黃秀成

摘要：GPON是將千兆以太網(wǎng)與PON技術結合在一起形成IP數(shù)據(jù)業(yè)務的接入方式。該文結合中國電信吉林市分公司鴻博頤景寬帶接入的實際情況重點闡述了GPON技術原理，詳細介紹了GPON寬帶接入項目規(guī)劃設計、實施及測試的實際情況。

關鍵詞：PON；以太網(wǎng)；OLT；ONU；GPON

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）19-4397-06

中國政府在2013年8月發(fā)布了《“寬帶中國”戰(zhàn)略及實施方案》，“十二五”規(guī)劃中明確提出了“加快建設寬帶、融合、安全、泛在的下一代國家信息基礎設施，推動信息化和工業(yè)化深度融合，推進經(jīng)濟社會各領域信息化”的發(fā)展戰(zhàn)略，將信息化作為我國搶占經(jīng)濟科技制高點、提升綜合國力以及“調整經(jīng)濟結構、轉變增長方式”的重要舉措之一。在我們的生活、工作和學習中，寬帶已經(jīng)成為不可或缺的重要組成部分。

2007 年底中國電信在武漢啟動以PON 技術為主的光進銅退建設，建設方式由FTTB/N（光纖到樓/小區(qū)） 到FTTH逐步轉變，將光纖延伸到用戶。先是采用EPON 技術推進FTTB/N和FTTV（光纖到行政村）新建和改造，而后根據(jù)三網(wǎng)融合的高帶寬要求和FTTH 技術經(jīng)濟的發(fā)展情況，開始推進以GPON技術為主的FTTH應用。2011年2 月份中國電信正式對外發(fā)布了“寬帶中國·光網(wǎng)城市”戰(zhàn)略，宣布了在“十二五”期間寬帶網(wǎng)絡發(fā)展和業(yè)務發(fā)展的具體目標，計劃用五年左右的時間，光纖基本上覆蓋所有的城市地區(qū)，GPON是FTTH所采取的主要技術方案。

1 PON技術發(fā)展歷程

上世紀90年代初提出PON的概念， 1996年5月ITU-T頒布了第一個PON標準建議G.982，1998年ITU-T 頒布G.983標準建議，這是基于無源光網(wǎng)絡的寬帶光接入系統(tǒng)的建議，業(yè)界稱為BPON建議。2003年3月ITU-T頒布了GPON標準建議G.984.1吉比特無源光網(wǎng)絡總體要求，G.984.2吉比特無源光網(wǎng)絡物理媒質相關層要求，G.984.3吉比特無源光網(wǎng)絡傳輸匯聚層要求和G.984.4吉比特無源光網(wǎng)絡管理控制接口要求。GPON建議的發(fā)布，為FTTH業(yè)務的發(fā)展奠定了技術標準基礎。中國電信于2005年開始開展基于PON技術的光纖接入網(wǎng)應用試驗，2010年中國電信開始規(guī)模部署GPON接入網(wǎng)絡。

GPON 是國際上運營商選擇的主流光纖接入技術，經(jīng)過近年的發(fā)展，在設備與產(chǎn)業(yè)鏈成熟度上已經(jīng)達到了規(guī)模商用的水平。與EPON 相比，GPON 具有下行帶寬優(yōu)勢，且設備價格已與EPON 相當。中國電信明確采用GPON技術進行FTTH 網(wǎng)絡建設。

2 GPON系統(tǒng)原理

2.1 PON的定義和組成

PON（Passive Optical Network）是一種無源光網(wǎng)絡系統(tǒng)，由OLT（光纖線路終端）通過ODN（光纖分配網(wǎng)）與大量的用戶端設備ONU（光網(wǎng)絡單元）組成的點到多點型結構的接入網(wǎng)絡。ODN由Optcal Fiber splitter（光分路器）和光纖組成，全部為無源系統(tǒng)。光分路器由1分4、1分8、1分32、1分64、1分128等多種型號。ONU根據(jù)用戶的不同需求可分為SFU、MDU、MTU、HGU、SBU等多種形式（PON系統(tǒng)結構如圖1） 。

2.2 PON的技術原理

GPON系統(tǒng)協(xié)議主要由物理媒體相關層（PMD）、傳輸匯聚成幀子層（GTC）、傳輸匯聚適配子層（TC）、客戶層級上層協(xié)議棧組成（如圖2） 。

物理媒體層為單纖雙向系統(tǒng)，采用上下行不同波長的WDM（波分復用）技術，上行波長1310nm±20nm，數(shù)據(jù)流采用TDM（時分復用）技術，下行波長1490nm±10nm，采用Broadcast（廣播）技術，支持下行2488.32Mbit/s，上行1244.16Mbit/s的傳輸速率。CATV業(yè)務采用1550nm±10nm波長。分光比最高可達1：128，傳輸距離最高可達20KM（理論可達60KM）。

根據(jù)G.983.3的要求，TC子層采用GEM封裝方式，OLT可對ONU進行認證。

3 吉林電信GPON系統(tǒng)網(wǎng)絡設計及實現(xiàn)

3.1 GPON系統(tǒng)組網(wǎng)結構

吉林電信的PON系統(tǒng)組網(wǎng)方式如圖3。互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務、語音業(yè)務和IPTV業(yè)務由OLT上聯(lián)IP城域核心網(wǎng)BRAS/SR（寬帶網(wǎng)絡接入服務器/業(yè)務路由器）后經(jīng)CR（核心路由器）接入相應的業(yè)務平臺實現(xiàn)。E1電路仿真TDM業(yè)務由OLT相應板卡直接上聯(lián)SDH/DDN/FR/ATM/MSTP等相關業(yè)務網(wǎng)絡實現(xiàn)。CATV（有線電視）業(yè)務通過單獨的WDM合波器接入ODN網(wǎng)絡，在ONU側通過單獨或內(nèi)置于ONU的WDM分波器將有線電視信號分離并接入電視機。

對于FTTH應用，由于用戶量大，需要采用支持較大分光比的光模塊進行組網(wǎng)，對于GPON系統(tǒng)，建議采用不低于Class B+等級的光模塊。

互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務應用可通過BRAS/SR控制，ONUI通過接入PON網(wǎng)絡的OLT設備，OLT可直接上聯(lián)IP城域網(wǎng)BRAS/SR，也可視業(yè)務流量大小通過匯聚交換機上聯(lián)BRAS/SR，然后到達城域網(wǎng)核心路由器CR同互聯(lián)網(wǎng)相連。

語音業(yè)務應通過BAC設備進行接入控制。ONU通過接入PON網(wǎng)絡的OLT設備，上行通過BRAS，到達城域網(wǎng)核心CR，再經(jīng)過各地的ASBR設備與CN2的PE設備互聯(lián)，經(jīng)CN2網(wǎng)絡承載VPN，到達其他地市CN2的PE設備，下行到城域網(wǎng)的ASBR設備，進入目標城域網(wǎng)，再通過城域網(wǎng)的CR轉發(fā)到BRAS和SR設備，進而到達目標系統(tǒng)和平臺，進行數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)MPLS VPN業(yè)務的承載。

TDM業(yè)務的STM-1或n×E1電路由OLT設備直接上聯(lián)MSTP/SDH/DDN/FR/ATM等業(yè)務網(wǎng)絡。endprint

PON系統(tǒng)通過第三波（波長1550nm）承載的有線電視業(yè)務通過單獨的WDM合波器接入光分配網(wǎng)絡，在ONU側通過獨立的WDM分波器將有線電視信號分離；WDM分波器也可以集成在ONU設備內(nèi)，并由ONU設備直接連接電視機。

3.2 鴻博頤景小區(qū)GPON組網(wǎng)結構

根據(jù)中國電信吉林市分公司現(xiàn)有網(wǎng)絡及業(yè)務的實際情況，本次GPON工程項目選在吉林市鴻博頤景小區(qū)，小區(qū)內(nèi)樓宇為多層樓宇住宅。OLT安裝在吉林盧瓦爾機房內(nèi)，ONU安裝在鴻博頤景小區(qū)用戶家中。

OLT采用中興通訊ZXA10 C300 GPON光接入局端匯聚設備，該設備支持業(yè)務包括視頻、數(shù)據(jù)、語音和TDM業(yè)務，還支持CATV業(yè)務。ZXA10 C300設備由SCXL主控板、GTGO/GTGQ型GPON業(yè)務板、XUTQ/GUFQ/GUSQ型以太網(wǎng)上聯(lián)板組成，能提供大容量的可控組播能力以及較高QOS控制能力。GTGO板卡可提供8路CLASS C+型接口，每端口在單根光纖上支持128個分離點，理論上傳輸距離可達60km。接口以GEM幀為載體，采用點到多點結構、無源光纖傳輸方式，下行速率可達到2.488 Gbit/s，上行速率可以達到1.244 Gbit/s。

ONU采用烽火HG260G型號的e8-C終端，該中終端是中國電信集團公司定制的一款GPON型e8-C家庭網(wǎng)關，可同時為用戶提供3路上網(wǎng)業(yè)務，2路VOIP語音業(yè)務、1路IPTV業(yè)務和WIFI業(yè)務。

GPON的組網(wǎng)結構如圖4所示。在本工程項目ODN采用二級分光方式，一級分光采用15臺1分8光分合路器，二級分光采用120臺1分16光分合路器。ZXA10 C300安裝2塊GUFQ型4路GE上聯(lián)板卡和兩塊GTGO型8路GPON板卡，覆蓋鴻博頤景小區(qū)的120個單元1440個用戶。

光纜采用G.652D型光纖光纜。室內(nèi)布線入戶光纜采用干式結構+非延燃外護層GJXFV單芯蝶形皮線光纜，光分路器采用日海全帶寬型光分路器。

圖4 鴻博頤景小區(qū) ODN 組網(wǎng)示意圖

3.3 GPON接入認證方式

PON 系統(tǒng)的用戶認證方式由業(yè)務接入控制點（BRAS 或SR）配合Radius （認證服務器）完成。本工程采用BRAS（寬帶網(wǎng)絡接入服務器）配合Radius 完成，實現(xiàn)對互聯(lián)網(wǎng)接入業(yè)務的接入認證功能；接入用戶認證后，被授予相應的帶寬、優(yōu)先級、訪問權限等。語音業(yè)務由BAC網(wǎng)關通過公私網(wǎng)轉換注冊到軟交換核心設備上。具體為，在核心機房安裝一臺BAC網(wǎng)關（現(xiàn)網(wǎng)為B200設備）與軟交換核心設備（現(xiàn)網(wǎng)為SS）對接。

4 測試及結論

4.1 測試工具

一臺萬兆以太網(wǎng)測試儀，二臺傳真機，一臺創(chuàng)維VT-E03樂播高清播放盒，一臺帶有HIDMI接口的電視機，若干條單模尾纖，若干光纖連接器，若干光纖衰減器，若干臺筆記本型PC機，10000號管家測試軟件。

4.2 吞吐率測試

GPON 的上行吞吐量為1.1Gbit/s（包長1470Byte），下行吞吐量為2.26Gbit/s（包長1470Byte），同時PON接口上行丟包率應為16%，PON 接口下行丟包率9%，上行的傳輸時延為1.3ms，下行的傳輸時延小于1ms。

4.3網(wǎng)絡連通性測試及 PPPoE 撥號功能測試

表1

[速率模板＼&4Mbit/s＼&20Mbit/s＼&100Mbit/s＼&下載速率＼&480KB /秒＼&2.4MB/秒＼&12MB/秒＼&測試項目＼&端口號＼&測試結果＼&備注＼&PPPoE 撥號功能＼&1＼&不合格 □ 合格 √＼&＼&2＼&不合格 □ 合格 √＼&＼&3＼&不合格 □ 合格 √＼&＼&4＼&不合格 □ 合格 √＼&＼&QinQ（精綁）功能＼&＼&不合格 □ 合格 √＼&＼&]

4.4語音通話基本功能測試

表2[測試項目＼&端口號＼&測試結果＼&通話撥號測試＼&1＼&不合格 □ 合格 √＼&2＼&不合格 □ 合格 √＼&3＼&不合格 □ 合格 √＼&4＼&不合格 □ 合格 √＼&通話話音質量測試＼&1＼&不清晰 □ 清晰 √＼&2＼&不清晰 □ 清晰 √＼&3＼&不清晰 □ 清晰 √＼&4＼&不清晰 □ 清晰 √＼&]

4.5傳真基本功能測試

表3[測試項目＼&端口號＼&測試結果＼&傳真功能＼&1＼&不合格 □ 合格 √＼&2＼&不合格 □ 合格 √＼&3＼&不合格 □ 合格 √＼&4＼&不合格 □ 合格 √＼&]

4.6 IPTV 測試

表4

[項目＼&步驟＼&測試結果＼&直播效果測試＼&1、點擊直播頻道

2、調節(jié)音量＼&節(jié)目流暢，音量調節(jié)正常＼&切換頻道＼&用遙控器的數(shù)字鍵或加減鍵進行頻道切換＼&正常＼&點播節(jié)目＼&選擇點播節(jié)目，播放＼&流暢＼&快進/快退/暫停/恢復/結束功能測試＼&對快進、快退、暫停、恢復、結束功能進行測試＼&正常＼&收藏功能測試＼&選擇點播節(jié)目按鈕、選擇收藏節(jié)目按鈕＼&正常＼&搜索節(jié)目測試＼&輸入目標節(jié)目搜索內(nèi)容，選擇搜索按鈕＼&正常＼&]

5 結論

本項目因環(huán)境問題未對TDM類業(yè)務和CATV業(yè)務進行系統(tǒng)性的測試。但從以上測試結果來看，這并不影響GPON承擔中國電信“寬帶中國·光網(wǎng)城市”戰(zhàn)略建設任務主力軍的結論。

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