GPON技术资料

11、GPON技术概述随着丰富多样的宽带业务的兴起，用户对带宽的需求由原来的几K变为十几兆甚至几十兆。光纤作为传输高速率、大容量、多业务的最佳媒质，使得接入手段的光纤化成为接入网的发展方向。建设怎样的光接入网络才能使运营商既立足于现有成熟的技术，适应通讯业务IP化的趋势，满足用户越来越广泛的需求，又能快速灵活部署和保证网络的长期可发展性？光接入网络发展无源化是电信运营商建设高带宽、高可靠性光接入网络的必然选择，基于G/EPON技术的FTTx解决方案，技术成熟，无源ODN器件体积小、环境适应性好，无电磁干扰和雷电干扰，降低了设备故障率；ODN网络覆盖距离大于20Km，符合大局所的建设思路。在网络拓朴上避免有源节点级联，简化了机房，降低了供电、维护成本；光缆寿命可以达到50年，远远优于铜缆的寿命，进一步降低了建网成本。在设备管理方面，GPON具有完善的远端设备的状态检测、操作维护和故障管理的能力。基于光缆的无限带宽，使得GPON可以实现真正意义的全业务接入与“triple-Play”业务。基于GPON技术典型的IP城域网拓扑图如图1：图1IP城域网拓扑图22、GPON优势介绍2.1GPON的技术优势GPON的技术优势主要有以下几点：（1）GPON是运营商驱动标准，有周到的运营新标准G.984.1和G.984.2.提供1.25G和2.5G的下行速率和所有标准上行速率，距离20km，分路比1:16～1:64，可扩展到1:128。GPON无论编码效率、汇聚层效率、承载协议率和业务适配效率都最高。（2）GPON具有更精细的业务QOS能力：GPON独有的链路层机制支持5种带宽类型，可对宽带业务进行精细的分类，在支持未来多业务业务（Multi-play）上，GPON优势明显。（3）GPON能更好地支持业务运营和管理：GPON定义了详细的终端管理协议（OMCI），可以对全球范围内多种厂家ONU进行维护管理；GPON还定义了光纤链路检测技术，可对光纤网络进行测试和故障诊断。2.2GPON已成为光接入的首选技术（1）GPON全球产业链发展日趋完善，成本进一步下降。GPON产业链标准具有全球化优势，GPON产业链上的芯片厂家和设备厂商数量已超过EPON，且大部分都是全球主流的宽带芯片厂家和主流的设备厂家，产业链发展的后劲更强。而且由于产业规模、技术突破、标准进展等多方因素，GPON部署成本下降很快，能够更好地降低运营商建网成本。（2）GPON已成为全球运营商光接入的首选技术除东亚区域外，全球其他主要区域均选择GPON作为光纤接入技术：北美、西欧、澳洲、中东发达地区和新加坡均已启动商用部署进程，巴西、加拿大、意大利、俄罗斯、东南亚等地区处于试点和试商用阶段。3.GPON典型应用方案GPON系统通常由局侧的OLT、用户侧的ONU和ODN组成，通常采用点到多点的网络结构。ODN由单模光纤和光分路器、光连接器等无源光器件组成，为OLT和ONU之间的物理连接提供光传输媒质。GPON系统参考配置见图2。3T参考点(a)参考点A点B点V参考点光分路器AFONUOLT业务节点功能UNIR/SODNSNIIFPON接入网系统管理功能ONU:光网络单元ODN:光分配网OLT:光线路终端WDM:波分复用模块AF:适配功能（有时候可以包含在ONU中）SNI:业务节点接口UNI:用户网络接口S参考点：SNMPS/RIFPONSNMP:简单网路管理协议。GPON系统通过SNMP接口与电信管理网（TMN）相连，并通过SNMP协议对网元进行管理OLT/ONU的下行/上行的光纤连接点R参考点：OLT/ONU的上行/下行的光纤连接点IFPON：参考点R/S和S/R处的接口，是GPON系统的特有接口，该接口支持OLT和ONU之间的传输协议A/B参考点：如果不采用其他波长（基于WDM技术）提供其他业务，则无这两个参考点(a)参考点：ONU与AF功能之间的参考点。如果AF功能包含在ONU中，则此参考点处于ONU内部注：AF是否是网管接口SNMP的操作对象取决于业务。图2GPON接入系统参考模型按照ONU在接入网中所处的位置不同，GPON系统可以有如下几种典型应用方案：1.光纤到家庭用户(FTTH)：仅利用光纤传输媒质连接通信局端和家庭住宅的接入方式，引入光纤由单个家庭住宅独享。2.光纤到公司/办公室(FTTO)：仅利用光纤传输媒质连接通信局端和公司或办公室用户的接入方式，引入光纤由单个公司或办公室用户独享，ONU/ONT之后的设备或网络由用户管理。3.光纤到楼宇/分线盒(FTTB/C)：以光纤替换用户引入点之前的铜线电缆，ONU部署在传统的分线盒（用户引入点）即DP点（DPdistributionpoint分配点），ONU下采用其他介质接入用户。4.光纤到交接箱(FTTCab):以光纤替换传统馈线电缆，ONU部署在交接箱即FP点处，ONU下采用其他介质接入到用户。4图3光接入网总貌FTTx的整体解决方案如图4所示：图4FTTx的整体解决方案3.1FTTH应用模式光纤到家庭用户（FTTH：FiberToTheHome）是利用光纤传输媒质连接通信局端和家庭住宅的接入方式，引入光纤由单个家庭住宅独享。在物理网络构成上，FTTH在OLT与ONU之间采用全程光纤的接入方式，将ONU光节点部署到居民用户家中，此时ONU称为ONT（OpticalNetworkTerminal），直接提供UNI接口连接居民家庭网络。在FTTH网络中，无论是别墅区还是小区，ONU都是置于用户家中，在OLT和ONU之间采用无源的光分配网络，在GPON系统中，主要是光分路器和光纤构成，OLT可以置于端局机房，也可以置于小区机房，具体可以依据实际条件而定。FTTH网络结构在ONU点需要解决供电问题，可以采用家庭220V供电或UPS进行直流备份。语音业务采用VoIP将是适合于网络发展的选择，实现方式有两种：OUN本身内置IAD功能或通过外置IAD来实现。5OLT和ONU侧都提供了高速接入的数据接口，对于数据业务具备有天然的接入。由ONU的以太网接口提供用户的宽带上网接入，根据现阶段的宽带应用实际，用户认证和管理仍然可以由BRAS来完成，以保持与现有用户管理方式的一致性。对数据业务的接入，主要是需要采用合适的QoS策略，根据不同的业务提供不同的QoS保证，从而为不同的业务提供不同的带宽保证和业务质量。采用GPON技术进行光纤入户的组网图如图5所示。图5FTTH应用模式对以住宅楼为单位的花园小区，每幢楼内由于住户集中，便于集中铺设光缆，所以优选分光器在楼道的方案，各个楼分别与交接箱相连，在楼内实现集中式光纤铺设，可保证更低的施工成本和更高的光纤利用率。6图6FTTH应用模式（别墅）对别墅小区，由于住户分散，不便于集中铺设光缆，所以优选分光器在户外的方案，直接置于光缆交接箱内，交接箱安装于小区的质心处以保证铺纤距离最短。为了节约光缆资源，一般采用二级分光，以小区机房为中心采用电线杆架空或地下铺设的方法铺设干线光缆。每隔一段距离安装一级光分纤盒，覆盖附近的用户。离干线稍远的用户，通过安装二级分纤盒，覆盖其周边的用户。因为采用二级分光，同时用户较为分散，因此一般采用分光比较小的分路器。对于FTTH模式，比较适合社区信息化场合。社区信息化覆盖目前已经比较普遍，大多数社区采用ADSL接入技术实现，随着IPTV和高清电视等高带宽业务引入家庭，传统社区接入网络面临改造。接入业务包括语音、数字家庭、宽带上网（有线和无线方式可选）、IPTV视频、CATV视频业务等，提供系列化ONU/ONT终端，满足家庭用户有线方式、无线方式、广域网和局域网等各种业务接入需求。3.2FTTB应用模式光纤到楼宇（FTTB：FiberToTheBuilding）是宽带光接入网的典型应用类型之一，其特征是，以光纤替换用户引入点之前的铜线电缆，ONU部署在传统的分线盒（用户引入点）即DP（DPdistributionpoint分配点），ONU下采用其他介质接入用户，如现有的金属线，ONU典型采用MDU或MTU。光纤到楼宇FTTB建网模式，多个用户共享一套ONU，主要应用于宽带提速场合，灵活满足老城区改造需求，节省纤芯和上行数据端口资源。在FTTB系统中，OLT作为用户业务的收敛及分发，上联网络侧采用光纤接口，通过光纤网络连接ONU设备，在ONU处7终结光信号，用户侧提供铜线或五类线接口，接口类型包括ADSL/ADSL2＋、VDSL2、以太网、POTS、E1等。FTTB网络结构在ONU点需要解决供电问题，可以采用本地供电，或者由位于局端的远程供电系统，也可以区域集中供电。对于商务楼，一栋大楼包含多个独立的企业或公司，具有宽带用户较多、带宽要求高的业务特点。此时，OLT通常布放在地下室或大楼设备间，也可以放置在端局，分光器通常放置在弱电井内。对于住宅楼，多个用户共享一套ONU，主要应用于宽带提速场合，灵活满足老城区改造需求，节省纤芯和上行数据端口资源。OLT通常布放在端局或小区机房，分光器通常放置在楼道或弱电井内，光分路器设置于分纤盒中，分纤盒直接覆盖若干楼层的用户，若带二级分纤盒，也只作为熔接配线汇聚点，不作为分光点。由于FTTB网络中，用户密度很低，为了节约主干光纤资源，也可以考虑采用二级分光的方式。二级分光的优势是可充分节省光纤资源，但是会加入损耗，同时增加维护上的工作量。具体的应用模式有如下两种：（1）FTTB+xDSL具体实现指将光纤端接点分布在楼层（高层楼宇）或楼道（多层建筑），由MDU设备提供xDSL接口通过双绞线入户。这种方式利用现有的双绞线资源，采用成熟的ADSL2＋、VDSL2相关技术，可以充分利用现有的线路投资。FTTB+xDSL组网模式如下图所示：图7FTTB应用模式（FTTB+xDSL）(2)FTTB+LAN8具体实现指将光纤端接点分布在楼层（高层楼宇）或楼道（多层建筑），由ONU终结光信号，由MTU设备提供多个以太网接口。考虑到宽带用户比较多，可以采用以太网交换机或HUB进行扩展，为每个用户提供一个以太网接口解决宽带需求。同时，通过以太网交换机下带IAD，解决语音需求。由于以太网五类线具有的距离限制，这种实现需要保证ONU到最终用户的走线距离不超过100米。FTTB+LAN应用模式如下图所示：图8FTTB应用模式（FTTB+LAN）3.3FTTO应用模式光纤到公司/办公室（FTTO：FiberToTheOffice）是利用光纤传输媒质连接通信局端和公司或办公室用户的接入方式，引入光纤由单个公司或办公室用户独享，ONU/ONT之后的设备或网络由用户管理。这种光接入方式国外也有人称为FTTBusiness（FiberToTheBusiness）。商业区的宽带用户一般较为集中，建议OLT放在大楼的接入设备间内，每层或相邻的2～3层安装一级分纤盒。分纤盒中安装光分路器（一般为1：32或1：64），进行“一级分光”即可。一层用户大于32/64户的，可以单独安装一个一级分纤盒；一层用户小于32/64户的，可以多层共享一个一级分纤盒。干线光纤通过弱电井由OLT铺设到分纤盒中，其最低纤芯容量由最终大楼总用户数及光分路器的分光比确定。光分纤盒再直接通过用户光纤至用户，或者为了施工方便，至二级分纤盒，再到用户。此时二级分纤盒只作为熔接配线汇聚点，不作为分光点。采用GPON技术实现FTTO的组网图如下图所示。9图9FTTO应用模式FTTO与FTTH主要的区别在于业务的构成不同，FTTO的应用不一定有IPTV等流媒体业务，但是对于专线业务的需求明确，目前的应用现状式存在大量的TDM专线业务。对于FTTO模式，比较适合政务通讯和企业集团通讯。其中政务通讯，就是指政府、法院、公安、税务、交通、财政等等部门的内部通讯或者相互通讯。政务通讯相比企业通讯和个人通讯，数据通讯的安全性尤其重要，同时还具有语音、数据、视频等综合业务接入的需求。面对此类需求，采用传统的LAN接入方案组网复杂、安全性较差、综合业务提供能力不足。FTTx解决方案不但完全满足以上要求，而且在差异化业务