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摘要：笔者主要从GPON 技术在宽带接入网络中的应用、GPON接入网的安装与维护等方面探讨了本文主题，旨在与同行共同探讨学习。
关键词：GPON 技术；接入网；应用
随着通信技术的发展，人们对宽带需求的不断提高，无源光网络（PON）技术逐渐进入人们的视野，且得到了通信运营商和消费者的高度关注。而无源光网络出现已久，它具有节省光纤资源、减少线路和外部设备的故障发生概率、节约网络维护成本以及提高网络系统运行的可靠性等优点，在接入网络中具有重要的作用。随着无源光网络技术的不断发展进步，市场上又出现了新的 GPON 技术，预计这种技术将成为未来电信运营商彻底转型的有力保障。
一、GPON技术基本概述
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。GPON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技术起源于1995年开始逐渐形成的ATMPON技术标准，PON是英文“无源光网络”的缩写。而GPON（Gigabit-Capable Passive Optical Network）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。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。
1.GPON系统结构
同所有PON 系统一样，GPON 由ONU、OLT 和无源光分配网组成。OLT 为接入网提供网络侧与核心网之间的接口，通过ODN与各ONU 连接。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。ONU 为接入网提供用户侧的接口，提供话音、数据、视频等 多业务流与ODN 的接入，受OLT 集中控制。系统支持的分支比为1∶16/ 32/ 64，随着光 收发模块的发展演进，支持的分支比将达到1∶128。GPON的传输机制和EPON完全相同，都是采用单纤双向传输机制，在同一根光纤上，使用WDM技术，用不同波长传输上下行数据。在同一根光纤上，GPON 可使用波分 复用（WDM)技术实现信号的双向传输。根据实际需要，还可以在传统的树型拓扑的基础 上采用相应的PON 保护结构来提高网络的生存性。
2.GPON特点
（1）前所未有的高带宽
GPON 速率高达2 .5 Gbps，能提供足够大的带宽以满足未 来网络日益增长的对高带宽的需求，同时非对称特性更能适应宽带数据业务市场。
（2）QoS 保证的全业务接入
GPON 能够同时承载ATM信元和/ 或GEM 帧，有很 好的提供服务等级、支持QoS 保证和全业务接入的能力。目前，ATM 承载话音、PDH、Ethernet 等多业务的技术已经非常成熟；使用GEM 承载各种用户业务的技术也得到大家的一致认可，已经开始广泛应用和展。GPON可以将任何类型和任何速率的业务进行原有格式封装后经由PON传输。那么GPON的数据封装具体是如何实现的呢？ONU从UNI（User Network Interface，用户网络接口）口接收到上行的ETH、TDM或者SDH数据，ONU把上行数据封装为GEM帧，发送给OLT。OLT把GEM帧解封装为ETH、TDM或者SDH数据，通过上联口发送出去。下行方向进行类似处理。
（3）很好地支持TDM 业务
TDM 业务映射到GEM 帧中，由于GPON TC 帧帧长为 125 μs，能够直接支持TDM 业务。TDM 业务也可映射到ATM 信元中，也能提供有QoS 保证的实时传输。
（4）强大的OAM 能力
针对以太网系统在网路管理和性能监测的不足，GPON 从 消费者需求和运营商运行维护管理的角度，提供了3 种OAM 通道：嵌入的OAM 通道、PLOAM 和OMCI。它们承担不同的OAM 任务，形成C/ M Plane（控制/ 管理平面)，平面 中的不同信息对各自的OAM 功能进行管理。GPON 还继承了G .983 中规定的OAM 相 关要求，具有丰富的业务管理和电信级的网络监测能力。
二、GPON 技术在宽带接入网络中的应用
在未来的通信技术发展过程中，宽带的应用主要有语音、视频以及数据三种。而每一种宽带应用对接入带宽的要求各不相同，所以需要选择不同的宽带接入方式。现阶段，我国很多宽带接入采用的都是高速互联网接入，选用 XDSL 以及LAN 就可以满足大多数用户的使用需求。如果用户不满足单单接入互联网的应用，则还可以接入视频电话、会议以及交互
网络游戏服务等各项内容。在这方面，原来的接入带宽就很难胜任了。而 GPON 技术的光纤接入方式能够提供更高的带宽，充分满足高端用户的各类宽带应用需求。
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1.“GPON 技术和 ADSL 技术”相结合的模式
这种模式把 DSLAM 尽可能地接近用户，摆脱了现有线路 XDSL 接入距离和带宽的限制，采用 GPON 设备把下移的DSLAM 集中。充分利用现有的铜线，完成“光进铜退”的过渡，是目前 GPON 技术的主要定位。采用 GPON 设备互相联通移动的基站，只需要从较近的无源分光器的预留端口引出一条光纤到新的 ONU 装机点，从而完成扩容。且局端的设备不需要进行硬件扩容，也不会影响到现有的 ONU 业务。对今后的 3G部署也有较强的适应能力，在此基础上，为将来的 4G或者 5G 移动（固定）接入网络做好充足的网络资源准备。
2.GPON 技术和 LAN 技术”相结合的模式
GPON技术较适合进行FTTH光纤到户的综合业务接入，或者工业园、大学城等园区网络的接入。特别是对于新规划园区来说，完全可以依据 GPON 技术的结构特点进行整体的
光线部署，实现一步到位。下面就以某小区为例，讲述 GPON技术在接入网络中的应用。
3.小区 GPON 技术的接入应用
（1）小区带宽和组网规划
在对小区光纤接入之前要调查清楚光纤主干的租用情况。现阶段，城市中的主要通讯光纤有移动、联通、电信等。详细的接入方式可以依据对方的光纤带宽情况、总用户的带宽使用情况，以满足小区对带宽的需求为标准，选取合理的光纤主干线路即可。当然也要考虑到租用的价格。
（2)小区 GPON 技术的接入方案
1)根据小区内楼房的分布情况确定 AP 数量例如：某小区内有 10 栋楼房，其中的 4 栋相距较近，可以选择共同使用一个大功率 AP，这几栋楼房和其它楼房相距较远，可以考虑进行 AP 中继。此外，单个距离很远的楼房可以单独使用一个AP，鉴于 AP 良好的中继性和扩展性，所以，对于分散区域的用户来说，较适合选取这种接入方式。处于大功率的 AP 价格较贵的考虑，对于小型楼房来说，可以试着选用多个普通的价格较便宜的AP，小型的三层楼房一般每层设置 3 个，共设置 9个也就够用了。其投入的成本要比一个大功率 AP 减低几十倍左右。
2）由于GPON技术从网络供应商到目标小区相隔距离较远，考虑到需要使用放大器。在分支网络中假如需要级数增大一级，或者三至四级，在这种情形下网络中两个相接的放大器
之间就要选择双向放大器。在实施第一级放大时，仅仅需要一个简单的跨接型双合路器；在实施第二级放大时，由于信号链路的损耗过了正常范围，需要在第二级放大器的后面再连接一个网桥，从而恢复受损的信号链路。
三、GPON接入网的安装与维护
1.GPON接入网的安装
在进行GPON接入网的安装时，首先要保证光缆符合项目的需求，并确保光缆的质量；其次，在机房布线时要确保工程质量符合消防规范，以防留下火灾隐患；再次，机架要安装在低层面的楼房，这样既使施工变得简单，也便于后期的网络维护。
2. GPON接入网的维护
GPON设备在使用时难免会出现一些故障，故障出现后如果不能及时解决就会影响用户的正常使用，因此，相关人员要及时做好故障急救工作。假如是单个用户出现故障，应当首先想到从光功率及终端信息着手进行处理。假如是单PON口用户故障，应当首先想到从PON口，馈线光缆及流氓ONT信息等方面着手进行处理。
这里介绍一下单个ONU故障的处理方法：首先要对设备运行状态进行检查，检查的顺序是ONU的运行灯是否正常—ONU接触是否良好—业务板运行灯是否正常—业务板接触是否良好—PON接口是否正常—光口激光器有没有打开，这一步骤逐步开展，直到发现问题。其次要对设备数据配置状况进行检查，检查方面包括：ONT绑定的DBA模板是否存在错误、业务流配置是否存在错误以及VLAN中有没有加入上行口。最后要对光纤及光模块进行检查，检查方面包括：光纤是否插好、光纤有没有损坏、平均发送光功率是否符合要求、接收效果不佳以及光纤和光模块接口是否有脏物。
结语：
总之，从未来的发展趋势来看，GPON 作为一种从一个点到多个点带宽的新兴接入技术，它是以电信运营商为主导而制定的 ITU 技术标准，在这项技术刚开始出现时，就拥有其它接入技术所无法比拟的优点。它是一种综合提升高速带宽技术和一种长久的基础设施。DSL 系统相比，GPON 能够使更多的通信运营商以更低的成本提供给用户更高的带宽，在此基础上，它不会受到带宽的限制，覆盖广、速度快，安装也很方便，必将成为未来市场上最具竞争力的网路接入系统。
参考文献：
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[2]王克礼.基于GPON技术接入网络应用的研究[J].电脑知识与技术，2012（35）：8381-8382.
[3]张斌贤.基于GPON技术的接入网络最新应用与研究[J].通讯世界，2015（08）：366-312
[4]丁向明.GPON技术在网络中的应用[J].信息系统工程，2016（03）：513-501
论文作者:劳友昌
论文发表刊物:《基层建设》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/8
标签：技术论文; 光纤论文; 无源论文; 网络论文; 带宽论文; 业务论文; 用户论文; 《基层建设》2017年第13期论文;