對GPON網絡技術的應用及發展趨勢探討

陜西通信規劃設計研究院有限公司 付曉婷

1.GPON設備的基本組網結構

基于GPON技術的設備基本結構與已有的PON類似，也是由局端的OLT(光線路終端)，用戶端的ONT/ONU(光網絡終端或稱作光網絡單元)，連接前兩種設備由單模光纖(SMfiber)和無源分光器(Splitter)組成的ODN(光分配網絡)以及網管系統組成。

2.GPON的技術特點

GPON具有前所未有的高帶寬。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。

GPON業務承載更高效，下行的有效帶寬是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，覆蓋相同用戶時可節省一半的主干光纖。

采用GPON技術進行光接入網絡建設，可節省線路成本和局端設備投資50%，具有更高帶寬和更大分光比。

GPON支持更精細的業務模型，在保證服務質量的同時可以實現家庭用戶和企業上行帶寬的共享。GPON增加保障帶寬業務模型的定義，可組合開展多種優先級的綜合業務。

GPON具備SDH(Synchronous Digital Hierarchy)的線路時鐘傳送能力，能夠提供和SDH一樣精度的線路時鐘，可作為微基站的接入手段。

GPON標準制定了光纖測試系統光標記交換，能夠動態監測信號的質量，再通過專家系統預測系統的壽命和定位故障位置、變被動維護為主動防護。

GPON是全同步系統，傳輸窄帶業務時延小，時鐘精度非常高，QOS（Quality of Service）帶寬分配機制更靈活，保護倒換和維護管理等標準定義清晰完善。

3.目前GPON產品的市場定位和應用模式

3.1 GPON接入產品的市場定位分析

GPON技術是一種寬帶光接入技術，其產品定位必然是接入網。它成功地打破網絡最后一公里的寬帶瓶頸，優化了業務結構。GPON技術允許運營商根據各自的市場潛力和特定的管理環境，有針對性地提供其客戶所需要提供的特定業務。

它實現在同一光纖上同時傳送語音、數據和視頻業務，提供下行高達2.488Gb/s、上行1.244Gb/s的帶寬，接入范圍達到37公里，讓用戶自由享受PON帶來的高速率數據業務和高質量E1/T1專線和語音業務。

圖1 GPON綜合接入示例——移動業務綜合接入

由于GPON技術靈活的接入方式，在寬帶業務日漸增長的情況下，國內主流電信運營商已經逐步開始在接入層試用GPON設備，滿足寬帶、TDM等多種業務的接入，特別是對于光纖網絡資源不豐富的運營商。

作為一種專用的接入網技術，GPON是實現FTTH的最佳技術。其技術規范所規定的最終目標就是實現所有終端用戶的接入。為此，其規范規定了一系列面向家庭用戶的終端接口，如普通音頻脈沖電話RJ11接口，基于VoIP的電話接口，有線電視同軸電纜RF接口等。

但是，FTTH(即將GPON設備的ONU終端放在普通家庭中使用)的應用目前仍然面臨著成本過高等問題。那么在目前的市場形勢下，GPON設備的市場定位是否準確，直接確定了這一優秀技術的市場和技術前景。

由于各個運營商目前在接入網的傳輸網絡建設中已經實現了饋線段和配線段的光纖化，目前FTTn(光纖到節點)的應用時機已經相當成熟。這里的n可以代表一棟商務樓(FTTB)、一個用戶小區(FTTP)、一個多用戶群(FTTM)、一個路邊接入點(FTTC)、一個辦公室或小型商戶企業(FTTO)；FTTn的應用場合很多，可以選擇的設備范圍也較大。

在FTTn的應用中，GPON設備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，使運營商的接入網絡具有更強的網絡持續發展能力和生存能力；接入距離遠(大于35km)，覆蓋范圍廣，可以適應中國包括農村地區的接入要求；組網結構靈活，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。

同時，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；帶寬高達2.5Gbit/s，網絡帶寬綜合利用率高達93%，可以滿足未來的高帶寬用戶的應用需求；單纖傳輸，節省運營商的主干光纖資源；相對于其他的FTTn手段，性價比高所以，目前GPON技術的最佳應用場合是FTTn。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。

3.2 使用GPON設備的FTTn應用實例

根據GPON設備在北美運營商的應用經驗，以下介紹幾種使用GPON設備的FTTn應用實例：

3.2.1 GPON的FTTH應用

FTTH作為有線接入通信網絡終極目標，也是運營商實現“三網融合”的主要網絡解決方案。GPON滿足多業務的接入(語音、數據和視頻)，可大力發展10M以上的差異化高帶寬業務，滿足不同用戶的使用需求。GPON采用Class C+光模塊，支持1：128分光，系統最大通道插入損耗為32Db，可進一步節約接入主干光纖。

3.2.2 GPON對移動業務的收集

GPON設備可以為用戶在接入層傳輸節點提供高質量的TDM業務接口和以太網接口；使用E1接口可以連接移動基站設備(BTS)，Ethernet接口可以連接WLAN的AP設備。

在未來的3G時代，BTS不僅要使用數量更多的E1傳輸接口來滿足傳統語音的要求，也需要以太網端口來解決3G的數據通信需求。而GPON恰好可以在接入層面上可以很好地解決兩種業務的同一平臺傳輸的要求(見圖1)。

4.GPON場景應用

綜合考慮GPON技術特點、成熟度、投資成本、業務需求、市場競爭等多方面的因素，基于GPON的FTTx系統主要應用于如下方面：商客、商務樓和工業園區的綜合接人。

在商業客戶和商業客戶比較集中的寫字樓、工業園區和網吧集中區，用戶分布較為分散，帶寬需求相對較高(典型需求為10M、100M甚至1000M)，除了基本的語音業務、高速Internet專線接入等業務外，還存在TDM(E1)專線、視訊會議、視頻監控、VPN、無線覆蓋等多樣化的業務需求，對系統的可用性、業務質量和維護質量要求較高。

采用GPON系統實現FTTB、FTTH，能夠很好地滿足這類客戶的需求，為用戶提供長距離、高帶寬、豐富業務類型、高服務質量的業務保證。

部分新建高檔住宅小區(別墅或高檔公寓)的寬帶接入。相對于普通住宅用戶，高檔住宅小區的客戶群優良，其電信業務消費能力強、消費層次高，對建設投資和業務資費不敏感，業務的需求主要包括Internet專線接入、電話、IPTV甚至視頻會議等。

因此可以鋪設光纖入戶，采用FTTH、FTTB+LAN／VDSL等靈活的寬帶接入方式，特別是針對缺乏銅纜資源的地區，在大城市和發達地區進行一定的FTTH／B覆蓋，以提高市場競爭力。

新建小區的FTTB+DSL／LAN接人和舊網絡改造。隨著IPTV等新興業務的出現，現有的DSL／LAN小區的升級改造刻不容緩。基于GPON的FTTB+DSL／LAN接入方式(采用多以太網接口的ONU或ONU內置小型DSLAM)利用原有的入戶線，無需對現有樓內布線和裝修進行改造，綜合實施成本低、難度低，以較低的成本實現較高的用戶接入速率，是一種高性價比的接入方案，很適合進行舊小區網絡改造。

網吧對接入速率的典型需求為10M、20M甚至100M，但業務類型簡單，基本上以高速In-ternet專線接入為主，可能有部分語音業務需求；網吧的分布比較分散，需要系統有較強的覆蓋能力，因此光纖接人已經是多數網吧的主要接入技術。

GPON的全業務接入能力和完善的OAM特性，使得“一網雙吧”類型的用戶，可直接在GEPON系統內獲得語音業務和高速Internet專線業務，并通過同一個網管平臺進行統一管理。

5.GPON技術在國內發展趨勢

雖然目前國內統一的行業使用標準未頒布，但一些電信運營商根據自身業務開展情況，也在積極開展GPON部署。

從產業鏈發展角度來說，國內電信運營商和國際研究機構都認定GPON將在2011年超越EPON，在2013年，GPON市場規模將是EPON的3倍。

國際分析機構OVUM數據也顯示，GPON全球投資額在2008年已經超過了EPON，并在2012年達到4倍于EPON的投資規模。

6.結語

隨著GPON業務相關標準以及網絡技術和設備的逐步成熟，電信運營商的生產、運營成本、人力成本明顯降低，將促進相關制造業務、技術研發服務、企業經營、銷售、產品售后服務、網上業務的快速發展，為通信企業帶來了無限商機，使業務產業鏈各環節不斷延伸，產生很好的社會效益。

[1]王兵.GPON技術原理與應用[J].中國高新技術企業,2011(07).