GPON技术和应用探讨

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1、技术和应用探讨技术和应用探讨摘要：简要介绍 GPON 的系统结构，详细分析 GPON 的技术特点，形成 GPON 建设原则。关键词：GPON；GEM；EPON 1 GPON 系统结构 同所有 PON 系统一样，GPON 由 ONU、OLT 和无源光分配网组成。其网络结构如图 所示。OLT 为接入网提供网络侧与核心网之间的接口，通过 ODN 与各 ONU 连接。作为 PON 系统的核心功能设备，OLT 具有集中带宽分配、控制各 ONU、实时监控、运行维护 管理 PON 系统的功能。ONU 为接入网提供用户侧的接口，提供话音、数据、视频等多业 务流与 ODN 的接人，受 OLT 集中控制。系统支持

2、的分支比为 1:16、32 或 64，随着光收 发模块的发展演进，支持的分支比将达到 1:128。在同一根光纤上，GPON 可使用波分复用 技术实现信号的双向传输。根据实际需要，还可以在传统的树型拓扑的基础上采用相应的 PON 保护结构以来提高网络的生存性。 2 GPON 特点 (1)前所未有的高带宽。GPON 速率高达 2.5Gbs，能提供足够大的带宽以满足未来网 络日益增长的对高带宽的需求，同时非对称特性更能适应宽带数据业务市场。 (2)QoS 保证的全业务接人。GPON 能够同时承载 ATM 信元和(或)GEM 帧，有很好的 提供服务等级、支持 QoS 保证和全业务接入的能力。目前，AT

3、M 承载话音、 PDH、Ethernet 等多业务的技术已经非常成熟；使用 GEM 承载各种用户业务的技术也得到 大家的一致认可，已经开始广泛应用和发展。 (3)很好地支持 TDM 业务。将 TDM 业务映射到 GEM 帧中，由于使用标准的 8kHz(125ps)帧能够直接支持 TDM 业务。将 TDM 业务映射到 ATM 信元中也能提供有 QoS 保证的实时传输。GPON 在这一点上有优势。 (4)简单、高效的适配封装。GPON 的 GEM 提供了一种灵活的帧结构封装，支持定长 和不定长帧的封装，对多种业务实现通用映射，不需要进行协议转换，实现过程简单，开 销小，协议封装效率最高可达 97，

4、实现了带宽资源的充分利用。 (5)强大的 OAM 能力。针对以太网系统在网路管理和性能监测的不足，GPON 从消费 者需求和运营商运行维护管理的角度，提供了三种 OAM 通道：嵌入的 OAM 通道、 PLOAM 和 OMCI。它们承担不同的 OAM 任务，形成 CMPlane(控制，管理平面)，平面 中的不同信息对各自的 OAM 功能进行管理。GPON 还继承了 G.983 中规定的 OAM 相关 要求，具有丰富的业务管理和电信级的网络监测能力。 (6)技术相对复杂，设备成本较高。 3 网络结构及场景应用 综合考虑 GPON 技术特点、成熟度、投资成本、业务需求、市场竞争等多方面的因素， 基于

5、 GPON 的 FTTx 系统主要应用于如下方面： 商客、商务楼和工业园区的综合接人。在商业客户和商业客户比较集中的写字楼、工 业园区和网吧集中区，用户分布较为分散，带宽需求相对较高(典型需求为 10M、100M 甚至 1000M)，除了基本的语音业务、高速 Internet 专线接入等业务外，还存在 TDM(E1)专线、 视讯会议、视频监控、VPN、无线覆盖等多样化的业务需求，对系统的可用性、业务质量 和维护质量要求较高。采用 GPON 系统实现 FTTB、FTTH，能够很好地满足这类客户的需 求，为用户提供长距离、高带宽、丰富业务类型、高服务质量的业务保证。 部分新建高档住宅小区(别墅或高

6、档公寓)的宽带接入。相对于普通住宅用户，高档住 宅小区的客户群优良，其电信业务消费能力强、消费层次高，对建设投资和业务资费不敏 感，业务的需求主要包括 Internet 专线接入、电话、IPTV 甚至视频会议等。因此可以铺设 光纤入户，采用 FTTH、FTTB+LANVDSL 等灵活的宽带接入方式，特别是针对缺乏铜 缆资源的地区，在大城市和发达地区进行一定的 FTTHB 覆盖，以提高市场竞争力。 新建小区的 FTTB+DSLLAN 接人和旧网络改造。随着 IPTV 等新兴业务的出现，现 有的 DSLLAN 小区的升级改造刻不容缓。基于 GPON 的 FTTB+DSLLAN 接入方式(采 用多以

7、太网接口的 ONU 或 ONU 内置小型 DSLAM)利用原有的入户线，无需对现有楼内布 线和装修进行改造，综合实施成本低、难度低，以较低的成本实现较高的用户接入速率， 是一种高性价比的接入方案，很适合进行旧小区网络改造。 “网吧一条街”的接人。网吧对接入速率的典型需求为 10M、20M 甚至 100M，但业务 类型简单，基本上以高速 In-ternet 专线接入为主，可能有部分语音业务需求；网吧的分布 比较分散，需要系统有较强的覆盖能力，因此光纤接人已经是多数网吧的主要接入技术。 GPON 的全业务接入能力和完善的 OAM 特性，使得“一网双吧”类型的用户，可直接在 GEPON 系统内获得语

8、音业务和高速 Internet 专线业务，并通过同一个网管平台进行统一管 理。 转贴于 中国论文下载以上各种场景均为 GPON 较为典型的应用，总体网络图 1： 4 GPON 工程建设原则 (1)OLT 设置原则。 OLT 的部署位置对网络结构与层次、设备管理与维护、设备端口利用率、用户实装率、 投资等影响较大，需要综合考虑，同时结合 OLT 设备的覆盖能力，明确 OLT 的设置方式及位置。 OLT 的服务覆盖范围根据 ITUTG.982 定义的 C 类 ODN 网络情况，即 1530db 的 光通道损耗，在采用 1:64 的情况下，按 7 个光活动连接器，OLT 覆盖的光通道距离在 10 公

9、里以内。 (2)ONU 选择类型。 根据场景不同的需求，接入方式可以参考下表： (3)主干光缆及配光缆配套原则。 目前，用户光缆网基本拓扑结构有三种，即星形、总线形和环形。各种网络结构都有 其特点，在选择时应根据各相关点的地理位置、重要性、需要提供的业务、网络可靠性要 求、经济性以及维护管理等综合因素选择合适的拓扑结构。目前用户主干光缆基本采用环 形与总线形结构，如用户对通信业务需求量大或有特殊要求，并受到地理位置的限制时， 也可以用星形结构。用户配光缆一般采用星形结构，当用户有特殊要求时。也可采用环形 结构。 (4)光分路器配置原则。 一般情况下 ODN 采用一次分光集中放置，将光分路器集中

10、安装在光分路箱(室内型或 室外型)内；当 MDU 分布较为分散或驻地网光缆纤芯数量不足时，可以采用二级分光方式。光分路比应综合考虑 GPON 系统的传输距离、MDU 带的用户数、PON 系统内带宽分 配来进行选择，一般情况下： 在采用 FTTH(PON)模式时，光分路比宜按 1:64 设计； 在采用 FTTB(PON)+LAN 模式时，光分路比宜按 1；32 设计，最终用户数不超过 512； (5)光通道衰减核算。 ODN 光通道损耗所允许的衰减定义为 SR 和 RS 参考点之间的光损耗，OLT 的传 输距离应通过 ODN 光通道损耗核算以及 OLT、ONU 设备的功率预算，采用最坏值法核算。

11、ODN 光通道损耗=光分路器插入损耗+光活动连接器插入损耗值数量+光纤衰耗系数 传输距离+光缆线路富余度 相关参数取定： 光分路器插入损耗：3.5N(光分路器分光比2N) 光活动连接器插入损耗值：0.5dB个 光纤衰耗系数(含熔接损耗)：0.4dBkm 光缆线路富余度：采用 1:64 分光比时，取 1.5dB 采用 1:32 分光比时，取 2dB 对于 GPON 系统，在项目中需根据设备所支持的最大光通道衰减对无源光分配网络中 最远用户终端的光通道衰减进行核算，具体 ODN 光通道模型如图 2 所示： (6)ODN 光缆容量配置。 光分路器与 OLT 之间的光缆一般为用户主干光缆或用户配光缆，

12、光缆芯数将视需安装 的光分路器数量，并考虑未来升速的需要及适当考虑向 FTTH 演进的光缆纤芯需求，可采 用 1:2 或 1:4(光分路器数量；光缆纤芯数)配置。 光分路器与 ONU 之间的光缆一般为驻地网光缆，光缆芯数将根据不同的接入模式分 类配置： 在采用 FTTH(PON)模式时，驻地网光缆一般以光缆接头盒作为光缆容量的递减方式或 采用光缆分支接头箱的方式进行光缆网的设计。据此，光分路器至光缆接头盒或光缆分支接头箱间将使用大芯数光缆，大芯数光缆的纤芯数以每台 ONU 配 1 芯；光缆接头盒或光 缆分支接头箱至用户宅内 ONU 间的光缆在采用普通室外型光缆时按每台 ONU 配 1 芯。 在

13、采用 FTTB(PON)模式时，光分路器至 MDU 间的光缆纤芯数建议按每台 MDU 配 2 芯(用 1 芯、备 1 芯)。 人户光缆宜采用小弯曲半径光纤制成的室内型光缆，建议采用 ITUTG.657A 建议的 光纤，其余光缆采用符合 ITU-TG.652D 建议的光纤制成的普通室外型光缆。 5 结语 GPON 技术的优势是明显的，但目前 GPON 技术和设备还有待于进一步成熟。主要是 市场上还缺少 OLT 侧商用芯片，ONU 侧商用芯片也很少，设备稳定性与可靠性等有待验 证(各厂商的产品均为刚刚推出，国际上也无大规模商用)，成本很高，产业链不够成熟， 还不具备规模商用的条件。但我们有理由相信 GPON 的未来应该有很好的发展，这是它的 技术特点决定的。 转贴