面向未来的接入方式－GEPON

无源光网络（PON）的接入协议有以ATM为传输平台的APON/BPON和以以太网技术为传输平台的EPON/GEPON以及以通用帧结构为传输平台的GPON三种类型。EPON/GEPON是将以太网（Ethernet ，最具有发展潜力的链路层协议）与无源光网络（PON，接入网的最佳物理层协议）结合在一起形成的能很好适应IP数据业务的接入方式。

　　由于最早的EPON标准基于100M快速以太网传送，市场上很多被称为EPON的产品实际上都是基于百兆以太网PON技术，为区别于原有的技术和产品，一般基于千兆以太网的PON技术被称为GEPON。

　　 同以往的其它PON技术相比，GEPON技术同样采用点到多点的用户网络拓扑结构，利用光纤实现数据、语音和视频的全业务接入的目的。但与以往基于ATM技术的APON/BPON相比，GEPON实现在用户接入网中传输以太帧，非常适合IP业务的传送。此外，由于目前IP网络的普遍建设，基于以太网的技术的元器件结构比较简单，性能高且价格便宜，使得GEPON相比其它PON技术更容易大规模商用；而基于IP的各种业务的高速发展以及下一代网络IP融合的趋势使得GEPON可以适用的范围更广并且符合未来网络的发展趋势，成为最重要的FTTH技术。

图1 GEPON原理

　　GEPON的系统结构如图1所示。GEPON系统主要由中心局的光线路终端（OLT）、包含无源光器件的光分配网（ODN）、用户端的光网络单元/光网络终端（ONU）以及网元管理系统（EMS）组成，通常采用点到多点的树型拓扑结构。在下行方向，IP数据、语音、视频等多种业务由位于中心局的OLT，采用广播方式，通过ODN中的1：N无源光分路器分配到PON上的所有ONU单元。在上行方向，来自各个ONU的多种业务信息互不干扰地通过ODN中的1：N无源光分路器耦合到同一根光纤，最终送到位于局端OLT接收端。

　　GEPON采用单纤波分复用技术（下行1490nm，上行1310nm），仅需一根主干光纤和一个OLT，传输距离可达20公里。在ONU侧通过光分路器分送给多达32个用户，因此可大大降低OLT和主干光纤的成本压力。
　　GEPON具有同时传输TDM、IP数据和视频广播的能力，其中TDM和IP数据采用IEEE 802.3以太网的格式进行传输，辅以电信级的网管系统，足以保证传输质量。通过扩展第三个波长（通常为1550nm）即可实现视频业务广播传输。

上行/下行流量管理
　　GEPON从OLT到多个ONU下行传输数据和从多个ONU到OLT上行数据传输是十分不同的。所采取的不同的上行/下行技术分别如图2、3所示：

图2 下行传输原理

　　图2中数据从OLT到多个ONU广播式下行，根据IEEE802.3协议，每一个包的包头表明是给ONU（ONU1、ONU2、ONU3......ONUN）中的唯一一个。另外，部分包可以是给所有的ONU（广播式）或者特殊的一组ONU（组播），在光分路器处，流量分成独立的三组信号，每一组载有所有指定ONU的信号。当数据信号到达该ONU时，它接收给它的包，摒弃那些给其它ONU的包。举例，图2中，ONU1收到包1、2、3，但是它仅仅发送包1给终端用户1，摒弃包2和包3。

图3 上行传输原理

　　图3中所示，采用时分复用技术（TDM）分时隙给ONU管理上行流量，时隙是同步的，以便当数据信号耦合到一根光纤时各个ONU的上行包不会互相干扰。ONU在ONU指定的时隙上行数据给OLT，采用时分复用避免数据传输冲突，即上行采用争用方式，下行采用广播方式。

拓扑结构
　　GEPON网络采用点至多点的拓朴结构，取代点到点结构，大大节省了光纤的用量、管理成本。无源网络设备代替了传统的ATM/SONET宽带接入系统中的中继器、放大器和激光器，减少了中心局端所需的激光器数目，并且OLT由许多ONU用户分担。而且GEPON利用以太网技术，采用标准以太帧，无须任何转换就可以承载目前的主流业务－IP业务。

GEPON技术的优势
与其它几种接入方式相比,GEPON具有以下优势：
（1）在几种接入方式中GEPON的接入带宽最大
　　GEPON的用户接入带宽达到双向10M、100M，而且可以轻松实现平滑升级，很容易达到1000Mb/s。因此能充分满足用户对多种业务的需求，除了满足普通的计算机上网外，还可以满足远程教学、可视电话、互动视讯、视频点播（VOD）、在线影院以及数字电视等流媒体的需要。
（2）GEPON的接入可靠性最高
　　光纤损耗低、频带宽，传输距离远；此外，光纤不受电磁干扰，保证了信号传输质量；在用户小区到用户家庭的接入段采用光纤，故障点比较少，网络的安全容易得以保证。此外，用光缆代替铜缆，还可以解决城市地下通信管道拥挤的问题。
（3）节省光纤资源
　　在ONU侧单根光纤可以支持32个分路比，传输距离可以达到10-20公里,大大节省了投资成本并解决长距离用户覆盖问题.

国际市场FTTH的应用情况
　　 从目前国际上运营商的宽带发展策略来看，FTTH的光纤接入将是用户的终极接入方式，也是网络发展的必然趋势。

　　在欧洲，很多运营商都是沿着ISDN到ADSL到无源光网络的模式在发展；荷兰目前正在评估一个遍布全国的FTTH网络工程，预计该工程价值75亿欧元。而在欧洲其他地方，瑞典，希腊已经进行了一些FTTH网络铺设，预计在未来将会有更多网络的投入运营。而挪威和丹麦也计划在2005年进行新的FTTH网络铺设。与此同时，FTTH也逐步进入英国和德国这些DSL和ISDN占主导地位的国家，英国电信有可能抛弃VDSL进而选择FTTH技术，德国电信仍在DSL和ISDN市场保持强大的地位，未来也有可能投资FTTH。

　　在日本，NTT、软银宽带（SBB）等运营商在提供8M、12M、26M、45M的ADSL以后，也已经开始大规模的建设自己的FTTH网络，日本政府计划到2005年至少3000万家庭使用高速宽带网，1000万家庭使用超高速光纤网，为了达到这一目标，政府制定了宽带发展规划，投资4000亿美元在2015年建立一个全国光纤网，提供宽带业务并最终实现FTTH。

　　 软银宽带是日本的新兴宽带服务运营商，经营宽带的数据、图像及语音业务。新兴电信公司要想进入接入市场，所采用的技术应更先进，价格更具有竞争力。日本电信市场开放以后，日本政府规定，NTT要开放它的用户线出租业务。正是在这种背景下，软银宽带公司通过租用NTT的通信线缆，将宽带接入到用户处2004年软银宽带计划加大为其FTTH建设项目的投资， 到目前为止软银宽带采购UT斯达康BBS 1000 GEPON设备已超过数百万线，该设备提供光纤到户的解决方案。

　　 软银宽带利用UT斯达康GEPON技术为用户提供不同层次的服务，包括基本的Internet接入服务，VoIP电话服务，WLAN服务和高带宽的IPTV及VOD等，选择不同接入服务用户需要交纳不同的费用。GEPON的上行速度和下行速度都是令人满意的；与其他宽带运营商相比，竞争力是极为有优势的。

　　 在美国，Bell South,SBC Communications 和 Verizon Communications 在2003年5月末宣布联合RFP采用一组公共技术要求，以加速架构先进的光网络到家庭和商业机构，推动降低光缆布设成本，这个计划被称为 Fiber-To-The- Premises（FTTP）“光纤到驻地”，其中SBC计划在2-3年内铺设超过38800英里的光纤为1800万家庭提供光纤到家的宽带接入服务，超过其 ADSL用户数量的两倍，耗资40-60亿美元；Verizon也计划在2005年之内为300万名家庭用户提供此项服务，并且到2008年为止，得到服务的家庭数量将会达到1200万，而在接下来15年中，Verizon公司计划花费200到300亿美元为高达3500万的用户提供此项服务。

　　在中国市场,运营商目前的建设重点仍然是ADSL方式,但是随着接入网大规模铺设光缆和提供光纤宽带接入条件的成熟,未来的接入网络将会是光纤接入为主. GEPON作为比较新的技术，大规模的部署需要积累各方面的经验，尤其是在用户业务提供和业务管理方面需要一定的经验积累。目前，国内一些驻地网运营商已经开始在FTTH方面进行一些大胆的尝试,在有步骤的进行一些试验，通过一些地区的试点工作去发现问题，解决问题，探索适合GEPON特点的业务运营经验。