GPON在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用探析

余先弘

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)廣西有限公司欽州分公司，廣西 欽州 535000）

0 引 言

GPON是千兆無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)或稱吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)，它是最新一代寬帶無(wú)源光綜合接入標(biāo)準(zhǔn)，帶寬高、效率高、覆蓋范圍大而且用戶接口豐富，可以有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的不足，進(jìn)而提高用戶的使用體驗(yàn)，因此它已經(jīng)成為了大部分運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行接入網(wǎng)寬帶化以及綜合化改造的首選技術(shù)[1]。目前，主流的發(fā)展方向是解決GPON在應(yīng)用時(shí)出現(xiàn)的問題，優(yōu)化其應(yīng)用情況。下文分析了我國(guó)GPON在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，并對(duì)GPON未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了預(yù)測(cè)，希望能夠?yàn)橛嘘P(guān)人員提供參考。

1 GPON技術(shù)概述

1.1 GPON網(wǎng)絡(luò)技術(shù)簡(jiǎn)介

作為一項(xiàng)早在2002年就被提出的技術(shù)，在經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)期的發(fā)展以后，GPON技術(shù)得到了不斷的更新和完善，至今已經(jīng)形成了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的模式。PON技術(shù)（無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其技術(shù)原理如圖1所示），是GPON技術(shù)的基礎(chǔ)。因此，GPON同所有PON系統(tǒng)一樣，也是由ONU、OLT和無(wú)源光分配網(wǎng)組成，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。OLT為接入網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)側(cè)與核心網(wǎng)之間的接口，通過(guò)ODN與各ONU連接。作為GPON系統(tǒng)的核心功能設(shè)備，OLT具有集中帶寬分配、控制各ONU、實(shí)時(shí)監(jiān)控、運(yùn)行維護(hù)管理GPON系統(tǒng)的功能。ONU為接入網(wǎng)提供用戶側(cè)的接口，提供話音、數(shù)據(jù)、視頻等多業(yè)務(wù)流與ODN的接入，受OLT集中控制。系統(tǒng)支持的分支比為1∶16/32/64，隨著光收發(fā)模塊的發(fā)展演進(jìn)，支持的分支比將達(dá)到1∶128。在同一根光纖上，GPON可使用波分復(fù)用（WDM）技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的雙向傳輸。根據(jù)實(shí)際需要，還可以在傳統(tǒng)的樹型拓?fù)涞幕A(chǔ)上采用相應(yīng)的PON保護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)的生存性。

對(duì)比以往的技術(shù)，GPON在許多方面有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。GPON技術(shù)的傳輸速率比傳統(tǒng)技術(shù)要快，而且覆蓋范圍也比后者要廣，效率要比后者高。除了速度快、范圍廣以及效率高這三個(gè)優(yōu)點(diǎn)以外，在經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期發(fā)展以及優(yōu)化以后，GPON技術(shù)在靈活性等方面也有了較大的優(yōu)勢(shì)。此外，GPON在不斷完善的同時(shí)也在不斷提高用戶的體驗(yàn)，使得運(yùn)營(yíng)商能夠升級(jí)業(yè)務(wù)，進(jìn)而滿足用戶的各種需求。GPON技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要可以分為如下5個(gè)方面。

（1）安全性高。用戶使用GPON技術(shù)接入互聯(lián)網(wǎng)，能夠有效對(duì)信息傳輸過(guò)程進(jìn)行保護(hù)，防止信息泄露，而且GPON技術(shù)還能夠在網(wǎng)絡(luò)異常的時(shí)候進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S護(hù)工作，進(jìn)一步提高了信息傳輸?shù)陌踩浴?/p>

（2）用戶基數(shù)大，成本低。現(xiàn)代社會(huì)，幾乎人人都離不開網(wǎng)絡(luò)，而這也使得了互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)資源得以增加。而人們?yōu)榱俗非蟾玫挠脩趔w驗(yàn)，就要選擇優(yōu)秀的入網(wǎng)連接方式，而GPON無(wú)疑是最好的選擇，所以其用戶基數(shù)十分龐大。而這龐大的用戶基數(shù)則分?jǐn)偭薌PON技術(shù)的使用成本，用戶數(shù)量越多，成本越低，同時(shí)發(fā)展也就更快。

圖1 PON技術(shù)原理示意圖

圖2 GPON系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

（3）通信質(zhì)量高。GPON技術(shù)的穩(wěn)定性強(qiáng)、帶寬高，能夠保障通信的質(zhì)量，用戶在進(jìn)行信息傳輸?shù)臅r(shí)候不必?fù)?dān)心會(huì)出現(xiàn)丟包等現(xiàn)象，能夠充分滿足用戶的通信要求。

（4）帶寬技術(shù)高。GPON技術(shù)的帶寬比以往任何技術(shù)都要高，能夠更好地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，滿足用戶的需求。

（5）簡(jiǎn)單而高效的適配封裝。GPON技術(shù)采用GEM來(lái)對(duì)多個(gè)業(yè)務(wù)進(jìn)行封裝，而封裝形式是一種靈活的幀結(jié)構(gòu)封裝，能夠?qū)Χ鄠€(gè)業(yè)務(wù)進(jìn)行通用封裝而且整個(gè)封裝過(guò)程耗時(shí)短，有效提高了封裝效率。

1.2 GPON總體網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

GPON有多種組網(wǎng)方案，圖3展示了采用GPON的各種FTTx實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是按照地區(qū)之間的差異來(lái)進(jìn)行的，在城市內(nèi)的居民區(qū)，要按照光分比1：32來(lái)進(jìn)行規(guī)劃，而酒店就需要結(jié)合實(shí)際的要求以及考慮用戶的體驗(yàn)，要使用FTTH+FTTB的組網(wǎng)方案，如果酒店內(nèi)部的布線已經(jīng)做好部署，可以使用FTTH/FTTB+LAN的入網(wǎng)方案來(lái)進(jìn)行建設(shè)，以便滿足客戶的基本通信網(wǎng)絡(luò)要求。而在人口較少，科技也比較落后的農(nóng)村地區(qū)則是采用1∶64的光分比來(lái)進(jìn)行規(guī)劃，避免出現(xiàn)資源浪費(fèi)的現(xiàn)象。

1.3 GPON在未來(lái)的發(fā)展方向

可以預(yù)見的是，PON技術(shù)將會(huì)在未來(lái)得到快速的的發(fā)展，而基于PON技術(shù)的GPON也會(huì)不斷得到完善與優(yōu)化，進(jìn)而彌補(bǔ)自身不足和擴(kuò)大自身優(yōu)點(diǎn)，為用戶提供更好的體驗(yàn)。

透過(guò)現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展?fàn)顩r可以知道，GPON更適合時(shí)代的發(fā)展，而在未來(lái)它的優(yōu)勢(shì)也能夠更加突出，進(jìn)而為用戶提高更高的帶寬、更快的網(wǎng)速以及更好的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，用戶數(shù)據(jù)的安全保障也會(huì)越做越好，GPON技術(shù)會(huì)遠(yuǎn)超傳統(tǒng)技術(shù)，更加深入人心。

在網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)變化不大的條件下，想要減少網(wǎng)絡(luò)的使用與維護(hù)成本，就需要利用PON技術(shù)的設(shè)備來(lái)進(jìn)行接入網(wǎng)操作。此外，GPON技術(shù)還要在實(shí)際應(yīng)用中總結(jié)吸取經(jīng)驗(yàn)，并不斷進(jìn)行改善，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的進(jìn)步，滿足用戶需求，為用戶帶來(lái)更好地使用體驗(yàn)。在使用GPON技術(shù)以后，音頻等比較大的文件能夠更快地在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸，而且經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用后再對(duì)GPON技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，便能夠使數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣雀欤瑫r(shí)上行通道的容量也實(shí)現(xiàn)了翻倍增長(zhǎng)，可見實(shí)際應(yīng)用是促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步的一大推動(dòng)力。

2 GPON在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用

2.1 GPON在接入網(wǎng)中的應(yīng)用

GPON的應(yīng)用主要可以分為兩種模式，分別是FTTH和FTTB。前者指的是光纖到戶，而后者則是光纖到樓。二者之間的接入方式并無(wú)區(qū)別，都是通過(guò)PON技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即OTL+分光器+ONU。但是FTTB是光纖到樓道，從ONU出的是雙絞線或者五類線，F(xiàn)TTH則是光纖到戶，一般從ONU出五類線[2]。

FTTH和FTTB都是人們常用的入網(wǎng)選擇，在應(yīng)用這兩種方式的時(shí)候，以往的網(wǎng)線會(huì)被替換成光纖用以承擔(dān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?wù)。ONU設(shè)備的介質(zhì)一般是由金屬材料來(lái)組成的，或者直接采用無(wú)線連接的方式。每個(gè)ONU設(shè)備都能夠承擔(dān)10～1 004用戶的連接，功能十分強(qiáng)大。但是由于ONU設(shè)備的部署數(shù)量不少，所以很少會(huì)出現(xiàn)多個(gè)用戶連接同一個(gè)ONU的現(xiàn)象。

FTTB是當(dāng)前最合理、最實(shí)用也是最經(jīng)濟(jì)的一種入網(wǎng)方式，它主要是將光信號(hào)接入大樓的總配電箱內(nèi)，實(shí)現(xiàn)光纖信號(hào)的接入。但是大樓的頂部仍然使用同軸線纜或者雙絞線等來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的分撥輸入，以便應(yīng)用高速數(shù)據(jù)。目前，許多的學(xué)校或者寫字樓都采用FTTB來(lái)作為入網(wǎng)方式，都取得了不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效益。

一個(gè)居民區(qū)想要把入網(wǎng)的成本壓低，同時(shí)又想要良好的體驗(yàn)，就可以選擇FTTB的方式來(lái)入網(wǎng)，把光纖牽到各個(gè)樓房中，然后多個(gè)用戶連接同一臺(tái)ONU設(shè)備，這樣不僅能夠節(jié)約成本，同時(shí)也保障了用戶體驗(yàn)。但是由于網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，F(xiàn)TTH才是用戶的最佳選擇，因?yàn)樗軌蚪o個(gè)人用戶帶來(lái)專享的高帶寬，而不必和其他人一起共用同一個(gè)ONU設(shè)備。目前，光纖到戶是我國(guó)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的目標(biāo)之一。使用FTTH進(jìn)行入網(wǎng)，使得家庭用戶與企業(yè)單位直接進(jìn)行連接，使得網(wǎng)絡(luò)的透明度得到了提高，但是又降低了對(duì)運(yùn)行環(huán)境以及供電系統(tǒng)的配置要求，降低了家庭使用的門檻。此外，與FTTB相比，F(xiàn)TTH雖然使用成本略有上升，但是它的安裝過(guò)程要更加便捷快速，同時(shí)后期的維護(hù)工作也是更加簡(jiǎn)單。

FTTH的最大優(yōu)勢(shì)在于高帶寬，用戶們?cè)诰W(wǎng)上沖浪的時(shí)候想要在在電腦配置保持不變的情況下受到的限制減少，就需要足夠高的帶寬來(lái)支撐其瀏覽，而FTTH正好能滿足這項(xiàng)需求，可見其商業(yè)前景十分光明。

2.2 GPON技術(shù)在工程網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

工程網(wǎng)絡(luò)和接入網(wǎng)存在一些差異，相比后者，前者更加注重信息傳輸?shù)乃俾室约皵?shù)據(jù)量。在工程網(wǎng)絡(luò)中，經(jīng)常要在同一時(shí)間內(nèi)傳輸大量的數(shù)據(jù)，所以工程網(wǎng)絡(luò)要求光線路終端的規(guī)格要足夠高，才能夠保障連接到數(shù)量足夠多的光分配網(wǎng)。而又因?yàn)閭鬏數(shù)臄?shù)據(jù)量大，有關(guān)設(shè)備在處理這些數(shù)據(jù)的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生大量的熱能，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備故障，所以也要注意提升設(shè)備的散熱性能，保障設(shè)備能夠安全穩(wěn)定地運(yùn)行。此外，在GPON安裝的規(guī)劃過(guò)程中，需要遵循可持續(xù)發(fā)展的原則，同時(shí)提高光纖的利用率。

3 結(jié) 論

GPON是最新一代的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能夠給用戶提供高帶寬、高網(wǎng)速以及范圍廣的服務(wù)，而且其用戶接口也十分豐富，是能夠滿足用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)高要求的一項(xiàng)技術(shù)。因此，必須對(duì)其不斷優(yōu)化和改進(jìn)，以進(jìn)一步提高用戶體驗(yàn)，同時(shí)推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。此外，在GPON的應(yīng)用過(guò)程中還要不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和收集缺陷，為技術(shù)的改進(jìn)做好準(zhǔn)備，進(jìn)而彌補(bǔ)GPON技術(shù)本身的不足。可以預(yù)見的是，GPON在未來(lái)的應(yīng)用十分廣泛，能夠改善互聯(lián)網(wǎng)體驗(yàn)，并促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，是一項(xiàng)十分有用的技術(shù)。