GPON技術(shù)原理與應用分析

袁蕾

摘 要：針對GPON技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，對GPON技術(shù)的基本原理進行了分析，包括GPON的結(jié)構(gòu)和技術(shù)特點等，結(jié)合實際工程案例，分析了GPON技術(shù)的具體應用過程，并以小區(qū)接入為突破口，分析了GPON技術(shù)的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：GPON技術(shù)；單光纖；網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)；遠端接入設備

中圖分類號：TN929.1 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.08.075

隨著我國通信行業(yè)業(yè)務形式的變化，用戶對接入網(wǎng)提出了更高的要求，各移動通信運營商也在此基礎上大力發(fā)展了光纖接入建設，這在一定程度上帶動了通信行業(yè)的發(fā)展。傳統(tǒng)的寬帶接入技術(shù)為XDSL、MSTP等，而從當前的應用效果來看，XDSL技術(shù)受到了接入距離、帶寬等因素的影響，難以滿足大眾的需求，因此，應用一種新的技術(shù)勢在必行。本文以此為背景，對GPON技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容進行分析和討論。

1 GPON技術(shù)分析

GPON技術(shù)又稱為吉比特無源光網(wǎng)絡技術(shù)，起源于1995年逐漸形成的ATMPON技術(shù)。“GPON”理念最早在2002年被提出，在2004年形成了GPON的標準族。

1.1 GPON技術(shù)的特點

從目前GPON技術(shù)的應用情況看，其具有諸多特點，具體如表1所示。

1.2 GPON技術(shù)的結(jié)構(gòu)分析

GPON技術(shù)采用與APON、EPON相同的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，主要分為ONU、ODN、OLT三個部分，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在圖1中，線路終端的OLT設置在局端，被設置在中心機房位置，與ONU網(wǎng)絡單元相連，其為PON系統(tǒng)的核心功能設備，具有集中分配寬帶、監(jiān)控運行系統(tǒng)運行的功能；光分配網(wǎng)絡ODN主要由光纖、無源光分路器兩部分組成，負責在ONU與OLT之間提供光通道（如果有具體的操作要求，也可提供多個光通道）。此外，遠端接入設備是連接用戶端設備的核心接口，能匯聚用戶端不同的業(yè)務數(shù)據(jù)流需求，從而實現(xiàn)對不同數(shù)據(jù)的采集。

1.3 GPON技術(shù)的原理分析

在應用過程中，GPON技術(shù)采用WDM技術(shù)為原理，實現(xiàn)了單光纖的雙向傳輸。在操作中，為了有效分離同一根光纖上所有用戶發(fā)射的信號，一般會采用以下2種數(shù)據(jù)復用技術(shù)：①對于下行數(shù)據(jù)流，可采用廣播技術(shù)。由于下行幀長的格式為125 μs，采用廣播技術(shù)可確保ONU能快速接收相同的數(shù)據(jù)。在操作過程中，需要通過ONUID劃分不同的數(shù)據(jù)。此時，ONU可依靠其過濾功能獲取需要的數(shù)據(jù)，并按照具體的操作要求控制數(shù)據(jù)的傳輸。②對于上行數(shù)據(jù)流，可采用TOMA技術(shù)。上行是指通過時分復用的方式傳輸數(shù)據(jù)，上行鏈路被分成不同的時隙，根據(jù)下行幀的字段給每個ONU分配上行時隙。在此情況下，所有ONU可按照一定的順序發(fā)送數(shù)據(jù)，不會因爭奪時隙而出現(xiàn)沖突。在整個系統(tǒng)中，每幀共有9 120個時隙。

從GPON技術(shù)的應用過程看，其所涉及的OLT在檢測不同CONT-T業(yè)務負荷的過程中，通過預測ONU網(wǎng)絡的堵塞情況，并根據(jù)網(wǎng)絡狀態(tài)可有效分配CONT-T資源。在上述過程中，不涉及VP、VC或Port ID所提供的QoS，將由兩端的ATM/GEM client完成分配任務。在實際操作中，面對不同的業(yè)務要求，GPON技術(shù)可使用指針全面控制ONU。此時，ONU采用不同的傳輸方法能有效調(diào)整授權(quán)帶寬和授權(quán)周期，從而保證業(yè)務對帶寬的要求。

與其他PON技術(shù)相同，GPON技術(shù)也采用了一點到多點的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，在數(shù)據(jù)光纖網(wǎng)絡的支撐下實現(xiàn)了全業(yè)務接入。與傳統(tǒng)的ATMAPON相比，GPON技術(shù)可在用戶網(wǎng)絡中傳輸以太幀，從而滿足未來IP業(yè)務的發(fā)展要求。由于目前我國的IP網(wǎng)絡建設已經(jīng)形成了一定的規(guī)模，這就使得以太網(wǎng)的結(jié)構(gòu)變得更加簡單，且性能更強大。在此背景下，有可能實現(xiàn)GPON技術(shù)的大規(guī)模商業(yè)化應用，加之基于IP的各種業(yè)務的快速發(fā)展，保證了GPON技術(shù)能適應未來網(wǎng)絡的發(fā)展趨勢，成為未來接入技術(shù)的代表之一。

2 GPON技術(shù)的應用實例分析

2.1 應用概述

在考慮到接入網(wǎng)成本改造的相關(guān)問題，目前，大部分運營商在新開發(fā)的小區(qū)、樓盤的光纖接入中采用了GPON技術(shù)，并取得了良好的效果。某移動公司在一新校區(qū)金子昂樓盤的光纖接入中采用了GPON技術(shù)，在GPON FTTB模型下進行了接入控制。該方案具有以下3個優(yōu)點：①樓內(nèi)的多個用戶可共同使用同一個ONU，這種處理方式明顯提高了終端設備的利用效率，降低了成本投入；②在成本控制的基礎上，有效控制了五類線的傳輸距離；③用戶端可自由享用百兆帶寬，且提高了接入性能。該移動公司于2012年在該小區(qū)采用了GPON FTTB接入模式。該小區(qū)共有住戶356戶，共20個單元，實現(xiàn)了點到多點的小區(qū)光纖接入。

2.2 具體應用描述

在該小區(qū)的組網(wǎng)中，OLT被設置在距離小區(qū)最近的局端機房，用以控制用戶業(yè)務管理工作，包括匯總用戶業(yè)務要求、發(fā)送用戶業(yè)務要求等。OLT網(wǎng)絡側(cè)與PSTN連接，接入側(cè)實現(xiàn)了單光纖與多個分光器的連接，并依靠單光纖與小區(qū)內(nèi)部的各個單元樓的ONU設備連接在一起。由于ONU部署在單元樓道的內(nèi)部，在連接過程中需要在充分考慮用戶的數(shù)量、對接入網(wǎng)的需求，所以，分別選擇了8，16，24路接口的ONU。其中，下行采用五類線直接接入用戶家中，上行設有語音、寬帶兩種接口。在最終的處理中，該移動公司通過直接配置用戶端口數(shù)據(jù)，可將用戶帶寬限制在百兆以下，并實現(xiàn)了上、下行帶寬一致的目標。

2.3 應用優(yōu)勢分析

從該小區(qū)的應用實踐結(jié)果看，應用GPON技術(shù)主要具備以下優(yōu)勢：①具有較強的業(yè)務拓展功能。與其他常規(guī)技術(shù)相比，GPON技術(shù)能承載多種協(xié)議和技術(shù)，能滿足用戶對視頻數(shù)據(jù)等高帶寬業(yè)務的需求，可為移動公司日后開拓新的業(yè)務奠定良好的基礎。②故障率低，有助于控制維修成本。在傳統(tǒng)接入網(wǎng)的設置中，由于銅纜接入技術(shù)的操作范圍過大，嚴重影響了周邊環(huán)境和居民的生活。相比之下，GPON技術(shù)具有的無源特性明顯減少了施工對周邊環(huán)境的影響，保證了線路質(zhì)量，且其網(wǎng)絡承載能力明顯優(yōu)于銅纜接入技術(shù)。

3 結(jié)束語

主要分析了GPON技術(shù)的原理及其在應用中的相關(guān)問題。該技術(shù)具有科技水平高、適用范圍廣等優(yōu)點，能有效滿足當前人們對現(xiàn)代通信的要求，且具有良好的應用價值。因此，相關(guān)人員應在GPON技術(shù)的研究中做到具體問題具體分析，從而在充分認識該技術(shù)先進性的基礎上，了解人們對先進移動通信技術(shù)的需求，并進行相應的控制和優(yōu)化，從而保證GPON技術(shù)得到更好的應用。

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〔編輯：張思楠〕