黃秀成

摘要：GPON是將千兆以太網(wǎng)與PON技術(shù)結(jié)合在一起形成IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入方式。該文結(jié)合中國電信吉林市分公司鴻博頤景寬帶接入的實(shí)際情況重點(diǎn)闡述了GPON技術(shù)原理，詳細(xì)介紹了GPON寬帶接入項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)、實(shí)施及測試的實(shí)際情況。

關(guān)鍵詞：PON；以太網(wǎng)；OLT；ONU；GPON

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）19-4397-06

中國政府在2013年8月發(fā)布了《“寬帶中國”戰(zhàn)略及實(shí)施方案》，“十二五”規(guī)劃中明確提出了“加快建設(shè)寬帶、融合、安全、泛在的下一代國家信息基礎(chǔ)設(shè)施，推動(dòng)信息化和工業(yè)化深度融合，推進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)各領(lǐng)域信息化”的發(fā)展戰(zhàn)略，將信息化作為我國搶占經(jīng)濟(jì)科技制高點(diǎn)、提升綜合國力以及“調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變增長方式”的重要舉措之一。在我們的生活、工作和學(xué)習(xí)中，寬帶已經(jīng)成為不可或缺的重要組成部分。

2007 年底中國電信在武漢啟動(dòng)以PON 技術(shù)為主的光進(jìn)銅退建設(shè)，建設(shè)方式由FTTB/N（光纖到樓/小區(qū)） 到FTTH逐步轉(zhuǎn)變，將光纖延伸到用戶。先是采用EPON 技術(shù)推進(jìn)FTTB/N和FTTV（光纖到行政村）新建和改造，而后根據(jù)三網(wǎng)融合的高帶寬要求和FTTH 技術(shù)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展情況，開始推進(jìn)以GPON技術(shù)為主的FTTH應(yīng)用。2011年2 月份中國電信正式對(duì)外發(fā)布了“寬帶中國·光網(wǎng)城市”戰(zhàn)略，宣布了在“十二五”期間寬帶網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和業(yè)務(wù)發(fā)展的具體目標(biāo)，計(jì)劃用五年左右的時(shí)間，光纖基本上覆蓋所有的城市地區(qū)，GPON是FTTH所采取的主要技術(shù)方案。

1 PON技術(shù)發(fā)展歷程

上世紀(jì)90年代初提出PON的概念， 1996年5月ITU-T頒布了第一個(gè)PON標(biāo)準(zhǔn)建議G.982，1998年ITU-T 頒布G.983標(biāo)準(zhǔn)建議，這是基于無源光網(wǎng)絡(luò)的寬帶光接入系統(tǒng)的建議，業(yè)界稱為BPON建議。2003年3月ITU-T頒布了GPON標(biāo)準(zhǔn)建議G.984.1吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)總體要求，G.984.2吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)物理媒質(zhì)相關(guān)層要求，G.984.3吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)傳輸匯聚層要求和G.984.4吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)管理控制接口要求。GPON建議的發(fā)布，為FTTH業(yè)務(wù)的發(fā)展奠定了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)。中國電信于2005年開始開展基于PON技術(shù)的光纖接入網(wǎng)應(yīng)用試驗(yàn)，2010年中國電信開始規(guī)模部署GPON接入網(wǎng)絡(luò)。

GPON 是國際上運(yùn)營商選擇的主流光纖接入技術(shù)，經(jīng)過近年的發(fā)展，在設(shè)備與產(chǎn)業(yè)鏈成熟度上已經(jīng)達(dá)到了規(guī)模商用的水平。與EPON 相比，GPON 具有下行帶寬優(yōu)勢，且設(shè)備價(jià)格已與EPON 相當(dāng)。中國電信明確采用GPON技術(shù)進(jìn)行FTTH 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。

2 GPON系統(tǒng)原理

2.1 PON的定義和組成

PON（Passive Optical Network）是一種無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，由OLT（光纖線路終端）通過ODN（光纖分配網(wǎng)）與大量的用戶端設(shè)備ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元）組成的點(diǎn)到多點(diǎn)型結(jié)構(gòu)的接入網(wǎng)絡(luò)。ODN由Optcal Fiber splitter（光分路器）和光纖組成，全部為無源系統(tǒng)。光分路器由1分4、1分8、1分32、1分64、1分128等多種型號(hào)。ONU根據(jù)用戶的不同需求可分為SFU、MDU、MTU、HGU、SBU等多種形式（PON系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1） 。

2.2 PON的技術(shù)原理

GPON系統(tǒng)協(xié)議主要由物理媒體相關(guān)層（PMD）、傳輸匯聚成幀子層（GTC）、傳輸匯聚適配子層（TC）、客戶層級(jí)上層協(xié)議棧組成（如圖2） 。

物理媒體層為單纖雙向系統(tǒng)，采用上下行不同波長的WDM（波分復(fù)用）技術(shù)，上行波長1310nm±20nm，數(shù)據(jù)流采用TDM（時(shí)分復(fù)用）技術(shù)，下行波長1490nm±10nm，采用Broadcast（廣播）技術(shù)，支持下行2488.32Mbit/s，上行1244.16Mbit/s的傳輸速率。CATV業(yè)務(wù)采用1550nm±10nm波長。分光比最高可達(dá)1：128，傳輸距離最高可達(dá)20KM（理論可達(dá)60KM）。

根據(jù)G.983.3的要求，TC子層采用GEM封裝方式，OLT可對(duì)ONU進(jìn)行認(rèn)證。

3 吉林電信GPON系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

3.1 GPON系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

吉林電信的PON系統(tǒng)組網(wǎng)方式如圖3?；ヂ?lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)、語音業(yè)務(wù)和IPTV業(yè)務(wù)由OLT上聯(lián)IP城域核心網(wǎng)BRAS/SR（寬帶網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)器/業(yè)務(wù)路由器）后經(jīng)CR（核心路由器）接入相應(yīng)的業(yè)務(wù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。E1電路仿真TDM業(yè)務(wù)由OLT相應(yīng)板卡直接上聯(lián)SDH/DDN/FR/ATM/MSTP等相關(guān)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。CATV（有線電視）業(yè)務(wù)通過單獨(dú)的WDM合波器接入ODN網(wǎng)絡(luò)，在ONU側(cè)通過單獨(dú)或內(nèi)置于ONU的WDM分波器將有線電視信號(hào)分離并接入電視機(jī)。

對(duì)于FTTH應(yīng)用，由于用戶量大，需要采用支持較大分光比的光模塊進(jìn)行組網(wǎng)，對(duì)于GPON系統(tǒng)，建議采用不低于Class B+等級(jí)的光模塊。

互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用可通過BRAS/SR控制，ONUI通過接入PON網(wǎng)絡(luò)的OLT設(shè)備，OLT可直接上聯(lián)IP城域網(wǎng)BRAS/SR，也可視業(yè)務(wù)流量大小通過匯聚交換機(jī)上聯(lián)BRAS/SR，然后到達(dá)城域網(wǎng)核心路由器CR同互聯(lián)網(wǎng)相連。

語音業(yè)務(wù)應(yīng)通過BAC設(shè)備進(jìn)行接入控制。ONU通過接入PON網(wǎng)絡(luò)的OLT設(shè)備，上行通過BRAS，到達(dá)城域網(wǎng)核心CR，再經(jīng)過各地的ASBR設(shè)備與CN2的PE設(shè)備互聯(lián)，經(jīng)CN2網(wǎng)絡(luò)承載VPN，到達(dá)其他地市CN2的PE設(shè)備，下行到城域網(wǎng)的ASBR設(shè)備，進(jìn)入目標(biāo)城域網(wǎng)，再通過城域網(wǎng)的CR轉(zhuǎn)發(fā)到BRAS和SR設(shè)備，進(jìn)而到達(dá)目標(biāo)系統(tǒng)和平臺(tái)，進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)MPLS VPN業(yè)務(wù)的承載。

TDM業(yè)務(wù)的STM-1或n×E1電路由OLT設(shè)備直接上聯(lián)MSTP/SDH/DDN/FR/ATM等業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。endprint

PON系統(tǒng)通過第三波（波長1550nm）承載的有線電視業(yè)務(wù)通過單獨(dú)的WDM合波器接入光分配網(wǎng)絡(luò)，在ONU側(cè)通過獨(dú)立的WDM分波器將有線電視信號(hào)分離；WDM分波器也可以集成在ONU設(shè)備內(nèi)，并由ONU設(shè)備直接連接電視機(jī)。

3.2 鴻博頤景小區(qū)GPON組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

根據(jù)中國電信吉林市分公司現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)的實(shí)際情況，本次GPON工程項(xiàng)目選在吉林市鴻博頤景小區(qū)，小區(qū)內(nèi)樓宇為多層樓宇住宅。OLT安裝在吉林盧瓦爾機(jī)房內(nèi)，ONU安裝在鴻博頤景小區(qū)用戶家中。

OLT采用中興通訊ZXA10 C300 GPON光接入局端匯聚設(shè)備，該設(shè)備支持業(yè)務(wù)包括視頻、數(shù)據(jù)、語音和TDM業(yè)務(wù)，還支持CATV業(yè)務(wù)。ZXA10 C300設(shè)備由SCXL主控板、GTGO/GTGQ型GPON業(yè)務(wù)板、XUTQ/GUFQ/GUSQ型以太網(wǎng)上聯(lián)板組成，能提供大容量的可控組播能力以及較高QOS控制能力。GTGO板卡可提供8路CLASS C+型接口，每端口在單根光纖上支持128個(gè)分離點(diǎn)，理論上傳輸距離可達(dá)60km。接口以GEM幀為載體，采用點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、無源光纖傳輸方式，下行速率可達(dá)到2.488 Gbit/s，上行速率可以達(dá)到1.244 Gbit/s。

ONU采用烽火HG260G型號(hào)的e8-C終端，該中終端是中國電信集團(tuán)公司定制的一款GPON型e8-C家庭網(wǎng)關(guān)，可同時(shí)為用戶提供3路上網(wǎng)業(yè)務(wù)，2路VOIP語音業(yè)務(wù)、1路IPTV業(yè)務(wù)和WIFI業(yè)務(wù)。

GPON的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。在本工程項(xiàng)目ODN采用二級(jí)分光方式，一級(jí)分光采用15臺(tái)1分8光分合路器，二級(jí)分光采用120臺(tái)1分16光分合路器。ZXA10 C300安裝2塊GUFQ型4路GE上聯(lián)板卡和兩塊GTGO型8路GPON板卡，覆蓋鴻博頤景小區(qū)的120個(gè)單元1440個(gè)用戶。

光纜采用G.652D型光纖光纜。室內(nèi)布線入戶光纜采用干式結(jié)構(gòu)+非延燃外護(hù)層GJXFV單芯蝶形皮線光纜，光分路器采用日海全帶寬型光分路器。

圖4 鴻博頤景小區(qū) ODN 組網(wǎng)示意圖

3.3 GPON接入認(rèn)證方式

PON 系統(tǒng)的用戶認(rèn)證方式由業(yè)務(wù)接入控制點(diǎn)（BRAS 或SR）配合Radius （認(rèn)證服務(wù)器）完成。本工程采用BRAS（寬帶網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)器）配合Radius 完成，實(shí)現(xiàn)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)接入業(yè)務(wù)的接入認(rèn)證功能；接入用戶認(rèn)證后，被授予相應(yīng)的帶寬、優(yōu)先級(jí)、訪問權(quán)限等。語音業(yè)務(wù)由BAC網(wǎng)關(guān)通過公私網(wǎng)轉(zhuǎn)換注冊到軟交換核心設(shè)備上。具體為，在核心機(jī)房安裝一臺(tái)BAC網(wǎng)關(guān)（現(xiàn)網(wǎng)為B200設(shè)備）與軟交換核心設(shè)備（現(xiàn)網(wǎng)為SS）對(duì)接。

4 測試及結(jié)論

4.1 測試工具

一臺(tái)萬兆以太網(wǎng)測試儀，二臺(tái)傳真機(jī)，一臺(tái)創(chuàng)維VT-E03樂播高清播放盒，一臺(tái)帶有HIDMI接口的電視機(jī)，若干條單模尾纖，若干光纖連接器，若干光纖衰減器，若干臺(tái)筆記本型PC機(jī)，10000號(hào)管家測試軟件。

4.2 吞吐率測試

GPON 的上行吞吐量為1.1Gbit/s（包長1470Byte），下行吞吐量為2.26Gbit/s（包長1470Byte），同時(shí)PON接口上行丟包率應(yīng)為16%，PON 接口下行丟包率9%，上行的傳輸時(shí)延為1.3ms，下行的傳輸時(shí)延小于1ms。

4.3網(wǎng)絡(luò)連通性測試及 PPPoE 撥號(hào)功能測試

表1

[速率模板＼&4Mbit/s＼&20Mbit/s＼&100Mbit/s＼&下載速率＼&480KB /秒＼&2.4MB/秒＼&12MB/秒＼&測試項(xiàng)目＼&端口號(hào)＼&測試結(jié)果＼&備注＼&PPPoE 撥號(hào)功能＼&1＼&不合格 □ 合格 √＼&＼&2＼&不合格 □ 合格 √＼&＼&3＼&不合格 □ 合格 √＼&＼&4＼&不合格 □ 合格 √＼&＼&QinQ（精綁）功能＼&＼&不合格 □ 合格 √＼&＼&]

4.4語音通話基本功能測試

表2[測試項(xiàng)目＼&端口號(hào)＼&測試結(jié)果＼&通話撥號(hào)測試＼&1＼&不合格 □ 合格 √＼&2＼&不合格 □ 合格 √＼&3＼&不合格 □ 合格 √＼&4＼&不合格 □ 合格 √＼&通話話音質(zhì)量測試＼&1＼&不清晰 □ 清晰 √＼&2＼&不清晰 □ 清晰 √＼&3＼&不清晰 □ 清晰 √＼&4＼&不清晰 □ 清晰 √＼&]

4.5傳真基本功能測試

表3[測試項(xiàng)目＼&端口號(hào)＼&測試結(jié)果＼&傳真功能＼&1＼&不合格 □ 合格 √＼&2＼&不合格 □ 合格 √＼&3＼&不合格 □ 合格 √＼&4＼&不合格 □ 合格 √＼&]

4.6 IPTV 測試

表4

[項(xiàng)目＼&步驟＼&測試結(jié)果＼&直播效果測試＼&1、點(diǎn)擊直播頻道

2、調(diào)節(jié)音量＼&節(jié)目流暢，音量調(diào)節(jié)正常＼&切換頻道＼&用遙控器的數(shù)字鍵或加減鍵進(jìn)行頻道切換＼&正常＼&點(diǎn)播節(jié)目＼&選擇點(diǎn)播節(jié)目，播放＼&流暢＼&快進(jìn)/快退/暫停/恢復(fù)/結(jié)束功能測試＼&對(duì)快進(jìn)、快退、暫停、恢復(fù)、結(jié)束功能進(jìn)行測試＼&正常＼&收藏功能測試＼&選擇點(diǎn)播節(jié)目按鈕、選擇收藏節(jié)目按鈕＼&正常＼&搜索節(jié)目測試＼&輸入目標(biāo)節(jié)目搜索內(nèi)容，選擇搜索按鈕＼&正常＼&]

5 結(jié)論

本項(xiàng)目因環(huán)境問題未對(duì)TDM類業(yè)務(wù)和CATV業(yè)務(wù)進(jìn)行系統(tǒng)性的測試。但從以上測試結(jié)果來看，這并不影響GPON承擔(dān)中國電信“寬帶中國·光網(wǎng)城市”戰(zhàn)略建設(shè)任務(wù)主力軍的結(jié)論。

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