基于10G的E/GPON融合的研究

李铮

基于10G的E/GPON融合的研究

李铮

（湖南邮电职业技术学院，湖南长沙410015）

随着新业务的不断出现，用户对带宽以及网络性能的要求也越来越高。随着光纤技术的发展，10GPON接入成了主流的接入技术，文章介绍了PON结构，由OLT、ONU、和ODN三部分组成，并介绍了每个组成部分的功能，简述了EPON和GPON技术的特点及协议的不同，提出了10GE/GPON融合的意义，最后设想了融合的研究方案。

EPON；GPON；波分复用；无源光网络；融合研究

1　PON结构介绍

PON是无源光网络，是一点到多点的接入网络，能实现以根光纤进行双向的传送。主要由OLT（光线路终端）、ODN（光分配网）和ONU（光网络单元）三部分组成。OLT通常放在局端的机房中，或是下沉到用户端。OLT负责对光网络单元上传的信令信息和监控信息进行管理，对不同接口进行适配，不用业务信号进行复用和传输。

ONU（光网络单元）可以实现不同用户的接入。可为企事业用户或是一般的用户提供各种用户接口，如数据口，IPTV口，POTS口等。ONU与ODN之间的连接是通过无源光纤连接的，与用户不同的终端设备相连，是通过有源的双绞线相连，所以ONU的功能要完成对光信号和电信号的相互转换。根据ONU放置的位置的不同，PON接入又可分为FTTH（光纤到户）、FTTB（光纤到楼）、FTTO（光纤到办公室）等。ONU上有多种用户接口，以支持不同的线路，如10/100Base -T，1000Base-FX以太网接口、T1/E1接口等，它是通过安装不同的接口卡在模块结构中来实现的。ODN中的无源光分路器可以是一个分光器，也是多个分光器级联，为了降低光损耗，一般最多采用二级分光。但是分光器的分光比越大，节约的成本就越高，接入的用户就越多，但是损耗也越大。

单纤双向传输时上行使用1260nm～1360nm波长；下行使用1480nm～1500nm波长；

2　10G PON特点及应用分析

在光纤接入的业务当中，FTTH通过“三网融合”的推进，占据其中的主导地位。而其对于用户带宽的支持（原本的2M增进为最大100M的带宽）在一根纤芯的支持下，实现现今的各项业务（比如：IPTV、HSI、VOIP等）。多种新业务的推出，对带宽的要求也势必会提高的。

在“三网融合”的高带宽发展需求当中，以视频为主要业务的最适合的为10G PON（高带宽、长距离、大分光比），充分的在高带宽的需求当中满足各项应用场景。

高带宽——10G PON能满足用户100M以上的需求；

长距离——10G PON支撑远距离传输，在1：256分光比下传输支持5KM（最大测试达到78KM）在国内FTTH建设中更大的满足从城市到城郊到农村场景的需求。

大分光比——10G PON在商用这一块已经完全实现1：256大分光比的使用，并逐步在向生活涉及。

对于高密度的小区陈列以及日继增长的校园用户，造成现今在带宽需求大的压力下，并发率日继增加，为了解决该压力，在老小区的改造实行“光进铜退”，采用10G PON高带宽的特点，满足了用户100M以上的需求，并进一步的节省了PON光纤资源（包括口资源和主干光纤资源）。

3　区分EPON与GPON

EPON-IP技术作为承载网络数据的主要方面，在不断完善的过程中衍生出以以太网技术为基础的大量接入技术，在局域网这一块，ATM技术在以太网的高速发展下退出了历史舞台，而新的概念Ethernet over PON（结合了以太技术以及PON的传输结构）在技术届和网络运营商这一块，从2000年开始，逐步得到重视。由于EPON在以太网技术和以太帧的采用标准的支持下，无需转换就能承载作为主流业务的IP业务，并在宽带接入网的使用中更简单、更高效、更实用。总体来说EPON由于商用早、成熟度高、作为核心的芯片产量大而设备成本低廉，在IP业务体系这一块适用度高。

EPON接入网的协议采用是以太网的IEEE802.3协议，传送的分组的长度是可变长的。

GPON采用传输协议GEM，这个协议能够完成对高层多样性业务的适配。GEM协议封装那些长度可变的数据信号和TDM业务。GPON能够更高效率，更高速率，对IP网的数据业务，特别是基于时分复用（TDM）业务，也能给予很好的支持。在GPON的标准制定初期，作为解决运营商的驱动的方案，其将FSAN中的GSR文件——GPON业务要求，作为运营商的业务要求来进行收集。提交给ITU-T的标准也包含有GSR文件（编号：G.GPON.GSR）。GSR文件作为GPON的基础，按其所设想的为了更高效的传输速率以及更能动的支持多项业务来满足运营商业务的需求，在各项业务（电路业务：TDM、PDH、SONET/ SDH；ETHERNET业务：10-100Mbps；ATM业务；专线业务等）中GPON引入新的传输汇聚子层（TC）在ITU-TG.7041定义的GFP（通用成帧规程协议）主要用于多种业务映射封装，在强大具有OAM功能和扩展能力的宽带PON技术帮助下将不同类型和不同速率的业务保持在原有格式封装后必须由PON系统传输。在帧封装格式中，GPON不仅可以支持622Mbps、1.25Gbps以及2.5GB/its上下行的对称速率，还包括2.5/1.25Gbps非对称速率。在不低于20km的物理传输距离作为支撑，而支持的用户分支数不会小于64路。GPON技术类似于MSTP技术，在一个平台需求解决多种信号的传送与Qos问题中，GPON技术类与MSTP技术非常类似，而采用125微秒时间长度的帧结构，对于TDM业务来说更加匹配。

GPON采用新的传输协议GEM，该协议能完成对高层多样性业务的适配，包括ATM业务、TDM业务及IP/Ethernet业务，对多样性业务的适配是高效透明的，同时该协议支持多路复用，动态带宽分配等OAM机制。

GPON在帧结构的设置非常适合基于TDM的语音业务，采用了固定时间长度为125微妙的帧结构，为了更好地传送操作维护管理信息，仍旧采用了PLOAM信元的概念在传送。为了更好的实现综合业务的接入，GPON的帧的净负荷中分了ATM信元和GEM通用段。

电信运营商处在转型过程中，考虑到业务竞争力的提升，希望能提供更多业务。且能支持多种业务捆绑，降维护成本；提升用户忠诚度；提高用户对网络感受满意度，降低用户离网率。电信运营商为了满足用户的多样性需求，对设备制造商也是有多样的要求。GPON和EPON从网络的性能指标上看，GPON是比较理想的宽带接入技术，因为GPON能对TDM业务有更好的支持，更强的管理功能。但是EPON是基于以太网技术，以太网更简单经济。电信运营商为了避免技术选择的风险，既满足用户高性能的要求，又结合低成本的设备，所以希望能对两种技术进行融合。

EPON和GPON两种技术，对不用群体的定位是不一样的，EPON接入技术适合以太网用户，GPON则更适合对时延要求高TDM企业级的用户。如何在一个大的区域范围实现各种群体的要求，可以考虑在设备中融合两种技术。如果在设备中能够融合EPON和GPON同时发展，可以给不同需求的组网的建设大大节省重复投入，降低成本，避免了建设资源的浪费。所以EPON与GPON融合是有意义的。

4　10G E/GPON融合方案研究

10G E/GPON专为光接入打造的高带宽平台，可支持槽位带宽为10GE，支持10GE上行。PON接入目的就是给用户提供高带宽接入，10GE平台能够很好的满足后续高带宽需求。

10GE只需更换原OLT的用户板为10GE EPON用户板，即更换OLT和ONU的光模块，支持基于10G的MAC芯片。原OLT机框、背板、主控板不需改变。原上联PON板为10G PON板。以及上联卡，和ONU设备的线卡根据用户需求进行更换。更换后每个用户的带宽可提高10倍。

10G E/GPON融合建议方案如图1，研究在OLT处建立不同的光波长接收系统，即增加一个WDM设备，采用两个不同的光波长，用于区分EPON和GPON用户信号。根据用户需求来进行EPON和GPON两种信号的传输，选择正确的分波处理，在客户端进行自动的识别。上行传输时，把用户侧的不同波长的ONU信号，通过WDM设备进行合波，在同一根光纤中传输连接到OLT，OLT设备再通过WDM设备进行分波长处理，不同光波长的信号再分别传送到不同的PON板。10G PON系统的分光比可扩展到1：256，大大增加了可接入的ONU设备，节约了成本。

图1　10E/GPON融合拓扑图

5　总结

10G E/GPON的融合在未来是非常有意义的，10G PON的发展可实现更高的带宽，是传统PON带宽的10倍。更大的分光比，传统的PON接入分光比一般1：64，最大1：128，10G PON可扩展到1：256，特别在FTTB的场合下每个ONU可带更多的用户，大大节约了成本。由于EPON和GPON各有优劣，为了满足电信运营商多样化的需求，也有必要进行融合。融合建议的方案采用在OLT处建立不同的光波长接收系统，即增加一个WDM设备，采用两个不同的光波长，根据用户需求来进行EPON和GPON两种信号的传输，选择正确的分波处理，在客户端进行自动的识别。这种方案的实现，满足了不同的用户的需求，也降低了重复投资，节约了成本。

［1］谭林海.探讨PON技术的三网融合解决方案［J］.软件，2013（7）：104-105.

［2］袁蕾.GPON技术原理与应用分析［J］.科技与创新，2016（8）：22-23.

［3］杜伟华.光纤接入的无源光网络EPON和GPON融合的意义［J］.中国新通信，2012（22）：21.

［4］杨家胜.10GEPON系统/GPON系统测试评估标准研究［J］.现代电视技术，2012（3）：201-203.

［5］邬晓骏.基于GPON的“三网融合”实现技术浅析［J］.数字技术与应用，2014（1）：198-200.

［6］洪松洲.基于GPON技术的FTTH接入网的运用分析［J］.智能城市，2016（4）：23.

Research on E/GPON fusion based on 10G

LI Zheng
（Hunan Postand Telecommunication College，Changsha，Hunan，China410015）

With the continuous emergence of the new businesses，users'requirements for bandwidth and network performance are also getting higher and higher.With the development of optical fiber technology，10G PON access has become the main access technology.Thispaper introduces the PON architecturewhich consists of three parts：OLT，ONU and ODN.The functions of each part are also discussed.The paper describes the characteristicsof EPON and GPON and the differentprotocols，expounds the significance of 10GE/GPON fusion and puts forward the fusion research plans.

EPON；GPON；wavelength divisionmultiplexing；passive opticalnetwork；fusion research

10.3969/j.issn.2095-7661.2016.02.005】

TN929.1

A

2095-7661（2016）02-0014-03

2016-03-10

湖南邮电职业技术学院院级课题“E/GP0N在OLT实现融合方案的研究”，课题编号：2015BZ01。

李铮（1981-）女，湖南新宁县人，湖南邮电职业技术学院讲师，硕士，研究方向：宽带接入通信技术。