摘要：随着通信技术的发展，人类已全面进入互联网时代，网络为人们带来了极大的便利。家庭上网广泛采用宽带光纤接入技术，随着光纤通信技术的进步，家庭宽带已由光纤入楼发展到光纤入户的阶段，使人们连接互联网更加方便。与传统的网线相比，光纤宽带网具有传输容易大、通信距离长、信号质量高、抗干扰能力强、传输损耗小等优点，成为家庭宽带接入的主要趋势。本文就GPON技术在家庭宽带接入网中的应用进行了详细的分析。
关键词：GPON；家庭宽带；光纤通信
GPON的概念来源于PON，所谓PON（Passive Optical Network，PON）就是一种无源光网络，其特点是网内设备均采用无源设备，不涉及任何有源的网络节点，PON具有通信距离远、传输容量大、业务支持广、实施成本低等特征，因而在家庭光纤接入网中得到了非常广泛的应用[1]。PON技术通过一对多的形式使组网形式变得更加灵活，在分光过程中仅仅采用了一个光分支器，而无需其它复杂设备的接入，因此在资源共享、结构简洁、稳定可靠等性能方面的优势也十分显著。目前我国常见的PON技术主要有EPON（Ethernet over PON）、APON（ATM-PON）和GPON（Gigabit PON）三大类[2]。其中GPON与ATM-PON有着较深的历史渊源。
1 GPON的基本原理
GPON作为一种典型的通信网络结构，包括了ONU、OLT 和无源光器件等部分[3]，其基本结构见图1。OLT是一种用于控制ONU及其它业务功能的接口，处于核心网与接入网之间的位置上[4]。ONU则处于接入网中，但与用户比较接近，可以为用户提供丰富的功能，例如数据传输、语音通信、视频聊天等等。目前GPON技术已经可以实现高达1：64的分光比，并且这个数值还在稳步提高，理论上，GPON的分光比可以达到1：128。可见其优势十分明显，是传统分光设备所不能及的[5]。
图1 GPON 的系统结构图
从结构上看，GPON是一个网络系统，而不是一个单一的功能模块，它包括了光线路终端、光分配网络和光网络单元等部分，通常采用树形结构进行组网。各模块的布局也有一定的讲究，光线路终端应靠近中心位置，并且可以与光网络单元进行通信。而光网络单元往往在居民小区中使用，它的功能主要是为用户提供数据接口以实现各种通信业务。光网络单元ONU与终端设备是互连的，连接的途径一般是经过光分配网的路由机制，通过ONU单元可以帮助用户体验到大量的电信业务，为了提高用户体验，光网络单元一般需要在靠近用户的一侧进行安装。此外，光网络单元还具有频分利用的功能，按照不同的业务需要采用不同的波段进行数据传输，一般有线电视是1500nm；数据业务是1490nm；语音业务是1310nm。光分配网络ODN的作用是实现光路的选择和分配，它可以使ONU和光纤线路终端进行自由互联，特别是EPON技术中成为技术核心之一。光线路终端OLT可以对信道实行控制和维护，起到了人机交互的重要作用。
随着人类全面进入4G时代，GPON在家庭宽带接入网中的应用也越来越广泛，成为了家庭宽带接入技术中最关键的成熟技术之一。发展到现在，GPON技术已经可以实现灵活的组网要求，兼容多终端连接、支持远距离通信，具备极高的传输性能。由于其传输速度可以达到G数量级，因而被人们称为GPON。
2基于 GPON的家庭宽带接入
2.1 GPON为家庭宽带组网中的性能优势
根据GPON系统的基本原理不难得知，GPON技术有着鲜明的特点和独特的优势，具体表现为：首先，GPON比其它任意一种光纤接入技术的带宽都要宽，可实现大量数据的快速传输；其次，GPON可以为众多新的宽带业务提供运行平台，无需复杂设备的支持，具有很好的兼容性和可扩展性；再次，GPON具有超快速传输的特点，并且在提高速率的同时也使通信质量得到了较好的保持。最后，GPON作为一种光纤接入技术，比传统的铜线接入技术具有明显的廉价性和高性能，是传统技术所无法比拟的。
2.2 GPON 在家庭宽带组网中的建设优势
家庭宽带的建设实施是一个比较复杂的工程，采用GPON技术实现家庭宽带接入有着很好的建设优势。
首先，GPON的应用可以大大降低机房建设的成本和难度，传统的铜线接入技术会造成信号的损失和失真，只能采用机房建设的方法进行一定程度的弥补。而GPON是一种基于光纤传输的接入技术，信号的传输不会造成明显的损失，因此对机房建设的要求极底，只要具备光缆铺设条件就可以实现接入要求。所以说GPON技术具有明显的成本优势；
其次，GPON的应用可以大大降低中间节点建设的难度。GPON作为一种基于光纤进行数据传输的网络形式，它只需要在线路的两端安装有源设备进行光电转换，而中间环节可以实现全光组网，无需任何电源设备，这在节省了电源成本的同时，也大大降低了实施的难度，使网络结构更加简单明了。传统的接入方式在中间环节中必须提供电源，为此还要进行电缆的铺设和电力系统的维护，大大提高了实施的难度，也降低一网络的稳定性；
再次，GPON的应用可以大大降低线路的建设成本。铜线由于采用金属铜作为原材料，其成本非常高。但GPON采用光纤作为传输媒介，光纤的材料是玻璃，其成本远比铜要低得多。因此光纤成为家庭宽带接入技术的主流，与国家推行的“光进铜退”政策是一致的。
3结语
通信技术的进步使每家每户都可以享受到光纤宽带网络的便捷，光纤入户正在我国普及实施，成为我国家庭宽带光纤接入的重要发展趋势。随着人们对网络各方面性能的提升，各种更加先进的接入技术也将问世，组网形式更加灵活，传输速率、容量、资源利用率等指标均会得到相应的提升，为人们带来更加高质量的上网体验。GPON 技术在近年来也有了飞快的进步，其成本越来越体现其实用化，在未来将有更加广阔和应用前景。
参考文献：
[1]余丹.浅谈GPON在家庭宽带入网中的应用[J].科技视界，2016（5）：178-178.
[2]张文烁.分析小区GPON宽带建设的策略[J].信息通信，2012（3）：238-239.
[3]石贤月.基于GPON技术的家庭宽带网络建设方案研究[D].兰州交通大学，2016.
[4]孙雪琳，梅仪国，钱科能，等.基于GPON的多业务FTTx接入组网的研究[J].广东通信技术，2011，31（7）：74-77.
[5]刘洋.基于GPON技术实现家庭高带宽用户接入的研究与应用[D].大连理工大学，2015.
论文作者:周壮隆
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/9/17
标签：光纤论文; 技术论文; 家庭论文; 网络论文; 宽带接入论文; 成本论文; 无源论文; 《基层建设》2018年第24期论文;