摘要
本文具体以GPON技术为基础，完成了光接入网的设计与开发工作。在当前的光纤接入技术中，GPON表现出最显著的商业价值与发展前景，能够实现一种优先级的、可调节并能够确保带宽质量的网络接入应用，非常适合楼宇建筑内的网络布线并可轻松实现用户扩容与新增入网，优越的性能使得该技术呈现出十分显著的发展潜力，并誉为光纤通信技术最佳发展模式，为光纤接入技术及应用的发展做出了突出贡献。
本研究在对比分析FTTB、FTTH及FTTC等多种光纤接入方式优缺的基础上，对其应用环境进行探讨分析，然后从黄山地区的发展实际出发，结合应用需求与接入技术的综合分析，对FTTH接入技术的适用性进行探讨分析，并具体研究现场施工所需完成的参数配置、效果测试，并针对其可能故障问题提出优化解决方案，为实际工作提供一种相对完善具体的技术指导。实践经验表明，基于GPON 的光纤接入技术能够充分保证设备运行的稳定性，并且表现出显著的成本优势和商业发展潜力。
关键词：GPON 光纤接入技术FTTH
Abstract
This paper is based on GPON technology, completed the design and development of optical access network. In the current fiber access technology, GPON shows the most significant commercial value and development prospects, to achieve a priority, adjustable and can ensure the quality of bandwidth access network applications, is ideal for building buildings within the network cabling And can easily achieve the user expansion and new network, superior performance makes the technology presents a very significant development potential, and as the best development model of optical fiber communication technology for fiber access technology and application development has made outstanding contributions The Based on the analysis of the advantages and disadvantages of FTTB, FTTH and FTTC, this paper analyzes and analyzes the application environment of the FTTB, FTTH and FTTC. Then, based on the development of Huangshan area, combined with the comprehensive analysis of application requirements and access technology , The applicability of FTTH access technology is analyzed and analyzed, and the parameters configuration and effect test of the site construction are studied in detail, and an optimized solution is proposed for the possible fault problem, which provides a relatively perfect technology for the actual work guide. Practical experience shows that GPON-based fiber access technology can fully guarantee the stability of equipment operation, and show significant cost advantages and commercial development potential.
Key words: GPONfiber access technologyFTTH
目录
摘要 (1)
Abstract (2)
1 引言 (5)
1.1项目的背景和意义 (5)
1.2国内外现状 (6)
1.3论文的组织 (8)
2 GPON接入技术 (10)
2.1 GPON系统结构 (10)
2.2 GPON技术特点 (11)
2.3 GPON接入方式 (11)
2.4 GPON的技术标准 (12)
2.5 PON 技术的发展 (13)
2.5.110G-GPON技术 (13)
2.5.2 WDM-PON技术 (14)
3 黄石铁通宽带接入网现状分析和GPON网络设计 (16)
3.1 黄石铁通接入网现状 (16)
3.1.1 互联网现状 (16)
3.1.2 接入网存在问题 (17)
3.1.3 制约接入网发展的因素 (19)
3.2 FTTx 接入网的GPON应用分析 (20)
3.2.1 铁通接入设备应用模式分析 (20)
3.2.2 FTTx ODN 线路设计 (21)
3.3 黄石铁通GPON网络部署 (23)
3.3.1 OLT 的设置情况 (23)
3.3.2 ONU/ONT 安装原则 (25)
3.3.3 分光器部署原则 (25)
3.3.4 PON口规划原则 (26)
3.3.5 IP地址规划 (27)
3.3.6 VLAN规划原则 (28)
3.3.7 PON中的光衰耗 (29)
4 黄石铁通GPON接入工程的实施 (30)
4.1FTTH建设在新建高层住宅中的应用 (30)
4.1.1 项目背景及建设规模 (30)
4.1.2 OLT设备选型 (32)
4.1.3 光分路器的配置 (33)
4.1.4 主干光缆的建设 (33)
4.1.5 配线光缆的建设 (34)
4.1.6 入户光缆的建设 (36)
4.1.7 光纤链路损耗的计算 (36)
4.1.8 工程施工与装机的界面分工 (39)
4.2 既有ADSL覆盖小区中FTTH工程的改造 (40)
4.2.1 项目背景及建设规模 (40)
4.2.2 机房OLT的实践方案 (42)
4.2.3 分光方式及光分路器的配置 (42)
4.2.4 光纤链路的损耗计算 (43)
4.2.5 工程施工与装机的界面分工 (43)
4.3 FTTH终端设备数据制作 (44)
4.4 带宽计算 (44)
4.5 IP测试 (45)
5 总结与展望 (47)
5.1 本文工作总结 (47)
5.2 未来工作展望 (48)
致谢 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。参考文献.. (49)
1 引言
1.1 项目的背景和意义
2004年1月，铁通正式由原铁道部脱离，接受国资委的领导与管理，并独立开展并运行固网与宽带业务。经过十多年的创新发展，铁通的固网及宽带业务逐渐发展壮大，业务规模不断扩大，技术水平也不断提升，在我国固网及宽带业务中的比重也不断提升。但是，与移动、联通、电信等先进企业相比，铁通的技术实力、组网规模及业务覆盖等环节均表现出一定差距。特别是2008年通信运营商业务重组以来，网通与电信的业务已基本完成重组和融合，而铁通与移动的业务重组仍未完成，使得目前铁通的业务仍然以固网服务为核心，宽带业务的发展相对滞后，迫切需要实现宽带接入技术的创新与发展从而为宽带业务的发展奠定良好的技术基础。
随着国内通信市场竞争的不断加剧，国内通信服务的业务结构将发生显著变化，客观上要求运营商的经营理念与经营模式随之转变。目前，国内运营商的主要任务是对现有的业务和技术进行融合，充分满足用户多样化的宽带业务需求，改变当前独立竖井式的业务架构，实现宽带业务与其他业务的融合发展。这一融合发展涉及网络服务的诸多环节，需要长期的改革与调整才能实现，并且会面对较大困难，需要逐一解决当前网络结构混乱、宽带技术欠缺成熟、经营管理模式落后等问题，才能确保改革创新的顺利发展。在这一过程中，通信运营商必须秉持以用户为中心的发展理念，结合用户需求与自身发展实际进行科学规划，制定积极有效的网络融合发展战略，实现多样化的宽带服务模式从而充分满足用户的业务需求，为自身发展奠定良好的客户基础。
目前，黄石铁通公司仍以ADSL技术为宽带业务的基础。但是随着用户对网络服务的需求水平不断提升，传统ADSL技术的缺陷日益显著：一是带宽受限。传统ADSL以铜缆为通信介质，数据交互的最大速度为8M，超过这一速度就会出现数据通信频繁终端的问题，从而导致网络服务质量较差，用户体验较差；二是基于铜缆媒介的ADSL的数据通信质量取决于网络设备与用户终端之间的距离，距离越大则网络通信质量越差；三是基于铜缆的ADSL会随着用户数量的增加而传输速率下降，特别是在晚上的用网高峰期，极易出现网速下降、网络终端等问题，严重影响用户的正常使用；四是铜缆的常规铺设距离仅为数百米，若用户位
置距离网络设备机房的距离超过这一上限，则将无法正常接入宽带，无法为用户提供网络服务。在市场竞争日益激烈的今天，以上缺陷及问题将严重影响铁通宽带业务的发展。为了尽可能解决以上问题，实现用户拓展与保留目标，铁通必须提高自身网络服务能力，在提升宽带接入速度的同时也加大其网络接入距离从而延伸其网络服务范围。因此，黄石本地的网络运营商纷纷开展基础设施建设工作，在尽可能节约投资的基础上提高其服务的覆盖能力。以先进的光纤技术取代传统落后的铜缆技术是大势所趋，基于GPON宽带技术将成为未来当地宽带业务发展的首选技术，是网络运营商实现创新发展的积极举措。
GPON全称为Gigabit-Capable Passive Optical Network，直译为吉比特无源光纤网络，属于千兆比特级的数据交互系统，能够实现点对多（即1：n）的网络结构。与ADSL技术相比，GPON的优势具体表现在：一是光纤取代铜作为传输介质，能够实现更长距离的数据传输，理论上的有效通信距离达到了20km；二是更大的网络带宽，PON用户的理论带宽达到了1.25G的上行带宽与2.5G的下行带宽；三是典型的分光特性，能够在满足光衰性能指标的前提下，单根光纤从GPON的OLT设备中引出后可以根据需要通过分光器进行多次风光然后接入用户终端，以此可以极大提升光纤利用率从而降低资源损耗[1]。由以上性能优势可知，GPON技术能够为用户提供更加全面、更加完善、更加高质量的宽带网络服务，积极满足用户对高性能网络服务的需求，突破铜缆传输的技术限制，为三网合一的实现提供了一种更加科学有效的技术方案。该技术在能够显著降低网络系统建设及改造成本的同时，还能够充分满足FTTx技术发展的需要，因此成为网络运营商未来建设发展的最佳选择之一[2]。目前，我国GPON接入技术已经相对成熟完善，能够为今后的互联网应用发展提供充分支持。目前，基于GPON技术的接入应用已经形成一定规模，无论论是FTTH（Fiber-to-the-Home）、FTTO （Fiber-to-the-Office）还是FTTB（Fiber-to-the-Building）模式都得到充分应用和发展，充分满足了住宅小区、商业区以及高端用户的网络需求。随着GPON技术的发展与完善，必然为我国宽带网络服务的发展提供更加充分的支持，也为自身的广泛应用奠定了良好基础。
1.2 国内外现状
2002年，FSAN（Full Service AccessNetwork，即全业务接入网联盟）首次提出了GPON的技术理念，实现了对APON于BPON技术的标准化定义，也为世界各国PON技术的发展提供了技术依据。在我国，以华为等为代表的国内大型通信
厂商率先开展了APON技术的实用化创新，但在具体应用中呈现出带宽有限、结构复杂、无法支持视频业务的缺陷，因此被此后出现的BPON技术所取代。BPON 与APON相比的技术优势表现为更高的数据传输速率和更远的有效传输距离，同时在结构方面也相对简单，是目前世界各国应用比较广泛的网络接入技术，目前欧美等发达国家仍以BPON为网络制式标准。但是，BPON也存在一定的缺陷和不足，例如在组网建设环节需要更高的投入，数据传输的速率仍然较低，无法满足IP化高速发展的需求。以上现状推动了GPON技术的出现和发展[3]。GPON在完美继承APON与BPON技术优势的同时，也显著完善了以上技术的缺陷，呈现出更加优秀的速率和效率，同时能够满足网络业务多元化发展的需求，有效保证了网络通信服务质量。而随着G.984.1、G.984.2（2003）及G.984.3（2004）等工作的完成，也标志着GPON技术标准正式确立[4]。
在目前的PON技术领域中，GPON与EPON都是非常重要的技术标准，后者的侧重点是追求最简单的网络架构模式，而前者则尽可能满足网络业务的多样化需求，因此，GPON接入技术成为世界各国网络运营商宽带服务的首选技术标准而得到了广泛应用。
在GPON技术应用之初，相对较高的设备成本是限制其发展的主要因素。2010年之后，GPON技术所需元器件的市场价格有所下降，也为相关技术应用的发展创造了有利契机。在解决成本费用问题之后，各大运营商纷纷加速GPON技术应用的发展，在完成GPON网络布局的同时，也为自身发展赢得了先机。
欧美发达国家由于自身网络建设相对成熟完善，使得GPON改造升级的规模十分庞大，因此，在未确定GPON完整的技术标准之前，欧美网络运营商大多持谨慎态度，仍然以BPON为主流技术。虽然BPON技术标准表现出良好的兼容性，能够满足硬件设备的升级需求，但是在社会高速发展下，用户对网络服务的需求也呈现多样化的发展趋势，传统的BPON在应对这一趋势时逐渐表现出劣势。200年，美国Verizon公司最少开展GPON技术的研究与应用工作；作为PON技术的始创国，英国在GPON技术领域的发展则相对滞后，2008年底才逐渐开展GPON 网络的建设与使用工作；而法国则直到2010年后才逐步开展GPON技术的研究与建设工作。GPON的技术优势在于，能够满足用户收看网络在线电视同时高速下载需求，同时可以实现一屏多窗的游戏方式，因此深受用户喜爱[5]。
可以说，GPON技术代表了今后世界电信服务的发展趋势，而GPON自身技术优势也为GPON网络的发展奠定了良好基础。目前，欧洲、亚洲等部分国家先
后开展了GPON网络的建设与改造工作，FTTH网络的发展尤为迅速，是目前使用最广泛的GPON接入技术。统计数据表明，2010年到2011年，基于GPON技术的FTTH网络在全球新增宽带总量中的比重就到了25%左右，2014年底，全球FTTH网络在新增宽带总量中的比重达到了40%-46%，这一数据充分表明了FTTH 的高速发展速度。在FTTH网络建设与发展过程中，接入技术水平与市场需求是影响其发展的主要因素。从市场需求的层面来看，随着各大网络运营商内部竞争的不断加剧，客观上推动了运营商的创新发展速度，为FTTH等新型技术的发展提供了充分动力。目前，房地产开发商在产品开发时也表现出更加突出的前瞻性，能够预留好光缆线路通道，从而便于光纤网络的接入，在充分满足用户需求的同时也为GPON等基于光纤通信技术的网络应用发展奠定了良好基础；从技术水平的层面来看，FTTH的发展最大的限制因素为设备成本，相关元器件市场价格的下降有利于FTTH的建设与发展。
相较于西方发达国家，我国目前的电信市场整体发展呈现出一定差距，特别是宽带普及率、接入技术及传输速率等指标显著落后于发达国家。2008年之后，我国北京、上海、广州等一线城市的网络运营商最先开展GPON网络的试点工作。资金短缺、基础建设落后等问题是限制我国GPON网络应用发展的主要因素。我国“宽带中国”的发展战略提出以下目标：截至2020年，全国宽带家庭用户的总数将突破4亿家。由于ADSL技术的局限性，难以为上述目标的实现提供充分支持，客观上要求GPON等新型技术的发展。2012年后，我国各大运营商纷纷将宽带提速升级作为改革创新的重要任务，GPON网络的建设也逐渐从一线重点城市逐渐延伸到二线甚至三线城市。据有关统计数据，2013年底，全国大中型城市的宽带用户中光纤用户的比重已经达到了51%，并且呈现高速上升趋势。FTTH网络的建设也呈现快速发展势头，全光网城市即将到来。此外，随着互联网应用的不断普及和平均网速的显著提升，网络用户的使用体验不断提示声，且使用费用不断下降，为我国光纤技术应用的发展提供了充足动力。
1.3 论文的组织
第一章为引言，具体对GPON技术的发展现状进行梳理总结，在此基础上提出课题研究的内容和目标；
第二章为技术论述。对GPON技术的架构模式及优势特性进行总结阐述，并明确其发展的方向和前景；
第三章在介绍黄石铁通宽带业务发展现状的基础上，结合其创新发展的需要，
对GPON网络的整体架构与实现模式进行探讨分析，明确其制约因素并提出科学有效的解决方案，为GPON的发展创造良好环境；
第四章具体完成黄石铁通GPON接入项目的实现工作。以铁建丽苑小区为研究样本，研究分析FTTH技术应用与ADSL升级改造的融合方案，并设计开发基于GPON技术的光纤接入设计方案；
第五章为总结与展望。在总结分析FTTH新建工程与ADSL改造升级工程的重点与意义的基础上，从发展实际出发，肯定GPON技术的优越性和必要性并对该技术未来的发展模式进行总结和预测。
2 GPON接入技术
2.1 GPON系统结构
GPON网络的主体结构为光线路终端、光网络单元及ODN。其中，光线路终端也称为局侧OLT，光网络单元又称为用户侧ONU，ODN的主要构成则为单模光纤、分光器、光连接器件等，作为局侧OLT与用户侧ONU的物理媒介实现了数据的光媒介传输[6]。GPON网络的常规结构详见下图：
图2-1 GPON网络结构图
在GPON网络中，OLT是核心服务设备，通常部署于服务站点终端。OLT的上联接口与城域网BARS相接，实现上行接入；下联接口则通过单根光纤与用户终端的分光器相连，分光器则与ONU或ONT设备连接，构成基本的GPON网络系统。OLT承担着下属终端设备的带宽分配职能，能够实现对网内所有ONU及ONT终端的管理与维护；ONU及ONT则属于GPON网络的用户终端；ODN则是光分配网构建起局侧OLT与用户侧ONU的数据输出通道[7]。在GPON网络中，可以根据具体需要选择是否配备WDM或NE模块，从而实现对部分特殊业务的支持。
在实际建设使用中，GPON网络一般结合WDM技术构建网络系统，通过单根光纤实现数据的双向传输。与传统的单根光纤单向传输模式相比，该模式实现了基于单根光纤的双向数据交互，在确保充分的传输效率的同时极大降低了网络系统对光纤资源的需求，因此表现出显著的成本优势。GPON网络与WDM技术的综合运用，实现了OLT设备下行信号在网络节点的自动分配，构建起一种类似与电台广播的服务模式，由单个OLT对其覆盖区域内的所有ONU的数据信号进行管理和控制。与此同时，每个ONU或ONT终端可以根据自身使用的需求，自由决定其从OLT处获取的数据载荷。通常情况下，GPON网络的架构形式为树状
结构，具有光传输介质的共享优势，并且满足各个ONU终端的数据需求，并设定其独特的传输时隙从而避免了干扰和冲突。这一网络模式能够充分保证每个用户终端对带宽质量的需求，不同用户之前的资源分配更加合理高效，能够充分体现WDM技术的优势[8]。
2.2 GPON技术特点
作为现在通信市场最受欢迎的网络架设技术，GPON技术同时代表了通信市场的未来发展趋势，其优势具体表现在[9]：
（1）大容量、高效率：基于GPON技术，宽带用户的理论下行与上行速率将分别达到2.5G与1.25G，能够充分满足用户大容量数据的需求；而基于GEM技术的封装模式，也能够极大提升数据传输效率；
（2）有效距离长：基于GPON技术，用户侧与局侧的最大距离高达20Km，极大提升了网络服务终端的覆盖范围；
（3）稳定可靠：基于GPON技术的光纤网络以无源光元件为物理通道，便于系统的维护和检修；
（4）高度集成，成本费用低：基于GPON技术的网络以单根光纤实现数据的双向传输，将通过一个统一的接入平台满足区域内用户的全业务需求，因此表现出显著的成本优势；
（5）数据安全：基于GPON技术的网络本身具备良好的QoS保证与完善的保护功能，因此更加容易获得用户的认可与信赖。
2.3 GPON接入方式
基于GPON技术，ONU在网络中的部署表现出非常灵活的优点，能够根据ONU选择部署的位置将GPON网络具体建设成FTTC、FTTH及FTTO等模式，也就是现今最具发展活力与潜力的FTTx网络应用[10]。具体内容为：FTTH：即光纤到家庭的网络模式。在该模式中，ONU设备通常部署在用户家庭中，有利于安装、维护及故障识别和排除。该接入方式实现了家庭独享ONU，可以充分保证其带宽性能，缺点在于较其他模式更高的成本费用；
FTTO：即光纤到办公场所的网络模式。该模式的用户以企事业单位、行政机关、高等院校、科研机构等为主，对业务类型的全面性要求较高，能够充分满足不同应用的网络需求。此类架构模式表现出更加突出的成本优势，便于网内资源配置。在架构特点方面，FTTO与FTTH表现出较大的相似性，差异在于接入模式
与服务对象等要素。一般FTTO适用于点对点或环型应用场合，FTTH则以普通单用户终端为主，因此多采取点对多的网络架构。
FTTB+LAN：即光纤到楼模式。此网络结构中运营商通常会在目标区域内部署大容量的ONU设备，并根据楼内用户规模选择不同数量的FE借口。此类大容量ONU能够满足多个用户同时网络使用需求，由网内所有用户共享带宽。相较于FTTH，FTTB+LAN的网络架构中每个用户终端的平均带宽相对较小，成本费用也相对较低，适合需求不高的中低端社区使用。
FTTB+ADSL：即以ADSL为载体的光纤到楼网络模式。此模式同样以大容量ONU为基础，将其部署于一个楼层内，然后通过ADSL网线将ONU与用户终端进行连接。该类网络接入模式同样能够同时满足多个用户的网络使用需求，其带宽性能、成本费用及服务对象均类似于FTTB+LAN模式；
FTTC：即光纤到路边的网络接入模式。该模式通常将ONU部署在小区附近的路边，用户可以通过小区已有的铜缆与ONU相连，从而减小光缆的铺设规模，属于光纤、铜缆混合应用模式。此类网络接入模式比较适合原有铜缆资源比较丰富的地区，突出的经济性与适用性能够满足中低端用户的网络需求。
2.4 GPON的技术标准
目前，PON技术已经形成了多种不同的技术标准，与其他出现较早的技术标准相比，GPON在带宽性能及新业务兼容性方面表现出一定优势。GPON技术最典型的特性在于其带宽表现出非对称的特性，在网络使用过程中上行与下行速率并不一致，其上行及下行速率可同时达到1.25Gbit/s和2.5Gbit/s的水平，这种特性非常适合现阶段网络用户的带宽使用现状，适用于多种不同的使用环境。目前，ITU-T已经就GPON技术制定和公布了6个技术标准，从G.984.1到G.984.6逐渐规范和完善。但是上述技术标准却与我国宽带市场的发展现状并不匹配，因此，国内技术委员会以国际技术标准为基础制定了我国特有的GPON技术标准，为通信行业相关技术应用的发展提供科学指导。我国关于GPON的技术标准具体包含三项主要内容：一是GPON网络发展的整体规划与建设要求；二是GPON接入技术应用的物理载体建设标准；三是充分满足接入用户多业务的使用需求[11]。
GPON技术支持多样化的业务架构形式，既可应用于多终端的点对多网络架构，从而实现刷卡支付等消费模式；也可以布设成专线网络，满足企事业单位用户的使用需求。在GPON技术发展和完善的推动下，其应用范围不断扩大，应用水平也不断提升。在传统的上网业务之外还可满足更多新型增值业务的需求。在
对GPON网络进行管理时，其所采取的标准和具体模式也区别于传统网络管理，基于优先级与业务流制定科学的管理策略，从而方便运营商根据网络用户现状与未来发展可能对宽带服务业务进行调整和优化，从而满足当前及今后的宽带需求。在GPON网络中，一个PON端口通常与多个用户终端相连接，而不同用户在贷款及业务需求方面也呈现显著差异，要求网络服务能够针对用户个性化使用需求提供差异性的网络服务，这就是GPON技术标准的优势所在，因此得到了网络服务商的充分认可和积极使用。
2.5 PON 技术的发展
随着社会的发展，用户的网络需求呈现多样化、高层次的发展趋势，简单的网页浏览、信息交流与观看影视节目已经无法满足用户需求，远程监控、大型网络游戏、高清视频点播等服务都需要高质量的宽带业务提供网络支持。常规的GPON网络技术日益无法满足用户对网络传输速率的需求，从而推动了GPON技术的不断创新与发展，形成了以10G-GPON与WDM-GPON为代表的新一代GPON 技术，两种技术分别以单波长大容量技术与密集波分复用技术为基础。
2.5.110G-GPON技术
在目前的网络接入模式中，10G-GPON技术是最为常见的GPON升级技术，以绿色节能为突出优势，受到了很多网络运营商的关注和重视，有效推动了该技术的研究与应用发展。10G-GPON技术的特点具体表现在：
一是良好的兼容性与数据交互性。10G-GPON技术能够完美兼容常规GPON 系统，因此可以充分利用现有的GPON系统资源进行建设部署，只需对用户终端ONU进行改造升级就可完成10G-GPON系统的架构与运行[12]。通过上述方法，能够平滑稳定的实现常规GPON技术应用向10G-GPON技术的升级，从而实现更高的带宽，在有效节约建设成本的同时实现了最佳效益。目前，不少运营商都倾向于使用该方法对常规GPON网络进行改造升级，从而提升光纤网络的性能水平，提高现阶段网络服务质量的同时满足未来发展的需求，从而以更低的成本投入保障最大的效益水平。
二是功率更大，有效覆盖范围也更广。从理论上讲，10G-GPON设备的信号功率更大，可以实现1:512的分光效果，有效覆盖半径达到20Km,这一性能优势能够在不影响现有用户宽带业务质量的前提下，更好的满足新增用户的网络需求，只需简单增加分光比就能将新用户纳入现有的网络系统中，从而可以有效降低建设耗材与整体成本。以上优势使得10G-GPON技术更加适合用户密集的大中型城
市，可以在尽可能控制建设成本的同时最大限度提升系统的用户容量和覆盖程度，从而实现运营商最小投入下的最大效益。
目前，在GPON向10G-GPON技术改造升级过程中通常采取以下方法：一是将ONU终端设备进行升级，将其下行与上行速率分别由 2.5G/1.25G升级到10G/2.5G，同时核心设备OLT的下行速率则由2.5Gbit/s升级到10Gbit/s；二是将ONU终端的上行及下行速率均升级到10G/10G的对称性速率水平，同时将OLT 核心设备的上行与下行速率同时升级到10Gbit/s。该改造升级方案的成本费用比较高，并且技术方面也不够成熟，需要进一步的研究和完善。10G-GPON的优势在于能够满足用户更高的网络使用需求，为视频监控、远程教学等技术提供网络支持，更好的迎合年轻用户群体对高性能、高质量网络服务的需求。因此，10G-GPON技术成为各大运营商抢占年轻用户群体与未来市场的关键所在，其突出的成本收益比将确定其未来发展的巨大潜力。特别是对于成熟稳定的网络市场而言，运营商追求的是更可靠、更受欢迎、更佳效益性的网络技术，最前沿最先进的技术反而需要通过充分的验证和实践才能具备适用性。
2.5.2 WDM-PON技术
WDM-PON则以密集波分复用技术为基础，在GPON技术基础上发展起来的一种新型无源光网络技术。与较早出现的APON、BPON、GPON等技术标准相比，其他技术均为典型的功率分割型网络结构，其共同点是都通过TDMA技术实现数据的上行与下行传输，实现对信道带宽的充分共享。在该网络体系中，基于功率的差异OLT设备发出的信号并分配到系统内的每个ONU终端。带宽压缩问题是现阶段GPON技术应用中最大的一个障碍，基于同一PON端口的带宽划分缺乏灵活性，使得用户难以准确获得其所需要的带宽，因此会影响用户的使用体验并可能导致带宽资源的浪费。但是WDM-PON网络则以密集波分复用技术为基础，每个用户ONU终端都能够享受到独立的带宽，用户终端设备的数量变化并不会对每个用户的带宽和网速造成影响，每个用户都可不受影响和限制的享受其网络服务，从而充分满足用户对网络质量与稳定性的需求。在WDM-PON网络中，每个用户都预设一个专属波长，不同波长的用户在同时使用网络时不会彼此影响，从而确保了用户充分的网络速度和准确的数据交互，从而实现更加高效、高质量的网络服务。
WDM-PON这一新型技术本身处于不断完善的过程中，技术的成熟性和市场适用性均有待检验。无论是整体建设成本还是建设标准都未达到良好水平，尚不具备
大规模安装应用的能力，因此该技术的具体应用仍需一定时间。但以上缺陷和不足并不会影响该技术的进步性和优越性，同样成为宽带网络服务的未来趋势之一[14]。
3 黄石铁通宽带接入网现状分析和GPON网络设计3.1 黄石铁通接入网现状
3.1.1 互联网现状
目前，黄石铁通在网络系统建设方面具体采取以下架构方式：以CTTNET骨干层、铁通省干层及城域网为主体框架构建起完善的网络服务系统。其中，黄石铁中城域网的建设始于2003年，并在建设过程中根据发展需要对系统进行局部调整并逐渐具备实用能力。目前，黄石铁通的网络服务结构详见下图：
图3-1 城域网的网络结构图
其中，城域网的接入环节主要借助GPON光纤网与ADSL铜线网实现。其网络架构及运行模式具体以东站程控室机房为案例进行详细说明：目前，东站程控室的服务区域为西固区、七里河区及城关区部分区域。该区域内的铁通宽带用户在全市铁通宽带用户总数中的比重达到了三分之一左右。在该区域内，网络服务设备DSLAM（即数字用户线接入复用器）的生产供应商为华为、中兴，在该机房的服务区域内，根据业务需要共建设了25个具有完整DASLAM设备的局点，为区域内27266个ADSL用户提供宽带网络服务。
在GPON网络环节，共由三台OLT设备提供接入支持。三台OLT设备分别部
署于东站程控室机房、西固合水路机房与荣庆机房。OLT设备均分别与城域网BRAS和黄石数据中心的核心机房ME60这两个设备进行连接，然后ME60与ME40设备进行上联并与软交换系统连通，籍此具备语音服务功能。
在以上架构中，软交换系统是非常关键的一个环节[16]。该系统的具体功能作用是将呼叫控制功能作为一个单独的系统从传输层中独立出来，将管理控制、呼叫选录、信令互通、连接控制等具体功能集成在服务器中由专门的软件负责管理运营，从而实现通信协议的开放性、多元化及多样化发展，从而为所有运营商提供一种开放其分散的支持系统，将传统的交换业务通过IP网络应用实现，从而实现语音交换服务与网络服务的融合发展，使其充分具备成本优势以及开放性、简易性优势。
在建设网络系统时，无论论是对原有网络的改造升级还是新建多业务支持的新型网络，对接入设备的性能都提出以下具体的要求：统一网络标准、多业务支持能力以及对未来带宽需求增长的满足能力。在光纤网络的建设过程中，由于光纤的性能优势，能够实现基于单根光纤的综合网络服务，满足用户对传统语音服务、数据传输服务及视频点播服务的需求，从而尽可能降低网络建设维护的成本费用，并尽可能降低新增用户业务办理的复杂度，实现最佳的服务效果。
目前，大多数的网络运营商在建设基于GPON网络的语音服务系统时通常采取以下具体方法：一是以软交换设备为枢纽，实现用户终端之间的语音通信服务。具体流程为：用户的语音信息经ONU上传到OLT设备，信息在OLT设备汇总后上传至BRAS设备，然后由BARS设备将信息按照特定的网络接口发送到软交换平台，软交换平台在接收OLT设备传输的语音信息后对其分析和确认，并根据其发送的具体终端通过电路将信息传输给PSTN关口局，然后语音信息将由关口局发送给号码对应的运营商关口局，由对方运营商关口局对相关信息进行处理并发送给制定的用户；二是基于网络线路OLT设备直接与铁通关口局连通，无需软交换平台将用户语音信息发送到目标用户所属的运营商关口局由其将相关信息按照号码目的地进行发送。
现阶段，黄石铁通在语音服务方面具体以华为公司生产供应的软交换设备为工具，具体完成语音业务。
3.1.2 接入网存在问题
调查研究结果表明，目前黄石铁通在接入层环节存在比较严重的问题，导致其市场拓展能力不足，并限制了其业务的快速发展。具体表现在：
⑴现有网络结构陈旧，设备老化问题严重
目前，黄石铁通的语音业务有80%以上需要借助PSTN实现，基于IP的PON网络仅仅负责很少一部分的语音业务，存在非常严重的比例失衡问题。PSTN以TDM 交换技术为基础，虽然具有较大的网络容量，但是设备的使用年限较长，存在严重的老化问题，容易发生各类故障从而影响了语音服务的质量水平。为了从根本上解决这一问题，只能逐步进行升级更新，这一升级的过程必然会出现退网的难题，如何在不影响用户使用体验和网络服务能力的前提下逐步完成系统更新与技术改造，在具体实践中表现出较大困难。
⑵系统内电路数量过多且缺乏高效利用
因整体规划缺乏科学性，导致黄石铁通现有网络的结构非常复杂，且电路的整体利用效率低下，只能通过增加电路数量的粗放式方法满足用户日益增长的业务需求，再次加大了局间电路的数量和复杂性。
⑶实际用户不足
目前，铁通宽带网路因中继数量、保守交换系统的容量较大，导致系统实装率较低，无法充分利用网络资源，存在较显著的节能缩容空间。
⑷接入网建设现状与市场需求不符
在科技创新发展的推动下，互联网用户的规模急速扩大，用户终端数量的增加必然会对互联网服务提出了更高要求，而用户的多样化网络服务需求对网络服务的多元化及开放性提出了更高要求，传统的互联网功能已经远远不能满足其需求，客观上要求互联网宽带服务的创新与发展。在这一大环境下，部分网络运营商仍然故步自封，单纯停留在通过低成本的服务质量用低价格进行市场营销获得客户资源，这一错误的观念和做法虽然可能在短期内取得较好的成效，但是从长远来看反而会导致客户的流失，从而使得其市场份额不断下降。若想确保自身充分的客户资源实现其良性发展，必须充分重视并积极迎合客户的多样化网络服务需求，这也代表了今后网络服务的发展趋势。
虽然仍然有很多观点对以上发展模式提出质疑，片面强调这一创新发展所需的大量投入会对运营商的短期效益造成不利影响。但是从长远来看，只有满足了用户对网络服务的多样性与多业务需求，才能确保自身稳定的发展潜力，从而为今后的发展奠定良好的基础。就目前的网络服务发展状况来看，以IPTV为代表的视频类业务逐渐成为用户需求的热点，传统的IP宽带网络技术已经能够充分满足这一需求，若是用户大规模集中使用视频业务，则必然会导致短时期内带宽
资源的大量占用和严重损耗，从而影响视频等多媒体的服务质量，从而影响和制约了多媒体业务的快速与健康发展[17]。
3.1.3 制约接入网发展的因素
⑴技术能力不足
现阶段黄石铁通的固定宽带入网方式以P2P+LAN和ADSL为主。虽然从技术层面来看，前一种方法仍然足以应付当前用户的网络服务需求，能够基本保证用户的通信速率与质量；而后一种方式则会因其设备质量及利用率较低的影响，导致数据交互的实际速率与其理论速率之间存在较大差距，也因此导致了ADSL用户的网络体验较差，实际网速与运营商承诺的网速之间存在较大差距，从而导致用户对其网络服务的不满。此外，对于部分选择上下行通信对称服务的用户而言，现有的网络质量与出口带宽限制同样是对其网络体验造成不利影响，设备性能、人员素质以及技术能力的不足都将限制其发展壮大。
⑵业务类型单一
通过总结分析我国宽带网络的发展历史可知，业务类型单一的问题始终困扰着我国宽带业务的发展，导致用户对宽带服务缺乏认同和科学认知，只能通过运营商进行理解，必然会导致认知的片面性和局限性。这种认知上的不足成为影响和制约宽带服务全面发展的主要因素，是影响宽带增值业务快速发展的主要问题。若想推动宽带业务的全面发展，充分发挥增值业务的综合效益，首先需要提高广大用户对宽带网络服务的科学认知水平，充分理解增值业务的积极价值，从而为相关业务的开展奠定良好的客户与市场基础。但是在具体工作中，受限于传统的经营模式和营销理念，使得大多数运营商都缺乏对用户进行教育的主动性，从而无法帮助用户树立对宽带网络正确的认知。目前，黄石宽带业务整体呈现快速发展势头，大多数的网络运营商都不再局限于传统的语音服务与宽带上网服务，积极尝试网络增值服务的创新与发展，一定程度上提升了当地宽带网络的综合服务能力。在日益激烈的市场竞争中，运营商若想顺利突围并取得发展先机，就必须加速自身宽带业务的升级改造与创新发展速度，积极推动宽带业务的多样化与多元化发展，充分体现其价值，在为用户提供全面完善的宽带服务的同时，以创新为动力实现良性发展。
⑶网络支持
网络支持问题是影响和制约GPON接入技术发展的另一个主要因素。
通常情况下，在设计网络架构方案时，大多从WEB模型层面对核心层及汇
聚层进行开发设计，以此保证网络充分的容量及性能水平。但是WEB模型自身的带宽水平却相对有限，仅能实现100kb/s左右的网速均值，甚至无法达到这一水平[18]，在这样的基础上，一旦宽带网络中出现了集中性、大规模的数据交互，如下载、点播视频等，都会导致网络冲突和误码率的上升，从而影响网络设备的正常运行并导致用户体验下降，从而影响客户满意度并最终影响运营商自身的良性发展。
需要注意的是，因网络冲突和误码率升高导致的网络体验下降问题并不能简单的通过统一提速的方法解决。科学的做法是在统一提速的同时根据用户的个性化网络服务需求提供差异性的网络服务，在为高需求用户提供更好服务的同时，也可适当降低低需求用户的带宽资源分配情况，从而实现差异化管理，在尽可能降低提速成本的同时实现最佳网络服务。调查结果表明，截至2014年底，黄石铁通宽带用户大多仍以ADSL为接入方式，虽然此类用户对宽带服务质量的要求不断提高，但是受限于ADSL本身的技术缺陷，使得黄石铁通无法充分及时满足用户的新需求，从而对自身发展造成不利影响。随着三网融合事业的不断推进，接入网将成为用户终端与宽带网络的连接基础，需要全面满足用户对数据、语音、视频及IPTV等业务的需求，承担着较重的业务融合压力。因此，如何以更先进的FTTx技术逐渐取代落后的ADSL技术，是摆在黄石铁通面前最困难的一项任务。
3.2 FTTx 接入网的GPON应用分析
3.2.1 铁通接入设备应用模式分析
现阶段黄石铁通的宽带用户主要通过以下方式接入网络：
⑴ADSL：黄石铁通具体以华为、中兴公司生产的DSLAM设备为基础作为接入网的基础，分别通过光缆或铜缆完成数据传输；
⑵P2P专线：具体以光缆+光纤的光电系统完成宽带入网；
⑶GPON技术。
在上述接入技术中，GPON网络技术多用于满足企业及普通用户的服务需求：企业用户的入网方式大多采用FTTB或FTTO。FTTB的接入模式较少使用光纤到楼纯语音接入形式，比较常见的是光纤到楼的宽带接入与语音+宽带的混合接入模式[19]。以上两种方式的区别不大，ONU设备都安装在楼内的竖向弱电井，每家企业用户根据使用需求分配1个或多个以太网接口，并通过GPON实现数据上行；而FTTO入网模式则更多采取宽带+语音的形式。在具体实践中，黄石铁通将ONU终端设备之间部署在企业内部，然后将ONU的FE结构与其内部路由器