何力鈞

【摘要】 無源光網(wǎng)絡PON技術是目前世界范圍內(nèi)寬帶接入網(wǎng)的主流技術，它也被公認為是“光進銅退”時代中“三網(wǎng)合一”的最終解決方案。由它衍生而出的APON、BPON、EPON和GPON都在不同領域發(fā)揮著自己的應用效能。在這里GPON無疑是無源光網(wǎng)絡家族中最為重磅的一員，它不但具有強于其它三種技術的高帶寬、大分光比，也有更高的發(fā)射功率，解決了傳統(tǒng)光纖中傳輸距離與帶寬存在沖突的問題。所以本文就基于GPON來談談它的基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、關鍵技術，并在最后通過某住宅小區(qū)的FTTH接入網(wǎng)工程驗證了GPON技術在接入網(wǎng)建設中的推廣條件與應用能力。

【關鍵詞】 PON GPON 接入網(wǎng)絡 技術性能 方案 應用

基于GPON技術的接入網(wǎng)建設是目前最靠近終端用戶的一層網(wǎng)絡，它主要利用到了諸如GEM等適配方法，既能夠滿足現(xiàn)有用戶的高帶寬業(yè)務需求，也能最大程度為未來新業(yè)務的實施拓展空間，容納更多應用。作為目前光纖寬帶接入最有優(yōu)勢的技術，GPON已經(jīng)成為了全球范圍內(nèi)的網(wǎng)絡熱點課題，為人們所廣泛應用和深入研究。

一、PON

1、PON的構(gòu)成。PON（Passive Optical Network）即無源光纖網(wǎng)絡，它是一種不含有任何電子器件與電子電源，全部由無源器件組成的網(wǎng)絡類型。作為一種網(wǎng)絡光纖系統(tǒng)，它具有單纖雙向和PM2P結(jié)構(gòu)，主要組成部分包括了OLT局端光線路終端、ODN光分配網(wǎng)絡和ONU用戶光纖網(wǎng)絡單元。如圖1。

如圖1所示，在PON系統(tǒng)的下行波長為1490nm，OLT所發(fā)送的信號會通過ODN到達每一個用戶的ONU網(wǎng)絡單元，每個ONU只接收發(fā)給自己的數(shù)據(jù)，丟棄其它數(shù)據(jù)。而上行方向的ONU卻只能通過上行波長為1310nm 將信號上傳給OLT，并不會讓信號到達任何其他ONU。所以為了避免和遏制這種數(shù)據(jù)方面的沖突，提高光纖網(wǎng)絡的信號傳輸效率，在PON的上行方向會采用TDMA多地址接入方式對上行端的每一個ONU進行數(shù)據(jù)發(fā)送，從而起到對ONU所發(fā)送數(shù)據(jù)進行運行管理的作用。如圖2。

2、GPON。GPON是PON系統(tǒng)技術中的一種，它的宗旨就是規(guī)范工作速率高于1Gbit/s以上的PON網(wǎng)絡，所以就叫它為GPON（Gigabit Passive Optical Network）。它除了能夠支持更高速率的光纖網(wǎng)絡服務之外，還能為用戶提供諸如OAM&P這樣的擴展功能體驗。GSR文檔的開發(fā)說明GPON是一種完全依照消費者需求而進行設計和改革的網(wǎng)絡通信運營商驅(qū)動解決方案，它具有很廣闊的擴展性和可塑性[1]。

二、關于GPON系統(tǒng)

1、GPON的主要構(gòu)成。GPON由裝置于中心機房的OLT、用戶終端的ONU和光纖分配網(wǎng)絡ODN組成。它們都向上行提供廣域的網(wǎng)絡接口，比如DS-3、ATM和GE等等。其中ONU可以為用戶提供從10～100BaseT的網(wǎng)絡資源，而ODN則主要由光分支器、光纜、耦合器等無源器件構(gòu)成，這些就共同組成了高速的GPON網(wǎng)絡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

2、GPON的相關技術。1）光信號的發(fā)送與接收。該功能對光器件等硬件要求很高，它主要發(fā)起于PON系統(tǒng)的上行鏈路，利用到了TDMA接入方式，在規(guī)定時間內(nèi)通過ONU進行指定數(shù)據(jù)的發(fā)送。所以在這一技術過程中，ONU所使用的激光器可以實現(xiàn)快速打開和關閉，對于OLT而言具有突發(fā)接收的能力，能夠快速處理接收和發(fā)送的光信號，是GPON中的重要功能。2）功率電平的平衡調(diào)整。該技術的的特色就是融入了功率電平調(diào)整機制，即在GPON的去幀結(jié)構(gòu)中引入功率電平調(diào)整，實現(xiàn)了相關開銷字節(jié)的管理，最終起到了對ONU發(fā)送光功率等級的控制作用。它能夠解決ONU距離的不等，也能夠克服OLT發(fā)送和接收信號判斷困難等問題。在此機制中，OLT可以根據(jù)對功率等級序列信息調(diào)整來控制ONU的發(fā)光功率，進而減小OLT的動態(tài)收光范圍。這一機制從根本上降低了ONU在光分配網(wǎng)中的發(fā)射功率，進而增加了ONU激光器的使用壽命。3）動態(tài)帶寬分配。每一種PON技術中都有動態(tài)帶寬分配功能，GPON系統(tǒng)的動態(tài)帶寬分配不但可以支持ATM信源，也能夠發(fā)出一種其特有的GEM幀，它是在控制高速率寬帶時所特有幀數(shù)技術，可以幫助GPON系統(tǒng)更穩(wěn)定的進行高速率動態(tài)帶寬調(diào)整作業(yè)，避免出現(xiàn)任何程序失誤[2]。

三、基于PON技術的的接入網(wǎng)建設方案分析

1、某小區(qū)PON接入網(wǎng)工程概況。本文所介紹的花園小區(qū)正在施工FTTH接入工程，該工程采用FTTH二級分光的全覆蓋建設模式，全小區(qū)合計用戶800戶。安裝了288芯的落地光纜交接箱1座，有30個光分纖分配箱。根據(jù)用戶分布的情況，充分利用光口資源，采用不同的分光比模式，故在光纜交接箱內(nèi)，有1：4的分光器12臺，1：8的分光器1臺， 1：16的分光器1臺。

2、OLT的建設方案概述。花園小區(qū)OLT的安裝是為了接入小區(qū)內(nèi)的主要網(wǎng)絡機房，從而符合OLT設備接入網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)扁平化的集中放置需求，更能夠便于集中管理和日常維護。該小區(qū)的ODN覆蓋半徑為8公里，這一覆蓋范圍對ODN光分配網(wǎng)具有很高的投資合理性。所以花園小區(qū)的OLT選擇建在距小區(qū)附近的接入網(wǎng)絡機房。在這一結(jié)構(gòu)中，OLT的下行方向會為ODN提供相應的光纖接口，而上行方向則主要為系統(tǒng)供給GE接口，為了加強光信號的傳輸，工程中還為接入網(wǎng)機房增添了16個GPON接口與4塊PON板。

3、主干光纜環(huán)網(wǎng)建設。由于接入網(wǎng)絡機房中管道資源受到傳輸制約，所以花園小區(qū)選擇了P2P的方式進行主干光纜的敷設方式，直到主干光纜管道建設完善后才能進行環(huán)網(wǎng)建設。此次工程中，主干光纜的敷設主要取決于花園小區(qū)內(nèi)部光纜交接箱中的一級分光器數(shù)量。該小區(qū)光纜交接箱中已經(jīng)安裝了一級分光器14個，如果主干光纜在預留出資源傳輸冗余量的情況下，那么該工程的主干光纜應該敷設24芯。在基于GPON技術的小區(qū)接入網(wǎng)建設施工中，應該考慮對主干光纜與城域網(wǎng)絡進行光纜工程的結(jié)合，也就是適當?shù)膶Τ菂^(qū)內(nèi)進行預先規(guī)劃，這樣做就能夠節(jié)省大量的中繼光纖，只選擇在必要的街道節(jié)點進行城域網(wǎng)的光纜交接箱建設，而主干光纜接入網(wǎng)則由光纜交接箱的分布而進行有規(guī)律的布置。此行為的作用就是大量節(jié)省了機房的ODF資源，對城域網(wǎng)絡機房光纜資源也是一種保護。

4、光纖鏈路的損耗計算。光纖鏈路損耗是GPON接入網(wǎng)建設的重要網(wǎng)絡性能指標，它考察了GPON光路的傳輸能力，是接入網(wǎng)建設工程之后的重要評價指標。如果在GPON技術中運用classB+光模塊，那么它的上下行最大允許插損就應在28dB。該小區(qū)機房到用戶端的平均傳輸距離為3公里，有兩個連接器和4個光纜熱熔接頭，兩個機械連續(xù)點，主要采用了二級分光的分光方式，分光比為1：64，那么它的信號傳輸通道損耗應該為：4x0.1+2x0.3+2x0.2+3x0.35+20=25.1 dB，該數(shù)值小于28dB，他符合光信號通道的損耗標準[3]。

總結(jié)：基于PON系統(tǒng)中高速率GPON技術的接入網(wǎng)建設是目前我國發(fā)展FTTH光纖建設的最重要技術之一。GPON的高帶寬、高分光比與高發(fā)射功率使其擁有了良好的應用性與信號傳輸性。隨著我國光纖技術與網(wǎng)絡的不斷普及發(fā)展，運營商也將進一步的降低建網(wǎng)成本，服務于用戶，使得PON接入網(wǎng)建設越來越深入人心。

參 考 文 獻

[1] 孫志剛.基于FTTx技術的網(wǎng)絡建設研究及應用[J].現(xiàn)代電子技術，2009，32（23）：91-94.

[2] 劉毅.基于PON技術的接入網(wǎng)研究及工程實踐[D].北京郵電大學，2012.66-67.