【摘 要】本文详细描述了GPON技术的组成、特点、应用模式及组网方案,并通过工程案例介绍了GPON在接入网中的应用。
【关键词】GPON;组成及特点;应用模式 组网方案
PON(Passive Optical Network,无源光网络)一直被认为是光接入网中颇具应用前景的技术,它打破了传统的点到点解决方法,在解决宽带接入问题上是一种经济的、面向未来多业务的用户接入技术。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,可以为用户提供优质、可靠、安全的语音、数据、视频三网合一业务接入。
1. GPON系统组成及特点
1.1 GPON系统组成
GPON系统主要由OLT(光线路终端)、ODN(光分配网络)、ONU(光网络单元)组成,其中ODN由光分路器和光纤线路等组成。OLT放置于业务接入中心节点,为接入网提供网络侧与城域网之间的接口,通过多个GE/FE接口上联不同的业务网络;ONU放置于小区或楼内机房,为接入网提供用户侧的接口,提供语音、数据、视频等多业务流的接入,通过GE光口经ODN上联至OLT。
1.2 GPON技术特点
高带宽和高传输效率,下行速率高达2.488Gbit/s,上行为1.244Gbit/s,可以满足运营商对未来业务的接入带宽需求,使用GEM的封装方式时,综合传输效率在93%以上。
单纤接入,使用单根光纤就可以满足用户的接入需求,可以大量节省运营商在接入层馈线段的光纤资源。
可以支持的接入距离更远(大于20km)。针对FTTB开发的GPON系统,其OLT到ONU的最远接入距离可以达到60km以上。
作为电信级的技术标准,对设备的互操作性能有详细的要求,对各种业务类型都能提供相应的QoS保证,GPON还规定了在接入网层面上的保护机制和完整的OAM功能,光纤自动倒换时间小于50ms。
位于室外的光分配网中只有物理介质特性非常稳定的光纤和无源分光器,没有任何有源设备,使得网络具有高可靠性。
在接入网层面上提供一个统一的接入平台,节约了运营商维护和处理故障的成本。
2. GPON在FTTn中的应用模式
2.1 FTTB应用模式
光纤到楼宇(FTTB:Fiber To The Building)是宽带光接入网的典型应用类型之一,其特征是,以光纤替换用户引入点之前的铜线电缆,ONU部署在传统的分线盒(用户引入点)即DP(Distribution Point分配点),ONU下采用其他介质接入用户,如现有的金属线或无线,每个ONU典型支持用户数为十多户到一百户左右。
在FTTB系统中,OLT通常放置在端局,作为用户业务的收敛及分发,上联网络侧采用光纤接口,通过光纤网络连接ONU设备,在ONU处终结光信号,用户侧提供铜线或五类线接口,接口类型包括POTS、ISDN、ADSL/ADSL2+、VDSL/VDSL2、以太网等。
FTTB网络结构在ONU点需要解决供电问题,可以采用本地供电,或者由位于局端的远程供电系统,也可以区域集中供电,目前以本地供电为主。另外,由于MDU(Multiple Dwelling Unit,多住宅单元)提供较多VOIP语音业务的接入,需要考虑备用电源解决方案;业界主流的备用电源解决方案包括:交流UPS;一次电源+蓄电池;楼道应急电等。
由于FTTB网络中,ONU布设到DP,使得ONU的数量较多,每个ONU接入的用户数量不多,因此选择光纤传输技术时,应着重选择支持较多ONU数量的、能够节省光纤资源的传输技术。现阶段及以后一段时间内,GPON是比较好的技术选择。具体的应用模式又有如下几种:
FTTB+xDSL
具体实现是将光纤端接点分布在楼层(高层楼宇)或楼道(多层建筑),小型DSLAM设备网络侧采用GPON上联口,用户侧提供xDSL接口通过双绞线入户。这种方式利用现有的双绞线资源,采用成熟的ADSL2+、VDSL相关技术,可以充分利用现有的线路投资。
提供中小容量的DSL MDU,并且有适合室外恶劣环境的一体化机柜。
FTTB+LAN
具体实现是将光纤端接点分布在楼层(高层楼宇)或楼道(多层建筑),由ONU终结光信号,ONU提供多个以太网接口。由于以太网五类线具有的距离限制,这种实现需要保证ONU到最终用户的走线距离不超过100米。
2.2 FTTH应用模式
光纤到家庭用户(FTTH:Fiber To The Home)是利用光纤传输媒质连接通信局端和家庭住宅的接入方式,引入光纤由单个家庭住宅独享。在物理网络构成上,FTTH在OLT与ONU之间采用全程光纤的接入方式,将ONU光节点部署到居民用户家中,此时ONU称为ONT(Optical Network Terminal),直接提供UNI接口连接居民家庭网络。
在FTTH网络中,无论是别墅区还是多层小区,ONU都是置于用户家中,在OLT和ONU之间采用无源的光分配网络,在GPON系统中,主要是光分路器和光纤构成,OLT可以置于远端的端局机房,也可以置于小区机房,具体可以依据实际条件而定。FTTB网络结构在ONU点需要解决供电问题,可以采用家庭220V直接供电或通过UPS供电。
语音业务采用VoIP将是适合于网络发展的选择,实现方式有两种:ONU本身内置IAD功能或通过外置IAD来实现。
OLT和ONU侧都提供了高速接入的数据接口,对于数据业务具备有天然的接入。由ONU的以太网接口提供用户的宽带上网接入,根据现阶段的宽带应用实际,用户认证和管理仍然可以由BRAS来完成,以保持与现有用户管理方式的一致性。对数据业务的接入,主要是需要采用合适的QoS策略,根据不同的业务提供不同的QoS保证,从而为不同的业务提供不同的带宽保证和业务质量。
对于FTTH模式,比较适合社区信息化场合。社区信息化覆盖目前已经比较普遍,大多数社区采用ADSL接入技术实现,随着IPTV和高清电视等高带宽业务引入家庭,传统社区接入网络面临改造。GPON光接入平台立足高带宽接入,根据高档小区、别墅小区和普通小区的消费承受能力,分层次提供一步到位的FTTH。接入业务包括语音、数字家庭、宽带上网(有线和无线方式可选)、IPTV视频、CATV视频业务等,提供系列化ONU/ONT终端,满足家庭用户有线方式、无线方式、广域网和局域网等各种业务接入需求。
3. GPON组网方案
3.1 星型方式
当OLT与ONU之间按点到点配置,且每一ONU直接经一专用光链路与OLT相连,中间没有光分路器时就构成星形结构。由于这种配置不存在光分路引入的损耗,因此传输距离远大于点到多点配置。但此种应用方式对光纤浪费严重,不能体现GPON的技术优势,实际应用较少。
3.2 树形方式
树形拓扑是点到多点配置的基本结构,这种结构利用了一系列级联的分配点(DP)对信号进行分路,传给多个用户,同时也靠这些分配点将上行信号结合在一起送给OLT。分配点的分路器常为1:N型,在重要客户接入中,可能采用2:N分光以实现主干光纤保护。在本地网应用中,考虑复杂的光纤网络布局,一般使用一级分光,如需多级,建议控制在三级以内。
3.3 总线方式
总线结构也是点到多点配置的基本结构。这种拓扑,实际上是OLT和分配点的拓扑,分配点到ONU仍然是星型结构。这种结构利用了一系列串联的分配点以便从总线上向ONU分配OLT发送的信号,同时又能将每一ONU发送的信号插入总线送回到OLT。此种方式一般应用于监控系统,分光器为1:2不等分分光,分光器有5:95或10:90或20:80多种可选择,建议使用10:90分光器,实际可使用以光功率计算原则为准,一般不超过7级。
4. GPON在安哥拉罗安达社会住宅项目中的应用实例
4.1 项目概况
安哥拉首都罗安达社会住宅项目分为住宅区和别墅区,住宅区位于地块中央,共24个地块,用户为20002户。住宅区东西长约3.5公里,南北宽约1.7公里,平均每个地块长宽400米。住宅区两侧为别墅区。需要为社区内用户的业务包括语音、宽带、有线电视等。
4.2 解决方案
针对项目特点,并考虑到今后扩容、升级等因素,采用GPON光纤到户(FTTH)的整体解决方案。OLT就近部署在各地块的接入机房内,采用以太网点对点接口方式通过主干上联到中心机房核心交换设备,分光器按楼布放,ONU放置在每用户的综合信息箱内。
5.结束语
使用GPON技术在接入网层面上提供一个统一的接入平台,节约了运营商维护和处理故障的成本,可以在现阶段解决绝大部分FTTn的业务需求。同时,在运营商FTTn的应用中可以充分体现其广覆盖、高带宽、双纤保护等特点,并且位于室外的光分配网中只有物理介质特性非常稳定的光纤和无源分光器,没有任何有源设备,使得网络具有高可靠性。相信随着设备成本的降低,GPON在接入网中的应用会越来越广泛。
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