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1、GPON 优势及应用 GPON G.984 GPON = Gigabit PON, FSAN 委员会将其演变为语音与数据的源模式传输, 2.5G 带宽, 语音及数据业务的效率约为 93%, 2003 年被国际电联 (ITU) 采纳为标准GPON 的优势: 高下行比特率上行 1.25 Gbit/s下行 2.5 Gbit/s高效率GPON = 93%EPON = 49%支持源模式 TDM, IP 数据及视频业务运营商驱动 (FSAN)保护动态带宽分配 (DBA)安全GPON 系统特点容量大, 解决接入网瓶颈问题下行 2.5G, 上行 1.244Gbps 速率的吉比特级的 GPON(千兆 PON)
2、网络系统. 通过内置的 CWDM 模块可扩展到 10G.传输效率高将所有的传送数据采用全新的 GFP 适配协议封装为 25us 的定长帧结构, 与 APON 和 EPON 技术相比, 具有更少的开销字节和更高的传输效率. 在 1.25G 的传输带宽需求情况下 GPON 的传输效率达 93%, 而 APON 和 EPON 的传输效率分别是 71%和 49%.接入网络结构灵活, 便于扩展GPON 系统可以支持环型、树型等多种网络拓扑结构. 主干仅需单芯/双芯光纤, 通过无源光纤分配网络(ODN）接入各类业务, GPON 的分支能力达 1:32, 这是有源设备所望尘莫及的. 分支扩容对现有业务无影响
3、.保护功能完善内置的光交换模块实现双纤保护或环路保护, 保护切换时间小于 30ms, 保障业务稳定可靠.对业务良好的 QoS 支持采用标准的 GFP 封装协议, 可以为 TDM 业务分配固定传送帧字节, 相比 APON 和 EPON 采用 E1 仿真的方式为 TDM 业务提供了完全的 QOS 保障.动态带宽分配和流量控制功能GPON 下行数据采用广播方式传送, 上行数据采用统计时分多址复用技术, 各业务点通过请求/许可方式动态分配带宽, 可以实现 带宽的充分利用, 对特殊需求采用流量参数控制.功能强大、完善的网管系统GPON 系统具有完善的图形管理界面，所有用户的管理、业务的调配均可在网管实现
4、. 改变目前不同业务分别组网, 分别管理和维护的局面, 减少网络系统的设计施工和运营维护成本. 同时内置 SNMP 模块, TDM 业务的管理可纳入原有的另外：BPON G.983 基于 ATM 的 PON,早期的 BPON 在运营商中只有少量的测试及商用,仅支持语音及数据,622M 的带宽,70% 的利用率,1999 年被国际电联 (ITU) 采纳为标准.EPON,基于以太网接口的 PON,适用于新起的市场, 特别适用于 IP 城域网的接入,1G 的带宽,语音及数据业务的效率约为 50%, IEEE 的标准化约在 2004 年。GPON 关键技术及系统构成GPON 的关键技术及系统构成一、什
5、么叫 GPON?GPON（Gigabit-CapablePassiveOpticalNetwork，千兆无源光网络）技术是无源光网络（PON）家族中一个重要的技术分支，其它类似技术包括 APON/BPON 和 EPON 技术等。GPON 是当前和未来 2 到 3 年内最受关注的光接入技术之一。GPON 的概念最早由 FSAN（FullServiceAccessNetwork，全业务接入网联盟）在 2001 年提出，在此之前，FSAN/ITU 还提出并标准化了 APON/BPON 技术（ITU-T G.983.x 系列标准），IEEE 也已经开始 EPON 技术的标准化工作并很快于 2003年正
6、式发布 IEEE 802.3ah，这标志着 EPON 技术标准化工作的完成。FSAN/ITU 推出 GPON 技术的最大原因是由于网络 IP 化进程加速和 ATM 技术的逐步萎缩导致之前基于 ATM 技术的 APON/BPON技术在商用化和实用化方面严重受阻，迫切需要一种高传输速率、适宜 IP 业务承载同时具有综合业务接入能力的光接入技术出现。在这样的背景下，FSAN/ITU 以 APON 标准为基本框架，重新设计了新的物理层传输速率和 TC 层，推出了新的 GPON 技术和标准。二、GPON 系统的构成和其它 PON 技术类似，GPON 也是一种采用点到多点拓扑结构的无源光接入技术，由局侧的
7、OLT（OpticalLineTerminal，光线路终端）、用户侧的 ONU（OpticalNetwork Unit，光网络单元）以及 ODN（Optical Distribution Network，光分配网络）组成。所谓“无源”，是指 ODN中不含有任何有源电子器件及电子电源，全部由光纤和光分/合路器（Splitter）等无源光器件组成，没有昂贵的有源电子设备。GPON 在下行方向（OLT 到 ONU）采用 TDM 广播方式、上行方向（ONU 到 OLT）采用 TDMA（时分多址接入）方式，可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓扑结构，其中典型结构为树形结构。GPON 系统要求 OLT 和
8、 ONU 之间的光传输系统使用符合 ITU-TG.652 标准的单模光纤，上下行一般采用波分复用技术实现单纤双向的上下行传输，上行使用 1260nm1360nm 波长，下行使用 1480nm1500nm 波长。此外，GPON 系统还可以采用第三波长方式（1540nm1560nm 波长）实现 CATV 业务的承载。GPON 系统的 ONU/ONT（ONT 是用于 FTTH 并具有用户端口功能的 ONU）可放置在交接箱、楼宇/分线盒、公司/办公室和家庭等不同的位置，形成 FTTCab（光纤到交接箱）、FTTB/C（光纤到楼宇/分线盒）、FTTO（光纤到办公室）和 FTTH（光纤到家庭用户）等不同的
9、网络结构。总的来说，GPON 具有如下主要技术特点：1）业务支持能力强，具有全业务接入能力。GPON 系统可以提供包括 64kbit/s 业务、E1 电路业务、ATM 业务、IP 业务和 CATV 等在内的全业务接入能力，是提供语音、数据和视频综合业务接入的理想技术。2）可提供较高带宽和较远的覆盖距离。GPON 系统可以提供下行 2.488Gbit/s，上行 1.244Gbit/s 的带宽。此外，GPON 系统中一个 OLT 可以支持 64 个 ONU 并支持 20km 传输。3）带宽分配灵活，有服务质量保证。GPON 系统中采用的 DBA 算法可以灵活调用带宽，能够保证各种不同类型和等级业务
10、的服务质量。4）ODN 的无源特性减少了故障点，便于维护。GPON 系统在光传输过程中不需要电源，没有电子部件，因此容易铺设，并避免了电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，简化了供电，在很大程度上节省了运营成本和管理成本。5）PON 可以采用级联的 ODN 结构，即多个光分路器可以进行级联，大大节约了主干光缆。6）系统扩展容易，便于升级。PON 系统模块化程度高，对局端资源占用很少，树型拓扑结构使系统扩展容易。三、GPON 的关键技术1.协议栈GPON 系统的协议栈主要由物理媒质相关（PMD）层和 GPON 传输汇聚（GTC）层组成。GTC 层包括两个子层：GTC 成帧子层和 TC
11、 适配子层。GTC 层可分为两种封装模式：ATM 模式和 GEM 模式，目前 GPON 设备基本都采用 GEM 模式。GEM 模式的 GTC 层可为其客户层提供 3 种类型的接口：ATM 客户接口、GEM 客户接口和 ONT 管理和控制接口（OMCI）。2.PMD 层GPON 的 PMD 层对应于 OLT 和 ONU 之间的光传输接口（也称为 PON 接口），其具体参数值决定了 GPON 系统的最大传输距离和最大分路比。 OLT 和 ONU 的发送光功率、接收机灵敏度等关键参数主要根据系统支持的 ODN 类型来进行划分。根据允许衰减范围的不同，ODN 类型主要分为 A、B、C 三大类，结合目前
12、实际应用需求和光收发模块的实际能力工业界还定义了 B+类，扩展了 GPON 系统支持的最大分路比。ODN 分类见表 1，目前 B+类 ODN 是主流。表 1ODN 分类ODN 类型衰减范围光通道损耗差A 类520dBB 类1025dBB+类1328dB15dBC 类1530dBGPON 的标称线路速率(下行/上行)有多种，具体包括：1244.16Mbit/s/155.52Mbit/s；1244.16Mbit/s/622.08Mbit/s；1244.16Mbit/s/1244.16Mbit/s；2488.32Mbit/s/155.52Mbit/s；2488.32Mbit/s/622.08Mbit
13、/s；2488.32Mbit/s/1244.16Mbit/s；2488.32Mbit/s/2488.32Mbit/s。目前主流厂家的 GPON 产品均支持 2488.32Mbit/s/1244.16Mb it/s，并且在 20km 传输距离下支持 1:64 分路比。3.TC 层TC 层（也称为 GTC 层）是 GPON 的核心层，主要完成上行业务流的媒质接入控制和 ONU 注册这两个关键功能。GTC 层包括两个子层：GTC 成帧子层和 TC 适配子层。（1）GTC 成帧子层GTC 成帧子层包括 3 个功能：复用和解复用。PLOAM 和 GEM 部分根据帧头指示的边界信息复用到下行 TC 帧中，
14、并可以根据帧头指示从上行 TC 帧中提取出 PLOAM 和 GEM 部分。帧头生成和解码。下行帧的 TC 帧头按照格式要求生成，上行帧的帧头会被解码。此外还要完成嵌入式 OAM。基于 Alloc-ID 的内部路由功能。基于 Alloc-ID 的内部标识为来自/送往 GEMTC 适配器的数据进行路由。（2）GTC 适配子层功能适配子层提供了 3 个 TC 适配器，即 ATMTC 适配器、GEMTC 适配器和 OMCI 适配器。ATM/GEMTC 适配器生成来自 GTC 成帧子层各 ATM/GEM 块的 PDU，并将这些 PDU 映射到相应的块。（3）动态带宽分配（DBA）与业务 QoS 管理GT
15、C 系统根据 T-CONT 管理业务流，每个 T-CONT 由 Alloc-ID 标识。一个 T-CONT 可包含一个或多个 GEMPort-ID。OLT 监控每个 T-CONT 的流量负载，并调整带宽分配来更好地分配 PON带宽资源。PON 带宽资源的分配分为动态或静态两种方式，在动态资源分配方式中， OLT 通过检查来自 ONU 的 DBA 报告和/或通过输入业务流的自监测来了解拥塞情况，然后分配足够的资源。在静态资源分配方式中，OLT 根据配置信息为业务流预留固定带宽。DBA 功能可提供各种不同的 QoS。GPONTC 层规定了 5 种 T-CONT（Type1，2，3，4，5），DBA
16、 功能在各 T-CONT 中实现。GEM 模式中，GEM 连接由 GEM-Port 标识，并根据 QoS 要求由一种 T-CONT 类型承载。DBA 功能分为下面几个部分：OLT 和/或 ONU 检测拥塞状态；向 OLT 报告拥塞状态；OLT 根据提供的参数更新带宽分配；OLT 根据更新的带宽分配和 T-CONT 类型发送授权；发送 DBA 操作管理信息。4.OMCIOLT 通过 OMCI（ONT 管理控制接口）来控制 ONT。协议允许 OLT 进行下列动作：1）建立和释放与 ONT 之间的连接；2）管理 ONT 上的 UNI；3）请求配置信息和性能统计；4）向系统管理员自动上报事件，如链路故障。OMCI 协议在 OLT 控制器和 ONT 控制器之间的 GEM 连接上运行，该连接在 ONT 初始化时建立。OMCI 协议是异步的：OLT 上的控制器是“主”，ONT 上的控制器是“从”。一个 OLT 控制器通过在不同的控
