GPON技术概述

２０１０年第３３期　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　Ｏ　ＩＴ论坛０　科技信息　

ＧＰＯＮ技术浅析　

朱元战　（中国铁通集团有限公司潍坊分公司　山东　潍坊２６１０４１）　

【摘要】ＧＰＯＮ技术是ＰＯＮ技术中的一种，属于接入网最新的技术，利用软交换平台的强大功能，可方便的实现各种业务方式的接入，　特别是灵活的组网方式、完善的网络保护、较远的传输距离、方便的后台管理均满足了运营商的需求，是一种技术和应用结合的很好的技术，有　着较强的市场生命力，必将得到广泛的推广和应用　本文主要是从ＧＰＯＮ技术的起源、实现的方式、技术的特点、技术标准、关键技术及发展前　景等几个方面进行了简要的阐述　【关键词】技术起源；技术标准；技术特点；关键技术；发展前景　

１　ＧＰ０Ｎ技术的起源　ＧＰＯＮ技术起源于１９９５年开始逐渐形成的ＡＴＭＰＯＮ技术标准．　ＰＯＮ是英文“无源光网络”的缩写　斯ＧＰＯＮ（Ｇｉｇａｂｉｔ—Ｃａｐａｂｌｅ　ＰＯＮ）最　早由ＦＳＡＮ组织于２００２年９月提出，ＩＴＵ—Ｔ在此基础　于２００３年３　月完成了ＩＴＵ—Ｔ　Ｇ．９８４．１和Ｇ．９８４．２的制定．２００４年２月和６月完成　了Ｇ．９８４．３的标准化。从而最终形成了ＧＰＯＮ的标准族。　２　ＧＰＯＮ技术的实现方式　在实际的使用中，基于ＧＰＯＮ技术的设备基本结构与已有的ＰＯＮ　类似．也是由局端的光线路终端ＯＩＸ，用户端光网络终端／单元ＯＮＴ／　ＯＮＵ以及光分配网络ＯＤＮ和维护管理系统组成。　３　ＧＰＯＮ技术的标准　ＧＰＯＮ标准提供了前所未有的高带宽。下行速率高达２．５Ｇｂｉｔ／ｓ．其　非对称特性更能适应宽带数据业务市场　能提供ＱｏＳ的全业务保障，同时承载ＡＴＭ信元和ｆ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。承载ＧＥＭ　帧时，可以将ＴＤＭ、　务映射到ＧＥＭ帧中，使用标准的８ｋＨｚ（１２５１ｘｓ）帧　能够直接支持ＴＤＭ业务作为电信级的技术标准．ＧＰＯＮ还规定了在　接入网层面上的保护机制和完整的０ＡＭ功能　、　在ＧＰＯＮ标准中，明确规定需要支持的业务类型包括数据业务　（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ业务，包括ＩＰ业务和ＭＰＥＧ视频流）、ＰＳＴＮ业务ｆＰＯＴＳ，ＩＳＤＮ　业务）、专用线（Ｔ１，Ｅ１，ＤＳ３，Ｅ３和ＡＴＭ业务）和视频业务ｆ数字视频）。　ＧＰＯＮ中的多业务映射到ＡＴＭ信元或ＧＥＭ帧中进行传送。对各种业　务类型都能提供相应的ＱｏＳ保证　４　ＧＰＯＮ技术的特点　４．１　高带宽和高传输效率。下行速率高达２．４８８Ｇｂｉｔ／ｓ，上行为　１．２４４Ｇｂｉｔ／ｓ，可以满足运营商对未来业务的接人带宽需求。　４．２　省大苣的光纤资源。点对多点接人，局端光纤经分光后可引出　多路到户光纤　．　４３覆盖的范围更广。接人层的覆盖半径为２０ｋｍ，最远接人距离可　以达到６０ｋｍ以卜。能满足“大容量，少局所”的健忘需求。　４．４对各种业务类型都能提供相应的ＱｏＳ保证，ＧＰＯＮ还规定了在接　入网层面卜的保护机制和完整的ＯＡＭ功能，光纤自动倒换时间小于　５０ｍｓ。　４．５可靠性高。位于室外的光分配网中只有物理介质特性非常稳定　的光纤和无源分光器，没有任何有源设备．使得网络具有高可靠性。　４．６运维成本低。线路上没有有源的器件，免维和免电耗：系统在接　入网层面上提供＿『一个统一的接人平台，节约了运营商维护和处理故　障的成本。　５　ＧＰＯＮ采用的关键技术　５．１　上行动态带宽分配　ＧＴＣ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／或通过输人业务流的自　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，　ＯＵｒ根据配置信息为业务流预留固２．ＰＭＤ层。　５．２　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。　５．３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１３和ＯＮＴ管理和　控制接口（ＯＭＣＩ）。　５．４　ＧＴＣ层　ＧＴＣ层是ＧＰＯＮ的核心层．主要完成上行业务流的媒质接人控制　和ＯＮＵ注册这两个关键功能。ＧＴＣ层包括两个子层：Ｇ　ｒＣ成帧子层和　ＴＣ适配子层。　５　５　ＯＭＣＩ　ＯＮＴ／ＯＮＵ的管理控制接Ｌ＿】。主要是供局端设备通过ＯＭＣＩ来控　制用户终端的ＯＮＵ／ＯＮＴ。　５．６　ＯＮＵ／ＯＮＴ激活注册　ＧＰＯＮ协议基于ＯＮＵ／ＯＮＴ的序列号来识别和配置ＯＮＵ，０ＮＴ．若　通过运维系统根据ＯＮＵ的序列号对其进行预配置时。需采用直接激　活的方式。在特殊情况下，不能提前获知ＯＮＵ／ＯＮＴ的序列号时，ＯＬＴ　需要具有自动发ＯＮＵ／ＯＮＴ的功能。　６　ＧＰＯＮ的发展前景　ＧＰＯＮ技术作为一种点到多点宽带接入技术，是接入网技术中的　前沿技术。尤它丰富的接口能解决各种业务接人的需求，较高的带宽　接¨也大大满足ｒ运营商对互联网发展的要求．其灵活的组网方式也　对以后运营商接入网络的优化和改造提供了可靠的选择。因此ＧＰＯＮ　技术一出现就得到了运营商的普遍期待和欢迎．所以现在发展速度较　快，随着成本的进一步降低及功能的进一步完善，ＧＰＯＮ必将在以后　的市场发展中得到广泛的应用。　

第 1 页 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源模式传输, 带宽, 语音及数据业务效率约为 ~93%, 2003 年被国际电联 (ITU) 采纳为标准

GPON 优势:

高低行比特率

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)

平安

GPON 系统特点

容量大, 解决接入网瓶颈问题

下行, 上行1.244Gbps速率吉比特级GPON(千兆PON) 网络系统. 通过内置CWDM模块可扩展到10G.

传输效率高 第 2 页 将所有传送数据采用全新GFP适配协议封装为25us定长帧构造,

与APON与EPON技术相比, 具有更少开销字节与更高传输效率.

在传输带宽需求情况下GPON传输效率达93%, 而APON与EPON传输效率分别是71%与49%.

接入网络构造灵活, 便于扩展

GPON系统可以支持环型、树型等多种网络拓扑构造. 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分支能力达1:32, 这是有源设备所望尘莫及. 分支扩容对现有业务无影响.

保护功能完善

内置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QoS支持

采用标准GFP封装协议, 可以为TDM业务分配固定传送帧字节,

相比APON与EPON采用E1仿真方式为TDM业务提供了完全QOS保障.

动态带宽分配与流量控制功能

GPON下行数据采用播送方式传送, 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 带宽充分利用, 对特殊需求采用流量参数控制.

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浅谈GPON技术及应用

作者：林文涛

来源：《中小企业管理与科技·上旬》2010年第08期

摘要:本文主要介绍GPON的技术和应用,对GPON工程建设中关键点进行了分析。

关键词:GPON 应用场景 工程建设

1 背景与原理

在宽带普及时代,宽带业务将层出不穷,对于带宽的要求不断提高。如何尽早突破接入“瓶颈”,充分利用光纤这种迄今为止最好的传输媒介,是各大运营商越来越迫切的需求。PON(无源光网络)作为接入网络最引人关注的技术在这几年已经深入人心,在一些地区已经有了相当规模的应用,其宽带化、综合化的接入特征成为各大运营商进行全业务运营的重要手段之一,得到了普遍重视。

同所有PON系统一样,GPON(千兆无源光网络)由ONU(光网络单元)、OLT(光线路终端)和ODN(无源光分配网)组成。其网络结构如图所示。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。

GPON系统采用WDM技术,实现单纤双向传输(强制)。

为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号,采用以下两种复用技术:下行技术流采用广播技术,上行数据流采用TDMA技术。

与其它PON系统相比,GPON系统主要具备以下特点:①更远的传输距离:采用光纤传输,接入层的覆盖半径20KM;②更高的带宽:每用户下行2.5G/上行1.25G(物理层);③分光特性:系统支持的分支比为1:16、32或64,最大达到1:128。

2 GPON组网模式及应用场景

根据业务和用户预测,针对不同的客户群,GPON可采取相应的网络应用模式:

GPON技术概述

GPON（Gigabit Passive Optical Network，千兆级无源光纤网络）是一种用于光纤通信的技术标准。它采用了波分多路复用（Wavelength

Division Multiplexing，WDM）技术和TDMA（时分多路复用）技术，实现了在一根光纤上同时传输大量高速数据、音频和视频等信号。

GPON技术的主要特点是高速、高容量和长传输距离。它可以提供1.25 Gbps的下行速率和2.5 Gbps的上行速率，满足了大部分用户对高速宽带网络的需求。GPON的信道容量也较大，可以支持大量的用户接入，每个ONT可以连接多个终端设备。此外，GPON技术的传输距离可以达到20公里，使得光纤网络可以覆盖较大范围的区域。

GPON技术的应用非常广泛。在家庭网络中，GPON技术可以提供高速的宽带接入，支持高清视频的流畅播放和在线游戏的畅快体验。在企业网络中，GPON技术可以提供高速的局域网接入，满足企业对大量数据传输和高带宽需求的要求。在公共网络中，GPON技术可以用于光纤到户（FTTH）的部署，提供高速的宽带接入服务，促进数字化社会的建设。

GPON技术在光纤通信领域的发展也非常迅速。目前，GPON已经逐渐被10GPON、40GPON和100GPON等新一代光纤通信技术所取代。这些新技术在传输速率、容量和距离等方面更加先进，能够满足未来对更高速、更大容量光纤网络的需求。

总之，GPON技术是一种用于光纤通信的技术标准，可以实现在光纤网络上同时传输大量高速数据、音频和视频等信号。它具有高速、高容量和长传输距离等特点，在家庭、企业和公共网络等多个领域都有广泛的应用。随着光纤通信技术的不断发展，GPON技术也将被更先进的光纤通信技术所取代。