GPON在小区宽带中的应用＊

2014-04-22王涛

江苏海洋大学学报(自然科学版) 2014年1期

王涛

（连云港港口集团通信信息工程公司，江苏连云港 222042）

0 引言

随着社会的发展和人民生活水平的提高，人们对网络质量、带宽、多业务要求不断提高。而目前的铜缆接入ADSL（非对称数字网）方式，无法实现网络、语音、视频三网合一，且带宽有限、稳定性差及维护成本较高，无法适应时代的要求，因此将面临淘汰。光通信以容量大、成本低、防干扰性能好等优异的特点，将成为下一代网络的主要技术，因此越来越多的设备厂商及运营商已经把目光投向了光网络接入技术。光网络主要分为AON（有源光网络）和PON（无源光网络），而采用PON技术使用单纤分光，能够节省主干光纤，降低中间有源设备，提升接入带宽，成为目前光接入技术的首选。

目前PON的主流技术是EPON和GPON，其主要技术指标如表1所示，从表1的对比来看，GPON在技术上优于EPON。作为一种新兴的宽带接入技术，GPON以其优异的QoS、高带宽等优势得到快速推广。本文主要讨论GPON的特点以及GPON在小区宽带中的具体应用。

1 GPON技术

PON（passive optical network）无源光网络是实现FTTH光纤到户的主要技术，提供点到多点的光纤接入，它由局侧的OLT（光线路终端）、用户侧的ONU（光网络单元）以及ODN（光分配网络）组成。一般其下行采用TDM广播方式，上行采用TDMA（时分多址接入）方式，组成点到多点树形拓扑结构。PON作为光接入技术最大的亮点是“无源”，ODN中不含有任何有源电子器件及电子电源，全部由光分路器（splitter）等无源器件组成，管理维护运营成本较低。

GPON （gigabit－capable passive optical net－work，吉比特无源光网络）技术是无源光网络（PON）家族中一个重要的技术分支。GPON技术是在APON技术的基础上发展而来，由ITU－TG.984系列标准进行规范，沿用了APON的标准协议框架，增加了GEM TC层帧封装方式。

表1 GPON和EPON的主要技术指标对比Table 1 Comparison of major technical indicators of GPON and EPON

2 小区应用

GPON技术在小区的应用主要有FTTB和FTTH两种接入方案。

2.1 FTTB（光纤到楼）

FTTB（fiber to the buind），是一根光纤直接到楼，通常接到楼的每个单元。将光网络单元设备（ONU）安装在每个楼道处，然后通过铜缆连接到用户家。

FTTB适用于对现有小区改造，即原有的入户铜缆可以重新利用，减少材料、施工成本投入。

以华为ONU设备为例。MA5620／MA5626应用于FTTB＋LAN建设场景，放置在位于楼道的网络箱内，可接市电，自然散热，设计有蓄电池，以防断电后ONU设备无法使用。通过GPON连接到OLT MA5680T，下行通过5类线接入用户PC，提供高带宽3重播放业务，也可以通过双绞线接入话机，提供POTS语音业务。

MA5620提供从8路、16路、24路LAN和POTS的1∶1配比接入的不同规格，MA5626提供从8路、16路、24路LAN接入的不同规格。运营商可根据实际情况选择不同的ONU规格。

光纤到楼建设中，ODN尽量按一次分光考虑，减少光损耗。一般GPON工程采用2∶16，2∶32分光器，2个PON口线路为线路保护。

对于光纤到楼用户的计算，可根据公式：GPON口的带宽＝（业务分配带宽×业务用户比率×集中比×流量占空比）×总用户数／带宽冗余系数。其中，GPON口的下行带宽为2.5Gb／s；业务分配带宽为上网用户分配的最大带宽；业务用户比率为OLT上联带宽规划时对应OLT带的所有用户；总用户数为每个PON口系统内带宽规划时对应该PON带的所有用户；集中比（并发比）可根据不同地区、不同客户群实际情况进行设定，一般设置40%至80%；流量占空比一般可取50%；带宽冗余系数OLT上联取65%。如GPON下行速率是2.5Gb／s，对高速带宽需求分析：直播需要300Mb／s；点播需要n×40%（并发比）×（3Mb／s×50%＋8Mb／s×50%）；上网需求n×40%（并发比）×8Mb／s；语音需求n×200kb／s。计算结果2.5Gb／s带宽（PON口带宽）所带高速用户，建议256户。

工程施工中简化为光节点带宽等于用户数×并发比×均户带宽，光节点带宽等于GPON下行速率除以分光器的分光比。如采用1∶16分光器，GPON下行速率是2.5Gb／s，光节点带宽可达156Mb／s，并发率60%，每个ONU为24FE，每个PON口带384户，则均户带宽为10.8Mb／s。

2.2 FTTH（光纤到户）

FTTH（fiber to the home）是一根光纤直接到家庭，将光网络单元设备（ONU）安装在住家用户或者企业用户处，是光接入系列中除FTTD（光纤到桌面）以外最靠近用户的光接入网应用类型，适用于新建小区的接入。以华为的ONT设备为例，ONT设备EchoLife HG8240放置于用户家中，下行提供2个POTS语音接口以及4个GE／FE自适应以太端口用于连接用户电脑或者电话；上行通过皮线光缆连接到分光器，分光器上行通过配线光缆连接到OLT设备 MA5680T。光纤到户真正意义上实现了光进铜退，从机房到用户端全程光网，中间没有任何有源设备，在设备、线路、能耗上为运营商节省了大笔成本。

光纤到户建设中，ODN按一次分光考虑，根据单元内光纤分配箱数量确定配线光缆芯数，每个光纤分配箱预留2芯配线光缆（熔一芯，备一芯），光纤分配箱内配线光缆与尾纤进行热熔方式熔接，尾纤上至法兰盘分光器选择放置在小区楼道内，尽量靠近用户，以节省皮线光缆，分光器一般采用1∶64或2∶64分光，分光器后光损耗控制在－20dB内，然后通过单纤皮线光缆连接到用户家的ONT上。

光纤到户计算较简单，GPON下行速率为2.5 Gb／s，除以分光器的分光比得光节点带宽即为单位用户带宽，可接最大用户数等于分光比。用1∶64分光器，一个GPON接口最大用户数为64，单位用户带宽可达39Mb／s；用1∶32分光器，一个GPON接口最大用户数32，单位用户带宽达78Mb／s。

华为MA5680T支持16个业务槽位，单块GPON业务板提供8个GPON接口，支持高达1∶64的分光比，单框的容量即达8 192用户端口。