淺析GPON及其應用

穆學斌

摘 要:隨著信息化進程的推進和網絡應用的需求,互聯網業務已走進千家萬戶,這就快速的推動著網絡的發展。在網絡的總帶寬以每半年翻一番的速度遞增的急速推動下,新的網絡應用和網絡技術也不斷地涌現,本文主要介紹了GPON的發展、關鍵技術及其目前的市場定位。

關鍵詞:GPON測距DBAAES

中圖分類號:TP2 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)07(b)-0025-01

1GPON的發展

互聯網伴著社會發展的信息化腳步和生活對網絡的需求走進了人們的日常生活,這對網絡的快速發著起到了推動作用。6個月就加一倍的網絡總帶寬遞增速度也快速帶動網絡四年技術核心應用的持續產生,PON技術在這種環境下產生。

隨著PON技術將局端和用戶端之間的有源設備消除,起到了簡化維護程序,提高可靠性,降低成本的作用,將成為以后主要的FTTH解決方案。PON不斷下降的成本投入使其在FTTB/FTTC場合有了一定的市場應用,并且PON對FTTH的影響在一些發達國家(如日本)也有了不錯的發展。目前PON技術主要有APON、BPON、EPON和GPON等幾種,其主要差異在于采用了不同的二層技術。

我們先介紹目前已被廣泛應用的另一種技術EPON。EPON最核心部分是PON光發送/接收模塊,它是在與APON類似的結構和G.983的基礎上,設法保留APON的物理層PON,以Ethernet技術代替ATM技術作為數據鏈路層協議,構成一個可以提供更大帶寬、更低成本和更強業務能力的新的結合體EPON。但當時IEEE制定802.3ah的初衷是為了接入IP數據業務,并沒有考慮TDM業務接入對時鐘同步、時延和抖動等方面的特殊要求,因此EPON所采用的標準Ethernet封裝方式也給其帶來了一個致命的缺點,那就是“難以承載話音或電路型數據專線等TDM業務”,也很難滿足電信級的QoS要求,這給EPON的應用帶來了一定的限制。

GPON業務是BPON的一種擴展,它提供了前所未有的高帶寬,其非對稱特性更能適應寬帶數據業務市場;它提供QoS的全業務保障,同時承載ATM信元和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;可以將TDM業務映射到承載的GEM幀中,8kHz幀就可以承受TDM業務。作為一種電信級的技術標準,GPON 還規定了在接入網層面上的保護機制和完整的OAM功能。所以,GPON已被大多數運營商視為實現接入網業務寬帶化、綜合化改造的理想技術。

2GPON的關鍵技術

2.1 測距

在現實生活中,各個ONU和OLT的距離都不一樣,光信號在光纖上的傳輸時間不一樣,所以到達各個ONU的時刻都不一樣。在信號傳輸過程中,OLT給每個ONU分配不同的時隙來發送上行的數據,為了保證各ONU能夠精確定位時隙和多個ONU的上行數據不沖突以實現幀同步,這就要用到測距技術。測距的過程就是OLT通過Ranging測距過程獲取ONU的往返延遲RTD,計算出每個ONU的物理距離,然后指定合適的均衡延時參數EqD,Ranging的過程需要開窗,暫停其他ONU的上行發送通道。OLT開窗通過將BWmap設置為空,不授權任何時隙來實現,最終通過RTD和EqD,使得各個ONU發送的數據幀同步,保證每個ONU發送數據時不會在分光器上產生沖突,相當于所有ONU都在同一邏輯距離上,在對應的時隙發送數據即可。

2.2 上行動態帶寬分配DBA

動態帶寬分配DBA技術是指通過GPON系統中各個ONU的上行使用帶寬實時動態的改變來適應用戶速率的各種變化,以提高系統的帶寬利用率的技術,它是一種能在微秒或毫秒級的時間間隔內完成對上行帶寬的動態分配的機制。PON系統的上行接入靜態帶寬和動態帶寬分配兩種方式。上行動態帶寬分配可以提高PON端口的上行線路帶寬利用率、可以在PON口上增加更多的用戶、可以讓用戶享受到更高帶寬的服務,特別是那些對帶寬突變比較大的業務。

2.3 下行AES加密

在GPON系統中,下行采用廣播技術,同一PON口下的主干光纖和分光后的數據都是一樣的,每個ONU收到的數據都是一樣的,下行數據廣播給所有ONU。如果有惡意用戶存在,那么它就能夠聽到所有用戶的下行數據,這就是PON安全系統會遇到的“偷聽”威脅。目前GPON僅規定支持AES加密算法。AES是一種國際通用的加密算法,它只對GEM幀中的Payload進行加密處理,GPON系統定期的進行AES密鑰交換和更新,提高了線路數據的可靠性。在GPON中采取了AES加密后,能有效的保護下行數據的安全性,防止惡意用戶的偷聽威脅,使的GPON成為一個真正安全的接入方式。

3目前GPON產品的市場定位和應用模式

GPON技術的定位是接入網,是一種寬帶光接入技術。GPON用一個流行的行業術語來說,就是實現FTTn的一種技術。GPON設備的市場定位實際上是和運營商目前在接入網層面上光纖化的具體進程有關。目前,運營商在接入層光纖化的基本策略都是相同的,即從接入網層面的饋線段、配線段到最終的引線段逐段逐步實現光纖化,最終的目標即FTTH。

GPON設備在FTTn的應用中可以顯示出其獨特的優勢:專用的接入網技術規范,適用于接入網的應用環境:為終端用戶提供真正源模式的TDM服務和高質量的以太網接入服務;無源光網技術,整個光分配網(ODN)沒有有源器件,可維護性好,可靠性高,可以大大降低接入網絡的維護成本;組網靈活,可以在接入層面實現星型、樹形、總線形、環形等各種網絡拓撲結構;具有實現全程雙向點對點的線路保護能力。滿足了運營商對業務增長和拓撲結構變化的需求,相對于其他的FTTn手段,性價比高。

由上文可知,FTTn是應用GPON技術的最佳場合。利用其綜合接入性能,為運營商提供高質量的數據、語音乃至視頻服務。

參考文獻

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[2] 張育生.試論GPON技術及發展相關問題[J].科技創新導報,2010(14).