(广东省电信规划设计院有限公司(东莞)第一分公司 523000)
摘要：GPON+ FTTH可提供高带宽、多种业务类型及相应的QoS保证，是信息化高速公路建设的理想方案。本文介绍了GPON的技术特点与组网形式，分析了基于GPON的FTTH接入设计方案。
关键词：GPON；FTTH；接入
GPON(Gigabit-Capable Passive Optical Network，吉比特无源光网络)是PON(无源光网络)家族中的一员，是基于ATM(异步传输模式)的ITU-T(国际电信联盟电信标准分局)G.984.x标准制定的无源光网络接入技术[1,2]。FTTH(Fiber To The Home，光纤到户)是将ONU(光网络单元)安装于用户家中或进入企业内部的一种光网络接入形式，是仅次于FTTD(光纤到桌面)的最贴近用户的光网络接入类型。GPON采用FTTH接入形式，承载容量大、带宽高、业务种类多，代表了今后宽带发展的方向，因此本文对基于GPON的FTTH接入设计进行了分析。
1 GPON的技术特点与组网形式
1.1 GPON的技术特点
(1)支持带宽高、业务能力强。GPON下行速率2.5Gbps，上行速率1.25 Gbps；支持的业务包括TDM(时分复用模式)、ATM(异步传输模式)、以太网、语音、IPTV、DVB-C(数字视频广播)等。而时下主流的PON形式EPON(以太网无源光网络)，其上下行速率均为1.25 Gbps；支持的业务类型主要是以太网，其他不支持，或虽支持但质量无法达到QoS(服务质量)要求。
(2)分光比大，传输距离远。通常GPON支持1个OLT局端通过分光与64个ONU相连，传输距离达20km。经过扩展，分光比可达到1：28。EPON支持最大分光比仅为1：32。
(3)采用动态带宽分配形式，业务服务质量高。GPON下行采用广播方式，上行采用TDM技术，以及DBA(动态带宽分配)技术，可满足各种业务带宽需求和相应的QoS要求。
(4)运营维护全面到位。GPON必选OMCI(光网络单元管理控制接口)；对ONT(光网络终端)进行全套FCAPS管理(即对故障、配置、计费、性能和安全性5个基本功能)；可采用双纤保护或环路保护，如50ms主干光纤倒换保护。而EPON仅对OAM(操作、管理、维护)最低限度的支持；对ONT故障、环回和链路进行监测；保护方面无规定。
(5)光纤投资省。由于可采用级联ODN(光配线网络)结构，节约主干光纤。当采用WDM(波分复用)技术时，由于上下行业务可共用1芯光纤，所以能节约大量馈线光缆资源。
当然，由于GPON相关标准化开展得比EPON晚，商业化起步慢，市场占有率低。
1.2 GPON的组网形式
GPON的组网形式分为星型、树型和总线型三种形式[3]。星型即在OLT与ONU之间采用点到点的连接方式，每个ONU通过专用链路与OLT相连，中间不设光分路器，所以信号损耗率很低，但光纤用量大，GPON组网应用中很少采用这种形式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆树型采用点到多点的配置结构，即通过1：N(重要客户采用2：N)的光分路器在光分配点处实现1点(或2点)到多点的连接，级联数通常为1～3，这种形式在GPON组网中应用较多。总线型也是点到多点的配置结构，但与树形不同的是将光分配点设在总线上(串联)，通过总线联系OLT与ONU，这种形式常用于监控系统。
2 基于GPON的FTTH接入设计
2.1 接入方案分析
我们考虑采用GPON技术的FTTH接入方案。OLT设置于中心机房内，配合网管设备，其输入端可接入各种数据源，信号在OLT内合成后输出。然后进入楼宇内的分光器，分解为更多的点后进入户内ONT(ONU)，并还原为各种数据信号。分光器放在楼道光纤分配箱内，其上接配线光缆，下接单芯皮线光缆入户。配线光缆芯数应由楼宇单元内光纤分配箱的数量决定，其中每个光纤分配箱应按预留2芯(熔1芯，备1芯)配线光缆考虑。现以华为设备为例，OLT为MA5680T，它支持16个业务槽位，每个GPON业务板上有8个接口。ODN考虑一次分光，如果采用1：64分光比，最大可支持16×8×64=8192个用户端口，单位用户带宽为2500Mbps/64=39Mbps；假如采用1：32分光比，单框容量为16×8×32=4096个端口，单位带宽为2500Mbps/32=78Mbps。ONT以华为EchoLife HG8240为例，下行有2个POTS口和4个GE/FE口。
2.2 设计实例
2.2.1 工程概况
某大学校园有2栋多媒体教学楼(6层和3层)、22栋学生公寓(6层，每层14个宿舍)、12栋办公教学楼(6层)、32栋教师住宅楼(6层，每层4户)、1座图书馆(6层)、70家沿街商铺。原有网络资源远远无法满足要求，所以决定改造升级，并采用基于GPON的FTTH接入方案。需要注意的是，每栋楼对接入要求是不相同的，其中图书馆、多媒体教学楼、办公教学楼最为典型，不同楼层功能不同，信息点接入数量也不一样。
2.2.2 方案设计
OLT采用MA5680T，设置在校园中心机房内，单框用户数最大为16×8=128个PON口。上行经路由器接入互联网、IPTV、NGN、校园网。下行经ODF(光纤配线架)、分光器、光交接箱，接至ONU终端。综合考虑损耗、施工、成本等因素，采用一级分光，分光比根据用户情况采用1：32和1：64。其中22栋学生公寓2层设置1个1：32分光器(因为2层×14=28个房间)，总共22×6/2=66个分光器；每间宿舍配1个8口ONU，共22×3×14=1848个宿舍，配1848个ONU。32栋教师住宅楼每栋设置1个1：32分光器(每栋4×6=24户)，共32个分光器；每户配1个2口ONU，共32×6×4=768户，配768个ONU。2栋多媒体教学楼中，1栋6层的共设2个1：64分光器，其中教室与办公室配2口ONU，机房配8口ONU，总共102个ONU；1栋3层的设置1个1：32分光器，其中教室与办公室配2口ONU，机房配8口ONU，总共28个ONU。12栋办公教学楼每栋每层1个1：64分光器，总共12×6=72个分光器，共有4608个用户。图书馆共设置10个1：64分光器。沿街70个商铺配置3个1：32分光器，每个商铺配置1个2口ONU。
2.2.3 损耗计算
ODN通道衰减等于分光器插入损耗、光活动连接器插入损耗、光纤损耗和光缆线路预留损耗之和。其中分光器插入损耗，1：32和1：64最大损耗值分别为17.4dB及19.5dB。光活动连接器插入损耗每个0.7dB。光纤损耗1km为0.22 dB。光缆线路预留损耗为1.5dB(对1：64分光器)。经计算，该校区ODN通道衰减为26.3dB，小于规范规定的28dB。
3 结语
基于GPON的FTTH接入方案可满足用户对带宽、业务、质量方面的综合需求，反映了未来接入网的发展方向。虽然目前应用规模仍远小于EPON，但相信随着GPON标准的普及，未来会有更多的GPON接入方案投入运营。
参考文献
[1] 王涛. GPON在小区宽带中的应用[J]. 淮海工学院学报 (自然科学版)，2014,23(1)：22-24.
[2] 徐俭. 浅议GPON光纤接入网技术与应用[J]. 有线电视技术，2013(3)：28-31.
[3] 李玮. 基于GPON技术实现FTTH的设计方案分析[J]. 信息通信，2012 (5)：226-227.
论文作者:陆涛
论文发表刊物:《电力设备》2016年第13期
论文发表时间:2016/10/10
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