GPON

GPON簡(jiǎn)介

　　GPON（Gigabit-Capable PON） 技術(shù)是基于ITU-TG.984.x標(biāo)準(zhǔn)的最新一代寬帶無(wú)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(diǎn)，被大多數(shù)運(yùn)營(yíng)商視為實(shí)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技術(shù)起源于1995年開(kāi)始逐漸形成的ATMPON技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，PON是英文“無(wú)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。 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(wú)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百科

　　GPON（Gigabit-Capable PON） 技術(shù)是基于ITU-TG.984.x標(biāo)準(zhǔn)的最新一代寬帶無(wú)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(diǎn)，被大多數(shù)運(yùn)營(yíng)商視為實(shí)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技術(shù)起源于1995年開(kāi)始逐漸形成的ATMPON技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，PON是英文“無(wú)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。 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(wú)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。

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　同所有PON 系統(tǒng)一樣， GPON 由ONU、OLT 和無(wú)源光分配網(wǎng)組成。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PON 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PON 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。GPON的傳輸機(jī)制和EPON完全相同，都是采用單纖雙向傳輸機(jī)制，在同一根光纖上，使用WDM技術(shù)，用不同波長(zhǎng)傳輸上下行數(shù)據(jù)。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。

　　層次模型

　　GPON 技術(shù)特征主要體現(xiàn)在傳輸匯聚層。GPON 協(xié)議參考模型如圖所示， 其中傳輸匯聚層又分為PON 成幀子層和適配子層。GTC （GPON Transmission Convergence）的成幀子層完成GTC 幀的封裝、終結(jié)所要求的ODN 傳輸功能， PON 的特定功能（ 如測(cè)距、帶寬分配等）也在PON 的成幀子層終結(jié)， 在適配子層看不到。GTC 的適配子層提供PDU 與高層實(shí)體的接口。ATM 和GEM 信息在各自的適配子層完成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元（SDU）與協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU 的轉(zhuǎn)換。OMCI 適配子層高于ATM 和GEM 適配子層， 它識(shí)別VPI/ VCI 和Port - ID， 并完成OMCI 通道數(shù)據(jù)與高層實(shí)體的交換。

　　GPON 在接入網(wǎng)中的應(yīng)用GPON 可應(yīng)用于接入網(wǎng)中的光纖到戶、光纖到樓/ 路邊和光纖到交接箱。

　　1. FTTB for Business

　　對(duì)稱寬帶業(yè)務(wù)（如Group Software、Content Broadcast、E-mail、文件交互等）POTS 和ISDN專用線（GPON 必須能以不同速率靈活地提供專用線業(yè)務(wù)）

　　2 。 FTTC 和FTTCab

　　非對(duì)稱寬帶業(yè)務(wù)（如數(shù)字廣播業(yè)務(wù)、VOD、IPTV、文件下載、在線游戲等）對(duì)稱寬帶業(yè)務(wù)（如Content Broadcast、E-mail、文件交互、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程診斷等）POTS 和ISDNxDSL 延伸

　　3 。 FTTH

　　非對(duì)稱寬帶業(yè)務(wù)（如數(shù)字廣播業(yè)務(wù)、VOD、IP TV、文件下載等）對(duì)稱寬帶業(yè)務(wù)（ 如Content Broadcast、E-mail、文件交互、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程診斷、在線游戲等）POTS 和ISDN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

　　對(duì)于其他的PON標(biāo)準(zhǔn)而言，GPON標(biāo)準(zhǔn)提供了前所未有的高帶寬，下行速率高達(dá)2.5Gbit/s，其非對(duì)稱特性更能適應(yīng)寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)市場(chǎng)。提供QoS的全業(yè)務(wù)保障，同時(shí)承載ATM信元和（或）GEM幀，有很好的提供服務(wù)等級(jí)、支持QoS保證和全業(yè)務(wù)接入的能力。承載GEM幀時(shí)，可以將TDM業(yè)務(wù)映射到GEM幀中，使用標(biāo)準(zhǔn)的 8kHz（125μs）幀能夠直接支持TDM業(yè)務(wù)。作為電信級(jí)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，GPON還規(guī)定了在接入網(wǎng)層面上的保護(hù)機(jī)制和完整的OAM功能。

　　在GPON標(biāo)準(zhǔn)中，明確規(guī)定需要支持的業(yè)務(wù)類型包括數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（Ethernet 業(yè)務(wù)，包括IP業(yè)務(wù)和MPEG視頻流）、PSTN業(yè)務(wù)（POTS，ISDN業(yè)務(wù)） 、專用線（T1，E1，DS3， E3和ATM業(yè)務(wù)）和視頻業(yè)務(wù)（ 數(shù)字視頻）。GPON中的多業(yè)務(wù)映射到ATM 信元或GEM幀中進(jìn)行傳送，對(duì)各種業(yè)務(wù)類型都能提供相應(yīng)的QoS保證。

　　EPON與GPON的介紹及主要區(qū)別比較

　　EPON 和GPON 產(chǎn)品比較　　EPON 和 GPON 作為光網(wǎng)絡(luò)接入的兩個(gè)主力成員，各有千秋，互有競(jìng)爭(zhēng)，互有補(bǔ)充，互有借鑒，下面在各個(gè)方面對(duì)它們作個(gè)比較：　　速 率　　EPON 提供固定上下行 1。25 Gbps，采用 8b/10b 線路編碼，實(shí)際速率為 1Gbps。page　　GPON 支持多種速率等級(jí)，可以支持上下行不對(duì)稱速率，下行 2.5Gbps 或1.25Gbps，上行 1.25Gbps 或 622 Mbps，根據(jù)實(shí)際需求來(lái)決定上下行速率，選擇相對(duì)應(yīng)光模塊，提高光器件速率價(jià)格比?！　”卷?xiàng)結(jié)論：GPON 優(yōu)于EPON?！　》致繁取　》致繁燃匆粋€(gè) OLT 端口（局端）帶多少個(gè) ONU（用戶端） ?！　PON 標(biāo)準(zhǔn)定義分路比 1：32。　　GPON 標(biāo)準(zhǔn)定義分路比下列幾種 1:32; 1:64;1:128　　其實(shí)，技術(shù)上 EPON 系統(tǒng)也可以做到更高的分路比，如 1：64，1:128，EPON 的控制協(xié)議可以支持更多的 ONU。分路比主要是受光模塊性能指標(biāo)的限制，大的分路比會(huì)造成光模塊成本大幅度上升; 另外，PON 插入損失 15～18dB，大的分路比會(huì) 降低傳輸距離; 過(guò)多的用戶分享帶寬也是大分路比的代價(jià)?！　”卷?xiàng)結(jié)論：GPON 提供多選擇性，但是成本上考慮優(yōu)勢(shì)并不明顯 最大傳送距離GPON 系統(tǒng)可支持的最大物理距離，當(dāng)光分路比為 1:16 時(shí)，應(yīng)支持 20km 的最大物理距離;當(dāng)光分路比為 1:32 時(shí)，應(yīng)支持 10km 的最大物理距離。 EPON 與此相同，本項(xiàng)結(jié)論：相等。　　QOS （Quality of Service）　　EPON 在 MAC 層 Ethernet 包頭增加了 64 字節(jié)的 MPCP 多點(diǎn)控制協(xié)議　?。╩ultipointcontrolprotocol），MPCP 通過(guò)消息、狀態(tài)機(jī)和定時(shí)器來(lái)控制訪問(wèn) P2MP 點(diǎn)到多點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn) DBA 動(dòng)態(tài)帶寬分配。MPCP 涉及的內(nèi)容包括 ONU 發(fā)送時(shí)隙的分配、ONU 的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和加入、向高層報(bào)告擁塞情況以便動(dòng)態(tài)分配帶 寬。MPCP 提供了對(duì) P2MP 拓?fù)浼軜?gòu)的基本支持，但是協(xié)議中并沒(méi)有對(duì)業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行分類處理，所有的業(yè)務(wù)隨機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)著帶寬，GPON 則擁有更加完善的 DBA，具有優(yōu)秀 QoS 服務(wù)能力。　　GPON 將業(yè)務(wù)帶寬分配方 式分成 4 種類型，優(yōu)先級(jí)從高到低分別是固定帶寬（Fixed）、保證帶寬（Assured） 、非保證帶寬（Non-Assured）和盡力而為帶寬（BestEffort）。 DBA 又定義了業(yè)務(wù)容器（traffic container， T-CONT）作為上行流量調(diào)度單位， 每個(gè) T-CONT由 Alloc-ID 標(biāo)識(shí)。每個(gè) T-CONT 可包含一個(gè)或多個(gè) GEM Port-ID。 T-CONT 分為 5 種業(yè)務(wù)類型，不同類型的 T-CONT 具有不同的帶寬分配方式，可以滿足不同業(yè)務(wù)流對(duì)時(shí)延、抖動(dòng)、丟包率等不同的 QoS 要求。T-CONT 類型 1 的特點(diǎn)是固定帶寬固定時(shí)隙，對(duì)應(yīng)固定帶寬（Fixed）分配，適合對(duì)時(shí)延敏感的業(yè)務(wù)，如話音業(yè)務(wù); 類型 2 的特點(diǎn)是固定帶寬但時(shí)隙不確定，對(duì)應(yīng)保證帶寬（Assured）分配，適合對(duì)抖動(dòng)要求不高的固定帶寬業(yè)務(wù)，如視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù);類型 3 的特點(diǎn)是有最小帶寬保 證又能夠動(dòng)態(tài)共享富余帶寬，并有最大帶寬的約束，對(duì)應(yīng)非保證帶寬（Non-Assured）分配，適合于有服務(wù)保證要求而又突發(fā)流量較大的業(yè)務(wù)，如下載業(yè)務(wù);類型 4 的特點(diǎn)是盡力而為（BestEffort），無(wú)帶寬保證，適合于時(shí)延和抖動(dòng)要求不高的業(yè)務(wù)，如 WEB 瀏覽業(yè)務(wù);類型 5 是組合類型，在分配完保證和非保證帶寬后，額外的帶寬需求盡力而為進(jìn)行分配?！　”卷?xiàng)結(jié)論：GPON 優(yōu)于 EPON　　運(yùn)營(yíng)、維護(hù) OAM　　EPON 沒(méi)有對(duì) OAM 進(jìn)行過(guò)多的考慮，只是簡(jiǎn)單的定義了對(duì) ONT 遠(yuǎn)端故障指示、環(huán)回 和鏈路監(jiān)測(cè)， 并且是可選支持。　　GPON 在物理層定義了PLOAM（Physical Layer OAM），高層定義了 OMCI（ONT Management and Control Interface），在多個(gè)層面進(jìn)行 OAM 管理。 PLOAM 用于 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密、狀態(tài)檢測(cè)、誤碼監(jiān)視等功能。 OMCI信道協(xié)議用來(lái)管理高層定義 的業(yè)務(wù)，包括ONU的功能參數(shù)集、T-CONT業(yè)務(wù)種類與數(shù)量、QoS參數(shù)，請(qǐng)求配置信息和性能統(tǒng)計(jì)，自動(dòng)通知系統(tǒng)的運(yùn)行事件，實(shí)現(xiàn)OLT對(duì)ONT的配置、故障診斷、性能和安全的管理。page　　本項(xiàng)結(jié)論：GPON 優(yōu)于 EPON　　鏈路層封裝和多業(yè)務(wù)支持　　如圖二所示，EPON沿用了簡(jiǎn)單的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)格式，只是在以太網(wǎng)包頭增加了64字節(jié)的MPCP點(diǎn)到多點(diǎn)控制協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)EPON系統(tǒng)中的帶寬分配，帶寬輪訊，自動(dòng)發(fā) 現(xiàn)，測(cè)距等工作。對(duì)于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以外的業(yè)務(wù)（如 TDM 同步業(yè)務(wù)）的支持沒(méi)有作過(guò)多研究，很多 EPON 廠家開(kāi)發(fā)了一些非標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，但是都不理想， 很難滿足電信級(jí)的 QoS 要求?！　PON 基于完全新的傳輸融合（TC）層，該子層能夠完成對(duì)高層多樣性業(yè)務(wù)的適 配，如圖二所示，定義了 ATM 封裝和 GFP 封裝（通用成幀協(xié)議），可以選擇二者 之一進(jìn)行業(yè)務(wù)封裝。鑒于目前 ATM 應(yīng)用并不普及，于是一種只支持 GFP 封裝的 GPON。lite 設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，它把 ATM 從協(xié)議棧中去除以降低成本。　　GFP 是一種通用的適用于多種業(yè)務(wù)的鏈路層規(guī)程， ITU 定義為 G。7041。GPON 中對(duì)GFP作了少量的修改， 在 GFP 幀的頭部引入了 Port ID，用于支持多端口復(fù)用; 還引入了 Frag（Fragment）分段指示以提高系統(tǒng)的有效帶寬。并且只支持面向變長(zhǎng)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理模式而不支持面向數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)透明處理模式，GPON 具有強(qiáng)大的多業(yè)務(wù)承載能力。GPON 的 TC 層本質(zhì)上是同步的，使用了標(biāo)準(zhǔn)的8kHz（125μm）定長(zhǎng)幀，這使 GPON 可以支持端到端的定時(shí)和其他準(zhǔn)同步業(yè)務(wù)， 特別是可以直接支持TDM業(yè)務(wù)，就是所謂的NativeTDM，GPON 對(duì) TDM 業(yè)務(wù)具備“天然”的支持。　　本項(xiàng)結(jié)論：對(duì)多業(yè)務(wù)的支持 GPON 的 TC 層要比 EPON 的 MPCP 強(qiáng)大。

　　圖二：GPON與EPON 協(xié)議棧比較　　網(wǎng)絡(luò)層次GPONEPON　　L3ATMTDMIPTDMIP　　L2ETHERNETETHERNET WITH MPCP　　GFP　　L1PON-PHYPON-PHY　　結(jié) 語(yǔ)　　EPON 和 GPON 各有千秋，從性能指標(biāo)上 GPON 要優(yōu)于 EPON，但是 EPON 擁有了時(shí)間和成本上的優(yōu)勢(shì)，GPON 正在迎頭趕上，展望未來(lái)的寬帶接入市場(chǎng)也許并非誰(shuí)替代誰(shuí)， 應(yīng)該是共存互補(bǔ)。對(duì)于帶寬、多業(yè)務(wù)，QoS 和安全性要求較高以及 ATM 技術(shù) 作為骨干網(wǎng)的客戶，GPON 會(huì)更加適合。而對(duì)于成本敏感，QoS，安全性要求不高的客戶群，EPON 成為主導(dǎo)。