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1、GPON的技術(shù)特點(diǎn) GPON為FSAN（全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)）組織自90年代后期發(fā)展的最新寬帶PON標準，在2004年被ITU正式確認為ITU-TG.984標準。 GPON系統由位于核心節點(diǎn)或匯聚節點(diǎn)機房的局端OLT設備和位于用戶(hù)駐地端的ONT設備共同組成，一個(gè)局端OLT設備控制多個(gè)ONT設備。連接2種設備的光纖網(wǎng)絡(luò )由單模光纖和無(wú)源光分路器組成。 OLT為接入網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò )側與城域網(wǎng)之間的接口（TDM和Ethernet），通過(guò)光分配網(wǎng)與各ONT連接。作為PON系統的核心功能器件和中心節點(diǎn)，OLT具有集中帶寬分配、控制各ONT、實(shí)時(shí)監控、運行維護管理整個(gè)GPON系統的功能。ONT為接入網(wǎng)提供用戶(hù)側的接口，提供語(yǔ)音、數據、視頻等多業(yè)務(wù)流與ODN的接入，受OLT集中控制。 在技術(shù)實(shí)現方式上，GPON是PS-PON（功分PON）的一種，在PS-PON中，下行信號的功率在每個(gè)分支點(diǎn)都會(huì )被分配，因此可以向所有的ONU進(jìn)行廣播，由各個(gè)ONU/ONT負責從信號集合里提取自己的有效載荷。在這類(lèi)PON的樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò )中，所有ONU/ONT的上行信號都通過(guò)分路器件復用到主饋線(xiàn)段光纖，并在OLT接收端進(jìn)行解復用。ONT使用TDMA（時(shí)分多址接入）方式獲得OLT接收端的資源。 相對于現有的接入網(wǎng)技術(shù)而言，GPON技術(shù)的特點(diǎn)主要有： *高帶寬和高傳輸效率，下行速率高達2.488Gbit/s，上行為1.244Gbit/s，可以滿(mǎn)足運營(yíng)商對未來(lái)業(yè)務(wù)的接入帶寬需求，使用GEM的封裝方式時(shí)，綜合傳輸效率在93%以上。 *單纖接入，使用單根光纖就可以滿(mǎn)足ONT用戶(hù)的接入需求，可以大量節省運營(yíng)商在接入層饋線(xiàn)段的光纖資源。 *可以支持的接入距離更遠（大于20km）。針對FTTB開(kāi)發(fā)的GPON系統其OLT到ONT的最遠接入距離可以達到60km以上。 *作為電信級的技術(shù)標準，對設備的互操作性能有詳細的要求，對各種業(yè)務(wù)類(lèi)型都能提供相應的QoS保證，GPON還規定了在接入網(wǎng)層面上的保護機制和完整的OAM功能，光纖自動(dòng)倒換時(shí)間小于50ms。 *位于室外的光分配網(wǎng)中只有物理介質(zhì)特性非常穩定的光纖和無(wú)源分光器，沒(méi)有任何有源設備，使得網(wǎng)絡(luò )具有高可靠性。 *在接入網(wǎng)層面上提供一個(gè)統一的接入平臺，節約了運營(yíng)商維護和處理故障的成本。 2、應用及市場(chǎng)預測 由于全球各大運營(yíng)商對用戶(hù)線(xiàn)環(huán)路改造趨勢的看法日趨一致，即用戶(hù)線(xiàn)環(huán)路將逐步由光纖取代，因此，目前各大運營(yíng)商均在根據不同的應用和成本需求，同時(shí)部署FTTC、FTTB和FTTH系統，其最終目標是完成接入網(wǎng)完全光纖化的替換。 相對于PTP系統，以PON為代表的PTMP技術(shù)從一開(kāi)始就更受電信運營(yíng)商的青睞。這是因為人們很早就認識到成本將是FTTx應用的主要障礙，PON技術(shù)能夠很好地利用光纖容量降低成本，可以將所有的用戶(hù)與CO（中心局）更加經(jīng)濟地連接起來(lái)，而不必采用遠程終端，多個(gè)ONT設備可以共享一個(gè)位于CO的光接口。 應該說(shuō)最能讓GPON技術(shù)大顯身手的應用場(chǎng)合就是FTTH，但是到目前為止，對于電話(huà)業(yè)務(wù)的傳送而言，使用PON技術(shù)的FTTH系統依然無(wú)法達到“銅線(xiàn)對等”的成本要求。但是隨著(zhù)終端業(yè)務(wù)的綜合化要求和GPON配套技術(shù)的發(fā)展，GPON在FTTH的大規模應用前景比之前任何一種FTTH技術(shù)都要光明的多。 北美和歐洲的各大運營(yíng)商均提出了完全針對GPON設備的用戶(hù)需求，并要求在2008年左右進(jìn)入大規模的部署階段。在此之前，GPON產(chǎn)品的應用場(chǎng)合更多地集中在接入層的高端應用，如FTTO、FTTB的大客戶(hù)綜合應用以及FTTB+LAN、FTTB+DSLAM的應用，這種應用對于光纖資源相對比較緊張的新興運營(yíng)商具有相當的吸引力。比如在南美、東南亞和印度的新興電信運營(yíng)商，他們渴望用低成本快速構建面向未來(lái)三網(wǎng)合一應用的接入網(wǎng)，使用GPON技術(shù)能夠使他們相對容易地實(shí)現這一目標。 根據權威機構的預測，基于GPONFTTB應用的ONU端口數從2007年起將以每年1000%以上的速度遞增，到2008年底全世界將有超過(guò)44萬(wàn)個(gè)GPONONU端口的應用。而基于GPONFTTH應用的ONU端口數也將在2007年進(jìn)入爆發(fā)性的增長(cháng)，達到200萬(wàn)線(xiàn)左右，而到2008年將再增長(cháng)一倍，達到400萬(wàn)線(xiàn)以上的規模。 從世界范圍內看，PONFTTH的應用規模大約是FTTB應用規模的10倍，但利潤只有FTTB的4倍多，由此可以看出FTTB應用同樣是GPON接入應用的重要組成部分。從GPON的應用地區來(lái)看，首先開(kāi)始大規模部署GPON的地區將是在北美，那里有很好的BPON基礎，對來(lái)自于ITU的GPON有著(zhù)良好和正面的認識，2007年下半年開(kāi)始歐洲和亞太地區也將進(jìn)入大規模部署階段，但在規模上仍不及北美。亞太地區在2008年前的部署規模，很大程度上取決于日本和韓國之前部署的EPON系統是否成功，他們是否會(huì )像很多機構預測的那樣轉向GPON，而2008年之后，GPON在亞太的部署規模將主要取決于中國和印度這樣的新興市場(chǎng)的部署規模。 3、GPON的成本預測 0LT的成本將由OLT所控制的ONU來(lái)進(jìn)行均攤，從目前PON系統實(shí)際部署的情況來(lái)看，每個(gè)OLTPON口控制的ONT數目平均不超過(guò)23個(gè)，因此，降低OLT的成本和ONT同樣重要。在PON的成本計算中，一般使用均攤到每個(gè)ONU（FTTH的每線(xiàn)成本）或者每個(gè)ONU上的每個(gè)端口成本（FTTB時(shí)的每端口成本）。GPON系統中的OLT和ONT硬件成本主要取決于所使用的光模塊套件和GPON芯片套件的成本；而這兩塊的成本，尤其是GPON芯片套件的成本和其采購數量密不可分；GPON芯片套件的采購數量有一個(gè)數量級的上升時(shí)，其成本幾乎就有一個(gè)數量級的下降；目前各個(gè)廠(chǎng)家的GPON芯片套件還是以FPGA為主，成本很高；預計最遲在2007年上半年，用于GPONONU的ASIC芯片將投入量產(chǎn)，此時(shí)ONU側的芯片生產(chǎn)成本將有20倍以上的降幅；最遲到2008年上半年，OLT側的ASIC芯片也將量產(chǎn)，此時(shí)OLT側的成本也會(huì )有大幅度的下降。 所以GPON設備的絕對成本取決于應用規模，在應用規模達到百萬(wàn)級別時(shí)，可以預計，GPON硬件的各項成本不會(huì )高過(guò)現在的EPON成本多少。北美和歐洲的運營(yíng)商在2008年大規模部署GPON網(wǎng)絡(luò )后，GPONSFUONT（用于光纖到戶(hù)的室內型ONT）價(jià)格不會(huì )高于125美元每線(xiàn)。GPON的SFUONT的配置一般預計為1、2個(gè)FE口（可選1個(gè)為GE端口），2～4個(gè)VoIP的電話(huà)口和可選的一路RF有線(xiàn)電視端口，其配置較GPON出現之前的FTTH方案更加合理完整，可以滿(mǎn)足絕大部分家庭未來(lái)很長(cháng)一段時(shí)間的應用需求。 如果把使用以太網(wǎng)封裝的GEPON/EPON和GPON相比較的話(huà)，可以清楚地看到，GPON相對于其他PON產(chǎn)品而言，其性?xún)r(jià)比更高；GPON和GEPON對處理服務(wù)流程和服務(wù)維持質(zhì)量的要求是相似的。支持GPON或EPON的不同MAC／成幀器的芯片將具有相似的復雜度，因此基于兩種技術(shù)的解決方案成本將是相似的。 盡管GPON下行線(xiàn)路速率為2.488Gbit/s，而EPON線(xiàn)路速率僅為1.25Gbit/s，但這并不意味著(zhù)成本的大幅攀升。下行的2.488Gbit/s器件是連續的發(fā)射器，與已經(jīng)得到大批量生產(chǎn)的SDH STM-16相似，因此該技術(shù)不存在額外費用。上行速率方面，GPON和EPON相當，均為1.25 Gbit/s線(xiàn)路速率，兩種技術(shù)的成本相同。而且由于EPON不支持功率分級，這意味著(zhù)GEPON中的突發(fā)模式接收器的工作范圍要比GPON的寬，成本有可能要更高。 電信運營(yíng)商要想大幅度削減設備采購成本，就必須實(shí)現互通性。近年來(lái)這方面成功的典范就是DSL設備的價(jià)格從500美元以上降至不足70美元（有些情況下可能更低）。對GPON設備，人們也期待著(zhù)相似的成本改善。這就是為什么FSAN力推互通性，將其作為開(kāi)啟新運營(yíng)商和創(chuàng )新運營(yíng)商之門(mén)以推動(dòng)成本降低的措施。在GEPON中不能抱有同樣期待，因為其中的網(wǎng)絡(luò )大部分都是由同一廠(chǎng)商提供的端到端網(wǎng)絡(luò )。盡管有些地區強勢運營(yíng)商可能會(huì )強制GEPON的互通，但它們是本地互通性努力的結果，其效果和風(fēng)險仍有待檢驗。 當然，需要看到的是，對于任何設備的部署而言，硬件成本并非是全部的部署成本。根據現有PON系統部署的經(jīng)驗和對GPON系統部署的預測，GPON系統硬件成本只占GPONFTTH項目成本的35%左右，工程安裝成本將占到總成本的50%以上。由于光系統部署時(shí)涉及到現場(chǎng)熔纖、功率調試等一系列遠比實(shí)施原有銅線(xiàn)系統困難的工程安裝項目，對安裝人員的培訓顯得至關(guān)重要，這都無(wú)形中增加了項目成本。當然光纖幾乎無(wú)限的帶寬潛力和長(cháng)達50～100年的使用壽命使得這一切的努力顯得物有所值。但是，工程成本必須成為運營(yíng)商應用GPON系統需要認真考慮的一個(gè)問(wèn)題。 同樣，如何維護PON系統對于運營(yíng)商而言也是一個(gè)全新的課題。由于GPON是一種無(wú)源的PTMP技術(shù)，使得PON的故障定位技術(shù)與傳統方法相比更加復雜，使用傳統的OTDR方法并不能直接有效地對PON網(wǎng)絡(luò )的故障進(jìn)行定位，傳統的OTDR在PON網(wǎng)絡(luò )中工作時(shí)，缺乏足夠的動(dòng)態(tài)范圍來(lái)補償光鏈路損耗，更麻煩的是，光分路器之后各個(gè)光學(xué)分路的反射和后向散射會(huì )疊加在一起，這使得OTDR很難分辨某一分支的特征。目前已經(jīng)有幾種更新的OTDR方法用于PON故障的定位，但是相對于傳統方法，這些方法的操作更加復雜，對操作人員的技術(shù)要求更高，檢測的成本也更高。 綜上所述，GPON系統的成本下降趨勢在未來(lái)的兩年內會(huì )非常明顯，在目前的技術(shù)條件下，只要有一定數量的需求，硬件價(jià)格在一年之內就會(huì )下降到可以和目前GEPON價(jià)格相比較的程度，且性?xún)r(jià)比更高。由于更加注重設備的互操作性，GPON設備價(jià)格的下降更加值得期待。相對于設備價(jià)格，運營(yíng)商會(huì )對GPON系統工程安裝和維護中產(chǎn)生的新課題更加關(guān)注。 4、與GEPON技術(shù)的比較 目前在亞洲的日本、韓國市場(chǎng)上GEPON作為PON技術(shù)的另一個(gè)代表，取得了很好的市場(chǎng)表現，相比GPON而言，GEPON的生產(chǎn)鏈和市場(chǎng)成熟的速度更快一些。GPON和GEPON作為未來(lái)寬帶接入的兩種代表技術(shù)，在這里我們不妨在技術(shù)層面選擇幾個(gè)重要的方面做一個(gè)簡(jiǎn)單的比較。 GEPON是由IEEEEFM（第一英里以太網(wǎng)）小組發(fā)展的基于以太網(wǎng)封裝的PON系統，其標準為IEEE802.3ah，標準的主體在2004年完成。相對于ITUFSAN組織而言，EFM只是將以太網(wǎng)實(shí)現為接入網(wǎng)絡(luò )，形成的是一種折衷標準，缺乏高級管理和互通性等關(guān)鍵特性。 相比GEPON只在標準中支持以太網(wǎng)業(yè)務(wù)而言，GPON可以廣泛應用于各種接入場(chǎng)合，其較高的線(xiàn)路速率和效率，提供了更好的業(yè)務(wù)靈活性。GPON更高的服務(wù)帶寬將支持更多的業(yè)務(wù)種類(lèi)，其TDMoverGEM特性為傳統SDH/PDH傳輸提供了一種安全過(guò)渡的選擇。 GEPON只對線(xiàn)路OAM進(jìn)行了標準化，ONT的管理和提供的服務(wù)大多數情況下是通過(guò)SNMP來(lái)支持的，因而產(chǎn)生了管理和互通性問(wèn)題。另外，由于被管理的對象不是按照電信運營(yíng)商的需求定義的，因此ONT常常缺乏一些關(guān)鍵的OAM特性，如線(xiàn)路測試和其他故障隔離工具。而且GEPON標準中沒(méi)有內在安全措施，鏈路層沒(méi)有加密，安全性標準方面同樣存在問(wèn)題。 相比之下，來(lái)自ITU的GPON擁有全面的支持，包括來(lái)自不同廠(chǎng)商的OLT和ONT之間的互通性，這大大降低了服務(wù)提供商需要混合和匹配ONT與OLT的風(fēng)險。 當然，相比GEPON而言，GPON也有它的弱點(diǎn)，主要表現在產(chǎn)業(yè)鏈還不夠成熟，相應的芯片廠(chǎng)商和光模塊廠(chǎng)商屈指可數，可以提供成熟GPON產(chǎn)品的廠(chǎng)商也很少，這將直接影響到GPON產(chǎn)品在今后一段時(shí)間的市場(chǎng)表現。成熟的以太網(wǎng)產(chǎn)品和器件市場(chǎng)為GEPON技術(shù)培育了市場(chǎng)；相比之下，GPON的技術(shù)實(shí)現復雜度較高，技術(shù)門(mén)檻較高，限制了市場(chǎng)成熟的速度。 5、結束語(yǔ) GPON技術(shù)作為一種點(diǎn)到多點(diǎn)寬帶接入技術(shù)，吸取了之前很多類(lèi)似技術(shù)成功的經(jīng)驗和失敗的教訓，并且是一種由電信運營(yíng)商主導制定的ITU技術(shù)標準，在技術(shù)出現之初，就擁有了很多其他接入技術(shù)所沒(méi)有的優(yōu)勢。如果在今后的一兩年內，世界主要運營(yíng)商和廠(chǎng)商能夠持續地積極介入和參與，GPON技術(shù)的市場(chǎng)前景是非常光明的。對于未來(lái)GPON能否在FTTx的接入市場(chǎng)上大顯身手，我們拭目以待。（華強電子網(wǎng)） |
