GPON技術在高校現代化教學與實踐中的應用

沈慶磊

[摘 要] GPON（Gigabit-Capable PON）技術是基于ITU-TG.984.x標準的最新一代寬帶無源光網絡接入標準，具有眾多優點，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。國內對GPON技術的研究和應用正在進一步推廣。目前，一些高校也開始在教學與校園建設中探索應用GPON技術，希望利用該技術助推高校光通信的應用研究和智慧校園的建設。首先對GPON技術進行簡單介紹，探究在高校現代化教學中實現GPON技術有效應用的路徑和方法。

[關 鍵 詞] GPON技術；高校；現代化教學；智慧校園

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）21-0010-02

目前，在高校的現代化教學中，GPON技術因為自身具有高帶寬，高效率，范圍覆蓋大，用戶接口豐富等眾多優點，已經日益成為高校現代化教學中一項重要組成部分。實現GPON技術在高校教學中的有效應用，能大大提升高校現代化教學成效，實現良好的現代化教學目標。

一、GPON技術

（一）GPON技術的內涵

20世紀90年代中期，GPON技術的雛形在西方國家的網絡技術中逐漸得到應用和發展，PON是英文“無源光網絡”的縮寫。到21世紀初，FSAN組織首先提出了GPON（Gigabit-Capable Passive Optical Network）技術，在后續的進一步技術研究和發展中，GPON技術標準逐漸形成。在GPON技術的基礎上發展應用的設備結構，與現有的PON技術結構存在一定的共通之處。GPON網絡系統是由局端的光線路終端（OLT），用戶端的光網絡終端或稱作光網絡單元（ONT/ONU），單模光纖（SM fiber）和無源分光器（Splitter）組成的ODN（光分配網絡）網管系統。

（二）GPON技術的特點和優勢分析

GPON技術的特點也正是其優勢所在，該技術是對GFP（Generic Framing Procedure，通用成幀規程）技術的借鑒，能夠支持GEM（General Encapsulation Methods）封裝格式，對不同類型和不同速率的業務進行重組后經由PON輸出，能夠有效實現可變長度數據包的傳輸，使用該技術能夠大大促進數據傳輸效率的提升，簡化業務流程，實現整個業務的高效目標。具體來說，GPON技術具有以下幾點優勢：

1.突破傳統寬帶的速率。實測結果顯示，GPON技術的速率能夠達到2.5Gbps，這一速率能夠滿足未來大容量的網絡業務對于寬帶的快速運轉需求。GPON技術的非對稱性，也更能適應寬帶數據業務的更多需求。

2.支持Qos保證和全球業務接入能力。現階段，ATM同時承載多項業務的能力正在不斷提升，相關技術也得到了更加廣泛的使用。GPON技術能夠有效支持不同類型和不同速率業務的同時進行，大大提升寬帶業務處理能力。

3.能夠有效支持TDM業務。其適配封裝簡潔、高效，還具有強大的OAM功能，業務管理能力和網絡監測能力較強。

二、GPON技術在高校現代化教學中應用的可行性

（一）可行性分析

隨著互聯網業務的迅速擴張，家庭用戶對接入帶寬的要求也日益增加，寬帶發展也迎來了“普及百兆、邁向千兆”的新時代。與此同時，作為全球PON最大的市場，在“寬帶中國”政策的驅動下，也促進了中國運營商加速寬帶接入網絡建設部署的步伐。目前，GPON已經成為市場的最優選擇，不但滿足了百兆乃至千兆的入戶需求，同時使得用戶體驗以4K視頻、3D游戲、AR/VR應用等為代表的超高速寬帶應用得以實現。GPON技術以其良好的技術功能，能夠有效滿足高校網絡系統和技術設備的需求，實現高校網絡的高效應用，促進學校網絡教學目標的實現。但是，現有的PON網絡在較高分光比下，無法保障實現百兆或千兆寬帶接入的全面覆蓋目標，因此對當前PON網絡進行提速升級迫在眉睫。

為進一步滿足校園日益增長的網絡應用需求，確保全校師生通過網絡分享最優質教學資源，一些高校決定對其原有校園網絡架構進行升級改造。在硬件建設方面，可將當前網絡架構升級為主流GPON接入設備，包括具有一體化接入能力的OLT設備，ODN設備和高性能ONU設備，升級后的設備可滿足行業專網業務接入、鏈路保障和精細化管理需求，同時滿足于教學區、生活區、后勤服務等多種FTTH/FTTO的接入場景。該技術網絡建設應以校方實際需求為核心，量身定做寬帶接入方案。同時，高校也可借助自身在學科專業領域的技術優勢，校企合作領域的成功經驗，構建其全新的校園網絡架構。

（二）技術研究發展方向

在現代化技術不斷發展并成熟的當下，高校正在進一步開展下一代無線通信網絡技術研究及應用工作，不斷引進了新型光網絡系統與應用技術、智能技術及行業物聯網應用技術，并對這些方面的技術應用開展了研究工作。進入21世紀以來，隨著各種通信網絡的普及，人們對通信業務的需求與現有技術之間的矛盾日漸顯露，這使得新一代通信系統面臨巨大的挑戰，也形成了前所未有的機遇。通過對新一代通信系統理論與技術的廣泛調研，我們知道，新一代通信系統必然是無線傳輸、寬帶接入、光纖骨干網相結合的寬帶多媒體通信網絡系統。高校通過建立一流的寬帶網絡與接入技術的科研基地，面向地區開放，支持本領域的基礎研究、應用基礎研究以及科研成果的推廣和產業化，實現新時期高校教育現代化目標，培養更多高級人才。根據這一目標，結合當前實際，高校的寬帶網絡技術可以以光纖接入網和無線接入網為主攻方向，以寬帶接入技術為基礎，以信號處理為手段，開展光纖接入技術、無線接入技術和數字多媒體通信的產學研產品開發，形成基礎理論到應用系統的知識產業鏈。目前光纖網絡技術的開發研究已進入成熟期，要取得突破性的研究實屬不易，且需要投入的研究經費巨大，所以高校可結合自身實際，確立以應用基礎和應用研究為導向的研究方向：