GPON涵義
吉比特無源光網(wǎng)絡（GPON：Gigabit-Capable PON）是一種點到多點拓撲結構的光接入網(wǎng)技術，它釆用無源光 器件連接局端和遠端設備來實現(xiàn)全業(yè)務的透明傳輸，并且能夠在同一架構中實現(xiàn)語音、視頻 等綜合業(yè)務的接入。GPON作為新興接入網(wǎng)技術的突出優(yōu)勢在于低成本、易于維護和擴展性 能好，且提供的帶寬較高，可廣泛用于各種寬帶接入網(wǎng)系統(tǒng)中，并能夠以較低的價格實現(xiàn)高 速接入，成為繼APON、EPON之后比較具有吸引力的用戶接入網(wǎng)解決方案。
作為一種靈活的吉比特級的光纖接入網(wǎng)，GPON以其高速率、全業(yè)務、高效率及提供電 信級的服務質(zhì)量保證的特點，成為了眾人所關注的焦點技術。
主要特點
PON自從在20世紀80年代被采用至今己經(jīng)歷幾個發(fā)展階段，電信運營商和設備制造商 開發(fā)了多種協(xié)議和技術以便使PON解決方案能更好地滿足接入網(wǎng)市場的要求。EPON和 GPON是當前最為重要的兩種光接入網(wǎng)技術，前者是由制造商推動發(fā)展的，而后者是按照消 費者準確需求設計，由運營商驅(qū)動的解決方案。
GPON技術由于具有傳輸速率高、傳輸距離長、效率高、可伸縮性強、能夠支持不同QoS 要求的業(yè)務、強大的0AM能力和健壯性等多種優(yōu)勢，更能滿足未來業(yè)務發(fā)展的需要，成為 近年來FTTx領域的熱點技術之一。
1. 傳輸速率高
按照標準規(guī)定，GPON的上行速率和下行速率最高可達2.448Gbit/s,能夠滿足未來網(wǎng)絡 應用日益增長的對高速率的需求，其非對稱性更能適應寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務市場。因此，GPON可 以靈活配置上/下行速率。對于FTTH/FTTC應用，可釆用非對稱配置；對于FTTB應用，可 采用對稱配置。由于高速光突發(fā)發(fā)射、突發(fā)接收器件價格昂貴，且隨速率上升顯著增加，因 而這種靈活配置可使運營商有效控制光接入網(wǎng)的建設成本。
2. 傳輸距離長
顯而易見，釆用GEM技術，GPON能夠支持TDM業(yè)務。GPON在單一光纖中完全集成 了語音與數(shù)據(jù)。以其本身的格式傳輸語音與數(shù)據(jù)，不會額外增加網(wǎng)絡或CPE的復雜性，并具 有更遠的傳輸距離。ONU之間的距離最遠可達20km,邏輯距離覆蓋可達60km。GPON的這 一特性可以滿足絕大多數(shù)情況下的接入需求。
3. 效率高
帶寬是運營商的一種有限資源，因而必須實現(xiàn)最大的網(wǎng)絡利用效率，在有限的帶寬條件 下獲得最大收益。然而，由于不同PON技術具有不同的特點，因而必須綜合考慮解決方案的 整體成本。GPON在擾碼效率、傳輸匯聚層效率、承載協(xié)議效率和業(yè)務適配效率等方面都比 較高，其總效率也比較高，因而可以有效降低系統(tǒng)成本。所以，GPON解決方案可以使用戶 擁有更高帶寬，它可以在接入網(wǎng)絡上提供單個光波長高達2.488Gbit/s的速率，在單一光纖光 纜中提供高達20Gbit/s的多波長速率，提供經(jīng)濟的T1/E1和以太網(wǎng)連接。
GPON解決方案可以大大縮短運營商的投資成本回收期。在已經(jīng)鋪設了光纖的地區(qū)， GPON解決方案的投資成本回收期為9?16個月，視業(yè)務覆蓋的樓宇和用戶數(shù)量而定；需要 新的支線和支線光纖站時，整個網(wǎng)絡的回收期約為12?24個月。
4. 可伸縮性強
GPON通過ATM和GFP兩種協(xié)議承載不同類型的用戶數(shù)據(jù)。它的上、下行幀長均為 125卜。下行采用廣播方式，上行釆用時分多址（TDMA）接入技術。上行幀由復用的突發(fā)傳 輸時隙組成，每幀包括一個或多個ONU的傳輸時隙，通過下行幀的上行帶寬映射域指示相 應ONU的上行數(shù)據(jù)發(fā)送，這使GPON能夠承載日益增多的各種協(xié)議和技術，包括支持諸多 TDM和數(shù)據(jù)業(yè)務，以及支持存儲區(qū)域網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)視頻等新型應用。
5. 能夠支持不同QoS要求的業(yè)務
在這一點上，GPON和BPON由于都采用了對帶寬進行分類管理的策略，能夠傳輸各種 QoS要求的業(yè)務。而EPON由于本身源于以太網(wǎng)技術，這就先天決定了 EPON對QoS的支 持相對較弱。盡管后來有種種補充協(xié)議希望彌補EPON在這方面的不足，單就QoS支持方面， EPON可提供的選擇遠不如GPON豐富是不爭的事實。同時，還應該認識到，在以太網(wǎng)上承 載TDM業(yè)務的技術并不成熟，為了能夠承載TDM業(yè)務和語音業(yè)務必須設計新的MAC機制 并增加新的軟硬件，這必然會帶來EPON成本的上升，降低其相對于GPON的競爭力。而 GPON由于其設計的GTC層結構和ATM封裝方式，并釆用了 125”的幀長及定時機制，能 夠比較容易地支持TDM業(yè)務和語音業(yè)務（如E1/T1）,都能以它們原有的格式傳輸，這極大 地減少了傳輸語音業(yè)務的時延及抖動。
6. 強大的0AM能力和健壯性
從滿足消費者需求和便于電信運營商運行、維護、管理的角度，GPON通過3種方式來 進行維護、管理和控制：嵌入式OAM、PLOAM和ONT管理與控制接口（OMCI, ONT Management and Control Interface）.,它借鑒了 APON中PLOAM信元的概念，實現(xiàn)全面的運行、 維護、管理功能，使GPON作為寬帶綜合接入的解決方案可運營性非常好，并且增加了 OMCI -56 -
第3章 吉比特無源光網(wǎng)絡(GPON) 通道，增強了對用戶端設備的監(jiān)控。GPON還提供了多種保護結構，并且能夠通過故障檢測來 觸發(fā)自動倒換和由管理事件來激活強制倒換，這為GPON網(wǎng)絡提供了必要的健壯性保證。
7. 安全性高
GPON系統(tǒng)下行釆用高級加密標準(AES, Advanced Encryption Standard)加密算法對下 行幀的負載部分進行加密，這樣可以有效地防止下行數(shù)據(jù)被非法ONU截取。同時，GPON 系統(tǒng)通過PLOAM通道隨時維護和更新每個ONU的密鑰。
GPON標準分析
鑒于EPON標準的制定是盡量在802.3體系結構內(nèi)進行的，并且要求對以太網(wǎng)MAC協(xié) 議進行擴展、補充的程度盡量小，故EPON雖然增加了可選的OAM功能，提出了支持IP業(yè) 務所需的各種業(yè)務配置和管理功能，但與GPON標準相比，該技術的傳輸效率較低，對非數(shù) 據(jù)業(yè)務尤其是TDM業(yè)務不能很好地支持。
1. 標準化組織
GPON國際標準的制定者是FSAN聯(lián)盟，國家標準的制定者是CCSAo
(1) FSAN 聯(lián)盟
1995年，F(xiàn)SAN (全業(yè)務接入網(wǎng))聯(lián)盟在全球7個主要網(wǎng)絡運營商的發(fā)起下宣布成立。 聯(lián)盟的宗旨是希望能提出一種光接入解決方案并制定光接入網(wǎng)設備標準，根據(jù)該標準制定的 設備應能夠同時提供語音、數(shù)據(jù)和圖像等業(yè)務能力。經(jīng)過10年的發(fā)展，F(xiàn)SAN目前共有50 多名成員，其成員主要是網(wǎng)絡運營商和設備制造商，包括BELLSOUTH＞英國電信(BT, British Telecom)＞法國電信和Bell Canada等全球各大網(wǎng)絡運營商和阿爾卡特、愛立信、 FlexLight Networks、富士通、朗訊、Marconi、NEC和Terawave等主要光網(wǎng)絡設備制造商。
