GPON

GPON簡介

　　GPON（Gigabit-Capable PON） 技術是基于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，大覆蓋范圍，用戶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。GPON最早由FSAN組織于2002年9月提出，ITU-T在此基礎上于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的標準化。從而最終形成了GPON的標準族。

　　GPON技術起源于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組織于2002年9月提出，ITU-T在此基礎上于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的標準化。從而最終形成了GPON的標準族。 基于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），用戶端的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。

GPON百科

　　GPON（Gigabit-Capable PON） 技術是基于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，大覆蓋范圍，用戶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。GPON最早由FSAN組織于2002年9月提出，ITU-T在此基礎上于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的標準化。從而最終形成了GPON的標準族。

　　GPON技術起源于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組織于2002年9月提出，ITU-T在此基礎上于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的標準化。從而最終形成了GPON的標準族。 基于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），用戶端的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。

　　系統結構

　　同所有PON 系統一樣， GPON 由ONU、OLT 和無源光分配網組成。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 為接入網提供用戶側的接口， 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， 隨著光 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，都是采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 復用（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 上采用相應的PON 保護結構來提高網絡的生存性。

　　層次模型

　　GPON 技術特征主要體現在傳輸匯聚層。GPON 協議參考模型如圖所示， 其中傳輸匯聚層又分為PON 成幀子層和適配子層。GTC （GPON Transmission Convergence）的成幀子層完成GTC 幀的封裝、終結所要求的ODN 傳輸功能， PON 的特定功能（ 如測距、帶寬分配等）也在PON 的成幀子層終結， 在適配子層看不到。GTC 的適配子層提供PDU 與高層實體的接口。ATM 和GEM 信息在各自的適配子層完成業務數據單元（SDU）與協議數據單元PDU 的轉換。OMCI 適配子層高于ATM 和GEM 適配子層， 它識別VPI/ VCI 和Port - ID， 并完成OMCI 通道數據與高層實體的交換。

　　GPON 在接入網中的應用GPON 可應用于接入網中的光纖到戶、光纖到樓/ 路邊和光纖到交接箱。

　　1. FTTB for Business

　　對稱寬帶業務（如Group Software、Content Broadcast、E-mail、文件交互等）POTS 和ISDN專用線（GPON 必須能以不同速率靈活地提供專用線業務）

　　2 。 FTTC 和FTTCab

　　非對稱寬帶業務（如數字廣播業務、VOD、IPTV、文件下載、在線游戲等）對稱寬帶業務（如Content Broadcast、E-mail、文件交互、遠程教育、遠程診斷等）POTS 和ISDNxDSL 延伸

　　3 。 FTTH

　　非對稱寬帶業務（如數字廣播業務、VOD、IP TV、文件下載等）對稱寬帶業務（ 如Content Broadcast、E-mail、文件交互、遠程教育、遠程診斷、在線游戲等）POTS 和ISDN技術標準

　　對于其他的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。

　　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。

　　EPON與GPON的介紹及主要區別比較

　　EPON 和GPON 產品比較　　EPON 和 GPON 作為光網絡接入的兩個主力成員，各有千秋，互有競爭，互有補充，互有借鑒，下面在各個方面對它們作個比較：　　速 率　　EPON 提供固定上下行 1。25 Gbps，采用 8b/10b 線路編碼，實際速率為 1Gbps。page　　GPON 支持多種速率等級，可以支持上下行不對稱速率，下行 2.5Gbps 或1.25Gbps，上行 1.25Gbps 或 622 Mbps，根據實際需求來決定上下行速率，選擇相對應光模塊，提高光器件速率價格比?！　”卷椊Y論：GPON 優于EPON?！　》致繁取　》致繁燃匆粋€ OLT 端口（局端）帶多少個 ONU（用戶端） ?！　PON 標準定義分路比 1：32?！　PON 標準定義分路比下列幾種 1:32; 1:64;1:128　　其實，技術上 EPON 系統也可以做到更高的分路比，如 1：64，1:128，EPON 的控制協議可以支持更多的 ONU。分路比主要是受光模塊性能指標的限制，大的分路比會造成光模塊成本大幅度上升; 另外，PON 插入損失 15～18dB，大的分路比會 降低傳輸距離; 過多的用戶分享帶寬也是大分路比的代價?！　”卷椊Y論：GPON 提供多選擇性，但是成本上考慮優勢并不明顯 最大傳送距離GPON 系統可支持的最大物理距離，當光分路比為 1:16 時，應支持 20km 的最大物理距離;當光分路比為 1:32 時，應支持 10km 的最大物理距離。 EPON 與此相同，本項結論：相等?！　OS （Quality of Service）　　EPON 在 MAC 層 Ethernet 包頭增加了 64 字節的 MPCP 多點控制協議　?。╩ultipointcontrolprotocol），MPCP 通過消息、狀態機和定時器來控制訪問 P2MP 點到多點的拓撲結構，實現 DBA 動態帶寬分配。MPCP 涉及的內容包括 ONU 發送時隙的分配、ONU 的自動發現和加入、向高層報告擁塞情況以便動態分配帶 寬。MPCP 提供了對 P2MP 拓撲架構的基本支持，但是協議中并沒有對業務的優先級進行分類處理，所有的業務隨機的競爭著帶寬，GPON 則擁有更加完善的 DBA，具有優秀 QoS 服務能力?！　PON 將業務帶寬分配方 式分成 4 種類型，優先級從高到低分別是固定帶寬（Fixed）、保證帶寬（Assured） 、非保證帶寬（Non-Assured）和盡力而為帶寬（BestEffort）。 DBA 又定義了業務容器（traffic container， T-CONT）作為上行流量調度單位， 每個 T-CONT由 Alloc-ID 標識。每個 T-CONT 可包含一個或多個 GEM Port-ID。 T-CONT 分為 5 種業務類型，不同類型的 T-CONT 具有不同的帶寬分配方式，可以滿足不同業務流對時延、抖動、丟包率等不同的 QoS 要求。T-CONT 類型 1 的特點是固定帶寬固定時隙，對應固定帶寬（Fixed）分配，適合對時延敏感的業務，如話音業務; 類型 2 的特點是固定帶寬但時隙不確定，對應保證帶寬（Assured）分配，適合對抖動要求不高的固定帶寬業務，如視頻點播業務;類型 3 的特點是有最小帶寬保 證又能夠動態共享富余帶寬，并有最大帶寬的約束，對應非保證帶寬（Non-Assured）分配，適合于有服務保證要求而又突發流量較大的業務，如下載業務;類型 4 的特點是盡力而為（BestEffort），無帶寬保證，適合于時延和抖動要求不高的業務，如 WEB 瀏覽業務;類型 5 是組合類型，在分配完保證和非保證帶寬后，額外的帶寬需求盡力而為進行分配?！　”卷椊Y論：GPON 優于 EPON　　運營、維護 OAM　　EPON 沒有對 OAM 進行過多的考慮，只是簡單的定義了對 ONT 遠端故障指示、環回 和鏈路監測， 并且是可選支持?！　PON 在物理層定義了PLOAM（Physical Layer OAM），高層定義了 OMCI（ONT Management and Control Interface），在多個層面進行 OAM 管理。 PLOAM 用于 實現數據加密、狀態檢測、誤碼監視等功能。 OMCI信道協議用來管理高層定義 的業務，包括ONU的功能參數集、T-CONT業務種類與數量、QoS參數，請求配置信息和性能統計，自動通知系統的運行事件，實現OLT對ONT的配置、故障診斷、性能和安全的管理。page　　本項結論：GPON 優于 EPON　　鏈路層封裝和多業務支持　　如圖二所示，EPON沿用了簡單的以太網數據格式，只是在以太網包頭增加了64字節的MPCP點到多點控制協議來實現EPON系統中的帶寬分配，帶寬輪訊，自動發 現，測距等工作。對于數據業務以外的業務（如 TDM 同步業務）的支持沒有作過多研究，很多 EPON 廠家開發了一些非標準的產品來解決這個問題，但是都不理想， 很難滿足電信級的 QoS 要求?！　PON 基于完全新的傳輸融合（TC）層，該子層能夠完成對高層多樣性業務的適 配，如圖二所示，定義了 ATM 封裝和 GFP 封裝（通用成幀協議），可以選擇二者 之一進行業務封裝。鑒于目前 ATM 應用并不普及，于是一種只支持 GFP 封裝的 GPON。lite 設備應運而生，它把 ATM 從協議棧中去除以降低成本?！　FP 是一種通用的適用于多種業務的鏈路層規程， ITU 定義為 G。7041。GPON 中對GFP作了少量的修改， 在 GFP 幀的頭部引入了 Port ID，用于支持多端口復用; 還引入了 Frag（Fragment）分段指示以提高系統的有效帶寬。并且只支持面向變長數據的數據處理模式而不支持面向數據塊的數據透明處理模式，GPON 具有強大的多業務承載能力。GPON 的 TC 層本質上是同步的，使用了標準的8kHz（125μm）定長幀，這使 GPON 可以支持端到端的定時和其他準同步業務， 特別是可以直接支持TDM業務，就是所謂的NativeTDM，GPON 對 TDM 業務具備“天然”的支持?！　”卷椊Y論：對多業務的支持 GPON 的 TC 層要比 EPON 的 MPCP 強大。

　　圖二：GPON與EPON 協議棧比較　　網絡層次GPONEPON　　L3ATMTDMIPTDMIP　　L2ETHERNETETHERNET WITH MPCP　　GFP　　L1PON-PHYPON-PHY　　結 語　　EPON 和 GPON 各有千秋，從性能指標上 GPON 要優于 EPON，但是 EPON 擁有了時間和成本上的優勢，GPON 正在迎頭趕上，展望未來的寬帶接入市場也許并非誰替代誰， 應該是共存互補。對于帶寬、多業務，QoS 和安全性要求較高以及 ATM 技術 作為骨干網的客戶，GPON 會更加適合。而對于成本敏感，QoS，安全性要求不高的客戶群，EPON 成為主導。