GPON

GPON為千兆無源光網絡或稱為吉比特無源光網絡，GPON技術是基於ITU-TG. 984.x標準的最新一代寬帶無源光綜合接入標準，具有高帶寬、高效率、大覆蓋範圍、用户接口豐富等眾多優點，被大多數運營商視為實現接入網業務寬帶化，綜合化改造的理想技術。 ^[2] 

GPON技術允許運營商應根據各自的市場潛力和特定的管制環境，有針對性地提供其客户所需要提供的特定業務。 GPON技術、設備相對複雜。GPON承載有QoS保障的多業務和強大的OAM能力等優勢很大程度上是以技術和設備的複雜性為代價換來的，從而使得相關設備成本較高。隨着GPON技術的發展和大規模應用，GPON設備的成本將會有相應地下降。 ^[3] 

GPON技術起源於1995年開始逐漸形成的ATMPON技術標準，PON是英文“無源光網絡”的縮寫。而GPON（Gigabit-Capable Passive Optical Network） 最早由FSAN組織於2002年9月提出，ITU-T在此基礎上於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的標準化。從而最終形成了GPON的標準族。 ^[4] 

基於GPON技術的設備基本結構與已有的PON類似，也是由局端的 OLT（光線路終端），用户端的ONT/ONU（光網絡終端或稱作光網絡單元），連接前兩種設備由單模光纖（SM fiber）和無源分光器（Splitter）組成的ODN（光分配網絡）以及網管系統組成。 ^[4] 

GPON的技術特點是在二層借鑑了ITU-T定義的GFP（Generic Framing Procedure，通用成幀規程）技術，擴展支持GEM（General Encapsulation Methods）封裝格式，將任何類型和任何速率的業務經過重組後由PON傳輸，而且GFM幀頭包含幀長度指示字節，可用於可變長度數據包的傳遞，提高了傳輸效率，因此能更簡單、通用、高效地支持全業務。具體如下： ^[3] 

（1 ） 前所未有的高帶寬。GPON速率高達2 .5 Gbps，能提供足夠大的帶寬以滿足未來網絡日益增長的對高帶寬的需求，同時非對稱特性更能適應寬帶數據業務市場。 ^[3] 

（2） QoS 保證的全業務接入。GPON 能夠同時承載ATM信元和/ 或GEM 幀，有很好的提供服務等級、支持QoS 保證和全業務接入的能力。目前，ATM 承載話音、PDH、 Ethernet 等多業務的技術已經非常成熟；使用GEM 承載各種用户業務的技術也得到大家的一致認可，已經開始廣泛應用和發展。GPON可以將任何類型和任何速率的業務進行原有格式封裝後經由PON傳輸。那麼GPON的數據封裝具體是如何實現的呢？ONU從UNI（User Network Interface，用户網絡接口）口接收到上行的ETH、TDM或者SDH數據，ONU把上行數據封裝為GEM幀，發送給OLT。OLT把GEM幀解封裝為ETH、TDM或者SDH數據，通過上聯口發送出去。下行方向進行類似處理。 ^[3] 

（ 3） 很好地支持TDM業務。TDM 業務映射到GEM 幀中，由於GPON TC 幀幀長為 125 μs，能夠直接支持TDM 業務。TDM 業務也可映射到ATM 信元中，也能提供有QoS 保證的實時傳輸。 ^[3] 

（4 ） 簡單、高效的適配封裝。採用GEM 對多業務流實現簡單、高效的適配封裝。在 APON 中，所有的多業務流（話音、數據業務流） 都必需進行協議轉化，映射到ATM 信元 中傳輸。眾所周知，5 字節的ATM 頭相對於48字節的數據來説，會帶來超過10% 的帶寬損失，特別對於長分組的數據包來説，其打包過程複雜、效率非常低。而在EPON 中，雖然直接承載以太網幀，實現過程簡單，但僅考慮8B/ 10B 的線路編碼就已經有20%的帶寬浪費，加上對以太網幀的封裝和開銷，EPON帶寬利用率比GPON 低30%左右。同時，在傳輸TDM 業務時，需要將其通過協議轉化映射到以太網幀中，目前對此技術還沒有規定統一的標準。GPON 的GEM 提供了一種靈活的幀結構封裝，支持定長和不定長幀的封裝，對多種業務實現通用映射，不需要進行協議轉換，實現過程簡單，開銷小，協議封裝 效率最高可達94%，實現了帶寬資源的充分利用。 ^[3] 

（5） 強大的OAM 能力。針對以太網系統在網路管理和性能監測的不足，GPON 從 消費者需求和運營商運行維護管理的角度，提供了3 種OAM 通道：嵌入的OAM 通道、 PLOAM 和OMCI。它們承擔不同的OAM 任務，形成C/ M Plane（ 控制/ 管理平面），平面中的不同信息對各自的OAM 功能進行管理。GPON 還繼承了G .983 中規定的OAM 相 關要求，具有豐富的業務管理和電信級的網絡監測能力。 ^[3] 

（6 ） 技術相對複雜，設備成本較高。GPON 承載有QoS 保障的多業務和強大的OAM 能力等優勢很大程度上是以技術和設備的複雜性為代價換來的，從而使得相關設備成本 較高。但隨着GPON 技術的發展和大規模應用，GPON 設備的成本可能會有相應地下降。 ^[3] 

GPON技術採用與APON、EPON相同的網絡拓撲結構，主要分為ONU、ODN、OLT三個部分。 ^[5] 

OLT 為接入網提供網絡側與核心網之間的接口，通過ODN與各ONU 連接。 作為PON 系統的核心功能設備，OLT 具有集中帶寬分配、控制各ONU、實時監控、運行維護管理PON 系統的功能。ONU 為接入網提供用户側的接口，提供話音、數據、視頻等 多業務流與ODN 的接入，受OLT 集中控制。系統支持的分支比為1∶16/ 32/ 64，隨着光 收發模塊的發展演進，支持的分支比將達到1∶128。GPON的傳輸機制和EPON完全相同，都是採用單纖雙向傳輸機制，在同一根光纖上，使用WDM技術，用不同波長傳輸上下行數據。在同一根光纖上，GPON 可使用波分 複用（WDM）技術實現信號的雙向傳輸。根據實際需要，還可以在傳統的樹型拓撲的基礎 上採用相應的PON 保護結構來提高網絡的生存性。 ^[5] 

對於其他的PON標準而言，GPON標準提供了前所未有的高帶寬，下行速率高達2.5Gbit/s，其非對稱特性更能適應寬帶數據業務市場。提供QoS的全業務保障，同時承載ATM信元和（或）GEM幀，有很好的提供服務等級、支持QoS保證和全業務接入的能力。承載GEM幀時，可以將TDM業務映射到GEM幀中，使用標準的 8kHz（125μs）幀能夠直接支持TDM業務。作為電信級的技術標準，GPON還規定了在接入網層面上的保護機制和完整的OAM功能。 ^[6] 

在GPON標準中，明確規定需要支持的業務類型包括數據業務（Ethernet 業務，包括IP業務和MPEG視頻流）、PSTN業務（POTS，ISDN業務） 、專用線（T1，E1，DS3， E3和ATM業務）和視頻業務（ 數字視頻）。GPON中的多業務映射到ATM 信元或GEM幀中進行傳送，對各種業務類型都能提供相應的QoS保證。 ^[6] 

GPON三大優勢：第一傳輸距離更遠，採用光纖傳輸，接入層的覆蓋半徑可以達到20千米；第二能夠提供更高的帶寬，對每用户下行2.5G/上行1.25G （物理層）；第三分光特性強，可以從局端單根光纖經分光後引出多路到户光纖，節省光纖資源。 ^[7] 

同時GPON支持Triple-play業務，可提供全業務競爭方案可以有效解決雙絞線接入的帶寬瓶頸，滿足用户對高帶寬業務的需求；如高清電視、實況轉播等，GPON是三網合一的上佳方案。GPON標準完善，綜合業務支持好，技術要求高，是各個電信運營商的選擇。 ^[7] 

GPON和EPON的主要區別在於採用完全不同的標準。在應用上，GPON比EPON帶寬更大，它的業務承載更高效、分光能力更強，可以傳輸更大帶寬業務，實現更多用户接入，更注重多業務和QoS保證，但實現更復雜，這樣就是導致其成本相對EPON也較高，但隨着GPON技術的大規模部署，GPON和EPON成本差異在逐步縮小。 ^[8]