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基于GPON技术的小区接入网应用分析

时间:2019-04-09 18:38

  :GPON是重要的实现用户接入网的PON技术。本文首先给出GPON的基本原理与特点,并通过GPON与APON、EPON的功能对比,对GPON进行了优点剖析,指出了GPON技术的先进性。从GPON系统设计、OLT设置、ODN设置及ONU设备等不同方面讨论了GPON技术的网络设计流程。最后,以实际案例进行了GPON接入网工程分析,进行了GPON工程方案设计与带宽测试结果讨论,提出了工程涉及问题的注意事项,指出了GPON技术的发展趋势。

  摘要:GPON是重要的实现用户接入网的PON技术。本文首先给出GPON的基本原理与特点,并通过GPONAPONEPON的功能对比,对GPON进行了优点剖析,指出了GPON技术的先进性。从GPON系统设计、OLT设置、ODN设置及ONU设备等不同方面讨论了GPON技术的网络设计流程。最后,以实际案例进行了GPON接入网工程分析,进行了GPON工程方案设计与带宽测试结果讨论,提出了工程涉及问题的注意事项,指出了GPON技术的发展趋势。

  随着科技的进步,PON技术得到更加广泛的应用,该技术也在不断推陈出新。基于各种PON技术,GPON技术具备更高的带宽、传输速率及传输范围,目前已逐步应用于各个通信领域[1]。

  APON技术是最早的商用PON技术,主要基于ATM技术。EPON技术主要推动以太网的使用,对物理层与MAC层进行了规定[2]。GPON技术综合了以上技术的优点,具备更优的性能,更高的传输速率,更广泛的覆盖范围及更高的动态带宽分配能力。

  本文基于GPON技术的基本原理,分析了该技术的优点,从具体方面讨论了GPON技术的网络设计流程,最后针对GPON接入网工程进行实例分析,并给出了用户接入网工程设计中的注意事项。

  2002年,FSAN以APON为基本框架提出了包含全新物理层传输速率和TC层的GPON。

  GPON将多业务映射到ATM信元或GEM中传送,并提供相应QoS保证,作为PON的技术,也是由局端OLT、用户端ONU与无源光分配网络ODN组成[3]。OLT属于全业务接入系统,将数据网、电话网与电视网融为一体,以大容量交叉矩阵和IP包为内核,在用户接口UNI侧提供GPON接口,以实现各种业务接入。ONU提供UNI侧多业务接入能力以实现三网合一的接入。

  (1)业务支撑能力较强。GPON同时承载ATM信元与GEM,实现了灵活地帧封装协议,无需通过协议转换即可实现多业务通用映射,封装率可达94%。

  (2)足够的带宽与覆盖范围。GPON下行速率可达2.5Gbit/s,且在其他PON技术上拓展了带宽,具备满足更多业务性能的特点。GPON实际覆盖范围高达20km以上。

  (3)带宽灵活分配。基于DBA算法,GPON具备保证多业务进行的灵活的带宽分配能力。

  (4)同步性能较优。ONU较易获取同步信息,可以有效地支持实时TDM业务,同时具备延时与抖动性能。

  (5)设备成本较高。GPON具备多种优点的同时,也增加了设备与技术的复杂程度,增加了设备成本。

  APON是单点到多点的无源光网络,EPON是FTTx中主流的无源光接入技术,通过GPON与他们的特性对比,分析GPON在通信领域的优势[5]。

  对比可知,GPON具备较高的上行速率、下行速率,最大覆盖范围的理论值较高,同时可以承载多种业务类型。

  (1)恰当考虑综合因素,适当选择网络结构[6]。进行网络结构选择时,应同时考虑用户分布和密度情况,综合比较用户业务需求,同时不能忽视现有环境因素。

  (2)充分考虑经济因素,最大程度降低故障风险。将光分路器靠近用户侧有助于减少主干光缆芯数,可以节约经济成本。分光级数增加会导致故障风险增加,难以进行维护,因此,分光级别尽量采用一级分光。

  (3)合理考虑利用率,尽量选择均匀分光。进行光分路器设计时,应考虑利用率,尽量降低分支空余发生。采用均匀分光,有助于使各个分支均满足传输损耗要求。

  OLT采用模块化设计,上联通GE/FE接口实现,如果业务需求量大可多置GE口,FE口常采用配置光口或电口的BRAS/SR的侧端口类型。

  ODN作为连接OLT与ONU的传输媒介,位于OLT与ONU之间。ODN包括光缆、无源器件及其他线路辅助设施,进行系统设计的同时,需要考虑相关环境因素,由于分光器增多将会导致ODN网络跳接点增多。因此,尽量采用一级分光。

  根据不同的用户侧需求,选择恰当的ONU以满足不同的应用场景及用户需要。ONU上行方向通过ODN与所提供光口连接至OLT,下行方向根据实际情况选择ONU类型。

  本部分以对一小区进行实际接入网设计为例,分析GPON技术的应用情况及效果。

  因本工程目的为解决该小区接入网工程,居民住宅具备密集型特点,因此,该GPON采用树型拓扑结构,系统建设方案如下:

  (1)首先选取一台支持8端口的GPON与一台支持GPON业务的OLT设备,其中GPON的分光比为1:32;

  (4)将OLT置于机房中,根据“大容量、少局点”的部署原则,选择大容量的OLT,将其部署至现有机房中;

  (5)选择具备标准化、模块化设计的ODN,以达到具备较易替换与便于维护的目的;

  (6)基于FTTB模式下的ONU为多住户单元型ONU,具备多个用户侧,可提供多业务接入功能。

  GPON的下行带宽为2488Mbps,开销占用128Mbps,获得可用带宽2360Mbps。通过测试,获取本案例中各个业务所需带宽如表3所示。

  计算单个系统带宽=Σ所有业务(业务分配带宽×业务用户比率X并发比X流量占空LL)×总用户数/带宽冗余系数。

  (1)注意设备防雷工作。为了确保工程顺利实施及后期运作安全,应该做好防雷接地工作。

  (2)注意环境保护工作。用户接入网属于重要的工程项目,涉及范围较广,应该注意在施工过程中尽量避免造成环境污染。

  (3)注意设备使用率。为了严格控制设备能耗,需要在保证设备利用率的前提下,提高软件性能,尽力不放弃旧设备。

  用户接入网工程属于常见的通信工程,为用户提供服务,满足用户日常生活需要。本文通过GPON技术与其他技术的对比,分析讨论了该技术的先进性,并以实际案例证明GPON技术具备较高的带宽,可以满足不同的业务需求,并指出进行用户接入网工程时的注意事项。随着GPON技术的发展,可以针对降低价格以获取更好的经济性方面进行进一步的研究,以扩大GPON技术的应用范围。

  [1]赵煜.基于GPON技术的接入网络应用研究[D].北京邮电大学, 2010.

  本文来源于中国科技核心期刊《电子产品世界》2016年第9期第55页,欢迎您写论文时引用,并注明出处。