浅谈GPON技术及其在工程中的应用

王国丽

浅谈GPON技术及其在工程中的应用

王国丽

摘 要：对GPON系统进行总结和展望，阐述其技术特点，并对组网方案进行分析，结合工作经验对GPON系统的组网、光缆选择等提出建议。

关键词：千兆比特无源光网络;光纤到户/办公室;光纤到楼

目前，大多数电信公司依然是以DSL为主要宽带接入技术，DSL技术是建立在铜线基础上的。对于发展中国家，原有的电信网络基础比较差，并没有大量的已部署的铜缆可重用。随着铜价不断攀升以及有源节点带来的额外投入，运营商越来越关注无源光网络 (PON)技术。PON具有高带宽、维护和管理方便的特点，而GPON(千兆比特无源光网络)技术是基于ITU-TG.984.x标准的最新一代宽带无源光综合接入标准，具有高带宽、高效率、大覆盖范围、用户接口丰富等优点，适用于新建小区、别墅、商务楼宇的接入，以及老传输系统、老接入设备的改造，被视为实现接入网业务宽带化、综合化改造的理想技术。

1GPON优点

1．节约运维成本。GPON技术在接入网中去掉了有源设备，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，简化了供电配置和网管复杂性。相对传统的铜线技术，可以快速开展业务并极大地降低了运维成本。

2．业务接入能力强。GPON的业务透明性较好、带宽较宽，可适用于任何制式和速率的信号，包括模拟广播电视业务，单根光纤可以为企业用户提供TDM(时分复用)业务接入与数据业务接入，可以为个人用户提供数据业务，语音业务与CATV(共用天线电视)业务。

3．综合组网成本低。由于局端设备和光纤(从馈线段一直到引入线)由用户共享，因而光纤线路长度和收发设备数量较少，成本较其他点到点通信方式要低，土建成本也明显降低。

2 基本组网方案

GPON的设备基本结构是由局端的OLT(光线路终端)、用户端的ONT/ONU(光网络终端/单元)、ODN(光分配网络)及网管系统组成。ODN由单模光纤 (SM fiber)、无源分光器 (Splitter)构成。GPON常用下行最大速率为2.5 Gb/s，上行为1.25 Gb/s，分光比最大为1∶64。用户接入网络架构如图1所示。

目前GPON主要采用的组网方式有FTTH/O(光纤到户/办公室)、FTTB(光纤到楼)+LAN和FTTB+ADSL 3种。

2.1 FTTH/O

GPON FTTH/O组网方案，根据用户数量在小区机房部署OLT设备，从OLT引出多条光纤到小区的住宅楼。无源分光器放在小区的光缆交接箱里，分光器最大分光比为1：64，将光纤直接部署到用户。在用户处安装一套ONU，提供多个POTS接口、多个以太网数据接口和CATV电视接口。小区机房的OLT通过GE/10GE接口上联到承载网，为客户提供高速宽带、NGN语音、IPTV(网络协议电视)等三重播放业务。

图1 用户接入网络架构图

对于高层楼房，分光器可放在楼栋的公用空间(如弱电井或交接箱内)，也可采用室外型分光器安装;对于低密度多层或独栋楼房，可以多个楼栋共用一个分光器，分光器放置在各楼栋的中心以节省光纤资源。用户终端 (ONU)可以放置在桌面或安装在综合信息箱内，家中的电脑、电话机、IPTV机顶盒、CATV机顶盒或电视机等设备通过家庭综合布线系统 (双绞线、五类线)与之连接，或采用无线方式连接，提供Multi-play服务。此外，每个用户都需配置备用电池作为电话服务的逃生线。此方案带宽高，成本也高，一般针对高端用户和商业用户。

2.2 FTTB

2.2.1 FTTB+LAN

FTTB+LAN是“光进铜退”网络转型建设的主要模式之一，可满足高带宽业务接入要求，节省纤芯和上行数据端口资源，建网成本较FTTH模式低。末端采用五类网线，铜线接入距离在100 m以内，ONU设备一般放在楼内。

OLT集中部署在中心机房，采用一级分光，覆盖范围5 km，分光器集中部署在小区公共机房，MTU设备尽量靠近用户，考虑到五类线的距离限制，铜缆长度不超过100 m，建议在楼道或设备间、弱电井内进行部署。

FTTB+LAN组网方案和FTTH的部署一样，只是分光比为1：8，因为一个MDU(多住户单元)提供24个电话口、12个GE以太网口。每个点的数据业务可以通过2层交换机扩展宽带数据点。从OLT引出无源光纤到楼，光分离器放在小区的交接箱里。MDU安装在楼内机房里，一个MDU可以提供多个POTS和GE/FE端口，通过MDU和每个点的LAN网络互联，使用8芯CAT五类线入户提供宽带业务。另外，通过2芯双绞线入户提供2路POTS电话。本方案中MDU上的POTS接口可用于专线，其他电话业务通过IP PBX(程控交换机)的集团电话提供。小区机房的OLT通过GE/10GE接口上联到承载网，与城域网、NGN核心网、IPTV等网络互通，为客户提供高速宽带、NGN语音、IPTV等三重播放业务。每个点的MDU都需配置UPS(不间断电源)作为语音服务的逃生线。

此方案多个用户共享一个ONU的带宽资源，每人占用带宽较低、成本也低，一般针对中低端住宅和中低端商业用户。

2.2.2 FTTB+ADSL

以ADSL的方式将业务接入多个用户，也是多用户共享一个 ONU，带宽、成本和客户群都与FTTB+LAN类似。

此外，还有 FTTC(光纤到路边)和 FTTN(光纤到节点)。FTTC，适用于从中心局到家或办公室的距离为1 km以内，通过同轴电缆或其他介质把信号从路边传递到家中或办公室里，代替了普通旧式电话服务，通过一条线完成电话、有线电视、互联网、多媒体和其他通信业务的接入。FTTN，是光纤延伸到电缆交接箱所在处，一般覆盖200～300用户。

3 工程应用总结

FTTX应用模式和用户类型不同，主要业务类型也不同，目前国内市场主要业务类型如表1所示。

3.1 一般住宅小区

对于一般的住宅小区，可在一个或几个小区机房共同配置一套GPON核心设备OLT。用户终端接入部分根据不同类型用户的情况，采用FTTH和FTTB的不同方案。其中，住宅和底商用户可采用FTTH光纤到户的方案，ONT可以同时提供VoIP(网际音频协议)语音、高速上网和CATV有线电视的接口，实现三网合一功能。而学校和工厂企业，可采用FTTB方案，MDU同样可以提供VoIP语音、高速上网和CATV有线电视的接口，一个MDU可以同时提供24个语音口和12个数据口。

表1 国内市场FTTX主要业务类型

例如，安哥拉社会住房项目凯兰巴凯亚西一期工程中，全部24个住宅用户地块分为6个区块，在每个区块机房配置一套GPON核心设备OLT。

3.2 大型社区

在大型社区，或者用户数量多且用户比较集中的地区，可采取集中分光方式，尽量提高GPON接口利用率。GPON的最大分光比可达1∶64，分光器集中放置，GPON利用率最高，可以最大限度地减少OLT的投资;并且网络结构简单，方便后期的维护和管理。目前带放大、分光和合波功能的合波器价格很高，如果要求提供CATV业务，此方案可减少合波器数量，降低整体方案投资。

3.3 光缆选择

3.3.1 馈线光缆

根据使用环境不同，馈线光缆可选择管道、架空、直埋等不同的敷设方式，常用光缆型号为：GYTA、GYTS、GYTY53、GYTA53、ADSS。对 于光缆路由较为紧缺的使用环境，可选用排水管道光缆、路面微槽光缆和微型8字型自成式架空光缆等。馈线光缆的芯数与数量应根据网络布局和光分配点的数量合理规划，并留有适当的冗余，馈线光缆的建设与现有接入网主干光缆建设无本质区别。

3.3.2 配线光缆

高密度的住宅楼，分歧下纤的数量较多，宜选用光纤组装密度较高、缆径相对较小、开放式装纤结构的带状光缆;小区内管道人孔间距近，施工拐点多，配线光缆需具备良好的抗弯曲和扭转性能，配线光缆的芯数应根据小区布局、建筑结构、用户数量合理规划，并适当留有冗余。

推荐使用骨架式光纤带光缆、室内子单元配线光缆、微束管室内室外光缆。骨架式光纤带光缆适合高层楼宇垂直布放、大型小区室外布放。室内子单元配线光缆适合室内垂直层面布放，每次分出1个单元光纤接分纤盒;微束管室内室外光缆适合低层楼宇应用，由室外引入，在楼内垂直层面布放。

3.3.3 入户光缆

楼层间或楼道中环境比较复杂，入户光缆的长度宜根据现场的实际情况确定，不宜采用带有固定光纤插头的定长光缆。入户光缆宜采用小弯曲半径光纤。推荐使用8字型皮线光缆和室内外通用型皮线光缆 (管道型、架空型8字缆)。

4 结束语

GPON全球产业链发展日趋完善，GPON产业链上的芯片厂家和设备厂商数量已超过EPON，且大部份都是全球主流的宽带芯片厂家和主流的设备厂家，产业链发展的后劲更强。而且由于产业规模、技术突破、标准进展等多方因素，GPON部署成本下降很快，能够更好地降低运营商建网成本。GPON已在FTTX的接入市场上大显身手，成为全球运营商光接入的首选技术。

［1］强云鹏．GPON技术原理与设计［J］.科技资讯，2009(18)．

［2］敖立．GPON技术前景展望［J］.电信科学，2006(09)．

［3］华为技术有限公司．“光进铜退”与GPON技术发展展望［J］.通信世界，2006(40)．

Abstract:This paper gives a brief summary and prospect of the GPON system，elaborated its technical features，and made an analysis of its networking scheme．In the end，the author proposed some advice on the networking and optic cable selection of the GOPN system in combination with personal experiences．

Key words:GPON(Gigabit-Capable PON);FTTH/O(Fiber to the Home/Office);FTTB(Fiber to the Building)

王国丽：中铁通信信号勘测设计 (北京)有限公司 工程师100036 北京

2012-11-12

(责任编辑：诸 红)