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GPON:支持全业务的无源光网络技术
 
慧聪网   2006年3月29日15时35分   信息来源:CHINA通信网    

    当前,中国电信运营商为扩展现有宽带业务,增加业务收入,正计划部署三重播放服务,由此产生宽带网络转型的需求。尽管我们在核心网络部分展开了大规模扩建工作,接入网络部分(即最后一公里)的瓶颈问题则依然存在,而这部分网络对更高带宽业务的规模部署至关重要。 也就是说,它是部署三重播放服务(语音、视频和数据)业务的重要前提。

  随着光纤传输网络技术发展的不断突破,它已成为接入网新建以及传统和非传统型载波接入网络改建和扩建的首选方式。光纤传输网络所带来的长期运营成本的节约和无限的网络容量将给运营商赢得可观的业务收益。以下文章针对目前两款流行的光纤接入技术作浅显的介绍与特性比较。

 PON技术的发展与特点

  PON技术为一种点到多点的光接入技术,它由局侧的OLT(光线路终端)、用户侧的ONU(光网络单元)以及ODN(光分配网络)组成。一般其下行采用TDM广播方式、上行采用TDMA(时分多址接入)方式,可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓扑结构(典型结构为树形结构)。由于PON消除了局端与用户端之间的有源设备,网络维护简单、可靠性高、成本低,并且节约光纤资源,是未来FTTH的主选方案。目前,PON技术主要有APON、BPON、EPON 和GPON等几种,其主要差异在于采用了不同的二层技术。

  APON是90年代中期由ITU和全业务接入网论坛(FSAN)标准化的PON技术。APON的最高速率为622Mbps,二层采用的是ATM封装和传送技术,因此存在带宽不足、技术复杂、价格高、承载IP业务效率低等问题。为了增加对视频传输的支持,2001年3月,又引入了BPON标准,在原APON基础上叠加光波来承载模拟视频信号,此外还增加了622Mb/s速率。基于这一技术的网络在欧洲、北美、日本等地区得到一定规模的实际应用。

  为更好适应IP业务,第一英里以太网联盟(EFMA)在2001年初提出了在二层用以太网取代ATM的EPON技术,IEEE 802.3ah工作小组对其进行了标准化,EPON可以支持1.25Gbps对称速率。由于其将以太网技术与PON技术的结合,因此成为适合IP业务的宽带接入技术。对于G比特速率的EPON系统也常被称为GE-PON。

  在EFMA提出EPON概念的同时,FSAN从2002年开始制定的GPON规范,并与ITU已对其进行了标准化。关键出发点是提供更高的带宽,对IP业务具有更高的传输效率,并适用于三重播放业务。2004年中,GPON的规范系列完成,同时为了更利于降低规范实现的成本,提高可靠性,2005年5月,FSAN对GPON规范中多处内容的实现达成一致,在二层采用ITU-T定义的GFP(通用成帧规程)对Ethernet、TDM、ATM等多种业务进行封装映射,提供1.25和2.5Gb/s下行速率和所有标准的上行速率,并且放宽了对上行突发模式光同步特性的要求。因此,在高速率和支持多业务方面,GPON有明显优势。

  近几年来,随着新一代PON技术的出现,BPON已经逐渐趋于淘汰,而EPON和GPON的优势和前景如何成为近来讨论的热点话题。由于标准简单,技术要求宽松,拥有成熟的EPON商用芯片,EPON设备已经开始在国内各地测试或应用。但是,不容忽视的是GPON在2005年,也有了长足的进展。其原因主要归结为以下几点:

  一、阻碍GPON应用的商用芯片问题得到解决:Broadlight公司宣布了针对GPON标准的系统单芯片(SoC)策略,飞思卡尔半导体将与PON和DSL系统主导厂商阿尔卡特携手打造GPON的SoC解决方案。一直提供EPON芯片的供应商Passave日前宣布推出GPON芯片,从而成为了业界第一个能同时提供符合IEEE和FSAN标准的PON芯片供应商。

  二、光器件成本的优化:ITU-T 15组在2005年5月会议上对GPON标准进行了增补,允许可选地将上行前导字延长为最大128字节(~823ns),放宽了突发同步时长的要求,使得成本低较低的法布里-珀罗腔(FP)发送机可以用于GPON的ONT,从而使GPON ONT 的成本显著降低。

  三、网络应用需求开始出现:2005年11月,期待已久的美国三大RBOC运营商关于GPON技术的招标建议(RFP)与公众见面。同时,北电、朗讯、阿尔卡特、收购Optical Solutons之后的Calix、摩托罗拉、Tellabs、日立和FlexLight等都已经透露了自己GPON产品的情况,纷纷加入到GPON阵营中来。

GPON与EPON技术比较

  GPON与EPON最大不同在于业务支持能力。GPON是为支持全业务的部署(语音、数据和视频)而设计。而EPON是为使点对点网络能支持点对多点网络而设计,没有考虑对全业务的支持。它最初是用来向高速上网业务提供比普通DSL网络或有线电视网络更高的接入速率。所以当用EPON构建的网络提供全业务,其可靠性还未得以验证。

  从EPON和GPON的主要技术特性的对照表可以看到,GPON系统在带宽能力、安全性和可管理性方面明显优于EPON系统。

一、带宽能力

  GPON的线路速率是2.488Gb/s下行,1.244Gb/s上行,而EPON是1.25Gb/s上下行对称速率。GPON不但提供了两倍的下行速率,而且带宽可用效率明显高于EPON。这是因为EPON采用8B/10B的线路编码方式,引入20%的带宽损失,GPON则采用而不归零(NRZ)编码,没有这部分损耗。另外,帧间隙较大,零碎时隙浪费等,也是导致EPON的总效率较低的因素。从而GPON能为宽带运营商实现网络带宽的高效提速,更适合部署高带宽需求的宽带业务。

二、安全性

  由于PON在下行方向的数据是广播到所有ONT,每个用户都可以接收到同样的数据包。恶意用户就可以够通过改写ONT代码来偷看所有下行数据包,产生安全隐患。在上行方向,数据是由各个ONT分别传送在特定的时间片,故没有被其他ONT偷看的可能。由于GPON技术支持高级的封装标准(AES标准),即世界上最严密的加密算法,可防止下行方向数据被窃听的问题的其网络的安全性更强。

三、可管理性

  GPON的可靠性同样优于EPON。这是因为GPON提供标准的ONT管理控制接口(OMCI),OMCI信道协议用来管理高层定义的业务,包括ONU的功能集、T-CONT业务种类与数量、QoS参数协商等参数,是实现GPON网络集中业务管理的信令传输通道,处理层次高,并保证了开放性、可扩展的特性。

GPON与EPON经济效益比较

  无论采用何种PON,每用户的主要成本主要取决于ONT和OLT。GPON在作为新技术刚出现时,该标准的ONT和OLT的成本会相对高一些。但是,目前GPON的核心芯片和光器件复杂度和技术指标已经与EPON相近,在相同的设备配置(如业务接口类型等)情况下,设备成本将主要取决于采购数量。根据业内人士预测,从2006年下半年起,随着ONT和OLT器件成本的进一步优化和网络部署的规模化,GPON 与的EPON成本将更加接近,而且GPON的成本最终将会比EPON更经济。同样,线路的物理速率、带宽效率和光分离比率也是在提高带宽时影响用户成本的关键因素。下图为在提供同样带宽的条件下,GPON和EPON每用户的CAPEX比较。

  阿尔卡特从而90年代初就成立了研发中心,开始投入对PON技术与产品的研发,并亲自参与PON的国际标准的制定,引领技术的新潮流。由于在PON技术发展上所具备的前瞻性以及在网络部署方面的丰富经验,阿尔卡特赢得全球众多的运营商采纳阿尔卡特的PON解决方案,部署其宽带接入网。而这些早期部署了PON网络的运营商们已经开始计划对其网络实施升级改造,向GPON迁移。在15年的发展历程中,阿尔卡特凭借雄厚的的技术与产品的研发实力和广泛的方案成功部署经验的积累,在PON接入技术领域占据了绝对的领先地位。

  今年,上海贝尔阿尔卡特所推出一款基于ITU-T的GPON标准的最新宽带接入方案-7342 ISAM FTTU,可将光纤的带宽潜能从网络核心延伸至用户端,是支持三重播放业务的光接入平台运营商可采用这一先进的标准千兆比光网络方案来部署三重播放业务。

  作为全面的综合性解决方案,7342 ISAM FTTU 能实现在同一个平台上灵活提供有线电视视频、IPTV、数据、传统语音和下一代语音业务的接入。这个理想的解决方案将满足用户对以线接入成本实现以太网和VoIP接入的需求。 当有用户增加时,服务供应商可以用很少量的投资开始对其系统进行扩展。该系统通过在减少资产费用和运营成本的同时可增加宽带业务,为运营商带来更多的增收机会。7342 ISAM FTTU 以领先的阿尔卡特宽带接入技术为资本并共享了在市场领先的ISAM平台上的通用部件。通过利用基于IP接入的ISAM技术,实现网络部署模式及管理系统的再利用。
 
 
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