吉比特无源光网络GPON技术及其标准化.doc

吉比特无源光网络 GPON 技术及其标准化要本文对 GPON 的主要技术特征进行了描述,并进一步详细解释了协议分层功能、 DBA 机制、 ONU 激活注册、 OMCI 等关键技术和原理, 同时还介绍了 GPON 承载 TDM 业务的二种具体方式, 以及 GPON 技术的标准化情况。一、 GPON 技术的提出 GPON ( Gigabit-Capable Passive work ,吉比特无源光网络)技术是无源光网络( PON )家族中一个重要的技术分支,其它类似技术包括 APON/BPON 和 EPON 技术等。 GPON 是当前和未来 2到3 年内最受关注的光接入技术之一。 GPON 的概念最早由 FSAN ( Full Service work ,全业务接入网联盟)在 2001 年提出, 在此之前, FSAN/ITU 还提出并标准化了 APON/BPON 技术( ITU-T 系列标准), IEEE 也已经开始 EPO N 技术的标准化工作并很快于 2003 年正式发布 IEEE ,这标志着 EPON 技术标准化工作的完成。 FSAN/ITU 推出 GPON 技术的最大原因是由于网络IP 化进程加速和 ATM 技术的逐步萎缩导致之前基于 ATM 技术的 APON/BPON 技术在商用化和实用化方面严重受阻, 迫切需要一种高传输速率、适宜 IP 业务承载同时具有综合业务接入能力的光接入技术出现。在这样的背景下, FSAN/ITU 以 APON 标准为基本框架, 重新设计了新的物理层传输速率和 TC层, 推出了新的 GPON 技术和标准。二、 GPON 系统的构成和其它 PON 技术类似, GPON 也是一种采用点到多点拓扑结构的无源光接入技术, 由局侧的 OLT ( Optical Line Terminal , 光线路终端)、用户侧的 ONU ( work Unit , 光网络单元) 以及 ODN ( Optical work ,光分配网络)组成,其系统参考配置如图 1 所示。所谓“无源”, 是指 ODN 中不含有任何有源电子器件及电子电源,全部由光纤和光分/ 合路器( Splitter )等无源光器件组成,没有昂贵的有源电子设备。图1 GPON 系统参考配置 GPON 在下行方向( OLT 到 ONU )采用 TDM 广播方式、上行方向( ONU 到 OLT )采用 TDMA (时分多址接入)方式,可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓扑结构,其中典型结构为树形结构。 GPON 系统要求 OLT和 ONU 之间的光传输系统使用符合 ITU-T 2 标准的单模光纤, 上下行一般采用波分复用技术实现单纤双向的上下行传输, 上行使用 1260nm ~ 1360nm 波长, 下行使用 1480nm ~ 1500nm 波长。此外, GPO N 系统还可以采用第三波长方式( 1540nm ~ 1560nm 波长) 实现 CATV 业务的承载。 GPON 系统的 ONU/ONT ( ONT 是用于 FTTH 并具有用户端口功能的 ONU ) 可放置在交接箱、楼宇/ 分线盒、公司/ 办公室和家庭等不同的位置, 形成 FTTCab ( 光纤到交接箱)、 FTTB/C ( 光纤到楼宇/ 分线盒)、 FTTO (光纤到办公室)和 FTTH (光纤到家庭用户)等不同的网络结构, 如图 2 所示。图2 GPON 各种应用方式示意总的来说, GPON 具有如下主要技术特点: 1) 业务支持能力强, 具有全业务接入能力。 GPON 系统可以提供包括 64kbit/s 业务、 E1 电路业务、 ATM 业务、 IP 业务和 CATV 等在内的全业务接入能力,是提供语音、数据和视频综合业务接入的理想技术。 2 )可提供较高带宽和较远的覆盖距离。 GPON 系统可以提供下行 , 上行 的带宽。此外, GPON 系统中一个 OLT 可以支持 64个 ONU 并支持 20km 传输。 3) 带宽分配灵活, 有服务质量保证。 GPON 系统中采用的 DBA 算法可以灵活调用带宽,能够保证各种不同类型和等级业务的服务质量。 4) ODN 的无源特性减少了故障点,便于维护。 GPON 系统在光传输过程中不需要电源, 没有电子部件, 因此容易铺设, 并避免了电磁干扰和雷电影响, 减少了线路和外部设备的故障率, 简化了供电, 在很大程度上节省了运营成本和管理成本。 5) PON 可以采用级联的 ODN 结构,即多个光分路器可以进行级联, 大大节约了主干光缆。 6 )系统扩展容易,便于升级。 PON 系统模块化程度高,对局端资源占用很少,树型拓扑结构使系统扩展容易。三、 GPON 的关键