GPON技术在广电传输网络中的应用

林志乐

（广东省广播电视网络股份有限公司江门鹤山分公司，广东 江门 529700）

0 引 言

互联网、大数据及云计算等技术的快速发展和进步，有力地促进了高清晰视频的推广和普及，尤其是中国移动、中国联通和中国电信等公司，都在积极地推广直播电视业务，利用互联网电视抢占了很多的市场份额。中国广电作为中国第四大运营商，为了保持自身的市场核心竞争力，也积极地利用光纤传输技术构建自己的全光网络，实现数据资源的高速传输和分发[1]。目前，广电传输网络已经从以太网无源光网络（Ethernet Passive Optical Network，EPON）技术向吉比特无源光网络（Gigabit Passive Optical Network，GPON）技术升级和革新，从而可以支持更高速度的数据传输和共享[2]。本文详细地分析GPON技术的应用现状，基于GPON技术设计了广电传输网络模型，并且分析GPON技术的应用成效，以期为广电传输网络的建设提供支持。

1 GPON技术应用分析

GPON技术是进入全光网络时代后国际电信联盟提出的无源接入技术，其可以有效地提升宽带业务的传输效率，实现无源宽带业务的发展和壮大。GPON技术主要包括三个关键组成部分，分别是光线路终端（Optical Line Terminal，OLT）设备、终端光网络单元（Optical Network Unit，ONU）设备以及无源光分配网络，这样就可以为用户提供一个高带宽、低延迟和高质量的宽带接入系统[3]。GPON技术作为最新的光网接入技术，已经在中国移动、中国电信和中国联通三大运营商的业务中得到广泛 应用。

GPON技术具有很多的优势。第一，基于GPON技 术 建设 的光 网络 下行 速率 达到 了2.5 Gb·s-1，支持动态速率分配；第二，GPON网络可以采取灵活的数据封装标准，这样不需要进行网络传输协议转换，即可满足网络通信传输要求；第三，GPON网络采取扁平化的组网模式，因此可以更好地实现光网络的简单建设，运营维护也比较简单和方便；第四，GPON网络的传输介质稳定性非常高，因此可以有效地避免不稳定因素，进一步提高网络传输的质量控制水平和能力，确保网络传输的实时性和鲁棒性；第五，GPON网络进一步改进了服务质量（Quality of Service，QoS）控制机制，并在处理不同的QoS要求（如延迟、抖动和丢包率）时实现了更好的性能。

2 基于GPON技术的广电传输网络模型设计

GPON技术在广电传输网络中的应用领域很多，本文以IP直播业务为研究案例，详细地阐述GPON技术的具体应用。IP直播业务采用GPON技术构建一个分层的传输架构，组成部分包括省级IP服务平台、地市级IP播控平台、城域GPON承载网以及用户侧IP终端接入设备。省级IP服务平台可以完成IP直播业务的鉴权、配置服务和急速切台服务，同时可以集成第三方网络资源平台，比如腾讯视频、优酷视频等[4]。地市级IP播控平台可以利用GPON网络实现IP地址业务的直播信号源的组播。GPON网络在IP直播业务中完成电视信号的组播分发。详细的业务传输模型如图1所示。

图1 基于GPON技术的IP直播电视业务传输模型

地市级IP播控平台作为一线业务部门，可以完成IP直播业务的信号源处理、信号源调度和信号源分发功能，然后将相关的数据与省级IP服务平台集成在一起，实现IP直播业务与每一个用户之间的协同融合。二者融合之后，可以通过GPON网络传输信号，实现路由信号转发、终端认证、光纤数据接入等功能，同时将信号传输给每一个用户终端ONU，完成IP直播业务的授权、认证、传输和接收[5]。

3 GPON技术在广电传输网络中的应用成效分析

GPON技术在广电传输网络地应用成效非常显著。IP直播电视业务实施结果显示，传统的EPON技术的传输速率为126.3 Mb·s-1，采用GPON技术构建传输网络之后，传输速率增加到了1 100 Mb·s-1，并且承载的用户数量也大大增加，从传统的160户增加到了620户。

实验结果显示，EPON网络传输数据信号时，随着用户数目的增加，在160～320户之间，数据传输速度明显下降，从132.6 Mb·s-1下降到了108.42 Mb·s-1。GPON传 输 网络 自 身 的 传输 速 率非常高，即使用户数达到640户，传输速度依然为802.41 Mb·s-1。实施结果如图2所示。

图2 EPON和GPON传输网络承载用户及传输速度实施结果对比

广电传输网络引入GPON技术，可以大幅度提升网络承载用户数量，同时提高传输速度，能够满足4K、8K等高清晰视频传输需求。因此，广电网络也可以积极地实施EPON技术升级GPON技术，实现传输网络的升级改造。广电网络可以将用户划分为三类，分别是普通用户、高端用户和商业用户。对于普通用户，采用GPON+ONU的改造模式；对于高端用户，可以采用GPON+LAN的技术改造模式；对于商业用户，则可以根据商业用户的需求特点，在FTTB+DSLAM技术的基础上进行改进，提高业务水平。

广电传输网络利用GPON技术组建全光网络，运营维护也非常灵活和简单，可以有效地降低网络运营和维护带来的人员开支。本文针对某市广电传输网络的运营维护开支进行统计分析。2017年，该市网络运营维护成本为261.8万元，2018年增加到346.1万元，2019年增加到461.9万元，年增幅均达到了30.0%以上。2020年开始建设GPON传输网络，部分地域采取GPON网络，运营维护成本下降到300.5万元，下降幅度达到了34.94%。2021年该市全部采用GPON网络，运营维护开支仅为210.8万元，与2019年相比，降幅达到了54.36%，2017—2021年的网络运营维护开支如表1所示。

表1 某市广电传输网络2017年—2021年的网络运营维护费用

2017年，该市采用EPON网络时每年的平均故障率为1.34%，2018年为1.47%，2019年平均故障率随着用户增多而达到高峰，为2.04%。但是2020年部署GPON网络以来，该市广电网络传输信号的故障率明显下降，2020年的平均故障率为1.04%，2021年的平均故障率为0.41%。GPON网络传输信号的稳定性也大幅度提高，从而可以有效减少客户投诉次数，提高服务质量。

4 结 语

GPON技术是光纤网络发展的重要里程牌，已经在许多领域得到广泛应用。广电网络面对中国移动、中国联通和中国电信等运营商的竞争，直播电视业务的份额被抢夺，市场核心竞争力变弱，因此亟需利用GPON技术实现广电传输网络的升级和改造，进一步提高广电网络传输速度和承载业务能力，在竞争激烈的市场立于不败之地。