GPON涵義
吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)（GPON：Gigabit-Capable PON）是一種點(diǎn)到多點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的光接入網(wǎng)技術(shù)，它釆用無源光 器件連接局端和遠(yuǎn)端設(shè)備來實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)的透明傳輸，并且能夠在同一架構(gòu)中實(shí)現(xiàn)語音、視頻 等綜合業(yè)務(wù)的接入。GPON作為新興接入網(wǎng)技術(shù)的突出優(yōu)勢(shì)在于低成本、易于維護(hù)和擴(kuò)展性 能好，且提供的帶寬較高，可廣泛用于各種寬帶接入網(wǎng)系統(tǒng)中，并能夠以較低的價(jià)格實(shí)現(xiàn)高 速接入，成為繼APON、EPON之后比較具有吸引力的用戶接入網(wǎng)解決方案。
作為一種靈活的吉比特級(jí)的光纖接入網(wǎng)，GPON以其高速率、全業(yè)務(wù)、高效率及提供電 信級(jí)的服務(wù)質(zhì)量保證的特點(diǎn)，成為了眾人所關(guān)注的焦點(diǎn)技術(shù)。
主要特點(diǎn)
PON自從在20世紀(jì)80年代被采用至今己經(jīng)歷幾個(gè)發(fā)展階段，電信運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備制造商 開發(fā)了多種協(xié)議和技術(shù)以便使PON解決方案能更好地滿足接入網(wǎng)市場(chǎng)的要求。EPON和 GPON是當(dāng)前最為重要的兩種光接入網(wǎng)技術(shù)，前者是由制造商推動(dòng)發(fā)展的，而后者是按照消 費(fèi)者準(zhǔn)確需求設(shè)計(jì)，由運(yùn)營(yíng)商驅(qū)動(dòng)的解決方案。
GPON技術(shù)由于具有傳輸速率高、傳輸距離長(zhǎng)、效率高、可伸縮性強(qiáng)、能夠支持不同QoS 要求的業(yè)務(wù)、強(qiáng)大的0AM能力和健壯性等多種優(yōu)勢(shì)，更能滿足未來業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，成為 近年來FTTx領(lǐng)域的熱點(diǎn)技術(shù)之一。
1. 傳輸速率高
按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，GPON的上行速率和下行速率最高可達(dá)2.448Gbit/s,能夠滿足未來網(wǎng)絡(luò) 應(yīng)用日益增長(zhǎng)的對(duì)高速率的需求，其非對(duì)稱性更能適應(yīng)寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)市場(chǎng)。因此，GPON可 以靈活配置上/下行速率。對(duì)于FTTH/FTTC應(yīng)用，可釆用非對(duì)稱配置；對(duì)于FTTB應(yīng)用，可 采用對(duì)稱配置。由于高速光突發(fā)發(fā)射、突發(fā)接收器件價(jià)格昂貴，且隨速率上升顯著增加，因 而這種靈活配置可使運(yùn)營(yíng)商有效控制光接入網(wǎng)的建設(shè)成本。
2. 傳輸距離長(zhǎng)
顯而易見，釆用GEM技術(shù)，GPON能夠支持TDM業(yè)務(wù)。GPON在單一光纖中完全集成 了語音與數(shù)據(jù)。以其本身的格式傳輸語音與數(shù)據(jù)，不會(huì)額外增加網(wǎng)絡(luò)或CPE的復(fù)雜性，并具 有更遠(yuǎn)的傳輸距離。ONU之間的距離最遠(yuǎn)可達(dá)20km,邏輯距離覆蓋可達(dá)60km。GPON的這 一特性可以滿足絕大多數(shù)情況下的接入需求。
3. 效率高
帶寬是運(yùn)營(yíng)商的一種有限資源，因而必須實(shí)現(xiàn)最大的網(wǎng)絡(luò)利用效率，在有限的帶寬條件 下獲得最大收益。然而，由于不同PON技術(shù)具有不同的特點(diǎn)，因而必須綜合考慮解決方案的 整體成本。GPON在擾碼效率、傳輸匯聚層效率、承載協(xié)議效率和業(yè)務(wù)適配效率等方面都比 較高，其總效率也比較高，因而可以有效降低系統(tǒng)成本。所以，GPON解決方案可以使用戶 擁有更高帶寬，它可以在接入網(wǎng)絡(luò)上提供單個(gè)光波長(zhǎng)高達(dá)2.488Gbit/s的速率，在單一光纖光 纜中提供高達(dá)20Gbit/s的多波長(zhǎng)速率，提供經(jīng)濟(jì)的T1/E1和以太網(wǎng)連接。
GPON解決方案可以大大縮短運(yùn)營(yíng)商的投資成本回收期。在已經(jīng)鋪設(shè)了光纖的地區(qū)， GPON解決方案的投資成本回收期為9?16個(gè)月，視業(yè)務(wù)覆蓋的樓宇和用戶數(shù)量而定；需要 新的支線和支線光纖站時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的回收期約為12?24個(gè)月。
4. 可伸縮性強(qiáng)
GPON通過ATM和GFP兩種協(xié)議承載不同類型的用戶數(shù)據(jù)。它的上、下行幀長(zhǎng)均為 125卜。下行采用廣播方式，上行釆用時(shí)分多址（TDMA）接入技術(shù)。上行幀由復(fù)用的突發(fā)傳 輸時(shí)隙組成，每幀包括一個(gè)或多個(gè)ONU的傳輸時(shí)隙，通過下行幀的上行帶寬映射域指示相 應(yīng)ONU的上行數(shù)據(jù)發(fā)送，這使GPON能夠承載日益增多的各種協(xié)議和技術(shù)，包括支持諸多 TDM和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，以及支持存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)視頻等新型應(yīng)用。
5. 能夠支持不同QoS要求的業(yè)務(wù)
在這一點(diǎn)上，GPON和BPON由于都采用了對(duì)帶寬進(jìn)行分類管理的策略，能夠傳輸各種 QoS要求的業(yè)務(wù)。而EPON由于本身源于以太網(wǎng)技術(shù)，這就先天決定了 EPON對(duì)QoS的支 持相對(duì)較弱。盡管后來有種種補(bǔ)充協(xié)議希望彌補(bǔ)EPON在這方面的不足，單就QoS支持方面， EPON可提供的選擇遠(yuǎn)不如GPON豐富是不爭(zhēng)的事實(shí)。同時(shí)，還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在以太網(wǎng)上承 載TDM業(yè)務(wù)的技術(shù)并不成熟，為了能夠承載TDM業(yè)務(wù)和語音業(yè)務(wù)必須設(shè)計(jì)新的MAC機(jī)制 并增加新的軟硬件，這必然會(huì)帶來EPON成本的上升，降低其相對(duì)于GPON的競(jìng)爭(zhēng)力。而 GPON由于其設(shè)計(jì)的GTC層結(jié)構(gòu)和ATM封裝方式，并釆用了 125”的幀長(zhǎng)及定時(shí)機(jī)制，能 夠比較容易地支持TDM業(yè)務(wù)和語音業(yè)務(wù)（如E1/T1）,都能以它們?cè)械母袷絺鬏?，這極大 地減少了傳輸語音業(yè)務(wù)的時(shí)延及抖動(dòng)。
6. 強(qiáng)大的0AM能力和健壯性
從滿足消費(fèi)者需求和便于電信運(yùn)營(yíng)商運(yùn)行、維護(hù)、管理的角度，GPON通過3種方式來 進(jìn)行維護(hù)、管理和控制：嵌入式OAM、PLOAM和ONT管理與控制接口（OMCI, ONT Management and Control Interface）.,它借鑒了 APON中PLOAM信元的概念，實(shí)現(xiàn)全面的運(yùn)行、 維護(hù)、管理功能，使GPON作為寬帶綜合接入的解決方案可運(yùn)營(yíng)性非常好，并且增加了 OMCI -56 -
第3章 吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)(GPON) 通道，增強(qiáng)了對(duì)用戶端設(shè)備的監(jiān)控。GPON還提供了多種保護(hù)結(jié)構(gòu)，并且能夠通過故障檢測(cè)來 觸發(fā)自動(dòng)倒換和由管理事件來激活強(qiáng)制倒換，這為GPON網(wǎng)絡(luò)提供了必要的健壯性保證。
7. 安全性高
GPON系統(tǒng)下行釆用高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)(AES, Advanced Encryption Standard)加密算法對(duì)下 行幀的負(fù)載部分進(jìn)行加密，這樣可以有效地防止下行數(shù)據(jù)被非法ONU截取。同時(shí)，GPON 系統(tǒng)通過PLOAM通道隨時(shí)維護(hù)和更新每個(gè)ONU的密鑰。
GPON標(biāo)準(zhǔn)分析
鑒于EPON標(biāo)準(zhǔn)的制定是盡量在802.3體系結(jié)構(gòu)內(nèi)進(jìn)行的，并且要求對(duì)以太網(wǎng)MAC協(xié) 議進(jìn)行擴(kuò)展、補(bǔ)充的程度盡量小，故EPON雖然增加了可選的OAM功能，提出了支持IP業(yè) 務(wù)所需的各種業(yè)務(wù)配置和管理功能，但與GPON標(biāo)準(zhǔn)相比，該技術(shù)的傳輸效率較低，對(duì)非數(shù) 據(jù)業(yè)務(wù)尤其是TDM業(yè)務(wù)不能很好地支持。
1. 標(biāo)準(zhǔn)化組織
GPON國際標(biāo)準(zhǔn)的制定者是FSAN聯(lián)盟，國家標(biāo)準(zhǔn)的制定者是CCSAo
(1) FSAN 聯(lián)盟
1995年，F(xiàn)SAN (全業(yè)務(wù)接入網(wǎng))聯(lián)盟在全球7個(gè)主要網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的發(fā)起下宣布成立。 聯(lián)盟的宗旨是希望能提出一種光接入解決方案并制定光接入網(wǎng)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)制定的 設(shè)備應(yīng)能夠同時(shí)提供語音、數(shù)據(jù)和圖像等業(yè)務(wù)能力。經(jīng)過10年的發(fā)展，F(xiàn)SAN目前共有50 多名成員，其成員主要是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備制造商，包括BELLSOUTH＞英國電信(BT, British Telecom)＞法國電信和Bell Canada等全球各大網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和阿爾卡特、愛立信、 FlexLight Networks、富士通、朗訊、Marconi、NEC和Terawave等主要光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商。
