王国丽
浅谈GPON技术及其在工程中的应用
发表时间：2014-11-01 20:22 作者： 来源： 浏览：
摘要：本文对GPON系统做了简单的总结和展望，阐述了其技术特点。并对其组网方案做了简单分析。最后结合本人经验对GPON系统的组网、光缆选择等给出了一些建议。
关键词:GPON FTTH FTTB
1、概述
目前业界有多种多样的宽窄带技术，用来提供针对各种不同用户群体需求的接入，如ADSL、VDSL、LAN、POTS、ISDN、DDN 等，鉴于PON本身的技术特征和高带宽、维护和管理方便的特点，可以适用于一些新建小区、别墅、商务楼宇的接入；对于老传输系统的改造；对于基站传输的应用；对于老接入设备的改造等。
GPON(Gigabit-Capable PON) 技术是基于ITU-TG.984.x标准的最新一代宽带无源光综合接入标准，具有高带宽，高效率，大覆盖范围，用户接口丰富等众多优点，被大多数运营商视为实现接入网业务宽带化，综合化改造的理想技术。
2、市场前景及优点
目前全球宽带市场发展迅猛，从宽带接入技术来看，世界绝大多数电信公司依然是以DSL技术为主发展宽带接入的，然而DSL技术是建立在铜线基础上的宽带接入技术，特别的，对于发展中国家来说，由于原有的电信网络基础比较差，并没有大量已部署的铜缆可重用。随着铜价不断攀升以及有源节点带来的额外CAPEX（Capital Expenditure）和OPEX(Operating Expense)投入，运营商越来越关注无源光网络（PON）技术为运营商带来的如下益处:
(1)节约运维成本。
PON技术在接入网中去掉了有源设备，从而避免了电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，简化了供电配置和网管复杂性。相对传统的铜线技术，可以快速开展业务并极大的降低了运维成本。
(2)业务接入能力强。
PON的业务透明性较好，带宽较宽，可适用于任何制式和速率的信号，包括模拟广播电视业务，单根光纤可以为企业用户提供TDM业务接入与数据业务接入，可以为个人用户提供数据业务，语音业务与CATV业务。
(3)综合组网成本低。
由于其局端设备和光纤（从馈线段一直到引入线）由用户共享，因而光纤线路长度和收发设备数量较少，成本较其他点到点通信方式要低，土建成本也可明显降低。
(4)产业发展长期看好。
尤其是GPON技术获得了全球主流运营商和设备商的支持，其在标准规范、产业链，市场应用方面都具备了长期发展的条件，PON技术将成为未来五到十年接入网主流技术。
3、基本组网方案
基于GPON技术的设备基本结构与已有的PON类似，也是由局端的 OLT(光线路终端)，用户端的ONT/ONU(光网络终端或称作光网络单元 )，连接前两种设备由单模光纤(SM fiber)和无源分光器(Splitter)组成的 ODN(光分配网络)以及网管系统组成。
GPON常用下行最大速率为2.5Gbps，上行为1.25Gbps，分光比最大为1：64。
目前GPON主要采用的组网方式有FTTH/O、FTTB+LAN和FTTB+ADSL三种。
3.1 FTTH/O光纤到户/办公室
GPON FTTH组网方案，是通过在小区机房根据用户数量部署OLT设备，从OLT引出多条无源光纤到小区的住宅楼。无源分光器放在小区的光缆交接箱里，通过分光器（分光最大为1：64）引出多条光纤，然后将光纤直接部署到每户。在每户安装一套ONU,通过ONU提供多个POTS接口，多个以太网数据接口和CATV电视接口。 在小区机房的OLT设备，通过GE/10GE接口上联到承载网，与城域网、NGN核心网、IPTV等网络互通，为客户提供高速宽带、NGN语音、IPTV等三重播放业务。
对于高层楼房，分光器可放在楼栋的公用空间（如弱电井或交接箱内），也可采用室外型分光器安装；对于低密度多层或独栋楼房，可以多个楼栋共用一个分光器，分光器放置在各楼栋的中心以节省光纤资源。用户终端ONT 可以采取放置在桌面或安装在家中的综合信息箱内。家中的电脑、电话机、IPTV 机顶盒、CATV 机顶盒或电视机等设备通过家庭综合布线系统，将双绞线、五类线等与ONU 连接，或采用无线方式与ONU 连接，提供Multi-play 服务。
此外每个用户都需配置备用电池做为电话服务的逃生线。
此方案带宽高，成本也高，一般针对高端用户和商业用户。
图1 用户FTTH接入网络架构图
3.2 FTTB+LAN光纤到楼
FTTB+LAN 是“光进铜退”网络转型建设的主要模式之一，可满足高带宽业务接入要求，节省纤芯和上行数据端口资源，建网成本较FTTH 模式低。末端采用五类网线，铜线接入距离在100 米以内， ONU 设备一般放在楼内。
OLT 集中部署在中心机房，采用一级分光，覆盖范围5 公里，分光器集中部署在小区公共机房，MTU 设备尽量靠近用户，考虑到五类线的距离限制，铜缆长度不超过100米，建议在楼道或设备间、弱电井内进行部署。
GPON FTTB+LAN组网方案，和FTTH光纤到户的部署一样，只是FTTB+LAN方式的分光比为1：8，因为一个MDU提供24个电话口，12个GE以太网口。每个点的数据业务可以通过连接2层交换机扩展宽带数据点。从OLT引出无源光纤到楼，光分离器放在小区的交接箱里。MDU安装在楼内机房里，一个MDU可以提供多个POTS和GE/FE端口，通过MDU和每个点的LAN网络互联，使用8芯CAT5类线入户提供宽带业务，另外通过2芯双绞线入户提供2路POTS电话，本方案中MDU上的POTS接口可用于专线，其他电话业务通过IP PBX的集团电话提供。 在小区机房的OLT设备，通过GE/10GE接口上联到承载网，与城域网、NGN核心网、IPTV等网络互通，为客户提供高速宽带、NGN语音、IPTV等三重播放业务。
此外，每个点的MDU都需配置UPS备用电池作为语音服务的逃生线。
此方案多个用户共享一个ONU的带宽资源，每人占用带宽较低，成本也低，一般针对中低端住宅和中低端商业用户。
图2 FTTB+LAN接入网络架构图
3.3 FTTB+ADSL光纤到楼
FTTB+ADSL为光纤到楼，然后以ADSL的方式将业务接入多个用户，也是多用户共享一个ONU，带宽、成本和客户群都与FTTB+LAN类似。
4 工程应用中的一点经验及总结
(1)根据FTTX应用的不同场景和用户类型，其主要业务类型也不同，根据近期的市场调查，国内FTTX市场主要业务主要包括以下类型：
目标客户群体
FTTX应用模式
业务类型1
业务类型2
业务类型3
业务类型4
一般驻地用户
FTTC/FTTN
普通宽带上网
VoIP语音
高端驻地用户
FTTB/FTTH
高速宽带上网
VoIP语音
IPTV
信息化社区
FTTH/FTTB
高速宽带上网
VoIP语音
IPTV
局域网/PBX
别墅小区
FTTH
高速宽带上网
VoIP语音
IPTV
商业客户
FTTO
高速宽带上网
VoIP语音
视频（IPTV）
专线业务（E1）
视频监控
FTTB
视频监控
网吧
FTTO
高速宽带上网
VoIP语音
基站回程
FTTU
基站回程
数据业务接入
农村
FTTC/FTTN
宽带上网
VoIP语音
(2)对于一般的住宅小区，可在一个或几个小区机房共同配置一套GPON核心设备OLT。 用户终端接入部分根据不同类型用户的情况，采用FTTH和FTTB的不同方案。其中，对于住宅和底商用户可采用FTTH光纤到户的方案，提供的ONT可以同时提供VoIP语音，高速上网和CATV有线电视的接口，从而实现三网合一的功能。对于学校和工厂企业，可采用FTTB光纤到楼的方案，提供的MDU同样可以同时提供VoIP语音，高速上网和CATV有线电视的接口，但是一个MDU可以同时提供24个语音口和12个数据口。
譬如安哥拉社会住房项目凯兰巴凯亚西一期工程中，全部24个住宅用户地块分为6个区块，在每个区块机房配置一套GPON核心设备OLT。
(3)在大型社区或者用户数量多且用户比较集中的地区，可尽量提高PON口利用率的，采取集中分光方式。GPON的最大分光比可达1：64，其优势如下:
1）：分光器集中放置， PON利用率最高，可以最大限度的减少OLT的投资。
2）：如工程要求提供CATV业务，而目前带放大、分光、合波功能的合波器价格居高不下，此方案可减少合波器的数量，提高PON利用率可降低整体方案投资。
3）：网络结构简单，分光器集中放置，方便后期的维护和管理。
(4)光缆的选择
1）馈线光缆：根据使用环境不同，馈线光缆可选择管道、架空、直埋等不同的敷设方式，常用光缆型号为：GYTA、GYTS、GYTY53、GYTA53、ADSS。对于光缆路由较为紧缺的使用环境，可选用排水管道光缆、路面微槽光缆和微型8 字型自成式架空光缆等。馈线光缆的芯数与数量应根据网络布局和光分配点的数量和理规划，并留有适当的冗余，馈线光缆的建设与现有接入网主干光缆建设无本质区别。
2）配线光缆：尤其是对于高密度的住宅楼，芯数相对较大，分歧下纤的数量较多，宜选用光纤组装密度较高且缆径相对较小，开放式装纤结构的带状光缆；同时，由于小区内管道人孔间距近、施工拐点多，配线光缆需具备良好的抗弯曲和扭转性能，配线光缆的芯数应根据小区布局、建筑结构、用户数量合理规划，并适当留有冗余。推荐使用：骨架式光纤带光缆、室内子单元配线光缆、微束管室内室外光缆。骨架式光纤带光缆适合高层楼宇垂直布放、大型小区室外布放；室内子单元配线光缆适合室内垂直层面布放，每次分出1 个单元光纤接分纤盒；微束管室内室外光缆适合低层楼宇应用，由室外引入，在楼内垂直层面布放。
3）入户光缆：楼层间或楼道中环境比较复杂，入户光缆的长度宜根据现场的实际情况确定，不宜采用带有固定光纤插头的定长光缆。入户光缆宜采用小弯曲半径光纤。推荐使用：8 字型皮线光缆、室内外通用型皮线光缆（管道型、架空型8 字缆）。
5 结束语
GPON全球产业链发展日趋完善， GPON产业链上的芯片厂家和设备厂商数量已超过EPON，且大部份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。GPON已在FTTX的接入市场上大显身手，成为全球运营商光接入的首选技术。
参考文献：
[1]强云鹏. GPON技术原理与设计 ,《科技资讯》, 2009年18期.
[2]敖立. GPON技术前景展望, <<电信科学年 ,第22卷第09期.>>2006
[3]华为技术有限公司. "光进铜退"与GPON技术发展展望,年第40期. 通信世界BCOMMUNICATIONS WORLD, 2006
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