滨江学院
毕业论文题目FTTH的研究与实现
院系滨江学院
专业通信工程
学生姓名王杨
学号20112334033
指导教师胡昭华
职称副教授
二Ｏ一五年五月三日
目录
1、绪论 (3)
1.1 选题的目的及意义 (3)
1.2 世界各国FTTH的发展现状 (3)
1.2.1 FTTH在国外的发展情况 (3)
1.2.2 FTTH在国内的发展情况 (3)
2、FTTH的研究实现方式及关键技术 (4)
2.1 APON（ATM-PON） (4)
2.1.1 APON的关键技术 (4)
2.2 EPON（Ethernet PON） (6)
2.2.1 EPON的网络结构 (6)
2.2.2 EPON的工作原理 (7)
2.2.3 EPON的特点和应用 (9)
2.3 GPON (10)
2.3.1 GPON的关键技术 (10)
3、 PON技术的比较与选择 (12)
3.1 GPON与EPON综合比较 (12)
3.1.1 EPON的技术特点： (12)
3.1.2 GPON的技术特点： (13)
3.1.3 GPON和EPON的比较 (13)
3.2 PON技术选择 (15)
4、 ODN模型及组网原则 (16)
4.1 ODN的网络结构 (16)
4.2 OLT设备部署的要求 (16)
4.3 ODN与用户光缆网的对应关系 (17)
4.4 光分路器的设置及技术要求 (17)
5、欧风华庭小区FTTH的设计与实现 (21)
5.1系统总体概述 (21)
5.2 系统总体架构 (21)
5.3局端设备 (22)
5.4 远端设备 (23)
5.5 ODN (23)
5.6系统调试 (24)
5.6.1.光功率预算 (24)
5.6.2.工程细节 (24)
5.6.3.计费与网管 (25)
5.6.4.调试过程中发现的问题及解决 (25)
5. 7性能测试 (25)
5.7.1.语音指标测试 (25)
5.7.2. 100BASE-T端口测试 (25)
5.7.3. PON光接口指标 (26)
致谢 (28)
参考文献 (29)
FTTH的研究与实现
王杨
南京信息工程大学滨江学院电子工程系，江苏南京 210044
摘要：
FTTH（FTTH），顾名思义即将光网络单元（ONU）安装在住户家或用户处，是最接近用户的网接入网类型。
本论文首先阐述了FTTH的国内外发展现状，对各种光通信技术进行了详细的介绍。然后对其系统结构进行了介绍，比较了EPON与GPON技术，重点列举了EPON与GPON关键技术的差别以及GPON在网络规划中的组网模式等。最后研究设计小区FTTH实例，详细的说明了欧风华庭小区FTTH的设计原理以及方案。来自电话网和英特网的两方信号在OLT中经过局端GPON光模块处理后送合波器，与从CATV网来的光信号进行波分复用，三种网络信号融合，输出的光信号经1：32光分路器将直接入户。
工程结束后对系统进行运行测试，对主要性能参数进行了实际测试。载噪比C/N为50dB、载波组合三次差拍比为C/CTB为71dB。PON发送端光接口输出光谱宽2.8nm，平均发送光功率4dBm，接收灵敏度为-26.5dBm。在1:32分路下，以太网为原则，下行方向包长为72byte，128byte的延时分别为24us和31us，上行方向对应时延为454us和452us。由于上行方向采用突发通信方式，32个ONU共享上行带宽，时延稍大一些，但无影响，可接受。测试结果表明，该设计符合入网标准。
关键词： FTTH;以太网光无源网络（EPON）;吉比特网光无源网络（GPON）
Research and implementation of FTTH
WangYang
department of electronic engineering，NUIST，Nanjing 210044，China
Abstract：
FTTH (fiber to the home), as the name suggests is optical network unit (ONU) installed in households or users, is the closest to the user's network access network application types.
This paper firstly introduces the development situation of FTTH at home and abroad, for a variety of optical communication technology are introduced in detail. Then the system structure are introduced, compared the EPON and GPON technology, focusing on the listed key technologies of EPON and GPON and the differences between the GPON network planning in network mode. Finally, research and design of residential fiber to the user instance, detailed description of the European Wind Wah Court residential FTTH design principle and scheme, sent to the end office of optical line terminal OLT PSTN voice service, data service of Internet is also sent to the OLT. Two signals in the OLT after end of bureau of GPON optical module evacuation combiner, and by CATV network optical signal wave division multiplexing, triple play of light signal by 1:32 optical splitter optical signal directly into people's homes.
After debugging and running the system, the main performance parameters of the network are tested. C/N 50dB, CNR carrier combination three beat ratio for C/CTB 71dB. The PON transmitter optical interface output spectrum width 2.8nm, 4dBm average optical transmit power, receive sensitivity of -26.5dBm. Ethernet port test, 1:32 conditions, downlink packet long for 72byte, 128byte delay respectively and 31us 24us, upstream direction corresponding delay and 452us 454us. Due to the use of the uplink burst communication mode, 32 ONU sharing uplink bandwidth and delay than ordinary Ethernet, but basically acceptable. Test and operation show that the design and operation of the network to fully meet the technical requirements, to access standard.
Key words：FTTH;EPON;GPON
1、绪论
1.1 选题的目的及意义
光纤入户给用户提供极其广阔的接入业务，这些庞大的业务量是光纤入户发展的主要推手，并且使其发展非常迅速。在各种各样的实例中，因为更新运用了吉比特光无源网络技术，有效的解决了以往技术运用过程中出现的难题，设备运行稳定，而且成本相对以往技术十分低，所以GPON技术未来发展应用空间十分的广阔1。
1.2 世界各国FTTH的发展现状
1.2.1 FTTH在国外的发展情况
大体上说，FTTH在国外发展的区别十分明显。日本是领头羊，北美次之，欧洲则落在末尾。
(1)日本
日本在1990年已经将FTTH投入了商业使用，随后20世纪开始便大规模的应用，使之成为世界上FTTH发展最快的国家。2004年底到2005年底的一年内，日本便从1800万用户发展到了4000万的用户。
(2)美国
美国到2005年的第三季度，用户已经发展到了4090万，与日本一同成为世界上最大的宽带接入国家，美国的宽带接入只要是依靠电缆电视和ADSL，美国FCC更是将发展宽带业务提上了2003年到2008年发展的六大目标之一，而且一些地方政府将目光瞄准了进来的FTTP，成为近期FTTP的主要驱动力。
(3)欧洲
欧洲经济的低迷和关键运营商的运营近况不景气，再加上欧洲政府的工作重心不在这个上面，没有出台相应的政策导致了欧洲FTTH发展十分的缓慢。2004底，欧洲的用户仅为50万，而且大部分的建设工程都刚刚起步。
1.2.2 FTTH在国内的发展情况
我国的FTTH前景十分的乐观，但是还需要一段时间才能够大规模的商用。从大局来看，我国的FTTH大部分工程建设也都刚刚起步，存在下面几种模式：
1陶智勇周芳胡先志《综合宽带接入技术》北京邮电大学出版社，2002.
(1)政府介入。
(2)用户驻地网运营商与房地产开发商或物业合作实施
(3)电信运营商主导并实施
(4)其它模式
2、FTTH的研究实现方式及关键技术
对于FTTH来说，其具体的实现方法有很多种。从总的方面来考虑，主要包括有利用MC等元件的P2P方式以及利用PON方式的P2MP方法2，在最近几年的发展中，PON 成为了目前主流的光接入方式，PON的发展经历了从窄带PON到GPON（Gigabit PON）的过程：
2.1 APON（ATM-PON）
APON是一种特殊的网络形式，它的具体原理就是通过对无源光网络拓补结构的使用，来对承载多种业务的ATM信号单元进行传输。也就是说在光纤中进行传输的是一种叫做ATM Cell的数据信息。在宽带接入的相关技术中，A TMPON技术被相关人员当成是电信运营时的最有效的一种技术。这是由于这种技术不仅能够和传统的业务进行交互，同时也能够给用户提供视频和数据信息传递等多媒体服务。1995年开始，在世界范围内不断有人或者机构以这种技术作为模板，进行相关的业务开发规范。FSAN组织是一个具有国际性质的组织，其成员包含有全球不同地方的电信运营商，例如法国电信和英国电信等。1998年8月，ITU对于FSAN组织提出的技术标准进行了采纳，并在此基础上制定了G.983.1，之后一年又发展为G983.2。
2.1.1 APON的关键技术
1、测距技术
对于APON来说，由于不同的ONU到DLT的距离长度是不一样的，这就导致不同的ONU发出的上行信号会产生一定的冲突，为了杜绝这种情况的发生，OLT就应该包含有一个基本的测距能力。在APON系统中测距过程分为三个子过程：静态粗测距；静态精测距；动态精测距。在系统进行初始化的时候，或者相关的ONU的相关状态发生改变的时候，静态的粗测距功能就会被激活：为了将其对数据传输所造成的影响降到最低，一般是利用低频信号来作为测距时的使用信号；对于静态的精测距来说，其应该是作为最终测距精度的一个过渡环节，在ONU再次激活的时候就会运行一遍静态精测距；对于动态的精测距来说，其
2ITLJ-TG.984.1 ((Gigabit-capable Passive Optical Networks(G-PON):General characteristics)) 2003.3
所应用的范围是在数据信息传输的过程中，利用数据信号作为测距信号。
利用测距信号进行测距行为，主要的目的就是通过测距来解决对于ONU和OLT之间存在的不同距离感所导致的传输延误问题。这样就能够将不同距离的ONU产生相同的逻辑距离。在信息进行传输的时候，造成延误的原因主要有两种：一种是因为物理层面上的距离不相同所导致的时间差异问题。还有一种就是因为通信的设备或者相关的环境改变等情况所造成的问题。测距的方法分为以下三种：
（1）扩频法测距
[3]在进行粗测时，首先由OLT向ONU发送测距指令，ONU收到指令之后就响应指令，向OLU发送特定的伪随机码，然后由OLU对伪随机码收到的时间进行记录，并和其发指令的时间进行对比，求出相应的时间差值。根据这个时间差值给ONU设定一个均衡时延Td。在进行动态精测时，需要通过一个小窗口来对相关变化情况进行时延的调整。这种办法的特点就是不需要对业务进行中断操作，ONU所需要的缓存容量不是很大，对于业务的质量不会造成很大的影响。不过这种技术也有实现复杂，精度不高等缺陷3。
（2）带外法测距
在进行粗测时，首先由OLT向ONU发送测距指令，ONU在收到相关的指令之后，就在偏置电流中加入低频小幅的正弦波。OLT通过对正弦波的相位进行计算，得出相应的时延数据，并根据这个数值给ONU设置一个均衡时延Td。在进行精测的时候，需要借助信元大小的窗口来进行测距。对于这种方法来说，其最突出的特点就是测量的时候精度比较高，ONU的缓存去也不是很大，不会对QoS业务造成很大的影响。相应的，这种方法也具有现实中难以实现的缺点，并且在测距时所耗的成本也比较高，利用模拟信号来进行测距。
（3）带内开窗测距
对于带内开窗测距这种方法来讲，其所拥有的最突出的特点就是在粗测试，占用的是通信带宽，不需要另外开设窗口。具体的流程就是：在某个ONU有测距需求的时候，通过OLT想其他ONU发送终止业务交流的命令，给这个ONU提供一个专门的测距窗口。然后这个ONU想OLT发送具有特定格式的信息，OLT在收到ONU发动的信息时，记录收到的时间。通过对相关的时间差计算得出ONU的均衡时延Td。这种办法能够利用现如今比较成熟的数字处理技术来实现相关的测距功能，这种办法在实现的时候比较简单，相应的成本也不是很高。不过对于这种办法来讲，其需要对上行宽带进行占用，ONU所需的缓存区容量也比较大。
2、带宽分配
由于在上行方向上的信道中，其采取TDMA的方式来对数据进行共享。对于不同的ONU 来说，其通过相关的设备对用户的数据信息进行搜集，并以一百五十多兆的带宽速度将数据
3ITU-TG.984.2 (Gigabit--capable Passive Optical Networks(G-P ON):Physical Media Dependent(PMD)layer specification)) 2003.3
发送出去。对于不同的ONU来说，其所发送的信息不是在同一个时间间隙，因此对于ONU 的数据发送应该充分考虑到信道的带宽分配问题，利用相关的算法来实现优化。通常的算法分为两大类；一类是在进行数据连接的时候，利用相关设备的缓冲机制来实现对数据的存储工作。不过这种方法对于实时性的要求很低，在业务量很大的时候能够充分发挥出缓冲机制的特性。另一类则是在进行数据连接的时候，不再利用缓冲设备来对数据进行存储。对于这种方法来说，其特性和第一类刚好相反，能够得到很好的实时性能，但是不能够处理过大的业务量。在本文中的APON网络系统中，由于其所要承担的业务量不是很大，而其对于实时性的要求比较高，因此在通常情况下都会采用第二类算法来进行相关宽带的分配。
3、光功率的动态调节
对于不同的ONU来说，其同中心接收机的路径损耗也是不一样的。因此，在中心位置的接收机需要拥有处理不同突发之间的不同接收功率的功能。为了能够满足这种要求，接收机的动态范围一般都会比较大，通过设定具体的阈值，从而能够很快的就分辨出其收到的二进制比特信息。在所有的ATM信元上的信头中加入相应的数据信息，以此来对发射机的光功率电平进行调节。
2.2 EPON（Ethernet PON）
EPON和APON一样也是一种特殊的网络形式，其都是利用PON的相关特性来实现业务信号的传送，所不同的是EPON是通过以太网信号来进行传输的。在PON光纤中传递的是和以太网有关的信号，通过将APON中的好的特性进行保留，例如物理层PON。而将数据链路层的ATM信号传输转变为使用以太网来进行相关数据的传送。这种方法能够提供一个带宽更高、成本更低等特性的新型网络。
EPON是在结合其他先进技术和框架的基础上发展而来的，具有快速高效等优点。EPON 的内部结构主要是以点到多点的结构，利用无源光纤进行数据信号的传递，并通过以太网来进行不同节点之间的连接，并以此提供不同的业务服务4。在当前的时代，使用以太网的用户数目达到了整个通信用户数量的百分之九十五以上，EPON技术已经发展成为了一种使用最为广泛的通信技术。随着以太网络的发展，EPON在未来的全光网建设中能够提供很好的通信方案。
2.2.1 EPON的网络结构
对于EPON的组成成分来说，具体包括有OLT, ONU/ONT, POS。如图所示。
4《中国电信EPON设备技术规范》2007.1
图2-1 EPON的网络组成
OLT所处的位置是在整个网络的根结点处，并通过ODN和不同的ONU进行连接。在网络的下行结构中，OLT是利用无源光纤网络来进行数据传输的。在网络的上行结构中，OLT则采用了GE来进行数据的传输。在以太网的10Gbit/s标准成熟以后，OLT也会提供相应的以太网端口，以此来实现快速的连接和交互。同时OLT还可以支持其他的协议端口，如ATM等。OLT利用E1端口来完成TDM的通话功能。在EPON网络结构中，OLT起到了中央核心控制的地位，承担着网络大部分功能的实现。POS是连接OLT和ONU的一种无源设备5。
2.2.2 EPON的工作原理
1、信号复用
EPON通过利用WDM技术来完成单纤双向的传输（强制）。
5韦乐平《无源光网络的发展趋势与展望》上海贝尔一阿尔卡特GPON技术及应用特刊.
图2-2 EPON 的工作原理
可以采用下面两种技术来给同一根光纤上的各个用户分离上下方向的信号
2、下行数据流采用分时复用（TDM ）技术：
图2-3 EPON 的下行数据
局端接口单元发送的信号送到每户并且按时分复。
3、上行数据采用TDMA 技术
图2-4 EPON 的下行数据
6
从图中可以看出，
对于下行数据来说，其数据发送的方式是利用广播方式进行传播的，
通过OLT 对多个ONU 进行数据的传递。依据以太网的相关协议，广播方式传送的数据包长度不是固定的，在每一个数据包的包头都有针对ONU 的唯一标识，能够分清楚数据包是应该发送到哪个ONU 中去。广播的形式有很多，有发送给所有ONU 的全网广播数据包，也有针对特定组员的ONU 进行广播的数据包。在ONU
收到OLT 发送的数据流的时候，首先需要检验的就是数据包的包头所含信息和自己是不是一致的，将符合条件的数据包存储到本地中，将不符合条件的数据包进行舍弃。如图3-7所示：ONU1收到了OLT 发送的三个数据包，但是其只取了属于ONU1的数据包。
从图中可以看出，对于上行数据来说，其数据传输的方式是利用时分复用技术来进行传播的。对于每一个ONU 来说，都存在着相应的传输时隙。这些时隙能够使得ONU 的数据通信产生同步，对于不同的ONU 进行数据传输的时候不会产生混乱的局面。比如：在ONU1利用信道进行数据传送的时候，其在第1时隙向信道发送数据包1。而ONU1则在第2时隙向信道发送数据包2。这两者之间不会产生相互的干扰。 2.2.3 EPON 的特点和应用
EPON 的特点和应用在于：
1.比较长距离的光纤接入。通过FTTB 和FTTO 模式，利用光纤化的ONU/ONT 将光纤和用户进行直接的连接。EPON 网络能够提供快速、高效的服务水平，使得dfd 具有更大的潜力。
6
Sang-Mook Lee ，Ki-Man Choi, Sil-Gu Mun, Jung-Hyung Moon and Chang-Hee Lee ((WDM-PON based
on wavelength locked Fabry-Perot lasers))
2.比较少的维护和供电。在办公大楼内，不需要占用额外的空间和电力设备，能够使得远程终端ONU/ONT实现自动的测。在大楼内的网络建设中，所能够容纳的空间更大了，通过统一的网络管理方式极大的降低了网络的运营维护成本。
3. 它是一个多业务平台。EPON技术是一种比较新型的、有很大发展潜力的网络技术，它能够对现有的IP业务和TDM业务进行处理，满足不同客户的需求，符合IEEE802.3标准的相关要求。
4。带宽分配灵活，服务有保证。EPON通过带宽的分配算法，对网络中的带宽进行合理的分配，形成了一个有效的宽带管理体系。MS-EPON几乎能够对所有连接用户，甚至于所有连接端口利用算法实现网络带宽的分配问题，这能够在最大程度上保证每个用户的业务能够正常进行7。
2.3 GPON
GPON概念的提出背景：
FSAN集团在和PFMA提出EPON概念的同时，也开始进行1Gb/s以上的PGN标准的研究，并提出了一种开放性的、能够对全部协议进行考虑的、支持全业务的具体方案。
对于FSAN所提出的具体方案来说，目前有许多国家的电信运营商们给出了具有实际意义的业务需求分析文档。这个需求文档能够作为FSAN开发GFON的指导性文件，能够促使GFON网络的实用性8。按照这种思路设计出来的GFON能够充分的反应出用户的需求，得到更好的用户体验效果。在业务需求分析文档中所要包含的内容有：1.能够提供所有的业务服务。这其中不仅包括有语音通话，而且还需要包含宽带网络和ATM服务等。2.其所能够提供业务的物理覆盖范围应该在二十公里以上，逻辑覆盖范围应该在六十公里以上。3.能够对相同协议的不同速率进行支持。这其中包括有同步的622Mbit/s等，以及不同步的上行1.25 Gbit/s等。④针对点对点的服务管理需提供OAM&P（Operation、Administration、Provisioning）的能力。⑤对于PON来说，数据的下行传播方式是以广播的形式来进行的。因此网络需要相应的数据保护机制。
2.3.1 GPON的关键技术
（1）协议栈。对于协议栈来说，其主要的组成部分是PMD层和GTC层。其中GTC 层又分为GTC成帧子层和TC适配子层这两者。在GTC层中数据的封装模式采用的是ATM 或者GEM模式，其中使用的最多是GEM模式。对于GEM模式的GPON传输汇聚来说，
7Amitabha Baner jee, Youngil Park Frederick Clarke and Huan Song((Wavelength-division-multiplexed passive optical network(WDM-PON)
8Technologies for broadband access 2005.11
其所能提供的用户接口的种类包含有：ATM或GEM接口以及OMCI接口。GPON系统协议栈如图2-5所示。
GPON OLT协议分层GPON OLT协议分层
图2-5 GPON系统协议栈示意图
（2）PMD层。在GPON网络中，PMD层对应的是OLT和ONU之间的PON接口。对于PMD层相关参数的设定，能够确定GPON网络的传输距离和分路比等情况。对于OLT 和ONU的光功率和灵敏度等有关参数的分类情况，主要是依据ODN的类别来进行的。其中ODN的类别从发动的衰减程度上来划分的话，可以分为A. B. C类9。由于相关的实际情况，可以将ODN扩展为四类，具体的分类如下：A类，5.20db：B类，10.25db；B+类，13.28db；C类，15.30db。使用最多的是B+类。
在GPON中包含多个不同种类的标称线路速率（下行/上行）。具体如下：
a）1244.16Mbit/s/155.52Mbit/s；
b）1244.16Mbit/s/622.08Mbit/s；
c）1244.16Mbit/s/1244.16Mbit/s；
d）2488.32Mbit/s/155.52Mbit/s；
e）2488.32Mbit/s/622.08Mbit/s；
F）2488.32Mbit/s/ 1244.16Mbit/s；
g）2488.32Mbit/s/2488.32Mbit/s 。
现阶段，使用最多的标称线路速率是上面提高的F类，这种速率已经获得大部分生产GPON产品的企业的关注。F类能够在二十公里范围内保持分光比为1：64。
（3）TC层（也就是GTC层）是GPON的核心层。示意图如下所示。
1 、在GTC的成帧子层中，包含有复用和解复用的功能、帧头包的生成和解码的功能、基于Alloc-ID的内部路由功能10。除此之外，对于GEMTC设备中的相关数据包信息，通过Alloc-ID来对数据包进行路由选择。
2 、在GTC的适配子层中，包含有A TMTC、GEMTC和OMCI这三个TC适配器。
9谢希仁《计算机网络(第四版)》电子工业出版社2003.6
10Douglas https://www.doczj.com/doc/0e3700214.html,erKInternetworking With TCP/IP V ol I:Principles, Protocols，and Architectures Four Edition))
3 、DBA与QoS的管理。
对于GTC层的设计，主要是根据T-CONT的业务流来进行的。对于不同的T-CONT都对应着具体的Alloc-ID号，通过Alloc-ID来标识T-CONT。一个T-CONT可能有多个GEMPort-ID。其中，在动态分配中，主要是利用OLT来检验ONU中的DBA报告，根据相应的检测结果对宽带进行合理的分配。在静态分配中，OLT则是通过对业务流进行分析，从其具体的配置情况等来进行宽带的预留。
对于DBA来说，其能够提供多种QoS。对于不同的T-CONT应该包含不同的DBA特性11。DBA功能分如下：
a）对OLT, ONU的堵塞状态进行分析；
b）将结果传送给向OLT；
c）发送DBA操作管理信息。
（4）OMCI是ONT管理中的控制接口。OLT通过OMCI来控制ONT 。OLT根据协议的允许来进行如下的操作：
1）同ONT进行建立和释放连接操作；
2）对ONT上的UNI进行管理；
3）请求配置信息和性能统计；
4）向administrator自动上报相关事故信息。
OMCI协议在GEM连接之上运行的，是异步的。其中OLT控制器是“主”，ONT 控制器是“副”。利用OLT对ONT进行控制的时候，一般是针对不同的信道采取不同的协议来进行的。
OMCI对ONT进行的管理如下：
1）配置管理。对ONT进行控制和识别，并同ONT进行数据的交互功能。
2）故障管理。根据故障的指示，采取相应的措施对故障实施管理的功能；
3）性能管理。性能监控功能；
4）安全管理。
3、PON技术的比较与选择
3.1 GPON与EPON综合比较
3.1.1 EPON的技术特点：
a）以太网最适合承载IP业务。
11糜正馄《软交换组网与业务》人民邮电出版社2005.9
b）EPON不仅扩展简便，而且维护起来也比较简单等优点。
c）EPON设备运行稳定，在亚太地区EPON正在快速普及，相关厂商近期已经研发出了第3代商用芯片。
d）在城域接入网中，由于EPON具有协议简单和设备的成本较低等特点而得到广泛的应用。
e）EPON适应我国的国情。ATM或BPON的设备累赘，不会存在于城域接入网中。
3.1.2 GPON的技术特点：
a）GPON具有超高带宽。
对于GPON技术来说，其拥有相对来说足够大的带宽，数据传输的速率能够达到2.8Gb/s，其独特的非对称性能够保证在进行数据业务的处理时，拥有很高的实时性能。
b）GPON不仅能够进行全业务的处理工作，同时还能对ATM和GEM帧进行处理。其中可以利用ATM帧对语音和Ethernet等数据业务进行处理，利用GEM帧对用户业务来进行处理。
c）GPON能够给TDM业务提供支持。由于GPON使用了标准的8kHz（125ps）帧，因而其与TDM业务进行数据交互时，能够更加方便的进行同步。利用GPON把TDM业务和ATM帧对应起来，使得QoS能够实时的进行数据传送。
d）GPON的适配封装具有容易，效率高的特点。在GPON中，对于GEM帧的处理采取不固定的方法来进行封装。这样就能够处理不同的业务，并形成了不同业务之间的通用映射，这就使得对于GEM帧的封装变得更加容易了，充分利用网络中的带宽，提高了相应的封装效率。
e）GPON强大的OAM能力。考虑到用户的实际需求，结合电信商的运行维护管理方式，为了改进以太网系统在网路管理方面的缺点，和性能监测的不足的情况，在GPON网络中拥有三种OAM通道，其分别是：嵌入、OMCI和PLOAM。GPON承担了多种OAM 业务，对于不同的OAM功能来说，其管理的方式也不同。除此之外，GPON还能够对网络进行监测，及时发现存在的问题。
3.1.3 GPON和EPON的比较
GPON和EPON在带宽、速率、距离以及分光比方面的比较12，见表3-1.
表3-1 GPON与EPON的带宽、速率、距离及分光比比较表
12中国电信集团公司《近期宽带光接入(FTTx)及PON的发展策略》
GPON和EPON的QoS, DBA机制比较，见表3-2.
表3-2 GPON与EPON的QoS和DBA机制比较表
此外，GPON相对EPON而言，网络管理功能更为丰富，保护功能更为强大。GPON 的标准设计从运营商角度出发，能够对网络进行管理、对链路进行监测以及拥有密钥交换的功能等。而EPON的相对简单，容易实现，但是EPON设备的技术标准是由设备制造商自行制定，由于缺少了运营商的意见，因此不利于运营商的网络建设和运营；在具体的功能方面来说，GPON根据以太网中的缺陷，对其进行了大量的修改，获得了更多更有效的功能特性。比如，远程终端出现故障时，能够提示运营商及时进行维护等。但是GPON面一晦着标准化不统一，设备间的互通性保证较差，各个设备商自行定义安全性方面的规范不一致等问题13。
a ）GPON的整体投资就目前的市场价格而言，已经比EPON更具有经济性；从个人的角度来看，GPON和EPON的成本基本相同。
b ）GPON的下行带宽效率为94%，能够支持1：64的分光比。而且允许最多64户住宅或商业用户共享，光损耗预算可控制在28 dB，所以GPON的设备投资更具有优势，综合拥有成本更低。
此外，在产品的用户上面，GPON所拥有的数量相较EPON来说要更多。目前，几乎所有比较大型的电信运营商们都采取了GPON来进行通信业务的开发，而使用EPON的厂商则只有个位数。同时，不论是在技术上，还是在资金上，利用GPON来进行开发的厂商，其实力也远远超过了EPON的厂商。
13中国电信集团公司《中国电信宽带互联网业务规划》
在全球范围来看，GPON主要是在欧美国家中使用的比较多，而EPON则是在亚太国家处于领先地位。
3.2 PON技术选择
对于目前的PON技术来说，其主要包括有EPON和GPON这两种。其中，EPON是利用以太网信号来进行相关的数据传输的。其具体的标准是按照美国电子工业协会的IEEE802.3来执行的，覆盖范围从局域网扩展到了广域网，上下行均为1.25Gbit/s。对于GPON 来说，其所依据的标准是有ITU-T来制定的。利用ATM帧和GEM帧来进行数据的传输，并采用相应的封装技术提高数据包是执行效率，上行为1.25Gbit/s，下行为2.5Gbit/s。相较于EPON的上下行同步速率，GPON能够更有针对性的对用户的带宽进行分配。
GPON的体系结构及工作原理.
GPON的网络拓扑结构主要由OLT. ODN和ONU三部分组成。具体的结构同APON和EPON几乎一样，对于数据的传输采用无源光纤来进行，利用一对多的关系进行数据的传播。OLT的光信号由无源光分路器件分到各个ONU。
对于OLT来说，其主要包含有如下几个功能：对网络带宽的集中分配、实时监控网络数据信息、对网络的相关参数和设备进行控制等。OLT所处的位置一般是在核心地域，能够利用不同的ODN来对不同的业务进行处理。同时针对不同的情况，采取适当的设置来降低GPON的运营成本。
对于ODN的结构来说，主要是由分路器和合路器组成。ODN是一个无源的设备，主要的工作就是将OLT和ONU连接起来，为这两者之间的数据传递提供载体。对于数据的处理也可以分为两个部分，其一是对上行数据的收集，其二是对下行数据的派发。
ONU主要负责用户的接入操作，其具体的功能就是为ODN和话音等相关业务进行网络接入。有OLT来对光接口的相关速度进行管理，其中ODN的速度类型有如下几种：55Mb/s，622Mb/s, 1.244Gb/s和2.48Gb/s。随着技术的不断成熟，相应的速度还会有所提升。
对于数据的传送工作,GPON是了利用波分和时分复用技术来完成的。这样就能够保证在相同的光纤设备上，数据传输工作能够有序的进行14。GPON通常加上保护环，来实现对某些ONU的保护，在需要提供业务保护和通道保护的情况卜，一般可采用的拓扑结构为：总线型（Bus PON），树型（Tree PON）或环型（Ring PON）拓扑结构。
对于GPON的层结构来说，其相应的组成部分可以分为PMD层和汇聚层。其中对于PMD层来说，其可以选用任意类型的传输网络。
由于GPON在进行数据传输时，相关的线路速率为8Khz的倍数。这就导致了其能够同TDM业务进行很好的衔接，能够最大程度的减少不同协议之间的转换量，简化了相应的业
14中国电信集团公司《FTTH相关技术研究报告》
务流程，提高了执行的效率。
GPON系统中的各个ONU用来传送用户数据，并由OLT负责控制。对于不同的ONU 来说，其所采用的时隙也不尽相同。在OLT对相关的时隙进行分配的时候，通常会根据数据发送的实际情况，为不同的ONU分配适合各自的相关时隙。这样处理的目的就是为了能够在减少不同ONU之间的干扰时，充分的提高信道的数据传输效率。
在6984.1的规定中，GPON所拥有的物理距离最长为二十公里，对于逻辑距离来说则可以达到六十公里。从这可以看出，GPON最少能够形成二十公里的覆盖范围，而ADSL 只有6km。除此之外，在GPON中，ODN可以分为A、B、C三类，所支持的分光比最高能够达到1：128，这样就能够容纳数目更多的用户。
4、ODN模型及组网原则
4.1 ODN的网络结构
光分配网ODN的局端（OLT）到用户终端（ONT）由以下六个部分组成。
图4-1 ODN的网络结构
4.2 OLT设备部署的要求
1. 局端设备应利用原有的机房空间，尽量避免为部署局端设备重新建造机房15。
2. 管道可以集中部署的情况下，应尽可能集中部署，1 个OLT局应覆盖更多的区域，避免区域分别设置。
3. 在接入间距不能满足全程衰减要求时，可逐步选择如下方式16：
（1）首选：光分路比不变的情况下可以换更大光功率的模块；
（2）第二选择：不变的光学模块，减少分支比；
15华为公司《QinQ技术白皮书》
16D.J.Shinetal,Hybrid WDM/TDM-PON with wavelength-selection-freetrans mitters，IEEEIOSA JLT，
（3）三选：降低光分路比的同时换更大光功率的模块；
（4）四选：如果上面方案都不通过时，考虑向下移动局端设备。
4.3 ODN与用户光缆网的对应关系
在理论上，馈线光纤、光分路器和支线组成了光无源网络，而用户光缆可以分为下面三部分，即主干光缆、配光缆、驻地网光缆17。
1）主干光缆部分：用户主干光缆+一级光交接箱；
2）电缆部分：一级，二级光缆，两级照明配电箱和光学纤维分离箱；
3）居民的有线网络部分：通常电缆，内部建筑或区域的光纤、光缆终端盒；
4）依据光分路器的位置是不同的。
4.4 光分路器的设置及技术要求
1. 光分路器设置位置18
1）使用一级分光形式时，每个光分路器连接电缆可从一级配电箱，两级光箱或光纤盒，如图所示。这种方法适合大面积、高密度浓度，如高层住宅和商业建筑，也适合分光条件充足的用户站，并有充足的资源管道，如豪华别墅。
图4-2 一级ODN结构图（1）
17Y一L. Hsuehetal，SUCCESS-DWA: a highly scalable and cost-effective optical access network, IEEE Comm. Mag., Aug. 2004.
18F.-T. Anetal，SUCCESS: A next-generation hybrid WDM/TDM optical access network architecture, IEEE/OSA JLT, Nov. 2004