTTn的業務需求。同時,在運營商FTTn的應用中可以充分體現其廣覆蓋、高帶寬、雙纖保護等特點,并且位于室外的光分配網中只有物理介質特性非常穩定的光纖和無源分光器,沒有任何有源設備,使得網絡具有高可靠性。相信隨著設備成本的降低,GPON在接入網中的應用會越來越廣泛。
參考文獻：
[1] 陳雪.無源光網絡技術[M].北京:北京郵電大學出版社,2006.
[2] 陳福都,李維民,張麗娟.GPON 技術新進展及發展趨勢探討[J].軍事通,2007.
