GPON技术原理与应用分析

袁蕾

摘 要：针对GPON技术的相关内容，对GPON技术的基本原理进行了分析，包括GPON的结构和技术特点等，结合实际工程案例，分析了GPON技术的具体应用过程，并以小区接入为突破口，分析了GPON技术的优势。

关键词：GPON技术；单光纤；网络拓扑结构；远端接入设备

中图分类号：TN929.1 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.08.075

随着我国通信行业业务形式的变化，用户对接入网提出了更高的要求，各移动通信运营商也在此基础上大力发展了光纤接入建设，这在一定程度上带动了通信行业的发展。传统的宽带接入技术为XDSL、MSTP等，而从当前的应用效果来看，XDSL技术受到了接入距离、带宽等因素的影响，难以满足大众的需求，因此，应用一种新的技术势在必行。本文以此为背景，对GPON技术的相关内容进行分析和讨论。

1 GPON技术分析

GPON技术又称为吉比特无源光网络技术，起源于1995年逐渐形成的ATMPON技术。“GPON”理念最早在2002年被提出，在2004年形成了GPON的标准族。

1.1 GPON技术的特点

从目前GPON技术的应用情况看，其具有诸多特点，具体如表1所示。

1.2 GPON技术的结构分析

GPON技术采用与APON、EPON相同的网络拓扑结构，主要分为ONU、ODN、OLT三个部分，具体结构如图1所示。

在图1中，线路终端的OLT设置在局端，被设置在中心机房位置，与ONU网络单元相连，其为PON系统的核心功能设备，具有集中分配宽带、监控运行系统运行的功能；光分配网络ODN主要由光纤、无源光分路器两部分组成，负责在ONU与OLT之间提供光通道（如果有具体的操作要求，也可提供多个光通道）。此外，远端接入设备是连接用户端设备的核心接口，能汇聚用户端不同的业务数据流需求，从而实现对不同数据的采集。

1.3 GPON技术的原理分析

在应用过程中，GPON技术采用WDM技术为原理，实现了单光纤的双向传输。在操作中，为了有效分离同一根光纤上所有用户发射的信号，一般会采用以下2种数据复用技术：①对于下行数据流，可采用广播技术。由于下行帧长的格式为125 μs，采用广播技术可确保ONU能快速接收相同的数据。在操作过程中，需要通过ONUID划分不同的数据。此时，ONU可依靠其过滤功能获取需要的数据，并按照具体的操作要求控制数据的传输。②对于上行数据流，可采用TOMA技术。上行是指通过时分复用的方式传输数据，上行链路被分成不同的时隙，根据下行帧的字段给每个ONU分配上行时隙。在此情况下，所有ONU可按照一定的顺序发送数据，不会因争夺时隙而出现冲突。在整个系统中，每帧共有9 120个时隙。

从GPON技术的应用过程看，其所涉及的OLT在检测不同CONT-T业务负荷的过程中，通过预测ONU网络的堵塞情况，并根据网络状态可有效分配CONT-T资源。在上述过程中，不涉及VP、VC或Port ID所提供的QoS，将由两端的ATM/GEM client完成分配任务。在实际操作中，面对不同的业务要求，GPON技术可使用指针全面控制ONU。此时，ONU采用不同的传输方法能有效调整授权带宽和授权周期，从而保证业务对带宽的要求。

与其他PON技术相同，GPON技术也采用了一点到多点的网络拓扑结构，在数据光纤网络的支撑下实现了全业务接入。与传统的ATMAPON相比，GPON技术可在用户网络中传输以太帧，从而满足未来IP业务的发展要求。由于目前我国的IP网络建设已经形成了一定的规模，这就使得以太网的结构变得更加简单，且性能更强大。在此背景下，有可能实现GPON技术的大规模商业化应用，加之基于IP的各种业务的快速发展，保证了GPON技术能适应未来网络的发展趋势，成为未来接入技术的代表之一。

2 GPON技术的应用实例分析

2.1 应用概述

在考虑到接入网成本改造的相关问题，目前，大部分运营商在新开发的小区、楼盘的光纤接入中采用了GPON技术，并取得了良好的效果。某移动公司在一新校区金子昂楼盘的光纤接入中采用了GPON技术，在GPON FTTB模型下进行了接入控制。该方案具有以下3个优点：①楼内的多个用户可共同使用同一个ONU，这种处理方式明显提高了终端设备的利用效率，降低了成本投入；②在成本控制的基础上，有效控制了五类线的传输距离；③用户端可自由享用百兆带宽，且提高了接入性能。该移动公司于2012年在该小区采用了GPON FTTB接入模式。该小区共有住户356户，共20个单元，实现了点到多点的小区光纤接入。

2.2 具体应用描述

在该小区的组网中，OLT被设置在距离小区最近的局端机房，用以控制用户业务管理工作，包括汇总用户业务要求、发送用户业务要求等。OLT网络侧与PSTN连接，接入侧实现了单光纤与多个分光器的连接，并依靠单光纤与小区内部的各个单元楼的ONU设备连接在一起。由于ONU部署在单元楼道的内部，在连接过程中需要在充分考虑用户的数量、对接入网的需求，所以，分别选择了8，16，24路接口的ONU。其中，下行采用五类线直接接入用户家中，上行设有语音、宽带两种接口。在最终的处理中，该移动公司通过直接配置用户端口数据，可将用户带宽限制在百兆以下，并实现了上、下行带宽一致的目标。

2.3 应用优势分析

从该小区的应用实践结果看，应用GPON技术主要具备以下优势：①具有较强的业务拓展功能。与其他常规技术相比，GPON技术能承载多种协议和技术，能满足用户对视频数据等高带宽业务的需求，可为移动公司日后开拓新的业务奠定良好的基础。②故障率低，有助于控制维修成本。在传统接入网的设置中，由于铜缆接入技术的操作范围过大，严重影响了周边环境和居民的生活。相比之下，GPON技术具有的无源特性明显减少了施工对周边环境的影响，保证了线路质量，且其网络承载能力明显优于铜缆接入技术。

3 结束语

主要分析了GPON技术的原理及其在应用中的相关问题。该技术具有科技水平高、适用范围广等优点，能有效满足当前人们对现代通信的要求，且具有良好的应用价值。因此，相关人员应在GPON技术的研究中做到具体问题具体分析，从而在充分认识该技术先进性的基础上，了解人们对先进移动通信技术的需求，并进行相应的控制和优化，从而保证GPON技术得到更好的应用。

参考文献

[1]甘丽，沈淑红.EPON和GPON的OAM功能及其比较[J].光纤与电缆及其应用技术，2006（03）.

[2]王兵.GPON 技术原理与应用[J].中国高新技术产业，2011（03）.

[3]陈新宇.GPON技术在接入网中的应用研究[D].长春：吉林大学，2014.

〔编辑：张思楠〕