GPON技术是宽带接入网的发展趋势

　　摘要：本文首先简要介绍中国宽带接入网发展前景和优势，然后对GPON技术进行了详细的介绍。接下来重点分析了GPON技术的全新光接入网络架构和GPON技术在接入物理速率、带宽效率和光分离比率、全业务承载能力以及安全性方面的明显优势，最后对APON/BPON、EPON、GEPON进行了简单介绍。文章结尾提出我国光纤接入网的发辰可能跨越APON、GEPON和EPON阶段，从宽带点到点以太网光纤系统和GEPON开始，乃至最终过渡到GPON阶段的初步设想。
　　关键词：宽带接入网，APON、GEPON、EPON，GPON
　　1中国宽带接入网发展前景和优势
　　近几年，我国宽带接入网用户数飞速增长，2008年我国成功超越美国成为全球宽带用户数最多的国家。2008年12月我国的宽带用户数是6646.4万，截至2009年11月，我国的宽带用户数达到了8338万，月平均增长150万户以上。以目前这种速度发展，我国宽带用户数极有可能在建国60周年之际突破1亿户大关。在2009年，尽管受金融危机的影响，我国国民消费能力降低，对装宽带的消费可能会减弱，但笔者认为，诸多利好因素仍将驱动我国宽带用户规模高速发展，冲破1亿关口。
　　利好政策将为宽带发展营造良好的大环境。目前，为应对金融危机，拉动经济增长，越来越多的国家意识到宽带等信息通信基础设施建设对刺激发展、复苏经济的作用，深刻理解宽带在提高国家竞争力方面的重要意义。在金融危机的发源地美国，新当选的总统奥巴马宣布美国将进行50年以来规模最大的基础设施投资，其中重要的一项就是借助互联网重振美国经济，重建信息高速公路。韩国在新政府国家信息化基本计划中也提到，将在2012年年前，把上网速度提高到目前的10倍。我国在4万亿投资规划中虽然没有明确提出要投资宽带建设，但越来越多的专家开始呼吁重视宽带作为国家信息基础设施的作用。在前不久举行的移动互联网国际研讨会上，中国工程院副院长邬贺铨在《宽带化发展与挑战》的报告中，建议我国政府将宽带的普及部署作为拉动内需的重要措施之一，由国家主导推进宽带发展战略。
　　随着光纤在长途网、城域网乃至接入网主干段的大量应用，逻辑的发展趋势将是继续向接入网的配线段和引入线部分延伸，关键是推进速度有多快?这将取决于多种因素，包括市场的需求、竞争的需要、应用的刺激、技术的进步，成本的下降和配套运维系统的开发等等。我国2008年举办奥运会和2010年举办世界博览会这两大事件将在一定程度上会推进宽带光纤接入网的发展。
　　
　　2GPON技术的介绍
　　GPON(Gigabitpassiveopticalnetwork)全名为Gigabit-capablePON吉比特/千兆位无源光纤网络，也是一种无源被动式光纤网路。GPON业务是BPON的一种扩展，相对于其他的PON标准而言，GPON标准提供了前所未有的高带宽（下行速率近2.5Gbps），其非对称特性更能适应宽带数据业务市场；它提供QoS的全业务保障，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；在承载GEM帧时，可以将TDM业务映射到GEM帧中，使用标准的8kHz(125μs)帧能够直接支持TDM业务。作为一种电信级的技术标准，GPON还规定了在接入网层面上的保护机制和完整的OAM功能。其下行最大传输速率可高达2.488Gps，上行最大传输速率达1.244Gbps，传输距离可达20到37公里，因而具有高带宽、高速、高效传输、大范围覆盖、用户接口丰富等的众多特点，是故，已被大多数运营商视为实现接入网业务的宽带化、综合化改造的理想技术。
　　作为ITU-T提出的一种灵活的宽带光纤接入技术，在GPON标准中，明确规定GPON需要支持的业务类型包括数据业务(Ethernet业务，包括IP业务和MPEG视频流)、PSTN业务(POTS，ISDN业务)、专用线(T1，E1，DS3，E3和ATM业务)和视频业务(数字视频)，可以满足多用户VoIP、采用MPEG-2或-4规格的多视频流(如IPTV)和标准分辨率电视(SDTV)或高清晰度电视(HDTV)和多用户高速互联网接入等“三网合一”的需求。且GPON中的多业务映射到ATM信元或GEM帧中进行传送，对各种业务类型都能提供相应的QoS保证。GPON一般采用树形（或树形）拓扑结构，在需要提供业务保护和通道保护的情况下，可加上保护环，可对某些光网络终端ONT提供保护功能。
　　3GPON技术的全新光接入网络架构
　　传统的网络架构、住宅用户和中小企业以及基站的接入都是垂直的网络，每个网络都是独立的，称之为烟囱式的网络。
　　
　　图1基于GPON技术的全新光接入网络架构
　　而全新的基于GPON技术的光接入网络，其大容量、长距离、全业务支持能力使我们现在可以从全网角度考虑，优化和改进原先的建设模式，使原来烟囱式的网络变为扁平的一体化网络，一个网络可以满足住宅、企业和移动基站的全业务接入，使3个网络变成1个网络，同时接入层和汇聚层网络融合使网络扁平化，网络从3层变成了2层，减少了设备种类和数量，提高网络可靠性，并极大地减少了机房建设，从而革命性地降低网络的TCO（如图1所示）。
　　4GPON的技术优势
　　GPON技术在接入物理速率、带宽效率和光分离比率、全业务承载能力以及安全性方面都具有明显优势，从而成为光接入时代的优选技术。以下是GPON技术优势的几个明显体现：
　　（1）支持源模式TDM，IP数据及视频业务，即包括IPTV的“三网合一”业务，并可向一个/多个用户同时提供持续、且可随时间调整带宽的能力。GPON可提供了IGMPProxy以及IGMPSnooping组播功能，能方便地实现组播控制，从而更好的满足开展IPTV组播业务的需求。
　　（2）容量大，可解决接入网瓶颈问题
　　下行2.488Gbps，上行1.244Gbps速率的吉比特级的GPON(千兆PON)网络系统，还可通过内置的CWDM模块可扩展到10Gbps。这样高的线路速率，将能支持更多的服务，也意味着能实现更多的营收。
　　（3）带宽高、资源共享
　　GPON更有近2.5G的高带宽，打开了光接入网原有的带宽瓶颈，为未来新业务（IP网络电视、三网合一等）的开展奠定了一个优质的带宽基础。而且高带宽是由单个用户（FTTH）独享或者由多用户共享（FTTB或FTTC等），并可提供优先级、QoS保证。
　　（4）传输效率高
　　将所有的传送数据采用全新的GFP适配协议封装为25us的定长帧结构，与APON和EPON技术相比，具有更少的开销字节和更高的传输效率；在近2.5G的传输带宽需求情况下，GPON的传输效率达93%，而A/BPON和EPON的传输效率分别是70%和49%。GPON的线路速率和效率及分割率很高，因此其提供的灵活性也越高。

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