浅析GPON技术特点及其应用

温谦宏

摘要：文章针对什么是GPON技术及GPON的系统结构作了简要介绍，并分析了GPON技术特点优势，最后阐述了GPON应用及发展。

关键词：GPON技术；特点；应用

中图分类号：C35文献标识码：A 文章编号：

一、什么是GPON技术

GPON（Ethernet Passive Optical Network）是一种应用于接入网、局端设备（OLT）与多个用户端设备（ONU/ ONT）之间，通过无源的光缆、光分/合路器等组成的光分配网ODN）连接的网络，在OLT光线路终端）和ONU（光网络单元）之间ODN（光分配网络）没有任何有源电子设备。

GPON是最新一代无源光纤接入技术，它采用点到多点拓扑结构，可以提供视频、数据、语音和TDM业务。GPON 技术采取1Gbit/s 以上的 PON 标准，除了对更高速率的支持外，还是一种更佳、支持全业务、效率更高的解决方案。引入通用成帧协议（GFP），能将任何类型和任何速率的业务进行原有格式封装后经由PON传输，而GFP帧头包含帧长度指示字节，可用于可变长度数据包的传递，大大提高了传输效率。因此能更简单、通用、高效地支持全业务。GPON提供1.244 Gbit/s和2.488 Gbit/s的下行速率和所有标准的上行速率。传输距离可达20kM（逻辑60kM），支持的光分路比在 64~128。GPON实现单纤双向传输，系统采用WDM 技术，为了分离同一根光纤上多个用户的信号，采用以下两种复用技术：下行数据流采用广播技术，上行数据流采用TDMA技术。GPON的出现，使得光纤资源利用率末端接入方面得到明显的提高。

二、GPON的系统结构

同所有PON(Passive Optical Network)系统一样，GPON由ONU(Optical Network Unit)、OLT（Optical Line Terminal）和无源光分配网组成。OLT 为接入网提供网络侧与核心网之间的接口，通过ODN (Optical Distribution Network)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、控制下属 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的接入，受OLT集中控制。系统支持的分支比为 1:16、32 或64，随着技术的演进，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。

三、GPON的技术特点

1、GPON具有前所未有的高带宽。

GPON速率高达2.5Gb／s，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、GPON业务承载更高效。

下行的有效带宽是 EPON 的2.55倍，上行是1.37倍。GPON的分光能力是EPON的2倍，覆盖相同用户时可节省一半的主干光纤。采用GPON技术进行光接入网络建设，可节省线路成本和局端设备投资50%，具有更高带宽和更大分光比。GPON 支持更精细的业务模型，在保证服务质量的同时可以实现家庭用户和企业上行带宽的共享。

3、GPON增加保障带宽业务模型的定义，可组合开展多种优先级的综合业务。

GPON 具备SDH(Synchronous Digital Hierarchy)的线路时钟传送能力，能够提供和SDH 一样精度的线路时钟，可作为微基站的接入手段。GPON 标准制定了光纤测试系统光标记交换，能够动态监测信号的质量，再通过专家系统预测系统的寿命和定位故障位置、变被动维护为主动防护。GPON 是全同步系统，传输窄带业务时延小，时钟精度非常高，QOS（Quality of Service）带宽分配机制更灵活，保护倒换和维护管理等标准定义清晰完善。

4、 更远的接入距离.

接入距离最少可以达到20KM以上,而针对FTTB开发的GPON系统,其OLT到ONT的最远接入距离可以达到60km以上。

5、网络稳定性更高

GPON传送网中,因光分配网(ODN)只有物理介质特性非常稳定光纤和无源分光器,不受任何电气特性的影响,使得网络更具稳定性。

四、GPON技术应用

GPON技术是目前宽带光接入及FTTx的主要实现方式。在选择方案时，需要结合本地区的现有网络基础、投资成本、技术成熟度等多方面的因素。

1、 客商、写字楼和开发区的综合接人。

在商业客户比较集中的写字楼、政府大楼、开发区或工业园区、高档别墅、高档公网吧集中区，尽管有着不小的用户规模，但用户区域分布较为分散，聚集度不高，基于具体应用来看，在 FTTH 上主要用 GPON 实现业务应用，这主要是针对企业用户，他们的带宽需求比较高，而且支付能力较强（典型需求为 10M、100M 甚至 1000M），除了基本的 In-ternet 接入、WAP、专网接入、基于终端安装业务等业务外，还存在TDM（E1）专线、视频会议、安防监控、多点视讯接入等多样化的业务需求，对系统的可用性、业务质量要求更为严格，既强调系统的安全、可靠，又要求系统较高。采用 GPON 实现 FTTB／FTTH宽带接入，ONU＋EOC 到楼栋、到楼层、到户，充分满足了客户实现三网融合的多业务需

要，可以向用户提供多种业务，既可以提供从 2M 到 155M 速率的数字数据专线业务，也可以提供话音、图象传送、远程教学等其他业务，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。

2、部分高档的别墅区、高档商品房和经适房、两限房等新建住宅小区的宽带接入。

相对于普通住宅用户，高档住宅小区的客户群素质高，消费强，都是循环消费的优良人员，其电信业务时消费层次最高、收入最高、消费能力最高的最具活力的消费群体，对资费不敏感，侧重语音稳定性，侧重采用DID交换机解决方案，对业务要求较高，业务的需求主要包括视频会议、VP业务、互联网专线、ATM／FR／DDN 业务接入等等。因此可以铺设光纤入户，采用基于GPON 的 FTTH、FTTB ＋LAN／xDSL等灵活的宽带接入方式，来提高新建高档楼盘档次，特别是针对缺乏传统铜缆接入资源的地区，在大城市和发达地区实现每户100Mbit/s需要FTTH技术，覆盖范围可达60公里，以提高市场竞争力。

五、结束语

综上所述，GPON技术的优势很明显，更有利于运营商的业务转型与长期发展，短期内虽受设备价格较高影响，难以形成较大规模的应用，但随着设备成本的逐渐降低以及在国内固网移动融合和三网融合的背景下，GPON的大规模应用也将势在必行。

参考文献

[1] 张洋，陈雪. 一种公平的 GPON 动态带宽分配算法. 电路与系统学报，2009（6）

[2] 谢满红，胡保民. GPON 的上行接入方式及关键技术. 通信世界，2010（12）

[3]张鹏.FTTx PON技术与应用[M].人民邮电出版社，2010，4.

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。