GPON

GPON简介

　　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。

GPON百科

　　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。

　　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。

　　层次模型

　　GPON 技术特征主要体现在传输汇聚层。GPON 协议参考模型如图所示， 其中传输汇聚层又分为PON 成帧子层和适配子层。GTC （GPON Transmission Convergence）的成帧子层完成GTC 帧的封装、终结所要求的ODN 传输功能， PON 的特定功能（ 如测距、带宽分配等）也在PON 的成帧子层终结， 在适配子层看不到。GTC 的适配子层提供PDU 与高层实体的接口。ATM 和GEM 信息在各自的适配子层完成业务数据单元（SDU）与协议数据单元PDU 的转换。OMCI 适配子层高于ATM 和GEM 适配子层， 它识别VPI/ VCI 和Port - ID， 并完成OMCI 通道数据与高层实体的交换。

　　GPON 在接入网中的应用GPON 可应用于接入网中的光纤到户、光纤到楼/ 路边和光纤到交接箱。

　　1. FTTB for Business

　　对称宽带业务（如Group Software、Content Broadcast、E-mail、文件交互等）POTS 和ISDN专用线（GPON 必须能以不同速率灵活地提供专用线业务）

　　2 。 FTTC 和FTTCab

　　非对称宽带业务（如数字广播业务、VOD、IPTV、文件下载、在线游戏等）对称宽带业务（如Content Broadcast、E-mail、文件交互、远程教育、远程诊断等）POTS 和ISDNxDSL 延伸

　　3 。 FTTH

　　非对称宽带业务（如数字广播业务、VOD、IP TV、文件下载等）对称宽带业务（ 如Content Broadcast、E-mail、文件交互、远程教育、远程诊断、在线游戏等）POTS 和ISDN技术标准

　　对于其他的PON标准而言，GPON标准提供了前所未有的高带宽，下行速率高达2.5Gbit/s，其非对称特性更能适应宽带数据业务市场。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。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。

　　在GPON标准中，明确规定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）。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。

　　EPON与GPON的介绍及主要区别比较

　　EPON 和GPON 产品比较　　EPON 和 GPON 作为光网络接入的两个主力成员，各有千秋，互有竞争，互有补充，互有借鉴，下面在各个方面对它们作个比较：　　速 率　　EPON 提供固定上下行 1。25 Gbps，采用 8b/10b 线路编码，实际速率为 1Gbps。page　　GPON 支持多种速率等级，可以支持上下行不对称速率，下行 2.5Gbps 或1.25Gbps，上行 1.25Gbps 或 622 Mbps，根据实际需求来决定上下行速率，选择相对应光模块，提高光器件速率价格比。　　本项结论：GPON 优于EPON。　　分路比　　分路比即一个 OLT 端口（局端）带多少个 ONU（用户端） 。　　EPON 标准定义分路比 1：32。　　GPON 标准定义分路比下列几种 1:32; 1:64;1:128　　其实，技术上 EPON 系统也可以做到更高的分路比，如 1：64，1:128，EPON 的控制协议可以支持更多的 ONU。分路比主要是受光模块性能指标的限制，大的分路比会造成光模块成本大幅度上升; 另外，PON 插入损失 15～18dB，大的分路比会 降低传输距离; 过多的用户分享带宽也是大分路比的代价。　　本项结论：GPON 提供多选择性，但是成本上考虑优势并不明显 最大传送距离GPON 系统可支持的最大物理距离，当光分路比为 1:16 时，应支持 20km 的最大物理距离;当光分路比为 1:32 时，应支持 10km 的最大物理距离。 EPON 与此相同，本项结论：相等。　　QOS （Quality of Service）　　EPON 在 MAC 层 Ethernet 包头增加了 64 字节的 MPCP 多点控制协议　　（multipointcontrolprotocol），MPCP 通过消息、状态机和定时器来控制访问 P2MP 点到多点的拓扑结构，实现 DBA 动态带宽分配。MPCP 涉及的内容包括 ONU 发送时隙的分配、ONU 的自动发现和加入、向高层报告拥塞情况以便动态分配带 宽。MPCP 提供了对 P2MP 拓扑架构的基本支持，但是协议中并没有对业务的优先级进行分类处理，所有的业务随机的竞争着带宽，GPON 则拥有更加完善的 DBA，具有优秀 QoS 服务能力。　　GPON 将业务带宽分配方 式分成 4 种类型，优先级从高到低分别是固定带宽（Fixed）、保证带宽（Assured） 、非保证带宽（Non-Assured）和尽力而为带宽（BestEffort）。 DBA 又定义了业务容器（traffic container， T-CONT）作为上行流量调度单位， 每个 T-CONT由 Alloc-ID 标识。每个 T-CONT 可包含一个或多个 GEM Port-ID。 T-CONT 分为 5 种业务类型，不同类型的 T-CONT 具有不同的带宽分配方式，可以满足不同业务流对时延、抖动、丢包率等不同的 QoS 要求。T-CONT 类型 1 的特点是固定带宽固定时隙，对应固定带宽（Fixed）分配，适合对时延敏感的业务，如话音业务; 类型 2 的特点是固定带宽但时隙不确定，对应保证带宽（Assured）分配，适合对抖动要求不高的固定带宽业务，如视频点播业务;类型 3 的特点是有最小带宽保 证又能够动态共享富余带宽，并有最大带宽的约束，对应非保证带宽（Non-Assured）分配，适合于有服务保证要求而又突发流量较大的业务，如下载业务;类型 4 的特点是尽力而为（BestEffort），无带宽保证，适合于时延和抖动要求不高的业务，如 WEB 浏览业务;类型 5 是组合类型，在分配完保证和非保证带宽后，额外的带宽需求尽力而为进行分配。　　本项结论：GPON 优于 EPON　　运营、维护 OAM　　EPON 没有对 OAM 进行过多的考虑，只是简单的定义了对 ONT 远端故障指示、环回 和链路监测， 并且是可选支持。　　GPON 在物理层定义了PLOAM（Physical Layer OAM），高层定义了 OMCI（ONT Management and Control Interface），在多个层面进行 OAM 管理。 PLOAM 用于 实现数据加密、状态检测、误码监视等功能。 OMCI信道协议用来管理高层定义 的业务，包括ONU的功能参数集、T-CONT业务种类与数量、QoS参数，请求配置信息和性能统计，自动通知系统的运行事件，实现OLT对ONT的配置、故障诊断、性能和安全的管理。page　　本项结论：GPON 优于 EPON　　链路层封装和多业务支持　　如图二所示，EPON沿用了简单的以太网数据格式，只是在以太网包头增加了64字节的MPCP点到多点控制协议来实现EPON系统中的带宽分配，带宽轮讯，自动发 现，测距等工作。对于数据业务以外的业务（如 TDM 同步业务）的支持没有作过多研究，很多 EPON 厂家开发了一些非标准的产品来解决这个问题，但是都不理想， 很难满足电信级的 QoS 要求。　　GPON 基于完全新的传输融合（TC）层，该子层能够完成对高层多样性业务的适 配，如图二所示，定义了 ATM 封装和 GFP 封装（通用成帧协议），可以选择二者 之一进行业务封装。鉴于目前 ATM 应用并不普及，于是一种只支持 GFP 封装的 GPON。lite 设备应运而生，它把 ATM 从协议栈中去除以降低成本。　　GFP 是一种通用的适用于多种业务的链路层规程， ITU 定义为 G。7041。GPON 中对GFP作了少量的修改， 在 GFP 帧的头部引入了 Port ID，用于支持多端口复用; 还引入了 Frag（Fragment）分段指示以提高系统的有效带宽。并且只支持面向变长数据的数据处理模式而不支持面向数据块的数据透明处理模式，GPON 具有强大的多业务承载能力。GPON 的 TC 层本质上是同步的，使用了标准的8kHz（125μm）定长帧，这使 GPON 可以支持端到端的定时和其他准同步业务， 特别是可以直接支持TDM业务，就是所谓的NativeTDM，GPON 对 TDM 业务具备“天然”的支持。　　本项结论：对多业务的支持 GPON 的 TC 层要比 EPON 的 MPCP 强大。

　　图二：GPON与EPON 协议栈比较　　网络层次GPONEPON　　L3ATMTDMIPTDMIP　　L2ETHERNETETHERNET WITH MPCP　　GFP　　L1PON-PHYPON-PHY　　结 语　　EPON 和 GPON 各有千秋，从性能指标上 GPON 要优于 EPON，但是 EPON 拥有了时间和成本上的优势，GPON 正在迎头赶上，展望未来的宽带接入市场也许并非谁替代谁， 应该是共存互补。对于带宽、多业务，QoS 和安全性要求较高以及 ATM 技术 作为骨干网的客户，GPON 会更加适合。而对于成本敏感，QoS，安全性要求不高的客户群，EPON 成为主导。