GPON

GPON的技術特點是在二層借鑒了ITU-T定義的GFP（Generic Framing Procedure，通用成幀規程）技術，擴展支持GEM（General Encapsulation Methods）封裝格式，將任何類型和任何速率的業務經過重組後由PON傳輸，而且GFM幀頭包含幀長度指示位元組，可用於可變長度數據包的傳遞，提高了傳輸效率，因此能更簡單、通用、高效地支持全業務。具體如下：

（1 ）前所未有的高帶寬。GPON速率高達2 .5 Gbps，能提供足夠大的帶寬以滿足未來網路日益增長的對高帶寬的需求，同時非對稱特性更能適應寬頻數據業務市場。

（2） QoS 保證的全業務接入。GPON 能夠同時承載ATM信元和/ 或GEM 幀，有很好地提供服務等級、支持QoS 保證和全業務接入的能力。目前，ATM 承載話音、PDH、 Ethernet 等多業務的技術已經非常成熟；使用GEM 承載各種用戶業務的技術也得到大家的一致認可，已經開始廣泛應用和發展。GPON可以將任何類型和任何速率的業務進行原有格式封裝后經由PON傳輸。那麼GPON的數據封裝具體是如何實現的呢？ONU從UNI（User Network Interface，用戶網路介面）口接收到上行的ETH、TDM或者SDH數據，ONU把上行數據封裝為GEM幀，發送給OLT。OLT把GEM幀解封裝為ETH、TDM或者SDH數據，通過上鏈口發送出去。下行方向進行類似處理。

（ 3）很好地支持TDM業務。TDM 業務映射到GEM 幀中，由於GPON TC 幀幀長為 125 μs，能夠直接支持TDM 業務。TDM 業務也可映射到ATM 信元中，也能提供有QoS 保證的實時傳輸。

（4 ）簡單、高效的適配封裝。採用GEM 對多業務流實現簡單、高效的適配封裝。在 APON 中，所有的多業務流（話音、數據業務流）都必須進行協議轉化，映射到ATM 信元 中傳輸。眾所周知，5 位元組的ATM 頭相對於48位元組的數據來說，會帶來超過10% 的帶寬損失，特別對於長分組的數據包來說，其打包過程複雜、效率非常低。而在EPON 中，雖然直接承載乙太網幀，實現過程簡單，但僅考慮8B/ 10B 的線路編碼就已經有20%的帶寬浪費，加上對乙太網幀的封裝和開銷，EPON帶寬利用率比GPON 低30%左右。同時，在傳輸TDM 業務時，需要將其通過協議轉化映射到乙太網幀中，目前對此技術還沒有規定統一的標準。GPON 的GEM 提供了一種靈活的幀結構封裝，支持定長和不定長幀的封裝，對多種業務實現通用映射，不需要進行協議轉換，實現過程簡單，開銷小，協議封裝 效率最高可達94%，實現了帶寬資源的充分利用。

（5）強大的OAM 能力。針對乙太網系統在網路管理和性能監測的不足，GPON 從 消費者需求和運營商運行維護管理的角度，提供了3 種OAM 通道：嵌入的OAM 通道、 PLOAM 和OMCI。它們承擔不同的OAM 任務，形成C/ M Plane（控制/ 管理平面），平面中的不同信息對各自的OAM 功能進行管理。GPON 還繼承了G .983 中規定的OAM 相 關要求，具有豐富的業務管理和電信級的網路監測能力。

（6 ）技術相對複雜，設備成本較高。GPON 承載有QoS 保障的多業務和強大的OAM 能力等優勢很大程度上是以技術和設備的複雜性為代價換來的，從而使得相關設備成本 較高。但隨著GPON 技術的發展和大規模應用，GPON 設備的成本可能會有相應地下降。

GPON技術起源於1995年開始逐漸形成的ATMPON技術標準，PON是英文“無源光網路”的縮寫。而GPON（Gigabit-Capable Passive Optical Network）最早由FSAN組織於2002年9月提出，ITU-T在此基礎上於2003年3月完成了ITU-T G.984.1 和G.984.2的制定，2004年2月和6月完成了G.984.3的標準化。從而最終形成了GPON的標準族。

基於GPON技術的設備基本結構與已有的PON類似，也是由局端的 OLT（光線路終端），用戶端的ONT/ONU（光網路終端或稱作光網路單元），連接前兩種設備由單模光纖（SM fiber）和無源分光器（Splitter）組成的ODN（光分配網路）以及網管系統組成。

GPON技術採用與APON、EPON相同的網路拓撲結構，主要分為ONU、ODN、OLT三個部分。

OLT 為接入網提供網路側與核心網之間的介面，通過ODN與各ONU 連接。作為PON 系統的核心功能設備，OLT 具有集中帶寬分配、控制各ONU、實時監控、運行維護管理PON 系統的功能。ONU 為接入網提供用戶側的介面，提供話音、數據、視頻等 多業務流與ODN 的接入，受OLT 集中控制。系統支持的分支比為1∶16/ 32/ 64，隨著光 收發模塊的發展演進，支持的分支比將達到1∶128。GPON的傳輸機制和EPON完全相同，都是採用單纖雙向傳輸機制，在同一根光纖上，使用WDM技術，用不同波長傳輸上下行數據。在同一根光纖上，GPON 可使用波分 復用（WDM）技術實現信號的雙向傳輸。根據實際需要，還可以在傳統的樹型拓撲的基礎 上採用相應的PON 保護結構來提高網路的生存性。

GPON 技術特徵主要體現在傳輸匯聚層。GPON 協議參考模型如圖所示，其中傳輸匯聚層又分為PON 成幀子層和適配子層。GTC （GPON Transmission Convergence）的成幀子層完成GTC 幀的封裝、終結所要求的ODN 傳輸功能，PON 的特定功能（如測距、帶寬分配等）也在PON 的成幀子層終結，在適配子層看不到。GTC 的適配子層提供PDU 與高層實體的介面。ATM 和GEM 信息在各自的適配子層完成業務數據單元（SDU）與協議數據單元PDU 的轉換。OMCI 適配子層高於ATM 和GEM 適配子層，它識別VPI/ VCI 和Port - ID，並完成OMCI 通道數據與高層實體的交換。

GPON 在接入網中的應用GPON 可應用於接入網中的光纖到戶、光纖到樓/ 路邊和光纖到交接箱。

1. FTTB for Business

對稱寬頻業務（如Group Software、Content Broadcast、E-mail、文件交互等）POTS 和ISDN專用線（GPON 必須能以不同速率靈活地提供專用線業務）

2 . FTTC 和FTTCab

非對稱寬頻業務（如數字廣播業務、VOD、IPTV、文件下載、在線遊戲等）對稱寬頻業務（如Content Broadcast、E-mail、文件交互、遠程教育、遠程診斷等）POTS 和ISDNxDSL 延伸

3 . FTTH

非對稱寬頻業務（如數字廣播業務、VOD、IP TV、文件下載等）

對稱寬頻業務（如Content Broadcast、E-mail、文件交互、遠程教育、遠程診斷、在線遊戲等）

POTS 和ISDN

對於其他的PON標準而言，GPON標準提供了前所未有的高帶寬，下行速率高達2.5Gbit/s，其非對稱特性更能適應寬頻數據業務市場。提供QoS的全業務保障，同時承載ATM信元和（或）GEM幀，有很好的提供服務等級、支持QoS保證和全業務接入的能力。承載GEM幀時，可以將TDM業務映射到GEM幀中，使用標準的 8kHz（125μs）幀能夠直接支持TDM業務。作為電信級的技術標準，GPON還規定了在接入網層面上的保護機制和完整的OAM功能。

在GPON標準中，明確規定需要支持的業務類型包括數據業務（Ethernet 業務，包括IP業務和MPEG視頻流）、PSTN業務（POTS，ISDN業務） 、專用線（T1，E1，DS3， E3和ATM業務）和視頻業務（數字視頻）。GPON中的多業務映射到ATM 信元或GEM幀中進行傳送，對各種業務類型都能提供相應的QoS保證。

GPON三大優勢：第一傳輸距離更遠，採用光纖傳輸，接入層的覆蓋半徑可以達到20千米；第二能夠提供更高的帶寬，對每用戶下行2.5G/上行1.25G （物理層）；第三分光特性強，可以從局端單根光纖經分光后引出多路到戶光纖，節省光纖資源。

同時GPON支持Triple-play業務，可提供全業務競爭方案可以有效解決雙絞線接入的帶寬瓶頸，滿足用戶對高帶寬業務的需求；如高清電視、實況轉播等，GPON是三網合一的上佳方案。GPON標準完善，綜合業務支持好，技術要求高，是各個電信運營商的選擇。

網路基本性能參數

GPON提供以下幾種傳輸速率：

0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行

0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行

1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行

0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行

0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行

1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行

2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行

其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率

需要注意與EPON不同，GPON並不是完全非同步的。

支持最大邏輯距離為：60km

支持最大物理距離為：20km

支持最大距離差為：20km

分光比一般為1:64，目前主流廠家產品分光比都可以平滑升級到1:128

GPON技術允許運營商應根據各自的市場潛力和特定的管制環境，有針對

性地提供其客戶所需要提供的特定業務。 GPON技術、設備相對複雜。GPON承載有QoS保障的多業務和強大的OAM能力等優勢很大程度上是以技術和設備的複雜性為代價換來的，從而使得相關設備成本較高。隨著GPON技術的發展和大規模應用，GPON設備的成本將會有相應地下降。

GPON和EPON的主要區別在於採用完全不同的標準。在應用上，GPON比EPON帶寬更大，它的業務承載更高效、分光能力更強，可以傳輸更大帶寬業務，實現更多用戶接入，更注重多業務和QoS保證，但實現更複雜，這樣就是導致其成本相對EPON也較高，但隨著GPON技術的大規模部署，GPON和EPON成本差異在逐步縮小。

GPON還是處在宣傳和培養市場階段，並沒有多少廠家推出商用產品，FlexLight是專做接入網設備的新興企業，它是GPON技術的大力倡導者，參與了G.984系列標準的編寫，對G.984標準的制定起了很大的促進作用。FlexLight是第一家提供基於GPON標準的解決方案的設備製造商，同時它的2500 GPON系列產品已經在2003年2月通過了法國電信研究開發中心的一系列評估測試。FlexLight一直在大力研究和倡導GPON技術，現已經發布了GPON系統結構，GPON與EPON和SONET等其他接入技術的比較，以及系統解決方案等一系列白皮書。

Flexlight的GPON解決方案的市場定位是距離現有的城域光纖核心環網20公里以內的中小企業（SME）。通常的城域網只為大企業提供高速的數據和話音服務，而SME位於城域網不能覆蓋的範圍，只能使用以前較為陳舊的設備，通過銅纜提供寬頻和窄帶的電路交換服務。

這種解決方案可以在離中心站20公里的範圍提供服務並且支持交叉環和網狀環等拓撲結構，提供2.5Gbps的下行帶寬，在一根光纖上集成話音和數據業務，為每個用戶提供T1/E1和快速Ethernet的服務。

一根光纖可以被中心站20公里範圍內的所有用戶共享，基於SONET或者點對點的光纖解決方案與之相比較，則由於網路的不靈活和較高的CAPEX（在設備、線路上的成本）和OPEX（運行維護成本）而沒有GPON這麼經濟。