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GPON為FSAN（全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)）組織自90年代后期發(fā)展的最新寬帶PON標(biāo)準(zhǔn)，在2004年被ITU正式確認(rèn)為ITU-T G.984標(biāo)準(zhǔn)。GPON系統(tǒng)由位于核心節(jié)點或匯聚節(jié)點機房的局端OLT設(shè)備和位于用戶駐地端的ONT設(shè)備共同組成，一個局端OLT設(shè)備控制多個ONT設(shè)備。連接2種設(shè)備的光纖網(wǎng)絡(luò)由單模光纖和無源光分路器組成。
OLT為接入網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)側(cè)與城域網(wǎng)之間的接口（TDM和Ethernet），通過光分配網(wǎng)與各ONT連接。作為PON系統(tǒng)的核心功能器件和中心節(jié)點，OLT具有集中帶寬分配、控制各ONT、實時監(jiān)控、運行維護(hù)管理整個GPON系統(tǒng)的功能。ONT為接入網(wǎng)提供用戶側(cè)的接口，提供語音、數(shù)據(jù)、視頻等多業(yè)務(wù)流與ODN的接入，受OLT集中控制。
在技術(shù)實現(xiàn)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(jìn)行廣播，由各個ONU/ONT負(fù)責(zé)從信號集合里提取自己的有效載荷。在這類PON的樹狀網(wǎng)絡(luò)中，所有ONU/ONT的上行信號都通過分路器件復(fù)用到主饋線段光纖，并在OLT接收端進(jìn)行解復(fù)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(xiàn)有的接入網(wǎng)技術(shù)而言，GPON技術(shù)的特點主要有：
*高帶寬和高傳輸效率，下行速率高達(dá)2.488 Gbit/s，上行為1.244 Gbit/s，可以滿足運營商對未來業(yè)務(wù)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(jié)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(yuǎn)（大于20 km）。針對FTTB開發(fā)的GPON系統(tǒng)其OLT到ONT的最遠(yuǎn)接入距離可以達(dá)到60 km以上。
*作為電信級的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對設(shè)備的互操作性能有詳細(xì)的要求，對各種業(yè)務(wù)類型都能提供相應(yīng)的QoS保證，GPON還規(guī)定了在接入網(wǎng)層面上的保護(hù)機制和完整的OAM功能，光纖自動倒換時間小于50 ms。
*位于室外的光分配網(wǎng)中只有物理介質(zhì)特性非常穩(wěn)定的光纖和無源分光器，沒有任何有源設(shè)備，使得網(wǎng)絡(luò)具有高可靠性。
*在接入網(wǎng)層面上提供一個統(tǒng)一的接入平臺，節(jié)約了運營商維護(hù)和處理故障的成本。
2、應(yīng)用及市場預(yù)測
由于全球各大運營商對用戶線環(huán)路改造趨勢的看法日趨一致，即用戶線環(huán)路將逐步由光纖取代，因此，目前各大運營商均在根據(jù)不同的應(yīng)用和成本需求，同時部署FTTC、FTTB和FTTH系統(tǒng)，其最終目標(biāo)是完成接入網(wǎng)完全光纖化的替換。
相對于PTP系統(tǒng)，以PON為代表的PTMP技術(shù)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(rèn)識到成本將是FTTx應(yīng)用的主要障礙，PON技術(shù)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(jīng)濟地連接起來，而不必采用遠(yuǎn)程終端，多個ONT設(shè)備可以共享一個位于CO的光接口。
應(yīng)該說最能讓GPON技術(shù)大顯身手的應(yīng)用場合就是FTTH，但是到目前為止，對于電話業(yè)務(wù)的傳送而言，使用PON技術(shù)的FTTH系統(tǒng)依然無法達(dá)到“銅線對等”的成本要求。但是隨著終端業(yè)務(wù)的綜合化要求和GPON配套技術(shù)的發(fā)展，GPON在FTTH的大規(guī)模應(yīng)用前景比之前任何一種FTTH技術(shù)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(shè)備的用戶需求，并要求在2008年左右進(jìn)入大規(guī)模的部署階段。在此之前，GPON產(chǎn)品的應(yīng)用場合更多地集中在接入層的高端應(yīng)用，如FTTO、FTTB的大客戶綜合應(yīng)用以及FTTB+LAN、FTTB+DSLAM的應(yīng)用，這種應(yīng)用對于光纖資源相對比較緊張的新興運營商具有相當(dāng)?shù)奈�。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(gòu)建面向未來三網(wǎng)合一應(yīng)用的接入網(wǎng)，使用GPON技術(shù)能夠使他們相對容易地實現(xiàn)這一目標(biāo)。
根據(jù)權(quán)威機構(gòu)的預(yù)測，基于GPON FTTB應(yīng)用的ONU端口數(shù)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GPON ONU端口的應(yīng)用。而基于GPON FTTH應(yīng)用的ONU端口數(shù)也將在2007年進(jìn)入爆發(fā)性的增長，達(dá)到200萬線左右，而到2008年將再增長一倍，達(dá)到400萬線以上的規(guī)模。
從世界范圍內(nèi)看，PON FTTH的應(yīng)用規(guī)模大約是FTTB應(yīng)用規(guī)模的10倍，但利潤只有FTTB的4倍多，由此可以看出FTTB應(yīng)用同樣是GPON接入應(yīng)用的重要組成部分。從GPON的應(yīng)用地區(qū)來看，首先開始大規(guī)模部署GPON的地區(qū)將是在北美，那里有很好的BPON基礎(chǔ)，對來自于ITU的GPON有著良好和正面的認(rèn)識，2007年下半年開始?xì)W洲和亞太地區(qū)也將進(jìn)入大規(guī)模部署階段，但在規(guī)模上仍不及北美。亞太地區(qū)在2008年前的部署規(guī)模，很大程度上取決于日本和韓國之前部署的EPON系統(tǒng)是否成功，他們是否會像很多機構(gòu)預(yù)測的那樣轉(zhuǎn)向GPON，而2008年之后，GPON在亞太的部署規(guī)模將主要取決于中國和印度這樣的新興市場的部署規(guī)模。
3、GPON的成本預(yù)測
0LT的成本將由OLT所控制的ONU來進(jìn)行均攤，從目前PON系統(tǒng)實際部署的情況來看，每個OLT PON口控制的ONT數(shù)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(tǒng)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(shù)量密不可分；GPON芯片套件的采購數(shù)量有一個數(shù)量級的上升時，其成本幾乎就有一個數(shù)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(yù)計最遲在2007年上半年，用于GPON ONU的ASIC芯片將投入量產(chǎn)，此時ONU側(cè)的芯片生產(chǎn)成本將有20倍以上的降幅；最遲到2008年上半年，OLT側(cè)的ASIC芯片也將量產(chǎn)，此時OLT側(cè)的成本也會有大幅度的下降。
所以GPON設(shè)備的絕對成本取決于應(yīng)用規(guī)模，在應(yīng)用規(guī)模達(dá)到百萬級別時，可以預(yù)計，GPON硬件的各項成本不會高過現(xiàn)在的EPON成本多少。北美和歐洲的運營商在2008年大規(guī)模部署GPON網(wǎng)絡(luò)后，GPON SFU ONT（用于光纖到戶的室內(nèi)型ONT）價格不會高于125美元每線。GPON的SFU ONT的配置一般預(yù)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(xiàn)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(yīng)用需求。
如果把使用以太網(wǎng)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(chǎn)品而言，其性價比更高；GPON和GEPON對處理服務(wù)流程和服務(wù)維持質(zhì)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(fù)雜度，因此基于兩種技術(shù)的解決方案成本將是相似的。
盡管GPON下行線路速率為2.488 Gbit/s，而EPON線路速率僅為1.25 Gbit/s，但這并不意味著成本的大幅攀升。下行的2.488 Gbit/s器件是連續(xù)的發(fā)射器，與已經(jīng)得到大批量生產(chǎn)的SDH STM-16相似，因此該技術(shù)不存在額外費用。上行速率方面，GPON和EPON相當(dāng)，均為1.25 Gbit/s線路速率，兩種技術(shù)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(fā)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(shè)備采購成本，就必須實現(xiàn)互通性。近年來這方面成功的典范就是DSL設(shè)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(shè)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(chuàng)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(wǎng)絡(luò)大部分都是由同一廠商提供的端到端網(wǎng)絡(luò)。盡管有些地區(qū)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(jié)果，其效果和風(fēng)險仍有待檢驗。
當(dāng)然，需要看到的是，對于任何設(shè)備的部署而言，硬件成本并非是全部的部署成本。根據(jù)現(xiàn)有PON系統(tǒng)部署的經(jīng)驗和對GPON系統(tǒng)部署的預(yù)測，GPON系統(tǒng)硬件成本只占GPON FTTH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(tǒng)部署時涉及到現(xiàn)場熔纖、功率調(diào)試等一系列遠(yuǎn)比實施原有銅線系統(tǒng)困難的工程安裝項目，對安裝人員的培訓(xùn)顯得至關(guān)重要，這都無形中增加了項目成本。當(dāng)然光纖幾乎無限的帶寬潛力和長達(dá)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(yīng)用GPON系統(tǒng)需要認(rèn)真考慮的一個問題。
同樣，如何維護(hù)PON系統(tǒng)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(shù)，使得PON的故障定位技術(shù)與傳統(tǒng)方法相比更加復(fù)雜，使用傳統(tǒng)的OTDR方法并不能直接有效地對PON網(wǎng)絡(luò)的故障進(jìn)行定位，傳統(tǒng)的OTDR在PON網(wǎng)絡(luò)中工作時，缺乏足夠的動態(tài)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(xué)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(jīng)有幾種更新的OTDR方法用于PON故障的定位，但是相對于傳統(tǒng)方法，這些方法的操作更加復(fù)雜，對操作人員的技術(shù)要求更高，檢測的成本也更高。
綜上所述，GPON系統(tǒng)的成本下降趨勢在未來的兩年內(nèi)會非常明顯，在目前的技術(shù)條件下，只要有一定數(shù)量的需求，硬件價格在一年之內(nèi)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(shè)備的互操作性，GPON設(shè)備價格的下降更加值得期待。相對于設(shè)備價格，運營商會對GPON系統(tǒng)工程安裝和維護(hù)中產(chǎn)生的新課題更加關(guān)注。
4、與GEPON技術(shù)的比較
目前在亞洲的日本、韓國市場上GEPON作為PON技術(shù)的另一個代表，取得了很好的市場表現(xiàn)，相比GPON而言，GEPON的生產(chǎn)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(shù)，在這里我們不妨在技術(shù)層面選擇幾個重要的方面做一個簡單的比較（見表1）。
GEPON是由IEEE EFM（第一英里以太網(wǎng)）小組發(fā)展的基于以太網(wǎng)封裝的PON系統(tǒng)，其標(biāo)準(zhǔn)為IEEE 802.3ah，標(biāo)準(zhǔn)的主體在2004年完成。相對于ITU FSAN組織而言，EFM只是將以太網(wǎng)實現(xiàn)為接入網(wǎng)絡(luò)，形成的是一種折衷標(biāo)準(zhǔn)，缺乏高級管理和互通性等關(guān)鍵特性。
相比GEPON只在標(biāo)準(zhǔn)中支持以太網(wǎng)業(yè)務(wù)而言，GPON可以廣泛應(yīng)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(yè)務(wù)靈活性。GPON更高的服務(wù)帶寬將支持更多的業(yè)務(wù)種類，其TDM over GEM特性為傳統(tǒng)SDH/PDH傳輸提供了一種安全過渡的選擇。
GEPON只對線路OAM進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，ONT的管理和提供的服務(wù)大多數(shù)情況下是通過SNMP來支持的，因而產(chǎn)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(guān)鍵的OAM特性，如線路測試和其他故障隔離工具。而且GEPON標(biāo)準(zhǔn)中沒有內(nèi)在安全措施，鏈路層沒有加密，安全性標(biāo)準(zhǔn)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(wù)提供商需要混合和匹配ONT與OLT的風(fēng)險。
當(dāng)然，相比GEPON而言，GPON也有它的弱點，主要表現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)鏈還不夠成熟，相應(yīng)的芯片廠商和光模塊廠商屈指可數(shù)，可以提供成熟GPON產(chǎn)品的廠商也很少，這將直接影響到GPON產(chǎn)品在今后一段時間的市場表現(xiàn)。成熟的以太網(wǎng)產(chǎn)品和器件市場為GEPON技術(shù)培育了市場；相比之下，GPON的技術(shù)實現(xiàn)復(fù)雜度較高，技術(shù)門檻較高，限制了市場成熟的速度。
5、結(jié)束語
GPON技術(shù)作為一種點到多點寬帶接入技術(shù)，吸取了之前很多類似技術(shù)成功的經(jīng)驗和失敗的教訓(xùn)，并且是一種由電信運營商主導(dǎo)制定的ITU技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在技術(shù)出現(xiàn)之初，就擁有了很多其他接入技術(shù)所沒有的優(yōu)勢。如果在今后的一兩年內(nèi)，世界主要運營商和廠商能夠持續(xù)地積極介入和參與，GPON技術(shù)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。
