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1、GPON的技術特點 GPON為FSAN（全業務接入網）組織自90年代后期發展的最新寬帶PON標準，在2004年被ITU正式確認為ITU-TG.984標準。 GPON系統由位于核心節點或匯聚節點機房的局端OLT設備和位于用戶駐地端的ONT設備共同組成，一個局端OLT設備控制多個ONT設備。連接2種設備的光纖網絡由單模光纖和無源光分路器組成。 OLT為接入網提供網絡側與城域網之間的接口（TDM和Ethernet），通過光分配網與各ONT連接。作為PON系統的核心功能器件和中心節點，OLT具有集中帶寬分配、控制各ONT、實時監控、運行維護管理整個GPON系統的功能。ONT為接入網提供用戶側的接口，提供語音、數據、視頻等多業務流與ODN的接入，受OLT集中控制。 在技術實現方式上，GPON是PS-PON（功分PON）的一種，在PS-PON中，下行信號的功率在每個分支點都會被分配，因此可以向所有的ONU進行廣播，由各個ONU/ONT負責從信號集合里提取自己的有效載荷。在這類PON的樹狀網絡中，所有ONU/ONT的上行信號都通過分路器件復用到主饋線段光纖，并在OLT接收端進行解復用。ONT使用TDMA（時分多址接入）方式獲得OLT接收端的資源。 相對于現有的接入網技術而言，GPON技術的特點主要有： *高帶寬和高傳輸效率，下行速率高達2.488Gbit/s，上行為1.244Gbit/s，可以滿足運營商對未來業務的接入帶寬需求，使用GEM的封裝方式時，綜合傳輸效率在93%以上。 *單纖接入，使用單根光纖就可以滿足ONT用戶的接入需求，可以大量節省運營商在接入層饋線段的光纖資源。 *可以支持的接入距離更遠（大于20km）。針對FTTB開發的GPON系統其OLT到ONT的最遠接入距離可以達到60km以上。 *作為電信級的技術標準，對設備的互操作性能有詳細的要求，對各種業務類型都能提供相應的QoS保證，GPON還規定了在接入網層面上的保護機制和完整的OAM功能，光纖自動倒換時間小于50ms。 *位于室外的光分配網中只有物理介質特性非常穩定的光纖和無源分光器，沒有任何有源設備，使得網絡具有高可靠性。 *在接入網層面上提供一個統一的接入平臺，節約了運營商維護和處理故障的成本。 2、應用及市場預測 由于全球各大運營商對用戶線環路改造趨勢的看法日趨一致，即用戶線環路將逐步由光纖取代，因此，目前各大運營商均在根據不同的應用和成本需求，同時部署FTTC、FTTB和FTTH系統，其最終目標是完成接入網完全光纖化的替換。 相對于PTP系統，以PON為代表的PTMP技術從一開始就更受電信運營商的青睞。這是因為人們很早就認識到成本將是FTTx應用的主要障礙，PON技術能夠很好地利用光纖容量降低成本，可以將所有的用戶與CO（中心局）更加經濟地連接起來，而不必采用遠程終端，多個ONT設備可以共享一個位于CO的光接口。 應該說最能讓GPON技術大顯身手的應用場合就是FTTH，但是到目前為止，對于電話業務的傳送而言，使用PON技術的FTTH系統依然無法達到“銅線對等”的成本要求。但是隨著終端業務的綜合化要求和GPON配套技術的發展，GPON在FTTH的大規模應用前景比之前任何一種FTTH技術都要光明的多。 北美和歐洲的各大運營商均提出了完全針對GPON設備的用戶需求，并要求在2008年左右進入大規模的部署階段。在此之前，GPON產品的應用場合更多地集中在接入層的高端應用，如FTTO、FTTB的大客戶綜合應用以及FTTB+LAN、FTTB+DSLAM的應用，這種應用對于光纖資源相對比較緊張的新興運營商具有相當的吸引力。比如在南美、東南亞和印度的新興電信運營商，他們渴望用低成本快速構建面向未來三網合一應用的接入網，使用GPON技術能夠使他們相對容易地實現這一目標。 根據權威機構的預測，基于GPONFTTB應用的ONU端口數從2007年起將以每年1000%以上的速度遞增，到2008年底全世界將有超過44萬個GPONONU端口的應用。而基于GPONFTTH應用的ONU端口數也將在2007年進入爆發性的增長，達到200萬線左右，而到2008年將再增長一倍，達到400萬線以上的規模。 從世界范圍內看，PONFTTH的應用規模大約是FTTB應用規模的10倍，但利潤只有FTTB的4倍多，由此可以看出FTTB應用同樣是GPON接入應用的重要組成部分。從GPON的應用地區來看，首先開始大規模部署GPON的地區將是在北美，那里有很好的BPON基礎，對來自于ITU的GPON有著良好和正面的認識，2007年下半年開始歐洲和亞太地區也將進入大規模部署階段，但在規模上仍不及北美。亞太地區在2008年前的部署規模，很大程度上取決于日本和韓國之前部署的EPON系統是否成功，他們是否會像很多機構預測的那樣轉向GPON，而2008年之后，GPON在亞太的部署規模將主要取決于中國和印度這樣的新興市場的部署規模。 3、GPON的成本預測 0LT的成本將由OLT所控制的ONU來進行均攤，從目前PON系統實際部署的情況來看，每個OLTPON口控制的ONT數目平均不超過23個，因此，降低OLT的成本和ONT同樣重要。在PON的成本計算中，一般使用均攤到每個ONU（FTTH的每線成本）或者每個ONU上的每個端口成本（FTTB時的每端口成本）。GPON系統中的OLT和ONT硬件成本主要取決于所使用的光模塊套件和GPON芯片套件的成本；而這兩塊的成本，尤其是GPON芯片套件的成本和其采購數量密不可分；GPON芯片套件的采購數量有一個數量級的上升時，其成本幾乎就有一個數量級的下降；目前各個廠家的GPON芯片套件還是以FPGA為主，成本很高；預計最遲在2007年上半年，用于GPONONU的ASIC芯片將投入量產，此時ONU側的芯片生產成本將有20倍以上的降幅；最遲到2008年上半年，OLT側的ASIC芯片也將量產，此時OLT側的成本也會有大幅度的下降。 所以GPON設備的絕對成本取決于應用規模，在應用規模達到百萬級別時，可以預計，GPON硬件的各項成本不會高過現在的EPON成本多少。北美和歐洲的運營商在2008年大規模部署GPON網絡后，GPONSFUONT（用于光纖到戶的室內型ONT）價格不會高于125美元每線。GPON的SFUONT的配置一般預計為1、2個FE口（可選1個為GE端口），2～4個VoIP的電話口和可選的一路RF有線電視端口，其配置較GPON出現之前的FTTH方案更加合理完整，可以滿足絕大部分家庭未來很長一段時間的應用需求。 如果把使用以太網封裝的GEPON/EPON和GPON相比較的話，可以清楚地看到，GPON相對于其他PON產品而言，其性價比更高；GPON和GEPON對處理服務流程和服務維持質量的要求是相似的。支持GPON或EPON的不同MAC／成幀器的芯片將具有相似的復雜度，因此基于兩種技術的解決方案成本將是相似的。 盡管GPON下行線路速率為2.488Gbit/s，而EPON線路速率僅為1.25Gbit/s，但這并不意味著成本的大幅攀升。下行的2.488Gbit/s器件是連續的發射器，與已經得到大批量生產的SDH STM-16相似，因此該技術不存在額外費用。上行速率方面，GPON和EPON相當，均為1.25 Gbit/s線路速率，兩種技術的成本相同。而且由于EPON不支持功率分級，這意味著GEPON中的突發模式接收器的工作范圍要比GPON的寬，成本有可能要更高。 電信運營商要想大幅度削減設備采購成本，就必須實現互通性。近年來這方面成功的典范就是DSL設備的價格從500美元以上降至不足70美元（有些情況下可能更低）。對GPON設備，人們也期待著相似的成本改善。這就是為什么FSAN力推互通性，將其作為開啟新運營商和創新運營商之門以推動成本降低的措施。在GEPON中不能抱有同樣期待，因為其中的網絡大部分都是由同一廠商提供的端到端網絡。盡管有些地區強勢運營商可能會強制GEPON的互通，但它們是本地互通性努力的結果，其效果和風險仍有待檢驗。 當然，需要看到的是，對于任何設備的部署而言，硬件成本并非是全部的部署成本。根據現有PON系統部署的經驗和對GPON系統部署的預測，GPON系統硬件成本只占GPONFTTH項目成本的35%左右，工程安裝成本將占到總成本的50%以上。由于光系統部署時涉及到現場熔纖、功率調試等一系列遠比實施原有銅線系統困難的工程安裝項目，對安裝人員的培訓顯得至關重要，這都無形中增加了項目成本。當然光纖幾乎無限的帶寬潛力和長達50～100年的使用壽命使得這一切的努力顯得物有所值。但是，工程成本必須成為運營商應用GPON系統需要認真考慮的一個問題。 同樣，如何維護PON系統對于運營商而言也是一個全新的課題。由于GPON是一種無源的PTMP技術，使得PON的故障定位技術與傳統方法相比更加復雜，使用傳統的OTDR方法并不能直接有效地對PON網絡的故障進行定位，傳統的OTDR在PON網絡中工作時，缺乏足夠的動態范圍來補償光鏈路損耗，更麻煩的是，光分路器之后各個光學分路的反射和后向散射會疊加在一起，這使得OTDR很難分辨某一分支的特征。目前已經有幾種更新的OTDR方法用于PON故障的定位，但是相對于傳統方法，這些方法的操作更加復雜，對操作人員的技術要求更高，檢測的成本也更高。 綜上所述，GPON系統的成本下降趨勢在未來的兩年內會非常明顯，在目前的技術條件下，只要有一定數量的需求，硬件價格在一年之內就會下降到可以和目前GEPON價格相比較的程度，且性價比更高。由于更加注重設備的互操作性，GPON設備價格的下降更加值得期待。相對于設備價格，運營商會對GPON系統工程安裝和維護中產生的新課題更加關注。 4、與GEPON技術的比較 目前在亞洲的日本、韓國市場上GEPON作為PON技術的另一個代表，取得了很好的市場表現，相比GPON而言，GEPON的生產鏈和市場成熟的速度更快一些。GPON和GEPON作為未來寬帶接入的兩種代表技術，在這里我們不妨在技術層面選擇幾個重要的方面做一個簡單的比較。 GEPON是由IEEEEFM（第一英里以太網）小組發展的基于以太網封裝的PON系統，其標準為IEEE802.3ah，標準的主體在2004年完成。相對于ITUFSAN組織而言，EFM只是將以太網實現為接入網絡，形成的是一種折衷標準，缺乏高級管理和互通性等關鍵特性。 相比GEPON只在標準中支持以太網業務而言，GPON可以廣泛應用于各種接入場合，其較高的線路速率和效率，提供了更好的業務靈活性。GPON更高的服務帶寬將支持更多的業務種類，其TDMoverGEM特性為傳統SDH/PDH傳輸提供了一種安全過渡的選擇。 GEPON只對線路OAM進行了標準化，ONT的管理和提供的服務大多數情況下是通過SNMP來支持的，因而產生了管理和互通性問題。另外，由于被管理的對象不是按照電信運營商的需求定義的，因此ONT常常缺乏一些關鍵的OAM特性，如線路測試和其他故障隔離工具。而且GEPON標準中沒有內在安全措施，鏈路層沒有加密，安全性標準方面同樣存在問題。 相比之下，來自ITU的GPON擁有全面的支持，包括來自不同廠商的OLT和ONT之間的互通性，這大大降低了服務提供商需要混合和匹配ONT與OLT的風險。 當然，相比GEPON而言，GPON也有它的弱點，主要表現在產業鏈還不夠成熟，相應的芯片廠商和光模塊廠商屈指可數，可以提供成熟GPON產品的廠商也很少，這將直接影響到GPON產品在今后一段時間的市場表現。成熟的以太網產品和器件市場為GEPON技術培育了市場；相比之下，GPON的技術實現復雜度較高，技術門檻較高，限制了市場成熟的速度。 5、結束語 GPON技術作為一種點到多點寬帶接入技術，吸取了之前很多類似技術成功的經驗和失敗的教訓，并且是一種由電信運營商主導制定的ITU技術標準，在技術出現之初，就擁有了很多其他接入技術所沒有的優勢。如果在今后的一兩年內，世界主要運營商和廠商能夠持續地積極介入和參與，GPON技術的市場前景是非常光明的。對于未來GPON能否在FTTx的接入市場上大顯身手，我們拭目以待。（華強電子網） |
