GPON技術詳述
介紹GPON 技術之前，先介紹目前也被應用的另一種PON 技術“EPON”。

1．EPON技術介紹
EPON 又名 GEPON，是由2000年11月成立的EFM(Ethernet in the First Mile，第一英里以太網)工作組提出的，并在IEEE 802.3ah標準中進行規范，其工作重點在EPON的MAC協議上，即最小程度地擴充以太MAC 協議；它在PON層上以Ethernet為載體，上行采用以突發的Ethernet包方式發送數據流。EPON最核心部分是PON 光發送/接收模塊，其實現方案是，在與APON 類似的結構和G.983 的基礎上，設法保留APON 的物理層PON，而以Ethernet技術代替ATM 技術作為數據鏈路層協議，構成一個可以提供更大帶寬、更低成本和更強業務能力的新的結合體EPON。
EPON 可提供上、下行對稱的1.25Gbps線路傳輸速率（而10Gbps下行線路速率的系統，也正在研究中）。雖然EPON 采用的Ethernet 封裝，非常適用于承載IP 業務，但當時IEEE 制定802.3ah 的初衷是為了接入IP數據業務，并沒有考慮TDM 業務接入對時鐘同步、時延和抖動等方面的特殊要求，因此EPON 所采用的標準Ethernet 封裝方式也給其帶來了一個致命的缺點，那就是“難以承載話音或電路型數據專線等TDM 業務”，也很難滿足電信級的QoS要求。之后，雖然目前國內外均對TDM over Ethernet技術進行了積極的研究，我國也制訂了通信行業標準《接入網技術要求-基于Ethernet 的無源光網絡(EPON)》，且多家EPON 廠商都對IEEE 標準進行了擴充，在EPON 承載TDM 業務和話音業務方面進行了技術創新，例如在提供數據業務的同時，采用預留帶寬的方式來提供語音業務，而且多家EPON 廠商也設計出一些新的MAC 機制并增加新的軟硬件，但要完全達到TDM 業務要求的嚴格的QoS更是面臨相當大的困難，這給EPON 的應用帶來了一定的限制。

2．GPON技術介紹
GPON(Gigabit passive optical network)全名為Gigabit-capable PON 吉比特/千兆位無源光纖網絡，也是一種無源被動式光纖網路。GPON 業務是BPON 的一種擴展，相對于其他的PON 標準而言，GPON 標準提供了前所未有的高帶寬（下行速率近2.5Gbps），其非對稱特性更能適應寬帶數據業務市場；它提供QoS 的全業務保障，同時承載ATM 信元和(或)GEM 幀，有很好的提供服務等級、支持QoS 保證和全業務接入的能力；在承載 GEM 幀時，可以將TDM 業務映射到GEM幀中，使用標準的 8kHz(125μs)幀能夠直接支持TDM 業務。作為一種電信級的技術標準，GPON 還規定了在接入網層面上的保護機制和完整的OAM功能。其下行最大傳輸速率可高達2.488Gps，上行最大傳輸速率達1.244Gbps，傳輸距離可達20到37公里，因而具有高帶寬、高速、高效傳輸、大范圍覆蓋、用戶接口豐富等的眾多特點，是故，已被大多數運營商視為實現接入網業務的寬帶化、綜合化改造的理想技術。

作為ITU-T提出的一種靈活的寬帶光纖接入技術，在GPON 標準中，明確規定GPON 需要支持的業務類型包括數據業務(Ethernet 業務，包括IP業務和MPEG 視頻流)、 PSTN 業務(POTS，ISDN 業務) 、專用線(T1，E1，DS3， E3和ATM 業務)和視頻業務( 數字視頻)，可以滿足多用戶VoIP、采用MPEG-2或-4規格的多視頻流(如IPTV)和標準分辨率電視(SDTV)或高清晰度電視(HDTV)和多用戶高速互聯網接入等“三網合一”的需求。且GPON 中的多業務映射到ATM 信元或GEM幀中進行傳送，對各種業務類型都能提供相應的QoS保證。GPON 一般采用樹形（或樹形）拓撲結構，在需要提供業務保護和通道保護的情況下，可加上保護環，可對某些光網絡終端ONT提供保護功能；下圖即是GPON 的體系結構：

它是由光線路終端OLT(Optical Line Terminal)、光網絡終端ONT(Optical Network Terminal) / ONU (OpticalNetwork Unit)及環形（或樹形）拓撲結構的無源光網絡PON 組成。OLT位于中心機房，向上提供廣域網接口，包括GbE、OC-3/STM-1、DS-3 等，向下對PON 可提供2.488Gbps 的光接口。ONT/ONU 放在用戶終端，為用戶提供10/100BaseT、T1/E1、DS-3等應用接口，對PON 的光接口速率有155Mbps、622Mbps、1.244Gbps
和2.488Gbps等多種選擇。從OLT到ONT/ONU 的方向為下行方向，采用廣播發送的數據流傳輸方式；反之為上行方向，采用基于統計復用的時分多址接入技術。PON可通過粗波分復用CWDM（Coarse Wavelength DivisionMultiplexing）覆蓋實現數據流的全雙工傳輸。
類整GPON技術的特點如下：
l 支持源模式TDM，IP數據及視頻業務，即包括IPTV的“三網合一”業務，并可向一個/多個用戶同時提供持續、且可隨時間調整帶寬的能力。
l GPON 可提供了IGMP Proxy 以及IGMP Snooping 組播功能，能方便地實現組播控制，從而更好的滿
足開展IPTV組播業務的需求。
l 容量大，可解決接入網瓶頸問題
下行2.488Gbps，上行1.244Gbps 速率的吉比特級的GPON(千兆PON) 網絡系統，還可通過內置的
CWDM 模塊可擴展到10Gbps。這樣高的線路速率，將能支持更多的服務，也意味著能實現更多的營
收。
l 帶寬高、資源共享
GPON 更有近2.5G的高帶寬，打開了光接入網原有的帶寬瓶頸，為未來新業務（IP網絡電視、三網合
一等）的開展奠定了一個優質的帶寬基礎。而且高帶寬是由單個用戶（FTTH）獨享或者由多用戶共享
（FTTB或FTTC 等），并可提供優先級、QoS保證。
l 傳輸效率高
將所有的傳送數據采用全新的GFP適配協議封裝為25us的定長幀結構，與APON和EPON技術相比，
具有更少的開銷字節和更高的傳輸效率；在近2.5G的傳輸帶寬需求情況下，GPON的傳輸效率達93%，
而A/BPON 和EPON 的傳輸效率分別是70%和49%。GPON 的線路速率和效率及分割率很高，因此
其提供的靈活性也越高。
l 接入網絡結構靈活，擴容靈活
GPON 系統可以支持環型、樹型等多種網絡拓撲結構。主干僅需單芯/雙芯光纖，通過無源光纖分配網
絡(ODN）接入各類業務，GPON的分支能力達1:32，這是有源設備所望塵莫及的。例如，對于新的擴
容站點，只需要從就近的無源分光器的預留分支口引出一芯光纖到新的光網絡終端ONT/ONU 裝機點，
只增加ONT/ONU 的數量，就可以實現擴容，因而可滾動式發展用戶；因此，可以大大降低網絡的建
設成本。
l 提供“三網合一”的業務
GPON 可以提供一個性價比更好的傳輸手段，同時兼顧數據及有線電視業務的提供，即除了傳統的語音、
數據（包括IPTV）業務外，GPON 樹狀廣播形拓撲結構也非常適合提供廣播式的業務，如可以直接利
用GPON 設備提供的E1端口，為SCDMA的BSC及BSS之間提供E1的傳輸；再如它可通過采用第
3 波長（1550nm），在光線路終端OLT 上接入光纖電視信號，在不影響電信業務的情況下，與光纖電
信信號一起傳送到末端的光網絡終端ONT/ONU 設備，這個ONT/ONU 終端設備可以通過FE端口為駐
地提供以太網業務（包括IPTV），通過同軸RF 有線電視口為單個用戶（FTTH），或大樓（FTTB）、小
區（FTTC 等）經有線電視分配網提供模擬有線和有線數字電視信號。
l 節省機房投資
在光干線網絡的分支處，因GPON 采用的是穩定性高、體積小巧、成本低的1：32無源光分路器，它
無需提供電源、空調等機房設備，也不占用機房空間，只需安裝在光交接箱或光配線架上即可，因而成
本低廉。
l 節省光纖
僅需從局端機房光線路終端OLT輸出一芯光纖，通過光分路器可以分支到32個光網絡終端ONT/ONU
設備，并采用WDM波分復用的技術，使上、下行業務共用一芯光纖，大大節省了光纖干線傳輸的數量，
特別是對于農村地區，原有光纖資源有限的情況下，采用GPON 技術組網更可以大大提高光纖資源的
使用效率。
l 保護功能完善
GPON 為光接入網絡提供了保護或冗余選項。其內置的光交換模塊可實現雙纖保護或環路保護，而保
護切換時間小于30ms，能夠完全保障業務穩定可靠。
l 對業務良好的QoS支持
采用標準的GFP封裝協議，可以為TDM 業務分配固定傳送幀字節，相比APON和EPON 采用E1仿
真的方式，GPON 可為TDM、VOIP以及IPTV等業務提供完全的QOS保障。
l 動態帶寬分配（DBA）和流量控制功能
GPON 下行數據采用廣播方式傳送，上行數據采用統計時分多址復用技術，各業務點通過請求/許可方
式動態分配帶寬，可以實現帶寬可管理、可靈活分配的充分利用，并能設置用戶的最小帶寬保證以及最
大允許帶寬；也能對特殊需求采用流量參數進行控制，滿足了不同業務對帶寬的不同需求，非常適合提
供運營商級的服務。

l 功能強大、完善的網管系統
GPON 系統具有完善的圖形管理界面，所有用戶的管理、業務的調配均可在網管實現。改變目前不同
業務分別組網、分別管理和維護的局面，減少網絡系統的設計施工和運營維護成本。同時內置SNMP
模塊，其TDM業務的管理可納入原有的網絡。
l GPON 擁有全面的支持，包括來自不同廠商的光線路終端OLT和終端ONT之間的互通性。
l 對于 ITU-T G.983 BPON，GPON 還承諾通過全業務接入網 (FSAN) 和 ITU 建議提供設備互通性。這將使各個廠商的光線路終端OLT 和光網絡終ONU/ONT 像 BPON 那樣在一個網絡中混合使用并匹配；還可實現來自 CPE （CustomPremier Equipment用戶屋內設備）廠商的低成本、大批量 PONONU/ONT 的供應，如 DSL 行業那樣，從而進一步實現低成本 GPON 的部署。