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摘要：随着市场对高带宽的需求越来越迫切，GPON以高带宽、高速率、采用无源节点、敷设和运行维护成本低、对业务透明和易于升级等优势迅速成为了中国移动的宠儿，并在几年的时间里得到了大规模的应用。
关键词：GPON；PON；无源
在全业务运营的大趋势下，我国各大网络运营商都在转型，宽带业务的竞争也越来越激烈。宽带业务的发展对接入网提出了更高的要求，接入网技术也得到了更多的关注。传统的铜线接入技术因为带宽的瓶颈问题已经无法满足宽带业务高带宽的需求，在“光进铜退”的网络转型中，GPON技术以高带宽、高速率、采用无源节点、敷设和运行维护成本低、对业务透明和易于升级等优势，进入了中国移动的视野，并在今年得到了大规模的应用。
一、GPON技术的基础概念
GPON（Gigabit-Capable PON），全称千兆无源光网络，最早由FSAN组织于2002年9月提出，ITU-T在此基础上于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的标准化。从而最终形成了GPON的标准族。
GPON是一种点到多点（P2MP）结构的无源光网络，由光线路终端OLT（Optical Line Terminal）、光网络单元 ONU（Optical Network Unit）和无源分光器POS（Passive Optical Splitter）组成.
GPON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输，为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号，采用了两种复用技术：下行数据流采用广播技术，上行数据流采用TDMA技术。其中广播技术的下行帧长为固定的125us，下行为广播方式，所有的ONU都能收到相同的数据，但是通过ONU ID来区分不同的ONU的数据，ONU 通过过滤来接收属于自己的数据。TDMA技术的上行是通过TDMA（时分复用）的方式传输数据，上行链路被分成不同的时隙，根据下行帧的upstream bandwidth map字段来给每个ONU分配上行时隙，这样所有的ONU就可以按照一定的秩序发送自己的数据，不会产生为了争夺时隙而冲突。每帧共有9120个时隙。
GPON的优势主要有以下几点：
1、采用光纤传输，接入层的覆盖半径达20KM，比传统接入技术具有更远的传输距离
2、对每用户下行2.5G/上行1.25G（物理层），具有更高的带宽
3、局端单根光纤经分光后引出多路到户光纤，节省光纤资源
4、支持Triple－play业务，可为全业务竞争提供解决方案，有效解决双绞线接入的带宽瓶颈，满足用户对高带宽业务的需求，如高清电视、实况转播等，GPON是三网合一的上佳方案。
5、GPON标准完善，综合业务支持好，技术要求高
二、GPON的关键技术
1、测距
因为GPON的上行采用TDMA方式，一个OLT可以接入多个ONU，ONU到OLT的距离也各不一样。正常情况下，光在光纤的传输上每公里的时延是5PS，但传输时延也会因为传输器件老化和环境温度的变化而变化，为了保证ONU的上行数据在公用光纤汇合后，插入指定的时隙，彼此间不发生碰撞，也不要间隙太大，OLT必须不断地对每一个ONU与OLT之间的距离进行精确测定，以便控制每个ONU发送上行数据的时刻，这就是测距。
2、GPON的网络保护模式
2.1 光纤冷备份
这种保护模式在OLT到分光器端采用光纤作为备份，设备没有任何备份，主干光缆中断后，业务肯定中断，只能人工切换至备用光纤恢复业务。但用户端到分光器是没有做备用的。
2.2 OLT端口备份
OLT设备上的两个GPON端口互为备份，主干光缆出现故障时，系统自动切换至备用系统，不会影响业务，这种方式只限于OLT单板故障和OLT到ODN间的光缆故障。
2.3 全备份方式
这个保护方式，在OLT和ONT上均有两个GPON端口，OLT到ONU有两个不同路由的通路，当ONU的主用PON口或者用户线路故障时，ONU的业务会自动切换至备用端口上进行，基本上不会影响业务。但这种保护方式成本很高，实现难度大，且资源利用率太低。
3、GPON中的QoS处理
PON系统架构是下行方向为广播方式，上行方向为TDMA方式，所以只对上行方向的业务流提供QoS处理。QoS处理的最小单元是T-CONT，T-CONT可以看作是ONU业务流的承载容器，调度机制是DBA（动态带宽分配）。QoS主要处理机制分为流分类、监管、队列调度、拥塞处理、整形
4、GPON复用结构
业务根据映射规则先映射到GEM Port中，然后在映射到T-CONT中进行上行传输。GEM port可以灵活的映射到T-CONT中，一个GEM Port可以映射到一个T-CONT中去，多个GEM Port也可以映射到同一个T-CONT中。一个ONU的GPON接口中可以包含一个或多个T-CONT。
三、GPON的应用
GPON技术的应用，可以为运营商提供全业务接入解决方案，常用的有以下几种应用：
1、家庭FTTH
FTTH从OLT到用户的ONU全程通过光纤的方式接入，将ONU部署到用户家中，在OLT和ONU之间采用无源的光分配网络，如下图：
无线回传的主要运用在WIFI的热点接入上，大量运用在高校、大型商场、商业区等的AP接入上，为人流密集的区域提供无线接入服务，比如上网、语音。
综上所述，GPON以其高带宽、组网灵活的独特优势，为运营商提供了成熟可靠的全业务运营接入网解决方案，使运营商的接入网络具有更强的持续发展能力和生存能力，同时，GPON技术也势必会在应用中不断的完善与升级，从而在通信行业中发挥更为重要的作用。
参考文献：
[1]GPON在FTTn中的应用模式与技术 杨良
[2]论GPON技术几种模式合理应用 王建军
[3]GPON的原理介绍胶片 中国移动内部培训材料
论文作者:黄伟明
论文发表刊物:《基层建设》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/27
标签：无源论文; 业务论文; 技术论文; 光纤论文; 带宽论文; 方式论文; 多个论文; 《基层建设》2017年第21期论文;