对GPON网络技术的应用及发展趋势探讨

2012-12-17陕西通信规划设计研究院有限公司付晓婷

电子世界 2012年15期

陕西通信规划设计研究院有限公司付晓婷

1.GPON设备的基本组网结构

基于GPON技术的设备基本结构与已有的PON类似，也是由局端的OLT(光线路终端)，用户端的ONT/ONU(光网络终端或称作光网络单元)，连接前两种设备由单模光纤(SMfiber)和无源分光器(Splitter)组成的ODN(光分配网络)以及网管系统组成。

2.GPON的技术特点

GPON具有前所未有的高带宽。GPON速率高达2.5Gb/s，能提供足够大的带宽以满足未来网络日益增长的对高带宽的需求，同时非对称特性更能适应宽带数据业务市场。

GPON业务承载更高效，下行的有效带宽是EPON（Ethernet Passive Optical Network）的2.55倍，上行是1.37倍。GPON的分光能力是EPON的2倍，覆盖相同用户时可节省一半的主干光纤。

采用GPON技术进行光接入网络建设，可节省线路成本和局端设备投资50%，具有更高带宽和更大分光比。

GPON支持更精细的业务模型，在保证服务质量的同时可以实现家庭用户和企业上行带宽的共享。GPON增加保障带宽业务模型的定义，可组合开展多种优先级的综合业务。

GPON具备SDH(Synchronous Digital Hierarchy)的线路时钟传送能力，能够提供和SDH一样精度的线路时钟，可作为微基站的接入手段。

GPON标准制定了光纤测试系统光标记交换，能够动态监测信号的质量，再通过专家系统预测系统的寿命和定位故障位置、变被动维护为主动防护。

GPON是全同步系统，传输窄带业务时延小，时钟精度非常高，QOS（Quality of Service）带宽分配机制更灵活，保护倒换和维护管理等标准定义清晰完善。

3.目前GPON产品的市场定位和应用模式

3.1 GPON接入产品的市场定位分析

GPON技术是一种宽带光接入技术，其产品定位必然是接入网。它成功地打破网络最后一公里的宽带瓶颈，优化了业务结构。GPON技术允许运营商根据各自的市场潜力和特定的管理环境，有针对性地提供其客户所需要提供的特定业务。

它实现在同一光纤上同时传送语音、数据和视频业务，提供下行高达2.488Gb/s、上行1.244Gb/s的带宽，接入范围达到37公里，让用户自由享受PON带来的高速率数据业务和高质量E1/T1专线和语音业务。

图1 GPON综合接入示例——移动业务综合接入

由于GPON技术灵活的接入方式，在宽带业务日渐增长的情况下，国内主流电信运营商已经逐步开始在接入层试用GPON设备，满足宽带、TDM等多种业务的接入，特别是对于光纤网络资源不丰富的运营商。

作为一种专用的接入网技术，GPON是实现FTTH的最佳技术。其技术规范所规定的最终目标就是实现所有终端用户的接入。为此，其规范规定了一系列面向家庭用户的终端接口，如普通音频脉冲电话RJ11接口，基于VoIP的电话接口，有线电视同轴电缆RF接口等。

但是，FTTH(即将GPON设备的ONU终端放在普通家庭中使用)的应用目前仍然面临着成本过高等问题。那么在目前的市场形势下，GPON设备的市场定位是否准确，直接确定了这一优秀技术的市场和技术前景。

由于各个运营商目前在接入网的传输网络建设中已经实现了馈线段和配线段的光纤化，目前FTTn(光纤到节点)的应用时机已经相当成熟。这里的n可以代表一栋商务楼(FTTB)、一个用户小区(FTTP)、一个多用户群(FTTM)、一个路边接入点(FTTC)、一个办公室或小型商户企业(FTTO)；FTTn的应用场合很多，可以选择的设备范围也较大。

在FTTn的应用中，GPON设备可以显示出其独特的优势：专用的接入网技术规范，适用于接入网的应用环境：为终端用户提供真正源模式的TDM服务和高质量的以太网接入服务；无源光网技术，整个光分配网(ODN)没有有源器件，可维护性好，可靠性高，可以大大降低接入网络的维护成本，使运营商的接入网络具有更强的网络持续发展能力和生存能力；接入距离远(大于35km)，覆盖范围广，可以适应中国包括农村地区的接入要求；组网结构灵活，可以在接入层面实现星型、树形、总线形、环形等各种网络拓扑结构。

同时，具有实现全程双向点对点的线路保护能力。满足了运营商对业务增长和拓扑结构变化的需求；带宽高达2.5Gbit/s，网络带宽综合利用率高达93%，可以满足未来的高带宽用户的应用需求；单纤传输，节省运营商的主干光纤资源；相对于其他的FTTn手段，性价比高所以，目前GPON技术的最佳应用场合是FTTn。利用其综合接入性能，为运营商提供高质量的数据、语音乃至视频服务。

3.2 使用GPON设备的FTTn应用实例

根据GPON设备在北美运营商的应用经验，以下介绍几种使用GPON设备的FTTn应用实例：

3.2.1 GPON的FTTH应用

FTTH作为有线接入通信网络终极目标，也是运营商实现“三网融合”的主要网络解决方案。GPON满足多业务的接入(语音、数据和视频)，可大力发展10M以上的差异化高带宽业务，满足不同用户的使用需求。GPON采用Class C+光模块，支持1：128分光，系统最大通道插入损耗为32Db，可进一步节约接入主干光纤。

3.2.2 GPON对移动业务的收集

GPON设备可以为用户在接入层传输节点提供高质量的TDM业务接口和以太网接口；使用E1接口可以连接移动基站设备(BTS)，Ethernet接口可以连接WLAN的AP设备。

在未来的3G时代，BTS不仅要使用数量更多的E1传输接口来满足传统语音的要求，也需要以太网端口来解决3G的数据通信需求。而GPON恰好可以在接入层面上可以很好地解决两种业务的同一平台传输的要求(见图1)。

4.GPON场景应用

综合考虑GPON技术特点、成熟度、投资成本、业务需求、市场竞争等多方面的因素，基于GPON的FTTx系统主要应用于如下方面：商客、商务楼和工业园区的综合接人。

在商业客户和商业客户比较集中的写字楼、工业园区和网吧集中区，用户分布较为分散，带宽需求相对较高(典型需求为10M、100M甚至1000M)，除了基本的语音业务、高速Internet专线接入等业务外，还存在TDM(E1)专线、视讯会议、视频监控、VPN、无线覆盖等多样化的业务需求，对系统的可用性、业务质量和维护质量要求较高。

采用GPON系统实现FTTB、FTTH，能够很好地满足这类客户的需求，为用户提供长距离、高带宽、丰富业务类型、高服务质量的业务保证。

部分新建高档住宅小区(别墅或高档公寓)的宽带接入。相对于普通住宅用户，高档住宅小区的客户群优良，其电信业务消费能力强、消费层次高，对建设投资和业务资费不敏感，业务的需求主要包括Internet专线接入、电话、IPTV甚至视频会议等。

因此可以铺设光纤入户，采用FTTH、FTTB+LAN／VDSL等灵活的宽带接入方式，特别是针对缺乏铜缆资源的地区，在大城市和发达地区进行一定的FTTH／B覆盖，以提高市场竞争力。

新建小区的FTTB+DSL／LAN接人和旧网络改造。随着IPTV等新兴业务的出现，现有的DSL／LAN小区的升级改造刻不容缓。基于GPON的FTTB+DSL／LAN接入方式(采用多以太网接口的ONU或ONU内置小型DSLAM)利用原有的入户线，无需对现有楼内布线和装修进行改造，综合实施成本低、难度低，以较低的成本实现较高的用户接入速率，是一种高性价比的接入方案，很适合进行旧小区网络改造。

网吧对接入速率的典型需求为10M、20M甚至100M，但业务类型简单，基本上以高速In-ternet专线接入为主，可能有部分语音业务需求；网吧的分布比较分散，需要系统有较强的覆盖能力，因此光纤接人已经是多数网吧的主要接入技术。

GPON的全业务接入能力和完善的OAM特性，使得“一网双吧”类型的用户，可直接在GEPON系统内获得语音业务和高速Internet专线业务，并通过同一个网管平台进行统一管理。