GPON寬帶接入設(shè)備的應(yīng)用研究論文

1、南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）題 目： gpon寬帶接入設(shè)備的研究 專 業(yè)： 通信工程 學(xué)生姓名： 班級(jí)學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 指導(dǎo)單位： 通信與信息工程學(xué)院 日期：2009年11月16日 至2010年6月11日摘 要gpon(gigabit-capable pon) 千兆無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是基于itu-tg.984.x標(biāo)準(zhǔn)的最新一代寬帶無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)接入標(biāo)準(zhǔn)，具有高帶寬，高效率，大覆蓋范圍，用戶接口豐富等眾多優(yōu)點(diǎn)，被大多數(shù)運(yùn)營(yíng)商視為實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)業(yè)務(wù)寬帶化，綜合化改造的理想技術(shù)。本課題通過(guò)搭建gpon小型寬帶接入網(wǎng)試驗(yàn)，對(duì)目前主流的gpon寬帶接入技術(shù)進(jìn)行研究，對(duì)目前國(guó)內(nèi)主流的gp

2、on產(chǎn)家的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，業(yè)務(wù)提供能力等方面進(jìn)行分析比較。對(duì)gpon的行業(yè)形勢(shì)進(jìn)行分析，對(duì)各個(gè)廠家的gpon設(shè)備各方面的性能進(jìn)行分析。經(jīng)過(guò)各個(gè)方面的分析，gpon的大寬帶、高業(yè)務(wù)、強(qiáng)功能等優(yōu)勢(shì)使之成為將來(lái)光纖通信的重要技術(shù)。 關(guān)鍵詞：寬帶接入；無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)；以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)；千兆無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)；千兆無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的封裝方法abstractgpon (gigabit-capable pon) gigabit passive optical network, passive optical network technology is based on standard itu-tg.984.x the late

3、st generation of broadband passive optical network access standards, with high bandwidth, high efficiency, large covered scope, rich user interface and many other advantages achieved by most operators as a broadband access network business, integrated technology transformation of the ideal. the issu

4、e of broadband by small-scale structures gpon access network test, the current mainstream research gpon broadband access technology, on the domestic mainstream gpon network equipment manufacturers have the quality of service provision capability aspects are analyzed. the situation on the gpon indust

5、ry analysis, on a production home gpon equipment to conduct all aspects of performance, were analyzed. the big broadband, high gpon business, strong function advantage has become an important technology in the future of the optical fiber communication.keywords: big band access; passive optical netwo

6、rk; ethernet passive optical network; gigabit-capable pon; gpon encapsulation method目 錄第一章 概述11.1課題背景11.2寬帶接入技術(shù)21.3中國(guó)寬帶接入市場(chǎng)的簡(jiǎn)介6第二章 pon技術(shù)的綜合比較72.1 p0n技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)現(xiàn)狀72.2 pon技術(shù)的簡(jiǎn)介92.2.1apon和bpon技術(shù)92.2.2epon技術(shù)112.2.3gpon技術(shù)142.3各種p0n技術(shù)的比較15第三章 gpon的關(guān)鍵技術(shù)研究173.1 gpon 的產(chǎn)生173.2 gpon 技術(shù)簡(jiǎn)介173.2.1 gpon 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)173.2.2

7、gpon 協(xié)議棧183.2.3 gpon 封裝方法 gem183.2.4 gpon 的傳輸匯聚子層（ gtc ）193.3 gpon 的 幀結(jié)構(gòu)193.3.1 gpon下行幀結(jié)構(gòu)193.3.2gpon上行幀結(jié)構(gòu)203.4. gpon 的技術(shù)優(yōu)勢(shì)213.5小結(jié)21第四章 gpon與epon若干技術(shù)的比較234.1 gpon與epon的比較234.1.1gpon與epon的主要技術(shù)244.1.2 gpon與epon的業(yè)務(wù)協(xié)議264.1.3gpon與epon的ftth協(xié)議模型264.2 gpon與epon關(guān)鍵技術(shù)比較研究的意義28第五章 gpon的未來(lái)行業(yè)形勢(shì)的發(fā)展295.1 gpon成爭(zhēng)奪商務(wù)利器

8、295.2 gpon設(shè)備介紹295.3各通信廠家gpon的分析31結(jié)束語(yǔ)33致 謝34參考文獻(xiàn)35南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院2010屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章 概述1.1 課題背景隨著internet的迅猛發(fā)展，人們對(duì)遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、視頻會(huì)議等多媒體應(yīng)用的需求大幅度增加，電子商務(wù)更是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的典型熱點(diǎn)。同時(shí)，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬及速率也提出了更高的要求，促使網(wǎng)絡(luò)由低速向高速、由共享到交換、由窄帶向?qū)拵Х较蜓杆侔l(fā)展。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以說(shuō)是當(dāng)前業(yè)界最為熱門(mén)的技術(shù)之一，我們可以把網(wǎng)絡(luò)劃分為兩個(gè)部分：骨干網(wǎng)和接入網(wǎng)。接入網(wǎng)即是終端用戶和骨干網(wǎng)絡(luò)之間的連接部分。隨著骨干網(wǎng)速度的快速提升，各種寬帶接入技術(shù)開(kāi)

9、始涌現(xiàn)。從發(fā)展來(lái)看，光纖接入，特別是寬帶光接入輔助無(wú)線接入手段將占主導(dǎo)地位。目前，對(duì)于骨干網(wǎng)來(lái)講，各種寬帶組網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)或正在迅速發(fā)展中日趨成熟和完善，建立全光骨干網(wǎng)絡(luò)已被提到日程上來(lái)，可以說(shuō)骨干網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)為承載各種寬帶業(yè)務(wù)作好了準(zhǔn)備。但是通信網(wǎng)與用戶之間的接入網(wǎng)發(fā)展相對(duì)滯后，大部分用戶還是通過(guò)基于電路交換的、窄帶的、模擬化的接入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息傳輸和交換，接入網(wǎng)技術(shù)已成為制約通信發(fā)展的瓶頸。為了適應(yīng)新的形勢(shì)和需要，出現(xiàn)了多種寬帶接入網(wǎng)技術(shù)。但從發(fā)展來(lái)看，光纖接入，特別是寬帶光接入輔助無(wú)線接入手段將占主導(dǎo)地位。自從1987年英國(guó)電信公司的研究人員提出了無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(pon)的概念開(kāi)始，接入網(wǎng)技術(shù)從此進(jìn)人

10、了一片新的天地，尤其是在1995年fsan聯(lián)盟定義一個(gè)通用的標(biāo)準(zhǔn)后，不少設(shè)備制造商投資開(kāi)發(fā)pon相關(guān)產(chǎn)品，運(yùn)營(yíng)商積極關(guān)注pon的應(yīng)用。因此，pon得到了極大的發(fā)展，業(yè)界公認(rèn)pon代表了未來(lái)接入網(wǎng)的發(fā)展方向。在時(shí)間上pon先后出現(xiàn)了atm無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(apon)、以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(epon)、吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)(gigabit pon)三種技術(shù)。 最早的代表技術(shù)apon由于承載協(xié)議復(fù)雜、業(yè)務(wù)效率不高等原因在無(wú)源接人網(wǎng)的應(yīng)用前景中并不樂(lè)觀;基于以太網(wǎng)的epon依靠較為成熟的技術(shù)、產(chǎn)品和較低的成本等優(yōu)勢(shì)在目前的市場(chǎng)中是個(gè)寵兒，但是epon采用sb/iob線路編碼，其寬帶損耗大，效率低。另外它主要支持以太

11、網(wǎng)業(yè)務(wù)，承載時(shí)延敏感的話音服務(wù)時(shí)會(huì)引起qos問(wèn)題。gpon作為新一代無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)，從一開(kāi)始就綜合考慮了pon的應(yīng)用和要求，在傳送多業(yè)務(wù)時(shí)對(duì)提供高比特率和高效率有明確的保證，同時(shí)提供可靠的qos機(jī)制和簡(jiǎn)便的管理功能。gpon倍受運(yùn)營(yíng)商的關(guān)注和青睞，很多人認(rèn)可gpon將會(huì)是最后一公里接入技術(shù)的佼佼者。1.2 寬帶接入技術(shù)目前，對(duì)于骨干網(wǎng)來(lái)講，各種寬帶組網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)或正在迅速發(fā)展中日臻成熟和完善，建立全光骨干網(wǎng)絡(luò)已被提到日程上來(lái)，可以說(shuō)骨干網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)為承載各種寬帶業(yè)務(wù)作好了準(zhǔn)備(如圖1-1)。但是通信網(wǎng)與用戶之間的接入網(wǎng)發(fā)展相對(duì)滯后，大部分用戶還是通過(guò)基于電路交換的、窄帶的、模擬化的接入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信

12、息傳輸和交換，接入網(wǎng)技術(shù)已成為制約通信發(fā)展的瓶頸。 為了適應(yīng)新的形勢(shì)和需要，出現(xiàn)了多種寬帶接入網(wǎng)技術(shù)。但從發(fā)展來(lái)看，光纖接入，特別是寬帶光接入輔以無(wú)線接入手段將占主導(dǎo)地位。寬帶的定義：指多媒體業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)上傳送所需要的最小帶寬，其多媒體傳送效果能被人們所接受。寬帶接入：指用戶需要通過(guò)一定的通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)支持實(shí)現(xiàn)用戶和internet的高速連接。由于種種原因，從通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)到用戶端“最后一公里”成為寬帶接入的“瓶頸”。圖1-1 全球?qū)拵Ы尤胗脩魯?shù)及增長(zhǎng)率目前，實(shí)現(xiàn)主要有以下幾種方式：xdsl、cable modem、吉比特以太網(wǎng)、無(wú)線接入技術(shù)和光纖接入技術(shù)。下面將逐一介紹。1.xdsl xdsl是h

13、dsl、asdl、vdsl等技術(shù)的統(tǒng)稱。在xdsl的這幾項(xiàng)技術(shù)中，由于hdsl主要支持2mbits及以下的速率，vdsl提供的速率雖然很高（可達(dá)25mbits以上），但線路長(zhǎng)度較短（25mbits時(shí)約為1km），已部分技術(shù)尚未完全確定，故在實(shí)際使用中，adsl（asymmetric digital subscriber line）相比最為普遍(如圖1-2),我們以adsl為例介紹xdsl技術(shù)。 adsl即非對(duì)稱數(shù)字用戶線路，是一種在普通電話線上進(jìn)行寬帶通信的技術(shù)。adsl是利用現(xiàn)有的電話網(wǎng)絡(luò)，以市話雙絞銅線為傳輸介質(zhì)的點(diǎn)到點(diǎn)的寬帶傳輸技術(shù)，為用戶提供上、下行非對(duì)稱的傳輸速率，上行（從用戶到網(wǎng)絡(luò)

14、）為低速的傳輸，可達(dá)1.5mbits；下行（從網(wǎng)絡(luò)到用戶）為高速傳輸，可達(dá)8mbits，非常符合普通用戶聯(lián)網(wǎng)的實(shí)際需要。adsl的傳輸速率比傳統(tǒng)的模擬調(diào)制解調(diào)器快100多倍，也是傳輸速率達(dá)128kbits的isdn（綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)）所無(wú)法比擬的。adsl最初主要是針對(duì)視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)的，隨著技術(shù)的發(fā)展，逐步成為了一種較方便的寬帶接入技術(shù)。adsl滿足了用戶即時(shí)接入internet服務(wù)的需求。這一技術(shù)極大地推動(dòng)了高速數(shù)據(jù)傳輸，如會(huì)議電視、vod、hdtv等業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)。圖1-2 不同技術(shù)的用戶份額2.cable modem有線電視網(wǎng)只是傳送電視信號(hào)，而cable modem寬帶接入則是利用原來(lái)的電

15、纜傳輸線路，經(jīng)過(guò)改造來(lái)實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)和通訊。由于有線電視采用同軸電纜，因此其帶寬容量相當(dāng)大，下傳速率可以達(dá)到30mpbs。但它的問(wèn)題也是顯而易見(jiàn)的，因?yàn)橛芯€電視的同軸電纜是按單行道模式設(shè)計(jì)，所以有線電視網(wǎng)必須將單向傳輸改制為雙向傳輸才能實(shí)現(xiàn)因特網(wǎng)功能。另外，cable modem采用樹(shù)型結(jié)構(gòu)(如圖1-3)，在樹(shù)型節(jié)點(diǎn)上簡(jiǎn)單地將幾個(gè)節(jié)點(diǎn)連在一起。因此，它實(shí)際上是一個(gè)總線型網(wǎng)絡(luò)，這就意味著用戶要和鄰居共享有限的帶寬，所以當(dāng)同一時(shí)間上網(wǎng)人數(shù)多時(shí)，有線電視的上網(wǎng)速度會(huì)變慢。不過(guò)，由于cable modem網(wǎng)絡(luò)的骨干部分是由光纖組成，而光纖的速度幾乎是沒(méi)有限制的，因此只要讓有線電視網(wǎng)中光纖的部分增加，同軸電纜

16、的部分減少，cable modem的擴(kuò)充能力是極強(qiáng)的，所以共享式的結(jié)構(gòu)不一定對(duì)速度產(chǎn)生太大影響。 圖1-3 樹(shù)型結(jié)構(gòu)3.吉比特以太網(wǎng) 關(guān)于以太網(wǎng)模式的高速接入大家都比較熟悉，以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)已經(jīng)被證明是最廣泛和占主導(dǎo)地位的lan技術(shù)。吉比特以太網(wǎng)是一種新型高速局域網(wǎng)，它可以提供高達(dá)1gbits的通信帶寬，采用和傳統(tǒng)10兆比特、100兆比特以太網(wǎng)同樣的csmacd協(xié)議、幀格式和幀長(zhǎng)，因此可以實(shí)現(xiàn)在原有低速以大網(wǎng)基礎(chǔ)上平滑、連續(xù)性的網(wǎng)絡(luò)升級(jí)，從而能最大限度地保護(hù)用戶以前的投資。利用光纖接入用戶局域網(wǎng)，用戶接入速度只受限于光纖的接入速率。另外，吉比特以太網(wǎng)總體的開(kāi)銷(xiāo)，包括購(gòu)置和維護(hù)開(kāi)銷(xiāo)都比較低，具

17、備可支持新應(yīng)用和新數(shù)據(jù)類型的能力，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)可以有相當(dāng)?shù)撵`活性，還能夠提供內(nèi)部局域網(wǎng)通信。 4.無(wú)線接入 無(wú)線接入可分為移動(dòng)接入與固定接入兩種。其中移動(dòng)接入又可分為高速和低速兩種。高速移動(dòng)接入一般可用蜂窩系統(tǒng)、衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)、集群系統(tǒng)等。低速接入系統(tǒng)可用pgn的微小區(qū)和毫微小區(qū)，如 cdma的 will、pacs、phs等。固定接入是從交換節(jié)點(diǎn)到固定用戶終端采用無(wú)線接入，它實(shí)際上是pstnisdn網(wǎng)的無(wú)線延伸。其目標(biāo)是為用戶提供透明的pstnisdn業(yè)務(wù)，固定無(wú)線接入系統(tǒng)的終端不含或僅含有限的移動(dòng)性。接入方式有微波一點(diǎn)多址、蜂窩區(qū)移動(dòng)接入的固定應(yīng)用、無(wú)線用戶環(huán)路及衛(wèi)星vsat網(wǎng)等。固定無(wú)線接入

18、系統(tǒng)以提供窄帶業(yè)務(wù)為主，基本上是電話業(yè)務(wù)。主要的寬帶固定無(wú)線接入技術(shù)有3類，即已經(jīng)投入使用的多路多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)（mmds）、直播衛(wèi)星系統(tǒng)（dbs）以及正在做現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)（lmds）。前兩者已為大家熟知，而lmds則是剛剛興起，近來(lái)才逐漸成為熱點(diǎn)的新興寬帶無(wú)線接入技術(shù)。5.光纖接入 光纖接入技術(shù)(圖1-4)是指局端與用戶之間完全以光纖作為傳輸媒體的接入方式，用戶網(wǎng)光纖化有很多方案，有光纖到路邊（fttc）、光纖到小區(qū)（ftti）、光纖到辦公室（ftto）、光纖到大樓（fttf）、光纖到家庭（ftth）。但不管是何種領(lǐng)域的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)光纖到戶都是為了滿足高速寬帶業(yè)務(wù)以及雙向?qū)拵I(yè)務(wù)的客觀

19、需要。光纖用戶網(wǎng)的主要技術(shù)是光波傳輸技術(shù)，目前光纖傳輸?shù)膹?fù)用技術(shù)發(fā)展相當(dāng)快，多數(shù)已處于實(shí)用化。復(fù)用技術(shù)用得最多的有時(shí)分復(fù)用（tdm）、波分復(fù)用（wdm）、頻分復(fù)用（fdm）、碼分復(fù)用（cdm）等。圖1-4 光纖接入技術(shù)的模型結(jié)論：寬帶接入網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模巨大、需求旺盛、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，其發(fā)展包含了無(wú)數(shù)的機(jī)遇，而且市場(chǎng)之大前所未有，吸引了制造商、運(yùn)營(yíng)企業(yè)和業(yè)務(wù)提供者的廣泛參與。無(wú)論采用何種接入技術(shù)，只有最大程度地滿足用戶的需求，才能有效占領(lǐng)市場(chǎng)。而且毋庸置疑的是，現(xiàn)行的各種技術(shù)方案終將過(guò)渡到一個(gè)理想的階段光纖到戶。表1-1 寬帶接入技術(shù)的分類1.3 中國(guó)寬帶接入市場(chǎng)的簡(jiǎn)介2009 年第二季度，國(guó)內(nèi)寬帶

20、接入用戶增長(zhǎng)勢(shì)頭減緩，寬帶接入用戶的季度增長(zhǎng)率為5.6%，比一季度下降了2.8個(gè)百分點(diǎn)。截至2009年二季度末，我國(guó)寬帶接入用戶總數(shù)達(dá)到5943 萬(wàn)戶。dsl 用戶繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)勢(shì)頭，2009 年上半年新增763.8萬(wàn)用戶，其中第二季度新增353.7 萬(wàn)，比2008 年的季度新增用戶的平均值高出34.2%。2009 年上半年，電信運(yùn)營(yíng)商的寬帶業(yè)務(wù)收入累計(jì)達(dá)到242億元，與上年同期相比增長(zhǎng)了38%；寬帶業(yè)務(wù)收入在全部電信業(yè)務(wù)收入中的占比為6.9%，比上年同期提高了1.3個(gè)百分點(diǎn)。由于更多用戶選擇接入速率更高、資費(fèi)相應(yīng)也高一些的接入業(yè)務(wù)，以及寬帶增值業(yè)務(wù)的日益豐富，中國(guó)電信和中國(guó)網(wǎng)通的寬帶用戶a

21、rpu 值均出現(xiàn)小幅度上升第二章 pon技術(shù)的綜合比較隨著通信系統(tǒng)的發(fā)展，電信業(yè)務(wù)已由以語(yǔ)音為主的窄帶業(yè)務(wù)向語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和視頻等多媒體寬帶業(yè)務(wù)方向發(fā)展。為了實(shí)現(xiàn)多媒體通信，公用電信網(wǎng)絡(luò)必須具有寬帶的交互接入能力。目前，實(shí)現(xiàn)寬帶交互接入的技術(shù)方案主要有:銅雙絞線xdsl、銅纜hfc、有線光纖寬帶接入、無(wú)線寬帶接入等。特別是基于光纖寬帶接入的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò) (pon)技術(shù)，以其經(jīng)濟(jì)有效的特點(diǎn)正在獲得廣泛的應(yīng)用。各種pon技術(shù)也得到了很好的發(fā)展，目前pon無(wú)源光網(wǎng)絡(luò) (passive optical network)就是一種很有效的技術(shù)，具有成本低、兼容性好、技術(shù)成熟、可維護(hù)性強(qiáng)、可控性好、多業(yè)務(wù)接入等特

22、點(diǎn)，能很好的解決用戶對(duì)帶寬的要求。用戶寬帶業(yè)務(wù)接入技術(shù)以實(shí)現(xiàn)光纖到家(ftth)為目標(biāo)，結(jié)合無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(pon)的組網(wǎng)技術(shù)和atm、副載波復(fù)用(scm)、ethernet、密集波分復(fù)用(dwdm)等傳輸技術(shù)，開(kāi)發(fā)出經(jīng)濟(jì)、高效的寬帶業(yè)務(wù)接入系統(tǒng)。2.1 p0n技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)現(xiàn)狀無(wú)源光網(wǎng)絡(luò) (pon)技術(shù)是一種點(diǎn)到多點(diǎn)的光纖接入技術(shù)，它由局側(cè)的olt(光線路終端)、用戶側(cè)的onu(光網(wǎng)絡(luò)單元)以及odn(光分配網(wǎng)絡(luò))組成。一般其下行采用tdm廣播方式，上行采用tdma(時(shí)分多址接入)方式，pon的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要取決于odn的結(jié)構(gòu)，通?？蓺w納為單星型、樹(shù)型、總線型和環(huán)型等四種類型，也就是pon的四種

23、基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。所謂“無(wú)源”，是指odn中不含有任何有源電子器件及電子電源，全部由光分路器(splitter)等無(wú)源器件組成，因此其管理維護(hù)的成本較低。pon技術(shù)的概念是20世紀(jì)90年代初提出的，可分為用于窄帶tdm業(yè)務(wù)接入的窄帶pon技術(shù)和用于寬帶接入的基于atm傳送的bpon(apon)、基ethernet分組傳送的epon技術(shù)以及兼顧 atm/ethernet燈tdm綜合化的gpon技術(shù)。經(jīng)過(guò)10多年的變遷，pon技術(shù)的經(jīng)歷了從窄帶pon到bpon(atmpon)再到epon及gpon的發(fā)展歷程，這其中，itu-t在pon技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作中發(fā)揮了主導(dǎo)作用，相繼出臺(tái)了g982(窄帶pon)、

24、g983系列(bpon)以及g984系列(gpon)等一系列標(biāo)準(zhǔn)建議，而ieee在pon標(biāo)準(zhǔn)化上也非?；钴S，并于2004年推出了ieee802.3標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前無(wú)論是中國(guó)還是全球，寬帶業(yè)務(wù)的發(fā)展正朝寬帶化、業(yè)務(wù)綜合化和網(wǎng)絡(luò)光纖化發(fā)展。隨著光纖在長(zhǎng)途網(wǎng)、城域網(wǎng)乃至接入網(wǎng)的主干段的大量應(yīng)用，運(yùn)營(yíng)商在接入網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)有效的發(fā)展，就應(yīng)該將光纖繼續(xù)向接入網(wǎng)的配線段和引入線部分延伸，從而最終實(shí)現(xiàn)ftth。經(jīng)過(guò)這些年來(lái)的技術(shù)演進(jìn)，點(diǎn)到點(diǎn)的光以太網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成熟，epon和gpon標(biāo)準(zhǔn)也都已經(jīng)在2005年完成，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備正逐步成熟;而且光纖接入的成本隨著部署規(guī)模的不斷擴(kuò)大正在逐漸降低。因此，寬帶業(yè)務(wù)

25、發(fā)展趨勢(shì)和pon接入的一些技術(shù)與經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)將促進(jìn)運(yùn)營(yíng)商在新建網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)接入網(wǎng)絡(luò)的改造。不斷增加新業(yè)務(wù)帶寬需求推動(dòng)下，運(yùn)營(yíng)商在建設(shè)pon網(wǎng)絡(luò)時(shí)，必須考慮提供更高的帶寬與業(yè)務(wù)能力，以滿足不斷增長(zhǎng)的用戶需求和競(jìng)爭(zhēng)壓力，努力架構(gòu)一張面向未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)。在光接入網(wǎng)中若光配線網(wǎng)(odn)全部由無(wú)源器件組成，不包括任何有源節(jié)點(diǎn)，則這種光接入網(wǎng)就是pon。在電信運(yùn)營(yíng)商的中心交換局(co)與用戶端之間配置光接入線路提供一種低成本的方法。根據(jù)技術(shù)體制，則分為pdh光接入技術(shù)、sdh光接入技術(shù)、atm光接入技術(shù)和以太網(wǎng)光接入技術(shù)等。圖2-1是oan的參考配置。光線路終端(olt)為odn提供網(wǎng)絡(luò)接口并連至一個(gè)或多個(gè)odn

26、。odn為olt和光網(wǎng)絡(luò)單元(onu)提供傳輸手段。onu為oan提供用戶側(cè)接口并和odn相連。pon位于業(yè)務(wù)網(wǎng)接口 (snd與用戶網(wǎng)絡(luò)接口(und之間，通過(guò)sni與業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)相連，通過(guò)uni與用戶設(shè)備相連。一個(gè)典型的epon系統(tǒng)由olt(光線路終端)、odn(光分配網(wǎng)絡(luò))、onu/ont(光網(wǎng)絡(luò)單元/光網(wǎng)絡(luò)終端)和ems(網(wǎng)元管理系統(tǒng))組成。其中0lt位于中心交換局的機(jī)架上，它既是一個(gè)交換機(jī)或路由器，又是一個(gè)多業(yè)務(wù)提供平臺(tái)，提供epon系統(tǒng)與業(yè)務(wù)提供商的核心數(shù)據(jù)、視頻和電話網(wǎng)絡(luò)之間的接口。它通過(guò)一個(gè)ems鏈接到業(yè)務(wù)提供商的核心網(wǎng)絡(luò)上。odn由pos和光纖構(gòu)成。pos是一個(gè)連接olt和onu的無(wú)

27、源設(shè)備，可以置于全天候的環(huán)境中，它分發(fā)下行數(shù)據(jù)并集中上行數(shù)據(jù)。一般一個(gè)pos的分線率為16、32或64，并可以多級(jí)連接。圖2-1 光接入網(wǎng)的參考結(jié)構(gòu)r:接收節(jié)點(diǎn)，s:發(fā)送節(jié)點(diǎn)，t:用戶端，af:適配功能onu/ont位于用戶端，放在一個(gè)住戶、企業(yè)處。onu與ont的區(qū)別在于ont直接位于用戶端，而 onu與用戶間還有其他的網(wǎng)絡(luò)，如以太網(wǎng)。onu放在網(wǎng)絡(luò)接口單元)附近或與其合為一體。pon技術(shù)始于20世紀(jì)80年代初，目前市場(chǎng)上的pon產(chǎn)品按照其采用的技術(shù)，根據(jù)其所傳輸信息的數(shù)據(jù)幀成幀格式和媒質(zhì)訪問(wèn)協(xié)議的不同主要分為apon舊 pon(atmpon/寬帶pon)、epon(以太網(wǎng)pon)和gpon

28、(千兆比特pon)，其中，gpon是最新標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)品化的技術(shù)。下面我們對(duì)幾種具體的pon技術(shù)分別進(jìn)行介紹。2.2 pon技術(shù)的簡(jiǎn)介2.2.1 apon和bpon技術(shù)apon和bpon技術(shù)采用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò) (pon)可以降低光纖接入成本、提高接入性能、利于寬帶業(yè)務(wù)接入。以atm傳輸技術(shù)為基礎(chǔ)的pon簡(jiǎn)稱為atm-pon，它基于時(shí)分復(fù)用技術(shù)，并且被認(rèn)為是目前能夠較好地解決寬帶接入的方案之一。圖2-2 atm-pon方案原理atm-pon為用戶提供的寬帶接入較為靈活，其下行速率可以是622mbit/s或155mbt/s，上行速率為155mbit/s。atm-pon方案原理(如圖2-2)，一個(gè)無(wú)源光分路

29、器(olt)能夠連接16至犯?jìng)€(gè)onu，一個(gè)onlj能夠連接幾十個(gè)用戶單元設(shè)備(cpe)，通過(guò)將atm交叉連接模塊配置在olt中、將atm的業(yè)務(wù)模塊配置在各個(gè)onu中，為用戶提供交互式寬帶業(yè)務(wù)。其下行方向采用基于atm信元的復(fù)用技術(shù)，上行方向則采用tdma控制協(xié)議控制用戶入網(wǎng)。上、下行方向的atm信元均被封裝成atm-pon分組信元結(jié)構(gòu)，即在每個(gè)分組信元的頭部附加一個(gè)字節(jié)的信頭，以提供網(wǎng)絡(luò)同步及與傳輸相關(guān)的功能，如上行， idma協(xié)議的onu標(biāo)識(shí)等。網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行和維護(hù)功能(oam)則通過(guò)物理層信元 (ploam)傳送。1)為了實(shí)現(xiàn)tdma控制技術(shù)，需要解決光功率動(dòng)態(tài)調(diào)整、測(cè)距延時(shí)、突發(fā)同步等問(wèn)題光

30、功率的動(dòng)態(tài)調(diào)整問(wèn)題:atm-pon系統(tǒng)組網(wǎng)一般采用樹(shù)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，各個(gè)onu至olt的光纖路經(jīng)長(zhǎng)度不同，光信號(hào)受到的傳輸衰耗不同。要求olt的光接收器具有較大的光功率動(dòng)態(tài)范圍，并能夠根據(jù)接收到的光功率大小，快速設(shè)置信號(hào)判決門(mén)限;而每個(gè)onu的激光器應(yīng)該能夠根據(jù)與olt之間不同的傳輸衰耗，動(dòng)態(tài)進(jìn)行輸出光功率的調(diào)整，以降低對(duì)olt接收動(dòng)態(tài)范圍的要求。實(shí)際上，atm-pon依據(jù)分組信元頭部字節(jié)的3個(gè)hit位傳輸?shù)男畔ⅲM(jìn)行onu的光發(fā)功率調(diào)整及olt光收門(mén)限設(shè)置。2)測(cè)距延時(shí)問(wèn)題:各個(gè)onu傳送分組信元至olt的路經(jīng)不同，為了避免olt接收端各個(gè)onu傳送來(lái)的分組信元發(fā)生碰撞，必須使各個(gè)onu至olt

31、的有效連接距離相等。atm-pon技術(shù)通過(guò)測(cè)距軟件，自動(dòng)測(cè)試各個(gè)onu至olt。的有效連接距離，并依據(jù)有效連接距離自動(dòng)確定各個(gè)onu發(fā)送分組信元之前的時(shí)延量，以保證有效連接距離相等。3)突發(fā)同步問(wèn)題:測(cè)距軟件的精度是有限的，當(dāng)某onu需要連續(xù)突發(fā)傳輸分組信元時(shí)為了避免同其他onu的分組信元發(fā)生碰撞，必須在連續(xù)突發(fā)傳輸?shù)姆纸M信元之間預(yù)留一個(gè)保護(hù)時(shí)間(一般是2bit+lbit)，從而使各個(gè)突發(fā)分組信元的首hit將落在1bit的保護(hù)時(shí)間內(nèi)，也就要求olt接收器在極短時(shí)間內(nèi)迅速恢復(fù)突發(fā)信號(hào)中的正確時(shí)鐘。atm-pon采用附加抽樣技術(shù)(利用分組信元頭部字節(jié)的3bit)進(jìn)行時(shí)鐘的相位校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)突發(fā)同步。2

32、.2.2 epon技術(shù)epon是由 ieee802.31作組在2000年11月成立的 efm(ethernet in the first mile)研究小組提出的。主要基于ieee802.3ah標(biāo)準(zhǔn)。epon是幾個(gè)最佳的技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的結(jié)合。epon以以太網(wǎng)為載體，采用點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、無(wú)源光纖傳輸方式，下行速率目前可達(dá)到 1.25gbit/s，上行以突發(fā)的以太網(wǎng)包方式發(fā)送數(shù)據(jù)流。另外，epon也提供一定的運(yùn)行維護(hù)和管理(oam)功能。和傳統(tǒng)的以太網(wǎng)相比，epon主要增加了兩部分功能:位于媒體接入控制(mac)層之下的仿真子層和被作為mac層一部分的多點(diǎn)控制協(xié)議(mpcp)。仿真子層使得下面的點(diǎn)到

33、多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)在協(xié)議上層看來(lái)像是多個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)鏈路，這一點(diǎn)是通過(guò)在每一個(gè)分組的開(kāi)始加上邏輯鏈路標(biāo)識(shí)(lld)以取代2個(gè)字節(jié)的前導(dǎo)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。(一) ep0n的發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn)自efma(ethernet in the first mile alliance)，第一公里以太網(wǎng)聯(lián)盟)在2004年6月發(fā)布epon技術(shù)規(guī)范ieee8o2.3ah以來(lái)，epon技術(shù)得到快速發(fā)展，目前相關(guān)的芯片和設(shè)備均已基本成熟并有較大規(guī)模的應(yīng)用。epon是幾個(gè)最佳的技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的結(jié)合。epon采用點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)，無(wú)源光纖傳輸方式，在以太網(wǎng)之上提供多種業(yè)務(wù)。目前，ip是ethernet應(yīng)用占到整個(gè)局域網(wǎng)通信的95%以上，epon由于使用

34、以上經(jīng)濟(jì)和高效的結(jié)構(gòu)，是連接入網(wǎng)最終用戶的一種最有效的通信方法。10g以太主干和城域環(huán)的出現(xiàn)也將使epon成為未來(lái)全光網(wǎng)中最佳的最后一英里的解決方案。他能夠很好的實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、視頻和數(shù)據(jù)全業(yè)務(wù)的接入。epon自誕生之來(lái)，其巨大的綜合優(yōu)勢(shì)使其得到了迅速的推廣應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外發(fā)展形勢(shì)一片大好。在日本，相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明epon的部署線數(shù)已經(jīng)超過(guò)了200萬(wàn)之巨，不論是傳統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)運(yùn)營(yíng)商ntt還是新興運(yùn)營(yíng)商的代表 yahoo bb都大量采用epon技術(shù)建設(shè)ftth網(wǎng)絡(luò)。而韓國(guó)也正在積極部署基于epon的ftth網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)epon技術(shù)在國(guó)內(nèi)也得到了相當(dāng)?shù)恼J(rèn)可。我國(guó)從epon國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定一開(kāi)始就把epon列入國(guó)家的“

35、863”重大項(xiàng)目，支持烽火和格林威爾等國(guó)內(nèi)優(yōu)秀廠家對(duì)epon關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)。目前，epon技術(shù)已經(jīng)成熟，主要體現(xiàn)在以下方面:經(jīng)過(guò)各標(biāo)準(zhǔn)化組織、設(shè)備和芯片制造商、運(yùn)營(yíng)商的共同努力，epon商用芯片和光模塊己經(jīng)成熟，在中國(guó)電信的主導(dǎo)下，己經(jīng)實(shí)現(xiàn)了epon芯片級(jí)和系統(tǒng)級(jí)的互通測(cè)試;在epon方面現(xiàn)在領(lǐng)先的有國(guó)際上有sallra，all optic等新興公司，也有一些老牌公司如nokia等，國(guó)內(nèi)在epon方面研發(fā)比較領(lǐng)先有格林威爾公司，華中理工，武漢烽火等。其中格林威爾公司的多業(yè)務(wù)epon(ms-pon)系統(tǒng)最有特點(diǎn)，其系統(tǒng)支持上下行對(duì)稱1.25g帶寬，支持onu的自動(dòng)加入，支持tdm業(yè)務(wù)，提供動(dòng)態(tài)

36、/靜態(tài)帶寬分配、彈性保護(hù)倒換等功能。epon產(chǎn)業(yè)鏈也在進(jìn)一步成熟，形成了良性的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局，設(shè)備成本進(jìn)一步下降，已達(dá)到規(guī)模商用水平。(二) epon的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和工作原理epon是一項(xiàng)采用點(diǎn)到多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，利用pon的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)以網(wǎng)的接入，利用光纖和光無(wú)源器件進(jìn)行物理層傳輸?shù)膶拵Ы尤胂到y(tǒng)，它是在以太協(xié)議的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了新的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)的綜合接入。在電信營(yíng)商的中心交換局(co)與用戶端之間配置光接入線路提供一種低成本的方法。pon支持很多efm的應(yīng)用，如ftth、fttb、fttc和光纖到多住戶租戶單元(fiber to the mdu/mtu)。epon位于業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)接口(sn

37、d與用戶網(wǎng)絡(luò)接口uni)之間，通過(guò)sni與業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)相連，通過(guò)uni與用戶設(shè)備相連。epon主要三部分組成，即位于局端的。olt(optical line terminal，光線路終端)、odn(optical distribution network，光分配網(wǎng)絡(luò))，和onu/ont(optical line terminal /optical distribution network，光網(wǎng)絡(luò)單元/光網(wǎng)絡(luò)終端)或綜合接入終端組成。olt設(shè)備位于局端，onu(綜合接入終端)設(shè)備位于用戶家，接入用戶終端，從而實(shí)現(xiàn)光纖到戶，odn由光纖和光分路器/禍合器等無(wú)源件組成，是一個(gè)連接olt和onu的無(wú)源設(shè)備

38、。olt和onu之間可以靈活組建成樹(shù)形，環(huán)形，總線形，以及混合型。epon的工作原理:olt到onu/ont的方向?yàn)橄滦蟹较?，反之為上行方向。在epon中，olt到onu間的距離最大可達(dá)20km。如果使用光纖放大器(有源中繼器)，距離還可以擴(kuò)展。在epon中，從olt到多個(gè)onu的下行傳輸采用廣播方式，注冊(cè)后，olt為已經(jīng)注冊(cè)的onu分配llid，數(shù)據(jù)以可變長(zhǎng)度的分組(幀的最大長(zhǎng)度為 1518字節(jié))格式從olt下行廣播到多個(gè)。每個(gè)幀帶有一個(gè)標(biāo)題，這一點(diǎn)是通過(guò)在每一個(gè)分組的開(kāi)始加上邏輯鏈路標(biāo)識(shí)(llid)以取代2個(gè)字節(jié)的前導(dǎo)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。此llid能唯一標(biāo)識(shí)該幀是發(fā)給某一指定onu的。此外，某些幀可

39、能是發(fā)給所有onu的(稱此幀為廣播幀)或發(fā)給某一指定onu組的(稱此幀為組播幀)。當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)onu時(shí)，由各個(gè)onu檢測(cè)到達(dá)幀的llid來(lái)決定是否接收幀，如果該幀所含llid和自己的llid相同則接收該幀，反之則丟棄掉不屬于它的其他幀，傳輸速率可達(dá)1.25gbt/s。從多個(gè)onu到olt的上行傳輸，則采用時(shí)分多址接入(tdma)技術(shù)來(lái)管理上行數(shù)據(jù)傳輸，在tdm系統(tǒng)中，給每個(gè)onu分配一個(gè)上行時(shí)隙，每個(gè)發(fā)送時(shí)間隙是被不同的onu獨(dú)占使用的，每個(gè)時(shí)隙中包含多個(gè)未拆分的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，每個(gè)數(shù)據(jù)包由包頭、可變長(zhǎng)度凈荷和誤碼檢測(cè)域組成。時(shí)間隙的同步應(yīng)使得來(lái)自不同onu的上行數(shù)據(jù)幀在匯合到公共光纖的時(shí)候互不沖

40、突。例如，onu-1在第一個(gè)時(shí)間隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)幀1，onu-2在第二個(gè)非交迭的時(shí)間隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)幀2，onu-3在第三個(gè)非交迭的時(shí)間隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)幀3。ieee802.3規(guī)范的epon技術(shù)的上下行波長(zhǎng)是1310lun和1490lun，上下行速1.25gbit/s，傳輸距離是 10/20km，分路比是32/l6，主要業(yè)務(wù)是數(shù)據(jù)和語(yǔ)聲，增加一個(gè)1550nln電視廣播波長(zhǎng)后，成為語(yǔ)聲、數(shù)據(jù)和電視的所謂三重業(yè)務(wù)捆綁服務(wù)，或者直接以iptv方式提供集成的三重業(yè)務(wù)捆綁服務(wù)。對(duì)于傳送單一以太網(wǎng)業(yè)務(wù)而言，epon確實(shí)是一種很好的解決方案，但是對(duì)于需要提供tdm專線業(yè)務(wù)和基于tdm的語(yǔ)音業(yè)務(wù)的情況，則還需要借助一些其

41、他技術(shù)幫忙。epon的最新發(fā)展趨勢(shì)是提供2.5gbit/s的速率，從而可以使設(shè)備成本比1.25gbit/s系統(tǒng)降低30%左右。(三) pon的層次結(jié)構(gòu)模型及光路設(shè)計(jì)對(duì)于以太網(wǎng)技術(shù)而言，pon是一個(gè)新的媒質(zhì)。802.3工作組定義了新的物理層。而對(duì)以太網(wǎng)mac層以及mac層以上則盡量做最小的改動(dòng)以支持新的應(yīng)用和媒質(zhì)。epon的層次模型按照2003年1月發(fā)布的ieee802.3ahdraft1.3規(guī)定。(如圖2-3)epon系統(tǒng)通過(guò)一條共享光纖將多個(gè)dte連接起來(lái)，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為不對(duì)稱的基于無(wú)源光分路器的樹(shù)形分支結(jié)構(gòu)。mpcp就是使這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)適用于以太網(wǎng)的一種控制機(jī)制。epon作為efm討論標(biāo)準(zhǔn)的一

42、部分，建立在mpcp(multi-point control protocol,多點(diǎn)控制協(xié)議)基礎(chǔ)上，該協(xié)議是 mac子層的一項(xiàng)功能。mpcp使用消息，狀態(tài)機(jī)，定時(shí)器來(lái)控制訪問(wèn)pzmp(點(diǎn)到多點(diǎn))的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在pzmp拓?fù)渲械拿總€(gè)onu都包含一個(gè)mpcp的實(shí)體，用以和olt中的mpcp的一個(gè)實(shí)體相互通信。作為epon/mpcp的基礎(chǔ)，epon實(shí)現(xiàn)了一個(gè)pzp仿真子層，該子層使得pzmp網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵?duì)于高層來(lái)說(shuō)就是多個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路的集合。該子層是通過(guò)在每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的前面加上一個(gè) llid(logical link id field)邏輯鏈路標(biāo)識(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該llid將替換前導(dǎo)碼中的兩個(gè)字節(jié)。pon將拓?fù)浣Y(jié)

43、構(gòu)中的根結(jié)點(diǎn)認(rèn)為是主設(shè)備，即olt;將位于邊緣部分的多個(gè)節(jié)點(diǎn)認(rèn)為是從設(shè)備，即onus。mpcp在點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的主從設(shè)備之間規(guī)定了一種控制機(jī)制以協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)有效的發(fā)送和接收。圖2-3 epon的層次模型系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中上行方向在一個(gè)時(shí)刻只允許一個(gè)onu發(fā)送，位于olt的高層負(fù)責(zé)處理發(fā)送的定時(shí)、不同onu的擁塞報(bào)告、以便優(yōu)化pon系統(tǒng)內(nèi)部的a帶寬分配。epon系統(tǒng)通過(guò)mpcp來(lái)實(shí)現(xiàn)olt與onu之間的帶寬請(qǐng)求、帶寬授權(quán)、測(cè)距等。mpcp涉及的內(nèi)容包括onu發(fā)送時(shí)隙的分配，onu的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和加入，向高層報(bào)告擁塞情況以便動(dòng)態(tài)分配帶寬。mpcp多點(diǎn)控制協(xié)議位于 mac control子層。 mac control

44、向mac子層的操作提供實(shí)時(shí)的控制和處理。2.2.3 gpon技術(shù)2001年，fsan組啟動(dòng)了另外一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)工作，旨在規(guī)范工作速率高于 1gbit/s的pon網(wǎng)絡(luò)。這項(xiàng)工作被稱為 gigabit pon(gpon)。gpon是itu-t提出的基于atm和通用成幀規(guī)程 (gfp)的pon技術(shù)，己形成g984.1和g984.2，該標(biāo)準(zhǔn)主要是運(yùn)營(yíng)商推動(dòng)的。gpon二層采用 itu-t定義的通用成幀規(guī)程對(duì)ethernet、tdm、atm等多種業(yè)務(wù)進(jìn)行封裝映射，能提供1.25和2.sgbt/s下行速率和所有標(biāo)準(zhǔn)的上行速率。gpon除了支持更高的速率之外，還要以很高的效率支持多種業(yè)務(wù)，提供豐富的oam&p功能

45、和良好的擴(kuò)展性.大多數(shù)先進(jìn)國(guó)家運(yùn)營(yíng)商的代表，提出一整套“吉比特業(yè)務(wù)需求”(gsr)文檔，作為提交itut的標(biāo)準(zhǔn)之一;反過(guò)來(lái)又成為提議和開(kāi)發(fā)gpon解決方案的基礎(chǔ)。這說(shuō)明gpon是一種按照消費(fèi)者的準(zhǔn)確需求設(shè)計(jì)、由運(yùn)營(yíng)商驅(qū)動(dòng)的解決方案，是值得產(chǎn)品用戶信賴的。在gsr文檔中所列舉的要求主要有以下幾點(diǎn):(l)支持全方位服務(wù)-包括話音(tdm、pdh和sonet/sdh)、ethernet (10/100baset)、atm、專線等等。(2)物理覆蓋至少20km，協(xié)定內(nèi)邏輯支持范圍60km。(3)支持同一種協(xié)定下的多種速率模式，包括同步 622mbit/s、同步 1.25gbit/s、以及不同步的下行

46、2.5gbit/s、上行 1.25gbit/s及更多(將來(lái)可達(dá)到同步2.5gbit/s)。(4)針對(duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的服務(wù)管理需提供oam (operation、administrationprovisioning)的能力。(5)針對(duì)pon下行流量是以廣播傳送之特點(diǎn)，提供協(xié)定層的安全保護(hù)機(jī)制。gpon支持多種速率等級(jí)，可支持上下行不對(duì)稱速率，上行不一定要支持1gbit以上速率。能在pon網(wǎng)絡(luò)上傳送高速以太數(shù)據(jù)，視頻和tdm業(yè)務(wù)，同時(shí)能獲得令人滿意的el抖動(dòng)和延遲性能。國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商已將gpon技術(shù)成功應(yīng)用于寬帶接入網(wǎng)絡(luò)，證明了gpon技術(shù)已經(jīng)成為一種可靠且具有成本效益的正tv寬帶接入技術(shù)。采用通用組幀程序(

47、gfp)將各種業(yè)務(wù)流(包括tdm和分組)封裝在長(zhǎng)度為 125ns的幀中;高效無(wú)開(kāi)銷(xiāo)地傳輸原始tdm業(yè)務(wù)流。由于gfp提供了一種簡(jiǎn)單、有效的在同步傳輸網(wǎng)上傳輸不同業(yè)務(wù)的方法，是一個(gè)理想的 gpontc層的協(xié)議。此外，gfp采用標(biāo)準(zhǔn)的sonet8khz(125ns)幀，能很好地支持tdm業(yè)務(wù)。2.3 各種p0n技術(shù)的比較在各類pon技術(shù)中，apon最為成熟，但由于業(yè)務(wù)提供能力有限、性價(jià)比低，僅能滿足某些特定區(qū)域的接入需求，無(wú)法滿足長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展需要，已逐步退出市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。從技術(shù)角度gpon是bpon的繼承和發(fā)展。gpon繼承了bpon的很多基本特點(diǎn)，例如兩者都使用同樣olt核心技術(shù)，包括onu的激活和測(cè)

48、距等，使用同樣的物理光纖設(shè)施和光功率預(yù)算值，同樣的管理軟件棧等。另一方面，gpon采用了一些最新的技術(shù)成果，除了最重要的gfp封裝技術(shù)外，還包括前向糾錯(cuò)等新技術(shù)。因此無(wú)源光接入技術(shù)的重點(diǎn)在于epon和gpon之爭(zhēng)，這兩種技術(shù)有以下幾方面的不同。(l)gpon支持多種速率等級(jí)，可以支持上下行不對(duì)稱速率，因此與epon只能支持對(duì)稱 1gbps的單一速率相比，gpon在光器件方面的選擇上余地更大。(2)epon只支持class a和class b的odn等級(jí)，而gpon除此之外還可支持class c的 odn等級(jí)，因此gpon最高可支持128的分路比。(3)單從協(xié)議上比較，因?yàn)閑pon標(biāo)準(zhǔn)是以 ie

49、ee802.3標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，因此與gpon標(biāo)準(zhǔn)相比，其協(xié)議分層更簡(jiǎn)單，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更容易，鑒于目前以太網(wǎng)芯片的成熟性，其系統(tǒng)成本也更低。(4)itu在制定gpon標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程中沿用了apon標(biāo)準(zhǔn)g983的很多概念，與efm制定的epon標(biāo)準(zhǔn)相比其標(biāo)準(zhǔn)更完善。但由于其增加了tc子層，因此也相應(yīng)增加了一定的開(kāi)銷(xiāo)，這在一定程度上違背了希望能夠借助ethernet技術(shù)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)這一初衷。因此規(guī)定一個(gè)高效率的tc層機(jī)制將成為itu在制定gpon標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)關(guān)鍵。(5)gpon標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定tc子層可以采用atm和gfp兩種封裝方式，其中g(shù)fp封裝方式適于承載ippp等基于包的高層協(xié)議，但對(duì)于為了支持atm

50、業(yè)務(wù)而定義的afm封裝方式在以ethernet為基礎(chǔ)的gpon系統(tǒng)中是否合適，還有待商榷。(6)在ethernet上承載tdm業(yè)務(wù)的技術(shù)并不成熟，很難滿足電信級(jí)的qos要求。因此epon為了能夠承載tdm業(yè)務(wù)和話音業(yè)務(wù)必須設(shè)計(jì)新的mac機(jī)制，并增加新的軟硬件。而gpon由于其設(shè)計(jì)的tc子層結(jié)構(gòu)和atm封裝方式，并采用了125us的幀長(zhǎng)及定時(shí)機(jī)制，能夠比較容易地支持tdm業(yè)務(wù)和話音業(yè)務(wù)。圖表2-1對(duì)epon和gpon兩種千兆比無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的主要參數(shù)進(jìn)行了比較，為更加全面，同時(shí)也將bpon列入其中。表2-1 bpon、epon和gpon技術(shù)主要參數(shù)的比較綜上所述，epon簡(jiǎn)單、高速、成本低、用戶

51、面廣，技術(shù)、產(chǎn)品相對(duì)gpon成熟，近期應(yīng)該大力發(fā)展的無(wú)源接入技術(shù);gpon可透明傳輸，高速高效，具有電信級(jí)服務(wù)質(zhì)量，是無(wú)源接入技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，但目前成本相對(duì)較高，商業(yè)化程度低，是中遠(yuǎn)期大力發(fā)展的無(wú)源接入技術(shù)。第三章 gpon的關(guān)鍵技術(shù)研究3.1 gpon 的產(chǎn)生 pon（無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)因?yàn)槠涓邘?、高可靠性和極低的維護(hù)費(fèi)用等特點(diǎn)，從一提出便被認(rèn)為是極佳的fttx解決方案。但在pon網(wǎng)絡(luò)上采用何種傳輸協(xié)議卻一直處在爭(zhēng)論之中。itu-t在1983-1996年制定了apon標(biāo)準(zhǔn)，它采用atm作為傳輸協(xié)議，支持下行622m/155m、上行155m的傳輸速率，能提供以太網(wǎng)接入、視頻發(fā)送、高速租用線路等

52、業(yè)務(wù)。apon技術(shù)提出至今并未在商業(yè)上獲得成功，主要原因是atm技術(shù)承載ip業(yè)務(wù)效率低，同時(shí)，業(yè)務(wù)的發(fā)展并未形成對(duì)光接入網(wǎng)的強(qiáng)勁需求。2001年,itu-t根據(jù)fsan(full service access network)組織關(guān)于吉比特業(yè)務(wù)需求(gsr)的研究報(bào)告，重新制定了pon網(wǎng)絡(luò)所要達(dá)到的關(guān)鍵指標(biāo)，同時(shí)借鑒apon技術(shù)的研究成果，開(kāi)始進(jìn)行新一代pon技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究工作，于2003年討論通過(guò)了gpon(gigabit pon)，它通過(guò)為用戶提供千兆比特的帶寬，高效的ip、tdm承載模式，試圖成為fttx領(lǐng)域中更為完善的解決方案。3.2 gpon 技術(shù)簡(jiǎn)介3.2.1 gpon 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

53、3-1是g.984.1建議的gpon參考模型。gpon由光線路終端olt、光網(wǎng)絡(luò)單元 光網(wǎng)絡(luò)終端(onu/ont)及光纖分配網(wǎng)odn組成olt位于中心機(jī)房，向上提供廣域網(wǎng)接口，包括ge、atm、ds-3等；onu/ont放在用戶側(cè)，為用戶提供10/100baset、t1/e1、ds-3等應(yīng)用接口，適配功能af在具體實(shí)現(xiàn)中可能集成于onu/ont中；odn由分支器/耦合器等無(wú)源器件構(gòu)成；上下行數(shù)據(jù)工作于不同波長(zhǎng)，下行數(shù)據(jù)采用廣播方式發(fā)送，上行數(shù)據(jù)采用基于統(tǒng)計(jì)復(fù)用的時(shí)分多址方式接入。圖中波分復(fù)用器wdm和網(wǎng)絡(luò)單元ne為可選項(xiàng)，用于在olt和onu之間采用另外的工作波長(zhǎng)傳輸其他業(yè)務(wù)，如視頻信號(hào)。 圖

54、3-1 gpon 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3.2.2 gpon 協(xié)議棧 圖 3-2 給出了gpon的協(xié)議分層模型。gpon由控制/管理平面（c/m平面）和用戶平面（u平面）組成，c/m平面管理用戶數(shù)據(jù)流，完成安全加密等oam功能，u平面完成用戶數(shù)據(jù)流的傳輸。u平面分為物理媒介相關(guān)子層pmd、gpon傳輸匯聚子層gtc和高層；gtc子層又進(jìn)一步細(xì)分為gtc適配子層和gtc成幀子層，高層的用戶數(shù)據(jù)和控制/管理信息通過(guò)gtc適配子層進(jìn)行封裝。 圖3-2 gpon 協(xié)議棧3.2.3 gpon封裝方法gem為克服atm承載ip業(yè)務(wù)開(kāi)銷(xiāo)大的缺點(diǎn)，gpon采用新的傳輸協(xié)議gem（gpon encapsulation met

55、hod），該協(xié)議能完成對(duì)高層多樣性業(yè)務(wù)的適配，包括atm業(yè)務(wù)、td業(yè)務(wù)及ip/ethernet業(yè)務(wù)，對(duì)多樣性業(yè)務(wù)的適配是高效透明的，同時(shí)該協(xié)議支持多路復(fù)用，動(dòng)態(tài)帶寬分配等oam機(jī)制。圖3-3 給出了gem的幀結(jié)構(gòu)。 圖3-3 gem幀結(jié)構(gòu)圖3-3中，pli為16比特，用于確定凈負(fù)荷長(zhǎng)度；port id為12比特，用于支持多端口復(fù)用，相當(dāng)于apon技術(shù)中的vpi，frag(fragment)為2比特，用作分段指示，第一個(gè)分段的frag值為10，中間分段的frag值為00，最后一個(gè)分段的frag值為01；若承載的是整幀，frag的值為11；frag的引入解決了由于剩余帶寬不足以承載當(dāng)前以太網(wǎng)幀時(shí)帶

56、來(lái)的帶寬浪費(fèi)問(wèn)題，提高了系統(tǒng)的有效帶寬；ffs為 2 比特，目前尚未定義；hec為頭校驗(yàn)，占據(jù)16bit，采用自描述方式確定幀的邊界，用于幀的同步與幀頭保護(hù)。gem的提出源于gfp(g.7041)通用成幀的思想，同時(shí)考慮到pon網(wǎng)絡(luò)多onu、多端口復(fù)用的情況，引入了port id。在 onu 的一個(gè)業(yè)務(wù)端口看來(lái),它存在著與 olt的一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)的連接,由port i標(biāo)識(shí)。3.2.4 gpon的傳輸匯聚子層（gtc） 在引入了gem之后，gpon具備了高效完善的tc子層功能，圖3-4給出了g.984.3建議的gpon tc子層（gtc）的協(xié)議分層模型。 圖3-4 gpon 的 gtc 層的協(xié)議分層

57、模型圖3-4中，ploam用于物理層oam，g.984.3定義了19種下行ploam信息，9種上行ploam信息，可實(shí)現(xiàn)onu的注冊(cè)及 id 分配、測(cè)距、port id分配、vpi/vci 分配、數(shù)據(jù)加密、狀態(tài)檢測(cè)、誤碼率監(jiān)視等功能。omci（ont management and control interface，光網(wǎng)絡(luò)終端管理與控制接口）提供了另一種oam服務(wù),用于實(shí)現(xiàn)對(duì)高層的管理。 omci信息可封裝在atm信元或gem幀中進(jìn)行傳輸，取決于onu提供的接口類型。gtc framing sublayer完成對(duì)atm信元及 gem 幀的進(jìn)一步封裝，使得gpon具備更完善的oam功能。 3.3 gpon的幀結(jié)構(gòu) gpon 采用125s長(zhǎng)度的幀結(jié)構(gòu)，用于更好地適配tdm業(yè)務(wù)；繼續(xù)沿用apon中ploam信元的概念傳送oam信息，并加以補(bǔ)充豐富；幀的凈負(fù)荷中分atm信元段和gem通用幀段，實(shí)現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)的接入。 3.3.1 gpon下行幀結(jié)構(gòu) 圖 3-5給出了gpon的下行幀格式。圖3-5 gpon 下行幀格式圖3-5中，pcbd為下行物理層控制塊（physical control block downstream），提供幀同步、定時(shí)及動(dòng)態(tài)帶寬分配等 oam 功能;載荷部分透明承載 atm 信元及 gem 幀。onu依據(jù)