有线电视宽带接入中GPON技术的应用发展

沙巍 崔玉柱

摘要

围绕PON技术（无源光纤网络），在21世纪初发展出了EPON和GPON两个标准。相比较而言GPON有着非常明显的优势在现阶段人们对网络的要求往更快、更大、更灵活的方向发展，GPON要有优势。本文简单分析了GPON，并由此探讨了基于GPON的有线电视宽带接入方面的问题，指出其在FTTH时代下的优势以及发展形势。仅供参考。

【关键词】GPON PON 有线电视宽带

GPON是围绕PON形成的一个标准族，当然围绕PON形成的标准族并非只有GPON，还有APON、BPON以及EPON。其中GPON与EPON在业内被认为是可能主导FTTH（光纤到户）时代的关键。具体谁将主导FTTH时代本文不做讨论，基于探索的目的，本文着重从GPON的角度来谈有线电视宽带入户问题。

1 GPON概述

谈GPON，离不开PON，所谓PON是为无源光纤网络，这种网络结构很简单，其复杂性主要表现在信号处理技术上，本文不做讨论。从网络结构来看PON网络中没有任何电子电源或电子器件，多个远端用户或者ONI共享一根光纤。从信号下行方向来看，局端/OLT通过广播的方式向所有远端用户/0N1发送信息，用户需要从中取出自己需要的信息，也就是从OLT端看，为单点发送，多点接收，而从ONU端看则是多点发送，单点接收。随着PON的发展，GPON应运而生。

所谓的GPON是一个标准族，也被称为无源光网络。它的网络结构与PON非常相似，主要就是OLT、ONU或ONT，加上单模光纤和无源分光器构成ODN即网管系统。GPON有着比其他PON标准更高的宽带速率，下行速度2.5Gbit/s，具备非对称特性，更适应当前宽带数据业务需求，且具备QoS全业务保障，可同时承载GEM帧和ATM信元。在GPON标准族中明确规定了其支撑的业务包括视频业务、专用线业务、PSTN业务和数据业务。

2 GPON在有线电视宽带中的应用与发展

随着三网融合的推进，有线电视宽带网络（即广播电视网）与电信网、互联网相互融合，并最终实现一根光纤入户。基于GPON的有线电视宽带接入，现在基本上全看运营商提供的网络基础设施属于哪一个标准，如果网络运营商提供的是GPON标准的网络基础设施，则就是GPON下的有线电宽带网，另一种就是EPON。当然根据相关研究来看，GPOIN总体上要比EPON要有优势，优势在宽带速率上最为显著。当然实际上不论是GPON还是EPON，核心都是PON，所以基于GPON的有线电视宽带接入，同样需要从PON的角度来进行探讨。

2.1 网络结构

基于上文分析，GPON本质上也是一种点到多点拓扑的无源光网络技术，这个无源说的是只有光纤和分光器（合光器）。重点在于OLT、ONU和ODNo其中OLT是网络侧端口，连接核心网和接入网，经ODN连接ONU。在PON技术中OLT是核心设备，主要负责跨带分配、实时监控、ONII控制、运行维护管理等。

ONU属于用户侧设备，为用户入网提供接口，连接用户后，接入ODN形成ODN网络，并接受OLT的集中管理。所以本质上现在有线电视宽带入网应用GPON，采取的组网方式是以PON技术为基础。网络结构上不复杂，组网很容易实现。但设备成本高，所以从现在的状况来看，GPON暂时还不能竞争过EPON，当然由于同属于PON技术范畴，现阶段也有一些应用，不过效果好坏有待商榷。实际上由于GPON组网并不复杂，但真正要用好，还需要靠网络协议。其技术复杂性主要就在于这个网络协议。

2.2 网络协议

GPON的协议栈包括PMD层与GTC层，其中GTC层则有两种封装模式，即上文提到的ATM和GEM。按照现在的IPTV业务发展来看，主要采用的全以太模式，那么在GPON应用中关键要选好协议，GEM模式是最佳的方案。GEM模式下的GTC可为用户提供三种接口，包括ATM客户接口、OTN管控接口和GEM客户接口。实际对应的就是用户侧。

而另一个PMD则对应的是PON接口，具体说就是OLT与ONU之间的光传输接口。而距离接口的距离以及光路数量将决定其具体参数，包括发送光功率、接收机灵敏度等。当然具体的应用要求应按照GPON相关标准，即ITU984.x系列标准。

2.3 关键技术

有线电视宽带接入中应用GPON，务必要解决如何保证距离不一的各类用户接入网络，并保证网络速率。因为上文提及GPON的PMD层参数要根据距离以及光分路比来确定。一个OLT下的用户有远近之别，有些近而有些远，为此要注意一些几个关键技术。

（1）ONU数据发送时刻控制以及测距。有线电视宽带是固定接入用户室内的，那么在上行数据传输上，用TDMA方式接入，由于上行数据会汇入同一条光纤，为保证上行数据不发生冲突，OLT就需要肩负起测距的作用，并根据测距来控制数据发送时刻。

（2）突发同步，GPON的核心是PON，不管是何種形式，PON的数据传输形式基本都是一致的。上行数据采用统计时分复用多地址接入，下行数据则是广播发送。基于GPON的有线电视宽带，上行数据实际上是突发信号，这对于ONU和OLT提出了高要求，必须要具备突发发射和连续接受功能。从现在的分光器来看，只有很少一部分能够支持，但支持的速率不高，而且成本高昂。

现阶段从IPTV或者是OTT业务来看，绝大部分的承载网络是EPON，GPON受突发同步的限制，应用不多。但GPON比之EPON，速率更快，从现在的状况来看，GPON已经逐步成为FTTH的主流，很显然市场前景非常的广阔。

PON技术中GPON和EPON是现在的主流，而GPON在宽带速率上是最高的，而且质量也很好，支撑多种业务形式，具备很高的扩展性，当技术积累到一定程度，成本也会下降，现在在成本方面与EPON相比没有优势，从现有的趋势来看，随着IPTV业务在政策导向作用下不断发展，虽然不是很健康，但其却是不可阻挡的趋势，人们对高清视频的需求，要求网络带宽必须要大，速度必须要快，而且要能够承担多种业务形态。GPON在这些方面都很有优势，不过由于在技术成熟度上还需要进一步探索，在FTTH时代，GPON要占据主导地位，还有很长一段路要走。

3 结束语

随着三网融合的深入，GPON这种围绕PON技术形成的技术逐渐成为光纤入户，宽带提速的热门技术之一。未来发展前景很广阔。当然由于PON技术不只GPON这一种，还有BPON（由APON更新而来）、EPON，其中EPON在目前是GPON的主要竞争对象。在有线电视宽带接入中用EPON还是GPON在现阶段还是见仁见智的问题，当然如果GPON的技术进一步进步，它的优势会非常明显。本文就此展开了简单的分析，可能存在不足，但希望有一定参考价值，并希望与业内人士共同探讨，讨论出合适的基于GPON的FTTH方案。

参考文献

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[3]邢禾.基于GPON技术的电信综合业务接入网的设计[D].浙江工业大学，2012.