试论GPON在家庭宽带网络建设中的应用

黎海宁

【摘要】随着通信技术的进步，家庭宽带FTTH光纤接入得到了广泛普及。而FTTH光纤宽带网络中，主要采用EPON/GPON两种主流接入技术，由于GPON拥有更高带宽、更远传输距离、更高分路比、更节省光纤资源、更低运维成本的优势，能够较好地满足家庭宽带网络建设需求，近年得到了越来越广泛的部署。本文主要探讨GPON的技术特点及其在家庭宽带网络建设中的应用，以供大家互相学习交流。

【关键词】GPON；家庭宽带；建设；应用；

一、GPON定义及网络架构
　　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、高分光比、覆盖范围大、用户接口丰富等众多优点，被电信运营商视为实现接入网业务宽带化、综合化改造、解决接入网“最后一公里”必不可少的理想技术。GPON采用“点对多点”的接入技术以及光纤传输，能够实现单纤双向传输，系统采用WDM技术，为了分离同一根光纤上多个用户的信号，采用以下两种复用技术：下行数据流采用广播技术，上行数据流采用TDMA技术。GPON的出现，使得光纤资源利用率末端接入得到明显的提高。

GPON网络架构主要由OLT(局端光线路终端设备)、ODN(无源光分配网)、ONU(用户光网络设备)等三部分组成。OLT主要完成传输信道的控制与分配以及网络的监控、维护、管理等功能。ODN是OLT与ONU之间无源光网络及相关配套设备，包括：光缆、尾纤、ODF、配线箱、光分器、连接器、插座及其他配套元器件等[1]。而ONU（也可称ONT）设备则为接入网提供用户侧的接口，提供语音、数据、视频等多业务流与ODN的接入，受OLT设备集中控制。

二、GPON技术特点

1、高带宽和高传输效率。GPON下行速率高达2.5Gbit/s,上行速率高达1.25Gbit/s，可以满足现在和未来各种宽带业务的需要。而采用GEM的封装方式，综合传输效率高达90%以上。

2、多业务支持。GPON支持多业务类型，包括数据业务(Ethernet业务,包括数据、语音、图像、视频)，PSTN业务(POTS、ISDN业务)，专用线(E1、DS3、E3和ATM等)业务。另外，GPON可在OLT上接入数字电视以及IPTV的电视信号，从而提供三网合一的业务。

3、完善的OAM功能：作为PON系统的核心功能设备,OLT具有集中带宽分配、控制各ONU、实时监控、运行维护管理PON系统的功能。

4、可以支持接入距离更远（超过20km），比如FTTB宽带接入，OLT和ONT的最大接入距离达60km。

5、节省光纤资源。点到多点(P2MP)的树状广播形网络拓扑结构,从局端的一芯光纤,最后可以分支到32/64/128个终端ONU设备,极大节省了馈线段的光纤资源。

6、GPON技术具备向10G EPON技术和10G GPON技术演进的能力。采用波分复用技术WDM能够实现当前GPON与下一代的10G EPON和10G GPON的平滑演进。

7、设备运维、管理成本低。GPON系统主要使用光纤，以及性能稳定、体积小巧、成本低的无源分光器，无需提供电源等有源设备，使得网络具有高可靠性，易于维护管理。

三、GPON在家庭宽带网络中的建设优势
　 1、机房建设优势。GPON接入技术和以往的铜线接入方式相比，铜线接入的缺点体现在其信号在较长距离传输电缆中会出现严重损耗问题，因此铜线接入方式需要采取设定距离内建造机房来解决这个问题。但是GPON接入技术哪怕是长距离传输也不会出现这种情况，因此在机房建设方面不需要花费大力气，只要敷设光缆和OLT就能实现家庭宽带接入，大大降低了建造成本，其优势不言而喻。
　　2、中间节点的建设优势。基于 GPON 接入技术的家庭宽带网络，除了两端（端局OLT和用户端ONU）需要有源设备外，中间节点建设是不需要电源的，因此，无论是投资成本还是网络建设的方便性都具有较强的优势。而对于传统方式构建的接入网络，如ADLS接入、FTTB接入等，其中间节点建设都需要电力设备，这给网络建设带来了许多的不便。在中间节点的建设初期，就必须考虑到中间节点的供电问题和电费问题，需要有配套的电力电缆，特别是较偏远无配套电力电缆的地区，还得自建电力线路，不仅带来了不便也增加了成本。而且传统方式的中间节点后期维护也是一个较繁重的工作，因为中间节点一般建设于小区的绿化带和写字楼的墙壁内，在维护中必须采取相应的安全措施才能保证维护人员的安全。

3、线路的建设。GPON技术和以往的铜线接入网进行比较，GPON的入网技术的优势之处还在于对线路的建设投资。因为以往线路是采用成本相对昂贵的铜线，因此线路建设造价成本也会相对增加。而GPON接入技术则是采用光缆线路，光缆价格要比铜缆低廉得多，这样就减少了线路建设方面的开销，最终达到“光进铜退”的目的。

　四、GPON在家庭宽带建设中的应用模式
　 通过GPON技术运用于接入网中，具有多种接入模式，常用的建设模式有FTTB、FTTH、FTTO等。

1、FTTB(光纤到楼道)应用模式。光纤到楼道(FTTB)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部署在传统楼道的分线盒(用户引入点),置于楼道的ONU采用双绞网线路拉接至用户家中。在FTTB模式中,OLT通常放置在端局,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处终结光信号,用户侧提供铜线或五类线接口,接口类型包括POTS、ISDN、ADSL/ADSL2+、VDSL/VDSL2、以太网等[2]。FTTB模式在ONU处需要解决供电问题,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,目前以本地供电为主。对于特殊情况,需要考虑备用电源解决方案,备用电源解决方案包括:交流UPS、一次电源+蓄电池、楼道应急电等。
　　根据网络拓扑的实际情况，FTTB具体的应用模式又有如下几种: (1)FTTB+xDSL模式。将光纤端接点分布在楼层(高层楼宇)或楼道(多层建筑),小型DSLAM设备网络侧采用GPON上联口,用户侧提供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+、VDSL相关技术,可以充分利用现有的线路投资。提供中小容量的DSL MDU,并且有适合室外恶劣环境的一体化机柜；(2)FTTB+LAN模式。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,ONU提供多个以太网接口。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。
　　2、FTTC（光纤到路边）应用模式 。此种方式ONU通常放在室外、路边或者目标小区中楼道中，1个ONU通常为多个住宅楼提供服务，用户端为双绞线，铜缆距离在500米左右，分光器布放在几个小区间的光交接箱内。这种方式比较适合用户密度低且比较分散的场合。
　　3、FTTH应用模式。光纤到家庭用户（FTTH），是利用光纤连接从局端OLT设备至家庭用户ONU设备的接入方式。在FTTH网络中,无论是别墅区还是多层小区,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, 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网络结构在只需要在家庭用户处ONU设备解决供电问题,即可以采用家庭中的220V交流电直接供电或通过UPS供电。对于FTTH模式,是当前家庭宽带接入的终极目标，目前已经比较普及。而随着IPTV和高清电视等高带宽业务的发展，对于以往采用FTTB、ADSL接入技术实现宽带的家庭,则面临着升级改造至FTTH模式。采用GPON技术的接入网络，立足高带宽接入,因此根据高档小区、别墅小区和普通小区的消费承受能力,可分层次实现FTTH模式。

五、 结束语

总之，GPON方案为家庭宽带网络接入提供了全新的建设思路，它以更宽的带宽、更好的综合业务接入能力、更低的建设成本和运维成本、快速部署能力，得到了各大电信运营商的充分认可，因此近年得到了更加广泛的部署。

【参考文献】
[1]胡小军.浅谈GPON接入工程设计[J]科技与企业.2013（10）

[2]王雷.浅谈GPON网络建设及应用[J]科学时代.2011（06）