基于GPON的信息化小区FTTD设计

张明洋

(黎明职业大学 信息与电子工程学院，福建 泉州 362000)

0 引言

2012年1月天津、重庆、石家庄、西安等42个城市经国务院批准成为了国家第二批三网融合试点城市，至此全国三网融合试点城市达到了54个，正式进入了大面积试点阶段。2013年是国务院规划的三网融合全面推广的开启之年，在国家三网融合大背景和光进铜退的现实条件下，具有高速率、高分光比、传输距离远和业务支持能力强等优点的GPON技术自然成为了各大电信运营商的研究热点，在信息化小区的FTTD工程建设中扮演了重要的角色。

2 PON主流技术介绍

2.1 EPON技术

IEEE 802.3ah EFM工作组于2000年11月提出EPON技术同时进行了标准化，并于2004年正式公布了EPON标准IEEE 802.3ah。EPON是一种采用点到多点结构的单纤双向光接入技术，其数据流在上行方向采用TDMA技术，在下行方向则采用TDM广播方式，上下行数据传输速率为1.25Gbit/s，带宽效率为72%。EPON系统的最大分光比为1:32，ONU/ONT与OLT间的最大距离为20公里，可支持数据、语音、TDM和CATV等业务［1］。EPON标准IEEE 802.3ah为了降低技术复杂度和实现难度而牺牲了一部分性能，造成其在带宽能力和使用效率方面存在不足，降低了市场竞争力，加上升级EPON系统的成本较高，在各大电信运营商的大规模FTTX建设中渐显后劲不足之势。

2.2 GPON技术

GPON技术起源于APON/BPON技术，最早由FSAN于2001年提出，是基于ITU-T G.984.X标准的新一代无源光接入技术。在拓扑结构方面，GPON为点到多点结构。数据流上行时采用了TDMA技术，下行则采用TDM广播方式［2］。最大上下行数据传输速率为2.488 Gbit/s，带宽效率可达92%。GPON系统的最大分光比可达1:128，实际支持的传输距离可达20公里以上，可以支持数据、语音、IPTV、VOD、CATV和TDM等业务。由于GPON技术在带宽、业务支持能力、OAM能力和升级等方面均有明显的优势，在与EPON技术的市场竞争当中渐渐占了上风，自然地成为了信息化小区FTTD工程建设的首选技术。

3 信息化小区GPON FTTD工程

3.1 小区项目建设概况

3.1.1 小区基本情况说明

本小区为厦门某新建信息化高级住宅区，小区内有14橦住宅楼，其中低层住户为55户，高层住户为1106户。

3.1.2 小区住户业务需求说明

本信息化高级住宅小区内用户所需的典型业务主要有数据、语音、IPTV、CATV和VOD等，各典型业务的带宽需求参数具体可如下表1所示。

表1 各典型业务的带宽需求具体参数

3.2 小区GPON FTTD项目建设方案

3.2.1 局端OLT设备

本信息化小区采用了一套华为技术有限公司的SmartAX MA5680T作为OLT局端设备。MA5680T是GPON/EPON一体化光接入产品，具有先进的架构和设计理念，可提供大容量的共享平台，具备高速的交换能力，背板交换容量达到3.2Tbit/s，主控板的双向交换容量高达480Gbit/s。MA5680T能提供大容量、高速率和高带宽的语音、数据和视频业务接入，具备强大的QoS能力，支持GPON系统1:128分光比，其GPBD单板支持8个GPON端口，整框最多支持8K个ONU，有利于今后小区用户扩充和设备升级，完全满足本小区FTTD项目建设需要。

3.2.2 用户端ONU设备

小区用户端采用华为技术有限公司的ONU终端设备HG850。HG850占用空间小、能耗小，可支持数据、语音、视频、VoIP、IPTV和FoIP数据传真服务。

HG850运用了ONU管理和控制接口技术，可进行远程方式的维护、管理和软件升级，十分适合本信息化小区用户的业务需要。

3.2.3 项目ODN规划和布线情况

主干光缆由演武路#025孔取封存敷设一条72芯光缆，沿演武路原有管道敷设至演武路#005接头封存36芯后引出一条36芯光缆到本小区光交。小区光交引出8条光缆接到各幢大楼的光缆做为配线光缆。为了节省配线段光缆和提高网络的灵活性，考虑到小区用户放号率较明确和稳定的具体情况，本信息化小区FTTD项目采用了二级分光比和分散分光的方式，即一级分光器放置在小区光交内，将高层楼宇分成几个低层区，每个底层区集中设置二级分光器。

入户光缆采用室内8字型皮线光缆以便于布线。从小区机房引出36芯光缆分别至每栋大楼前面，并通过接头盒分歧3条12芯垂直布线光缆到各个单元［3］。

光分配箱在各单元的配备标准为每隔5层配1个，放置地点设在弱电竖井内，并应内配光分路器。八字皮线光缆经光分配箱分出后即可引入小区用户家里。在现场成端之后，利用用户智能终端箱的保护盖对接头进行保护，并盖好光纤头，盘结在终端箱中［4］。如有用户要求开通相关业务，将智能终端箱里面的HG850与先前做好的光纤连接头接好即可。

3.3 小区各项业务的实现

3.3.1 宽带数据业务

宽带数据业务是本小区GPON FTTD项目中最基本的业务，所有用户的数据业务都通过OLT设备MA5680T上联到城域数据网的路由器/交换机，连入汇聚层数据网络。用户的PC机通过以太网接口与ONU终端设备HG850相连接，并通过固网IP方式接入因特网，具体组网情况可如图1所示。

3.3.2 语音业务

如图1所示，本项目语音业务采用了VoIP解决方案，其中MA5680T内置语音代理以支持SIP、H.248和MGCP，HG850内置IAD模块，VoIP业务通过HG850，以IP包的形式传输到MA5680T，由MA5680T负责保证VoIP的QoS。VoIP业务在IP数据网络中传输，通过NGN的媒体网关同传统的PSTN相连接。

图1 信息化小区GPON FTTD组网示意图

3.3.3 CATV业务

CATV视频信号经过光电变换转换成光信号，再经EDFA放大和光功率调整，与MA5680T的光信号进行耦合后进入同一根光纤传输。光纤线路中的各信号经ODN网络分配到各个用户端的HG850。如用户需CATV业务，则HG850需要加置CATV模块，由此模块将CATV信号从光纤线路信号中解复用出来，并将其转换成电信号。从HG850出来的电信号送到CATV机顶盒，从而实现CATV业务功能。

3.3.4 IPTV业务

MA5680T支持组播控制功能，支持IGMP V1/V2/V3、IGMP Proxy和IGMP Snooping，与HG850配合实现组播权限控制。如图1所示，MA5680T主控制板向相应的业务板复制转发，单板向相应的PON口复制转发，PON向PON口下所有用户端HG850广播，HG850根据组播转发表，接收过滤组播流。在PON接口上，MA5680T以单拷贝广播方式将组播内容分发给所有HG850。MA5680T利用IGMP Proxy协议，HG850利用IGMP Snooping实现对组播流的动态转发控制。

3.4 小区用户各项业务测试

3.4.1 宽带数据业务测试

采用SmartBits600测试仪对百兆以太网接口进行综合测试，在48个2M条件下，效率为80%时，包长设成随机长度，丢包率为1×10-7，吞吐量为96%，256字节帧长的时延为0.2456ms。3.4.2 VoIP业务测试

采用RADCOM公司的协议分析仪PrismLite对VoIP业务进行测试，语音编码动态切换时间为20ms，具有缓冲存储能力，不会发生语音断续和抖动。网络条件很好时，PSQM的平均值为1.0，MOS为4.8;网络条件较差时，PSQM的平均值为1.3，MOS为4.0;网络条件恶劣时，PSQM的平均值为1.6，MOS为3.8。用户间呼叫符合正常呼叫持续过程，且播发的铃音正确，协议流程符合标准。

3.4.3 IPTV业务测试

采用EXFO的IPTV测试仪CoLT-450P进行IPTV业务测试，结果显示本小区用户可实现VOD视频点播、直播等业务，视频能正常播放，效果良好，完全满足了小区用户们的要求。

4 结语

基于GPON技术的FTTD模式为信息化小区住宅用户提供了高质量的数据、语音通话、IPTV和CATV等业务，实现了三网融合的目的，提高了小区的信息化水平，节约了小区的网络建设成本，对其地区三网融合项目建设来说具有一定的参考价值。随着GPON产品价格的进一步降低和三网融合在全国的全面推广，GPON将更充分地发挥出其本身的技术优势，在各类FTTX项目建设中将得到更大范围的应用。

［1］张鹏，阎阔.FTTX PON技术与应用［M］.北京:人民邮电出版社，2010.

［2］彭剑辉.浅析GPON技术［J］.信息通信，2011(4):52-53.

［3］刘亚荣，杨春，李新，等.基于GPON的高校FTTH设计方案［J］.光通信技术，2011(2):7-9.

［4］伍岳.全业务运营中的GPON技术应用分析［J］.邮电设计技术，2010(8):61-65.