GPON技術(shù)

GPON(Gigabit-Capable Passive Optical Networks)技術(shù)是基于ITU-TG.984.x標(biāo)準(zhǔn)的最新一代寬帶無源光綜合接入標(biāo)準(zhǔn)，具有高帶寬，高效率，大覆蓋范圍，用戶接口豐富等眾多優(yōu)點，被大多數(shù)運營商視為實現(xiàn)接入網(wǎng)業(yè)務(wù)寬帶化，綜合化改造的理想技術(shù)。GPON最早由FSAN組織于2002年9月提出，ITU-T在此基礎(chǔ)上于2003年3月完成了ITU-T G.984.1 和G.984.2的制定，2004年2月和6月完成了G.984.3的標(biāo)準(zhǔn)化。從而最終形成了GPON的標(biāo)準(zhǔn)族。

GPON為千兆無源光網(wǎng)絡(luò)或稱為吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)，GPON技術(shù)是基于ITU-TG. 984.x標(biāo)準(zhǔn)的最新一代寬帶無源光綜合接入標(biāo)準(zhǔn)，具有高帶寬、高效率、大覆蓋范圍、用戶接口豐富等眾多優(yōu)點，被大多數(shù)運營商視為實現(xiàn)接入網(wǎng)業(yè)務(wù)寬帶化，綜合化改造的理想技術(shù)。GPON技術(shù)允許運營商應(yīng)根據(jù)各自的市場潛力和特定的管制環(huán)境，有針對性地提供其客戶所需要提供的特定業(yè)務(wù)。 GPON技術(shù)、設(shè)備相對復(fù)雜。GPON承載有QoS保障的多業(yè)務(wù)和強(qiáng)大的OAM能力等優(yōu)勢很大程度上是以技術(shù)和設(shè)備的復(fù)雜性為代價換來的，從而使得相關(guān)設(shè)備成本較高。隨著GPON技術(shù)的發(fā)展和大規(guī)模應(yīng)用，GPON設(shè)備的成本將會有相應(yīng)地下降。

GPON技術(shù)起源于1995年開始逐漸形成的ATMPON技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，PON是英文“無源光網(wǎng)絡(luò)”的縮寫。而GPON(Gigabit-Capable Passive Optical Network) 最早由FSAN組織于2002年9月提出，ITU-T在此基礎(chǔ)上于2003年3月完成了ITU-T G.984.1 和G.984.2的制定，2004年2月和6月完成了G.984.3的標(biāo)準(zhǔn)化。從而最終形成了GPON的標(biāo)準(zhǔn)族。 [4] 基于GPON技術(shù)的設(shè)備基本結(jié)構(gòu)與已有的PON類似，也是由局端的 OLT(光線路終端)，用戶端的ONT/ONU(光網(wǎng)絡(luò)終端或稱作光網(wǎng)絡(luò)單元)，連接前兩種設(shè)備由單模光纖(SM fiber)和無源分光器(Splitter)組成的ODN(光分配網(wǎng)絡(luò))以及網(wǎng)管系統(tǒng)組成。

GPON的技術(shù)特點是在二層借鑒了ITU-T定義的GFP(Generic Framing Procedure，通用成幀規(guī)程)技術(shù)，擴(kuò)展支持GEM(General Encapsulation Methods)封裝格式，將任何類型和任何速率的業(yè)務(wù)經(jīng)過重組后由PON傳輸，而且GFM幀頭包含幀長度指示字節(jié)，可用于可變長度數(shù)據(jù)包的傳遞，提高了傳輸效率，因此能更簡單、通用、高效地支持全業(yè)務(wù)。具體如下：

(1 ) 前所未有的高帶寬。GPON速率高達(dá)2 .5 Gbps，能提供足夠大的帶寬以滿足未來網(wǎng)絡(luò)日益增長的對高帶寬的需求，同時非對稱特性更能適應(yīng)寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)市場。 (2) QoS 保證的全業(yè)務(wù)接入。GPON 能夠同時承載ATM信元和/ 或GEM 幀，有很好的提供服務(wù)等級、支持QoS 保證和全業(yè)務(wù)接入的能力。目前，ATM 承載話音、PDH、 Ethernet 等多業(yè)務(wù)的技術(shù)已經(jīng)非常成熟;使用GEM 承載各種用戶業(yè)務(wù)的技術(shù)也得到大家的一致認(rèn)可，已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用和發(fā)展。GPON可以將任何類型和任何速率的業(yè)務(wù)進(jìn)行原有格式封裝后經(jīng)由PON傳輸。那么GPON的數(shù)據(jù)封裝具體是如何實現(xiàn)的呢?ONU從UNI(User Network Interface，用戶網(wǎng)絡(luò)接口)口接收到上行的ETH、TDM或者SDH數(shù)據(jù)，ONU把上行數(shù)據(jù)封裝為GEM幀，發(fā)送給OLT。OLT把GEM幀解封裝為ETH、TDM或者SDH數(shù)據(jù)，通過上聯(lián)口發(fā)送出去。下行方向進(jìn)行類似處理。( 3) 很好地支持TDM業(yè)務(wù)。TDM 業(yè)務(wù)映射到GEM 幀中，由于GPON TC 幀幀長為 125 μs，能夠直接支持TDM 業(yè)務(wù)。TDM 業(yè)務(wù)也可映射到ATM 信元中，也能提供有QoS 保證的實時傳輸。(4 ) 簡單、高效的適配封裝。采用GEM 對多業(yè)務(wù)流實現(xiàn)簡單、高效的適配封裝。在 APON 中，所有的多業(yè)務(wù)流(話音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流) 都必需進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)化，映射到ATM 信元 中傳輸。眾所周知，5 字節(jié)的ATM 頭相對于48字節(jié)的數(shù)據(jù)來說，會帶來超過10% 的帶寬損失，特別對于長分組的數(shù)據(jù)包來說，其打包過程復(fù)雜、效率非常低。而在EPON 中，雖然直接承載以太網(wǎng)幀，實現(xiàn)過程簡單，但僅考慮8B/ 10B 的線路編碼就已經(jīng)有20%的帶寬浪費，加上對以太網(wǎng)幀的封裝和開銷，EPON帶寬利用率比GPON 低30%左右。同時，在傳輸TDM 業(yè)務(wù)時，需要將其通過協(xié)議轉(zhuǎn)化映射到以太網(wǎng)幀中，目前對此技術(shù)還沒有規(guī)定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。GPON 的GEM 提供了一種靈活的幀結(jié)構(gòu)封裝，支持定長和不定長幀的封裝，對多種業(yè)務(wù)實現(xiàn)通用映射，不需要進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)過程簡單，開銷小，協(xié)議封裝 效率最高可達(dá)94%，實現(xiàn)了帶寬資源的充分利用。 (5) 強(qiáng)大的OAM 能力。針對以太網(wǎng)系統(tǒng)在網(wǎng)路管理和性能監(jiān)測的不足，GPON 從 消費者需求和運營商運行維護(hù)管理的角度，提供了3 種OAM 通道：嵌入的OAM 通道、 PLOAM 和OMCI。它們承擔(dān)不同的OAM 任務(wù)，形成C/ M Plane( 控制/ 管理平面)，平面中的不同信息對各自的OAM 功能進(jìn)行管理。GPON 還繼承了G .983 中規(guī)定的OAM 相 關(guān)要求，具有豐富的業(yè)務(wù)管理和電信級的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測能力。(6 ) 技術(shù)相對復(fù)雜，設(shè)備成本較高。GPON 承載有QoS 保障的多業(yè)務(wù)和強(qiáng)大的OAM 能力等優(yōu)勢很大程度上是以技術(shù)和設(shè)備的復(fù)雜性為代價換來的，從而使得相關(guān)設(shè)備成本 較高。但隨著GPON 技術(shù)的發(fā)展和大規(guī)模應(yīng)用，GPON 設(shè)備的成本可能會有相應(yīng)地下降。