05/05/2006,摘要,GPON技術(shù)是基于ITU-TG.984.x標準的最新一代寬帶無源光綜合接入標準，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)務寬帶化，綜合化改造的理想技術(shù)。本文結(jié)合 GPON技術(shù)產(chǎn)品的應用實踐，提出了GPON技術(shù)在中國市場的基本應用模式。 

1、GPON技術(shù)淺析 
　　PON技術(shù)起源于1995年開始逐漸形成的 ATMPON技術(shù)標準，PON是英文"無源光網(wǎng)絡"的縮寫。而GPON(Gigabit-Capable PON) 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的標準化。從而最終形成了GPON的標準族。 
　　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)絡終端或稱作光網(wǎng)絡單元 )，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)以及網(wǎng)管系統(tǒng)組成�；�本結(jié)構(gòu)如圖1所示。 

圖1　GPON設(shè)備的基本組網(wǎng)結(jié)構(gòu)  

　　相對于其他的PON標準而言，GPON標準提供了前所未有的高帶寬，下行速率高達 2.5Gbit/s，其非對稱特性更能適應寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務市場。提供QoS的全業(yè)務保障，同時承載ATM 信元和(或)GEM幀，有很好的提供服務等級、支持QoS保證和全業(yè)務接入的能力。承載 GEM幀時，可以將TDM業(yè)務映射到GEM幀中，使用標準的 8kHz(125μs)幀能夠直接支持TDM業(yè)務。作為電信級的技術(shù)標準， GPON還規(guī)定了在接入網(wǎng)層面上的保護機制和完整的OAM功能。 
　　作為ITU-T提出的一種靈活的寬帶光纖接入技術(shù)，它又是一種與已有PON 系統(tǒng)相比有很大區(qū)別的PON技術(shù)。
　　在GPON標準中，明確規(guī)定需要支持的業(yè)務類型包括數(shù)據(jù)業(yè)務(Ethernet 業(yè)務，包括IP業(yè)務和MPEG視頻流)、 PSTN業(yè)務(POTS，ISDN業(yè)務) 、專用線(T1，E1，DS3， E3和ATM業(yè)務)和視頻業(yè)務( 數(shù)字視頻)。GPON中的多業(yè)務映射到ATM 信元或GEM幀中進行傳送，對各種業(yè)務類型都能提供相應的QoS保證。
　　GPON技術(shù)允許運營商應根據(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。
　　目前，GPON技術(shù)、設(shè)備相對復雜。GPON承載有 QoS保障的多業(yè)務和強大的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)模應用，GPON設(shè)備的成本將會有相應地下降。 

2、基于GPON技術(shù)的產(chǎn)品 
　　目前正在開發(fā)基于GPON技術(shù)產(chǎn)品的廠家較多，包括國內(nèi)的各大電信設(shè)備制造廠商，但是由于技術(shù)門檻較高，沒有相應的配套廠商提供GPON 專用芯片，各個廠家只有各自開發(fā)自己的GPON芯片，因此目前業(yè)界成熟的GPON商用產(chǎn)品并不多。 FlexLight網(wǎng)絡有限公司是一家以色列公司，專門從事GPON系統(tǒng)的研發(fā)，他們目前已經(jīng)向遍及歐美的運營商提供了基于GPON技術(shù)的接入網(wǎng)系統(tǒng)。在中國他們也是唯一一家已經(jīng)向中國運營商提供商用 GPON系統(tǒng)的廠家。 
　　FlexLight的Optimate GPON系統(tǒng)承載 GEM幀，為運營商提供高質(zhì)量的TDM業(yè)務和數(shù)據(jù)業(yè)務，基于C/S的全圖形化界面為用戶的接入網(wǎng)提供管理的便捷。 

3、目前GPON產(chǎn)品的市場定位和應用模式 
　　GPON技術(shù)是一種寬帶光接入技術(shù)，其產(chǎn)品定位必然是接入網(wǎng)。用一個流行的行業(yè)術(shù)語來說，GPON 是一種實現(xiàn)FTTx的技術(shù)。作為一個新技術(shù)，在接入網(wǎng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中，GPON到底應該扮演什么樣的一個角色呢? 
　　接入網(wǎng)是一個網(wǎng)絡級的概念，它位于整個通信網(wǎng)絡的末端，即電信網(wǎng)中最靠近最終用戶的業(yè)務接入層。而光纖接入網(wǎng)自身的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)可根據(jù)用戶數(shù)量、業(yè)務種類等因素，細分為主干層、配線層和引線層三層結(jié)構(gòu)。GPON 設(shè)備的市場定位實際上是和運營商目前在接入網(wǎng)層面上光纖化的具體進程有關(guān)。目前，運營商在接入層光纖化的基本策略都是相同的，即從接入網(wǎng)層面的饋線段、配線段到最終的引線段逐段逐步實現(xiàn)光纖化，最終的目標即FTTH(光纖到戶) 。目前，中國的運營商都已經(jīng)基本實現(xiàn)全部饋線段和大部分配線段的光纖化，而引線段的光纖化的過程相對而言顯得步伐沉重而緩慢。這當中的原因很多，主要的原因有以下幾點： 
　　(1)主流運營商的用戶銅線資源非常豐富，資產(chǎn)沉淀厚重，目前利用銅線承載的寬帶接入技術(shù)(xDSL) 設(shè)備及技術(shù)規(guī)范成熟，價格低廉，目前的帶寬也能夠滿足絕大多數(shù)家庭用戶和一部分中小型企業(yè)的應用需求，并且其帶寬還有進一步擴展的能力(目前成熟的VDSL技術(shù)已經(jīng)可以將實際應用的接入速率提高至 10M以上)； 
　　(2)配套的工程技術(shù)規(guī)范不成熟，配套施工的技術(shù)復雜且費用高昂； 
　　(3)目前還沒有真正家庭用戶需要的基于高帶寬的數(shù)據(jù)應用，F(xiàn)TTH的高帶寬無用武之地；
　　(4)設(shè)備本身的成本相對過高，限制了FTTH技術(shù)的推廣。 
　　作為一種專用的接入網(wǎng)技術(shù)，GPON是實現(xiàn)FTTH的最佳技術(shù)。其技術(shù)規(guī)范所規(guī)定的最終目標就是實現(xiàn)所有終端用戶的接入。為此，其規(guī)范規(guī)定了一系列面向家庭用戶的終端接口，如普通音頻脈沖電話 RJ11接口，基于VoIP的電話接口，有線電視同軸電纜RF接口等。但是，正如前面所述的， FTTH(即將GPON設(shè)備的ONU終端放在普通家庭中使用 )的應用目前仍然面臨著成本過高等問題。那么在目前的市場形勢下，GPON設(shè)備的市場定位是否準確，直接確定了這一優(yōu)秀技術(shù)的市場和技術(shù)前景。 
　　由于各個運營商目前在接入網(wǎng)的傳輸網(wǎng)絡建設(shè)中已經(jīng)實現(xiàn)了饋線段和配線段的光纖化，目前FTTn(光纖到節(jié)點) 的應用時機已經(jīng)相當成熟。這里的n可以代表一棟商務樓(FTTB)、一個用戶小區(qū)(FTTP) 、一個多用戶群(FTTM)、一個路邊接入點(FTTC)、一個辦公室或小型商戶企業(yè)(FTTO) ；FTTn的應用場合很多，可以選擇的設(shè)備范圍也較大。在FTTn的應用中，GPON 設(shè)備可以顯示出其獨特的優(yōu)勢：專用的接入網(wǎng)技術(shù)規(guī)范，適用于接入網(wǎng)的應用環(huán)境：為終端用戶提供真正源模式的TDM服務和高質(zhì)量的以太網(wǎng)接入服務；無源光網(wǎng)技術(shù)，整個光分配網(wǎng)(ODN)沒有有源器件，可維護性好，可靠性高，可以大大降低接入網(wǎng)絡的維護成本，使運營商的接入網(wǎng)絡具有更強的網(wǎng)絡持續(xù)發(fā)展能力和生存能力；接入距離遠 (大于35km)，覆蓋范圍廣，可以適應中國包括農(nóng)村地區(qū)的接入要求；組網(wǎng)結(jié)構(gòu)靈活，可以在接入層面實現(xiàn)星型、樹形、總線形、環(huán)形等各種網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)。同時，具有實現(xiàn)全程雙向點對點的線路保護能力。滿足了運營商對業(yè)務增長和拓撲結(jié)構(gòu)變化的需求；帶寬高達 2.5Gbit/s，網(wǎng)絡帶寬綜合利用率高達93%，可以滿足未來的高帶寬用戶的應用需求；單纖傳輸，節(jié)省運營商的主干光纖資源；相對于其他的 FTTn手段，性價比高。 
　　綜上所述，目前GPON技術(shù)的最佳應用場合是FTTn。利用其綜合接入性能，為運營商提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)、語音乃至視頻服務。 

4、GPON產(chǎn)品在移動運營商的應用模式實例及分析 
　　4.1　使用GPON設(shè)備的 FTTn應用實例 
　　GPON設(shè)備的應用特點即綜合接入，使用GPON的用戶接入接口，運營商可以接入多種業(yè)務設(shè)備。根據(jù) GPON設(shè)備在北美運營商的應用經(jīng)驗，以下介紹幾種使用GPON設(shè)備的FTTn 應用實例： 
　　(1)GPON+xDSL的應用 
　　使用GPON設(shè)備作為延伸DSL服務距離和擴展 DSL服務帶寬的傳輸平臺(見圖2)。隨著運營商將 DSL服務帶寬逐步提高，DSLAM(DSL接入服務器)距離終端用戶( 即DSL Modem)越來越近，現(xiàn)在的距離普遍小于3km，以保證其出線率和業(yè)務質(zhì)量。未來隨著高帶寬 DSL技術(shù)的應用，DSLAM和用戶的距離可能小于1.5km。使用GPON 技術(shù)，可以很好地完成DSLAM的業(yè)務收集。

圖2　GPON 綜合接入示例——xDSL業(yè)務

　　(2)GPON對移動業(yè)務的收集 
　　GPON設(shè)備可以為用戶在接入層傳輸節(jié)點提供高質(zhì)量的TDM業(yè)務接口和以太網(wǎng)接口；使用 E1接口可以連接移動基站設(shè)備(BTS)，Ethernet接口可以連接 WLAN的AP設(shè)備。在未來的3G時代， BTS不僅要使用數(shù)量更多的E1傳輸接口來滿足傳統(tǒng)語音的要求，也需要以太網(wǎng)端口來解決3G的數(shù)據(jù)通信需求。而 GPON恰好可以在接入層面上可以很好地解決兩種業(yè)務的同一平臺傳輸?shù)囊��?見圖3)。

圖3　GPON綜合接入示例——移動業(yè)務綜合接入  

　　4.2　中國GPON設(shè)備 FTTn的主要可應用形態(tài) 
　　基于上面的應用分析，結(jié)合GPON設(shè)備的特點，可以總結(jié)GPON設(shè)備的 FTTn應用形態(tài)有：
　　(1)城區(qū)主要商務區(qū)光纜資源緊張地區(qū)的業(yè)務改造； 
　　(2)具有多重業(yè)務設(shè)備的小區(qū)機房的綜合接入改造；
　　(3)遠離原有傳輸網(wǎng)絡的大客戶接入及無線覆蓋； 
　　(4)新建科技園區(qū)、商務區(qū)的綜合接入；
　　(5)遠郊區(qū)縣的綜合接入傳輸。
　　值得指出的是，GPON在FTTn的應用中，主要利用的是其綜合業(yè)務接入傳輸能力。在應用中著重應體現(xiàn)的是其高帶寬，廣覆蓋，單纖接入，接口豐富的技術(shù)特點。 
　　4.3　GPON設(shè)備在中國市場的應用實例及分析 
　　FlexLight網(wǎng)絡有限公司是最早從事GPON技術(shù)研究的一家公司，已經(jīng)開發(fā)了可以進行商用的 GPON設(shè)備，在中國也具有一定的商用規(guī)模和試用規(guī)模。貴州移動在建設(shè)貴陽城域網(wǎng)的項目中采用了FlexLight的Optimate GPON 設(shè)備完成這一項目中接入網(wǎng)的建設(shè)及改造。 
　　項目背景：由于國內(nèi)各個運營商之間業(yè)務的相互滲透，目前各個運營商均在向開展全業(yè)務的方向發(fā)展。例如，中國網(wǎng)通和中國電信都開展了事實上的移動業(yè)務(PHS)。在這種市場形勢下，在做好移動市場的同時，中國移動也開始著手建設(shè)自己的數(shù)據(jù)城域網(wǎng)。貴州省移動通信公司正是較早開始進行這一工作的省級移動公司。貴陽市作為貴州的省會，其城域網(wǎng)具有一定的示范作用。其城域網(wǎng)的基本網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖 4所示。 

圖4　貴陽城域網(wǎng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)示意圖 

　　本數(shù)據(jù)城域網(wǎng)完成后主要用于大客戶的接入，如大型網(wǎng)吧Internet接入，企事業(yè)單位的專線接入( 包括以太網(wǎng)的專線接入和DDN的數(shù)據(jù)專線接入)，同時也用此城域網(wǎng)作為已有傳輸網(wǎng)絡的補充，用于移動營業(yè)廳的接入，BTS 和室內(nèi)覆蓋設(shè)備的接入等。在網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)上，由于各個點相對分散，距離較遠，移動的光纖資源又較匱乏，很多業(yè)務點在設(shè)計之初并不能確定，因此采用了樹狀結(jié)構(gòu)。
　　在城域網(wǎng)中設(shè)置兩個匯聚節(jié)點，每個節(jié)點設(shè)置一臺匯聚層數(shù)據(jù)交換機。接入層網(wǎng)絡建設(shè)使用GPON設(shè)備完成。其中的OLT 設(shè)備與匯聚節(jié)點的數(shù)據(jù)交換機使用千兆以太網(wǎng)光口對接。OLT設(shè)備上同時使用155MSTM-1接口與匯聚節(jié)點的SDH 傳輸設(shè)備(華為的Optix2500+)相連接。這樣OLT 就同時具備了匯聚TDME1業(yè)務和以太網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務的能力。 
　　OLT和ONU設(shè)備之間的光纖分配網(wǎng)使用移動傳輸網(wǎng)原有的光纖資源，在每個 GPON網(wǎng)絡覆蓋的范圍內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的匯聚節(jié)點(一般為基站所在的機房) ，預先布放1：4的無源分光器(機架式 )，將4路尾纖預留在機房的光配線架內(nèi)(見圖5) 。當終端接入用戶確定后，再由此光纖配線架跳纖接到終端用戶的ONU處。 

圖5　GPON接入網(wǎng)光纖路由圖 

　　正如圖5所示，由于在設(shè)計之初就預留了匯聚分光器，而放置分光器的各個點均勻地散布于整個接入層業(yè)務區(qū)域內(nèi)，有利于各個業(yè)務點的就近接入。目前，基于 GPON的貴陽移動城域網(wǎng)FTTn各種應用已經(jīng)逐步展開，已經(jīng)接入無線基站(BTS)、以太網(wǎng)專線用戶等。同時，整個 GPON網(wǎng)絡的網(wǎng)管服務器設(shè)置在貴陽移動的集中網(wǎng)管中心，既方便了本地移動維護人員的管理，同時也方便了廠家維護工程師遠程維護，快速響應故障。

5、結(jié)束語 
　　使用GPON技術(shù)規(guī)劃運營商的接入網(wǎng)絡，可以在現(xiàn)階段解決絕大部分FTTn 的業(yè)務需求，同時可以將原本復雜的接入網(wǎng)絡層次加以改造簡化，這正符合了運營商實現(xiàn)"大局所，少局所，少層次"的組網(wǎng)要求。同時，GPON技術(shù)在運營商FTTn的應用中可以充分體現(xiàn)其廣覆蓋，高帶寬，雙纖保護等特點，貴陽移動 GPON接入項目以及FlexLight Optimate GPON產(chǎn)品在其他各個運營商的應用充分證明了GPON 技術(shù)在目前的市場中定位于FTTn的正確性。