1、祝嚴(yán)論文堂羸平皆中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)F網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用論文:淺談GPON技術(shù)及應(yīng)用【摘要】本文詳細(xì)描述了GPON技術(shù)的組成、特點(diǎn)、應(yīng)用模式及組網(wǎng)方案，并通過工程案例介紹了GPON在接入網(wǎng)中的應(yīng)用PON（PassiveOpticalNetwork,無源光網(wǎng)絡(luò)）一直被認(rèn)為是光接入網(wǎng)中頗具應(yīng)用前景的技術(shù)，它打破了傳統(tǒng)的點(diǎn)到點(diǎn)解決方法，在解決寬帶接入問題上是一種經(jīng)濟(jì)的、面向未來多業(yè)務(wù)的用戶接入技術(shù)。GPON（Gigabit-CapablePON）技術(shù)是基于ITU-TG.984.X標(biāo)準(zhǔn)的最新一代寬帶無源光綜合接入標(biāo)準(zhǔn)，具有高帶寬，高效率，大覆蓋范圍，用戶接口豐富等眾多優(yōu)點(diǎn)，可以為用戶提供優(yōu)質(zhì)、可靠、安全的語音、數(shù)

2、據(jù)、視頻三網(wǎng)合一業(yè)務(wù)接入?！娟P(guān)鍵詞】GPON;組成及特點(diǎn)；應(yīng)用模式；組網(wǎng)方案1. 背景與原理在寬帶普及時(shí)代，寬帶業(yè)務(wù)將層出不窮，對(duì)于帶寬的要求不斷提高。如何盡早突破接入"瓶頸”，充分利用光纖這種迄今為止最好的傳輸媒介，是各大運(yùn)營(yíng)商越來越迫切的需求。PON（無源光網(wǎng)絡(luò)）作為接入網(wǎng)絡(luò)最引人關(guān)注的技術(shù)在這幾年已經(jīng)深入人心，在一些地區(qū)已經(jīng)有了相當(dāng)規(guī)模的應(yīng)用，其寬帶化、綜合化的接入特征成為各大運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行全業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)的重要手段之一，得到了普遍重視。同所有PON系統(tǒng)一樣,GPON（千兆無源光網(wǎng)絡(luò)）由ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元卜OLT（光線路終端）和ODN（無源光分配網(wǎng)）組成。其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖所示。作為PON系

3、統(tǒng)的核心功能設(shè)備，OLT具有集中帶寬分配、控制各ONU、實(shí)時(shí)監(jiān)控、運(yùn)行維護(hù)管理PON系統(tǒng)的功能。ONU為接入網(wǎng)提供用戶側(cè)的接口，提供話音、數(shù)據(jù)、視頻等多業(yè)務(wù)流與ODN的接人，受OLT集中控制。GPON系統(tǒng)采用WDM技術(shù),實(shí)現(xiàn)單纖雙向傳輸（強(qiáng)制）。為了分離同一根光纖上多個(gè)用戶的來去方向的信號(hào)，采用以下兩種復(fù)用技術(shù)：下行技術(shù)流采用廣播技術(shù)，上行數(shù)據(jù)流采用TDMA技術(shù)。與其它PON系統(tǒng)相比,GPON系統(tǒng)主要具備以下特點(diǎn)：更遠(yuǎn)的傳輸距離：采用光纖傳輸，接入層的覆蓋半徑20KM;更高的帶寬：每用戶下行2.5G/上行1.25G（物理層）;分光特性：系統(tǒng)支持的分支比為1:16、32或#,最大達(dá)到1:128。

4、2. GPON系統(tǒng)組成及特點(diǎn)2.1 GPON系統(tǒng)組成。GPON系統(tǒng)主要由OLT（光線路終端）、ODN（光分配網(wǎng)絡(luò)）、ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元）組成，其中ODN由光分路器和光纖線路等組成。OLT放置于業(yè)務(wù)接入中心節(jié)點(diǎn)，為接入網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)側(cè)與城域網(wǎng)之間的接口，通過多個(gè)GE/FE接口上聯(lián)不同的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò);ONU放置于小區(qū)或樓內(nèi)機(jī)房，為接入網(wǎng)提供用戶側(cè)的接口，提供語音、數(shù)據(jù)、視頻等多業(yè)務(wù)流的接入，通過GE光口經(jīng)ODN上聯(lián)至OLT。2.2 GPON技術(shù)特點(diǎn)。高帶寬和高傳輸效率，下行速率高達(dá)2.488Gbit/s,上行為1.244Gbit/s,可以滿足運(yùn)營(yíng)商對(duì)未來業(yè)務(wù)的接入帶寬需求，使用GEM的封裝方式時(shí)，綜合傳輸

5、效率在93%以上。單纖接入，使用單根光纖就可以滿足用戶的接入需求，可以大量節(jié)省運(yùn)營(yíng)商在接入層饋線段的光纖資源?？梢灾С值慕尤刖嚯x更遠(yuǎn)（大于20km）。針對(duì)FTTB開發(fā)的GPON系統(tǒng)，其OLT到ONU的最遠(yuǎn)接入距離可以達(dá)到60km以上。作為電信級(jí)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)設(shè)備的互操作性能有詳細(xì)的要求，對(duì)各種業(yè)務(wù)類型都能提供相應(yīng)的QoS保證,GPON還規(guī)定了在接入網(wǎng)層面上的保護(hù)機(jī)制和完整的OAM功能，光纖自動(dòng)倒換時(shí)間小于50ms。中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)位于室外的光分配網(wǎng)中只有物理介質(zhì)特性非常穩(wěn)定的光纖和無源分光器，沒有任何有源設(shè)備，使得網(wǎng)絡(luò)具有高可靠性。在接入網(wǎng)層面上提供一個(gè)統(tǒng)一的接入平臺(tái)，節(jié)約了運(yùn)營(yíng)商維護(hù)和處理故障

6、的成本。3. GPON在FTTn中的應(yīng)用模式3.1 FTTB應(yīng)用模式。光纖到樓宇（FTTB:FiberToTheBuilding）是寬帶光接入網(wǎng)的典型應(yīng)用類型之一，其特征是,以光纖替換用戶弓I入點(diǎn)之前的銅線電纜，ONU部署在傳統(tǒng)的分線盒（用戶引入點(diǎn)）即DP（DistributionPoint分配點(diǎn)）,ONU下采用其他介質(zhì)接入用戶，如現(xiàn)有的金屬線或無線，每個(gè)ONU典型支持用戶數(shù)為十多戶到一百戶左右。在FTTB系統(tǒng)中，OLT通常放置在端局，作為用戶業(yè)務(wù)的收斂及分發(fā)，上聯(lián)網(wǎng)絡(luò)側(cè)采用光纖接口，通過光纖網(wǎng)絡(luò)連接ONU設(shè)備,在ONU處終結(jié)光信號(hào)，用戶側(cè)提供銅線或五類線接口，接口類型包括POTS、ISDN、

7、ADSL/ADSL2+、VDSL/VDSL2、以太網(wǎng)等。FTTB網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在ONU點(diǎn)需要解決供電問題，可以采用本地供電，或者由位于局端的遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)也可以區(qū)域集中供電，目前以本地供電為主。另外，由于MDU（MultipleDwellingUnit,多住宅單元）提供較多VOIP語音業(yè)務(wù)的接入，需要考慮備用電源解決方案；業(yè)界主流的備用電源解決方案包括：交流UPS;一次電源+蓄電池;樓道應(yīng)急電等。由于FTTB網(wǎng)絡(luò)中，ONU布設(shè)到DP使得ONU的數(shù)量較多，每個(gè)ONU接入的用戶數(shù)量不多，因此選擇光纖傳輸技術(shù)時(shí)，應(yīng)著重選擇支持較多ONU數(shù)量的、能夠節(jié)省光纖資源的傳輸技術(shù)。現(xiàn)階段及以后一段時(shí)間內(nèi),GPON是比

8、較好的技術(shù)選擇。具體的應(yīng)用模式又有如下幾種：FTTB+xDSL。具體實(shí)現(xiàn)是將光纖端接點(diǎn)分布在樓層（高層樓宇）或樓道（多層建筑），小型DSLAM設(shè)備網(wǎng)絡(luò)側(cè)采用GPON上聯(lián)口，用戶側(cè)提供xDSL接口通過雙絞線入戶。這種方式利用現(xiàn)有的雙絞線資源，采用成熟的ADSL2+、VDSL相關(guān)技術(shù)，可以充分利用現(xiàn)有的線路投資。提供中小容量的DSLMDU,并且有適合室外惡劣環(huán)境的一體化機(jī)柜。FTTB+LAN。具體實(shí)現(xiàn)是將光纖端接點(diǎn)分布在樓層（高層樓宇）或樓道（多層建筑），由ONU終結(jié)光信號(hào),ONU提供多個(gè)以太網(wǎng)接口。由于以太網(wǎng)五類線具有的距離限制，這種實(shí)現(xiàn)需要保證ONU到最終用戶的走線距離不超過100米。3.2

9、FTTH應(yīng)用模式。光纖到家庭用戶（FTTH:FiberToTheHome）是利用光纖傳輸媒質(zhì)連接通信局端和家庭住宅的接入方式，引入光纖由單個(gè)家庭住宅獨(dú)享。在物理網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成上,FTTH在OLT與ONU之間采用全程光纖的接入方式，將ONU光節(jié)點(diǎn)部署到居民用戶家中，此時(shí)ONU稱為ONT（OpticalNetworkTerminal）,直接提供UNI接口連接居民家庭網(wǎng)絡(luò)。在FTTH網(wǎng)絡(luò)中，無論是別墅區(qū)還是多層小區(qū)，ONU都是置于用戶家中，在OLT和ONU之間采用無源的光分配網(wǎng)絡(luò)，在GPON系統(tǒng)中，主要是光分路器和光纖構(gòu)成，OLT可以置于遠(yuǎn)端的端局機(jī)房，也可以置于小區(qū)機(jī)房，具體可以依據(jù)實(shí)際條件而定。FTT

10、B網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在ONU點(diǎn)需要解決供電問題，可以采用家庭220V直接供電或通過UPS供電。語音業(yè)務(wù)采用VoIP將是適合于網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的選擇，實(shí)現(xiàn)方式有兩種:ONU本身內(nèi)置IAD功能或通過外置IAD來實(shí)現(xiàn)。OLT和ONU側(cè)都提供了高速接入的數(shù)據(jù)接口，對(duì)于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)具備有天然的接入。由ONU的以太網(wǎng)接口提供用戶的寬帶上網(wǎng)接入，根據(jù)現(xiàn)階段的寬帶應(yīng)用實(shí)際，用戶認(rèn)證和管理仍然可以由BRAS來完成，以保持與現(xiàn)有用戶管理方式的一致性。對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入,主要是需要采用合適的QoS策略,根據(jù)不同的業(yè)務(wù)提供不同的QoS保證，從而為不同的業(yè)務(wù)提供不同的帶祝嚴(yán)論文堂羸平皆中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)F，大多數(shù)寬保證和業(yè)務(wù)質(zhì)量。對(duì)于FTTH模式

11、，比較適合社區(qū)信息化場(chǎng)合。社區(qū)信息化覆蓋目前已經(jīng)比較普遍社區(qū)采用ADSL接入技術(shù)實(shí)現(xiàn),隨著IPTV和高清電視等高帶寬業(yè)務(wù)引入家庭，傳統(tǒng)社區(qū)接入網(wǎng)絡(luò)面臨改造。GPON光接入平臺(tái)立足咼帶寬接入，根據(jù)咼檔小區(qū)、別墅小區(qū)和普通小區(qū)的消費(fèi)承受能力，分層次提供一步到位的FTTH。接入業(yè)務(wù)包括語音、數(shù)字家庭、寬帶上網(wǎng)（有線和無線方式可選卜IPTV視頻、CATV視頻業(yè)務(wù)等，提供系列化ONU/ONT終端，滿足家庭用戶有線方式、無線方式、廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)等各種業(yè)務(wù)接入需求。4. GPON組網(wǎng)方案4.1星型方式。當(dāng)OLT與ONU之間按點(diǎn)到點(diǎn)配置，且每一ONU直接經(jīng)一專用光鏈路與OLT相連沖間沒有光分路器時(shí)就構(gòu)成星形結(jié)

12、構(gòu)。由于這種配置不存在光分路引入的損耗，因此傳輸距離遠(yuǎn)大于點(diǎn)到多點(diǎn)配置。但此種應(yīng)用方式對(duì)光纖浪費(fèi)嚴(yán)重，不能體現(xiàn)GPON的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，實(shí)際應(yīng)用較少。4.2樹形方式。樹形拓?fù)涫屈c(diǎn)到多點(diǎn)配置的基本結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)利用了一系列級(jí)聯(lián)的分配點(diǎn)（DP）對(duì)信號(hào)進(jìn)行分路，傳給多個(gè)用戶，同時(shí)也靠這些分配點(diǎn)將上行信號(hào)結(jié)合在一起送給OLT。分配點(diǎn)的分路器常為1:N型,在重要客戶接入中，可能采用2:N分光以實(shí)現(xiàn)主干光纖保護(hù)。在本地網(wǎng)應(yīng)用中,考慮復(fù)雜的光纖網(wǎng)絡(luò)布局，一般使用一級(jí)分光，如需多級(jí)，建議控制在三級(jí)以內(nèi)。4.3總線方式。總線結(jié)構(gòu)也是點(diǎn)到多點(diǎn)配置的基本結(jié)構(gòu)。這種拓?fù)?實(shí)際上是OLT和分配點(diǎn)的拓?fù)?，分配點(diǎn)到ONU仍然是星

13、型結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)利用了一系列串聯(lián)的分配點(diǎn)以便從總線上向ONU分配OLT發(fā)送的信號(hào)，同時(shí)又能將每一ONU發(fā)送的信號(hào)插入總線送回到OLT。此種方式一般應(yīng)用于監(jiān)控系統(tǒng)，分光器為1:2不等分分光，分光器有5:95或10:90或20:80多種可選擇，建議使用10:90分光器,實(shí)際可使用以光功率計(jì)算原則為準(zhǔn)，一般不超過7級(jí)。5. GPON在某住宅項(xiàng)目中的應(yīng)用實(shí)例5.1項(xiàng)目概況。某住宅項(xiàng)目分為住宅區(qū)和別墅區(qū)，住宅區(qū)位于地塊中央，共24個(gè)地塊，用戶為20002戶。住宅區(qū)東西長(zhǎng)約3.5公里，南北寬約1.7公里,平均每個(gè)地塊長(zhǎng)寬400米。住宅區(qū)兩側(cè)為別墅區(qū)。需要為社區(qū)內(nèi)用戶的業(yè)務(wù)包括語音、寬帶、有線電視等。5.2解決方案。針對(duì)項(xiàng)目特點(diǎn)，并考慮到今后擴(kuò)容、升級(jí)等因素，采用GPON光纖到戶（FTTH）的整體解決方案。OLT就近部署在各地塊的接入機(jī)房?jī)?nèi)，采用以太網(wǎng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口方式通過主干上聯(lián)到中心機(jī)房核心交換設(shè)備，分光器按樓布放，ON