GPON标准简要解析

一、GPON技术的产生发展

PON（Passive Optical Network，无源光网络）一直被认为是光接入网中颇具应用前景的技术，它打破了传统的点到点解决方法，在解决宽带接入问题上是一种经济的、面向未来多业务的用户接入技术。
过去，EPON在传输媒质层上采用以太网千兆以太网作为传输协议，数据链路层上也是采用以太网协议。由于以太网相关器件价格相对低廉，并且对于在通信业务量中所占比例越来越大的以太网承载的数据业务来说，EPON免去了IP数据传输的协议和格式转化，传输速率达1.25Gb/s且有进一步升级的空间，使得EPON受到普遍关注。
考虑到EPON无法对传送实时业务提供高质量保证、缺乏电信级的网络监测和业务管理这些方面的不足，后推出了具有吉比特高速率、高效率、支持多业务透明传输，同时提供明确的服务质量保证和服务级别，电信级的网络监测和业务管理的光接入网GPON（Gigabit-Capable PON）解决方案。

二、GPON技术的总体概述

  1. GPON概述及特点
    GPON是ITU-T提出的一种灵活的吉比特光纤接入网，它以ATM信元和GEM帧承载多业务，支持商业和居民业务的宽带全业务接入。
    GPON支持更高的速率和对称/非对称工作方式，同时还有很强的支持多业务和OAM的能力。它能够支持当前已知的所有业务和讨论中的适用于商业和住宅用户的新业务。标准中已明确规定要求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（POTS、ISDN业务）、专用线（T1、E1、DS3、E3和ATM业务）和视频业务（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。
    作为一种新的PON技术，GPON有如下特点：
    （1）、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）、QoS保证的全业务接入。GPON能够同时承载ATM信元和（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。目前，ATM承载话音、PDH、Ethernet等多业务的技术已经非常成熟。
    （3）、很好地支持TDM业务。具有标准的8kHz(125μs)帧能够直接支持TDM业务。与EPON承载TDM业务难以保证其QoS指标相比，GPON在这一点上有很大的优势。
    （4）、简单、高效的适配封装。采用GEM对多业务流实现简单、高效的通用适配封装。
    （5）、强大的OAM能力。针对EPON在网路管理和性能监测的不足，GPON从消费者需求和运营商运行维护管理的角度，提供了三种OAM通道：嵌入的OAM通道、PLOAM和OMCI。它们承担不同的OAM任务，形成C/M Plane（控制/管理平面），平面中的不同信息对各自的OAM功能进行管理。GPON还继承了G.983中规定的OAM的相关要求，具有丰富的业务管理和电信级的网络监测能力。
    （6）、技术、设备相对复杂。GPON承载有QoS保障的多业务和强大的OAM能力等优势很大程度上是以技术和设备的复杂性为代价换来的，从而使得相关设备成本较高。
  2. GPON系统结构
    GPON由ONU、OLT和无源光分配网组成，其网络结构如图2-1所示。OLT为接入网提供网络侧与核心网之间的接口，通过ODN与各ONU连接。作为PON系统的核心功能器件，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的接入，受OLT集中控制。系统支持的分支比为1：16、32或64，随着光收发模块的发展演进，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（WDM）技术实现信号的双向传输。

    图2.1 GPON系统结构图
  3. 接入网的网络结构

    图2.2 接入网的网络结构
    GPON可应用于接入网（见图2-2）中的光纤到户、光纤到楼/路边和光纤到交接箱。这三种结构的区别主要在于支持的业务不同。