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【摘要】随着我国移动通信技术的快速发展，移动网络宽带速度也得到逐渐的提升，各种新的宽带业务层出不穷。GPON作为一种新的网络技术，具有宽带高，效率高，性能稳定，安全可靠的优点，为客户提供了一种较好的选择。本文将介绍GPON技术的特点以及在移动网络中的应用，对其进行研究分析。
【关键词】GPON技术，移动网络，应用研究
中图分类号：TN711文献标识码： A 文章编号：
一.前言
随着通信技术以及计算机技术的不断发展，新的移动网络技术得到了开发，然而传统的移动网络技术已经难以满足人们对宽带速度的需求，出现新的移动网络技术势在必行，GPON就是其中的一种。GPON技术具有电信级别的技术标准，高速的传输效率和高宽带的特点，在移动网络中的应用具有重要作用。本文将进一步介绍GPON技术在移动网络中的应用研究。
二.GPON定义、系统组成及特点
1.GPON系統组成
吉比特无源光网络(GPON)是一种采用点到多点（P2MP）结构的单纤双向光接入网，其典型拓扑结构为树型或星型，由网络侧的光线路终端（OLT）、光分配网(ODN)和用户侧的光网络单元（ONU）组成，其中ODN由光分路器和光纤线路等组成。OLT放置于业务接入中心节点，为接入网提供网络侧与城域网之间的接口，通过多个GE/FE接口上联不同的业务网络；ONU放置于小区或楼内机房，为接入网提供用户侧的接口，提供语音、数据、视频等多业务流的接入，通过GE光口经ODN上联至OLT。
2.GPON技术特点
高带宽和高传输效率，下行速率高达2.488Gbit/s，上行为1.244Gbit/s，可以满足运营商对未来业务的接入带宽需求，使用GEM的封装方式时，综合传输效率在93%以上。
单纤接入，使用单根光纤就可以满足用户的接入需求，可以大量节省运营商在接入层馈线段的光纤资源。
作为电信级的技术标准，对设备的互操作性能有详细的要求，对各种业务类型都能提供相应的QOS保证，GPON还规定了在接入网层面上的保护机制和完整的OAM功能，光纤自动倒换时间小于50ms。
位于室外的光分配网中只有物理介质特性非常稳定的光纤和无源分光器，没有任何有源设备，使得网络具有高可靠性。
在接入网层面上提供一个统一的接入平台，节约了运营商维护和处理故障的成本。
三.GPON在移动网络中的应用
第三代移动通信系统(简称3G)是在第二代移动通信技术(2G)基础上进一步演进的以宽带CDMA技术为主的，并能同时提供语音数据综合服务和移动多媒体服务的移动通信系统。国际电信联盟(ITU)目前一共确定了四大3G标准，它们分别是由欧洲主导的WCDMA标准、由美国高通公司主导的CDMA2000标准、由中国主导的TD-SCDMA标准和WIMAX标准。其中WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA的主要区别在空中接口部分，其余部分的网络逻辑构架基本一致。
目前国内运营商，都建设有自己的城域网包括SDH和IP网络。数据业务的飞速发展，数据接入的可移动性要求不断突现。传统基站传输网的建设方案采用E1和ATMSTM-1接口混用。BSC提供ATM的STM-1接口而BTS提供IMAE1接口，则BSC只需提供少量接口，BTS只需提供E1接口，使网络变得简洁实用。
这个方案是目前运营商普遍接受的方式。采用这种方法面临了在BSC与BTS间必须进行ATM信号的处理，实现E1到ATMSTM-1间的转换。一种方法是在BSC侧进行处理，在BSC处提供一个ATM交换机，E1在ATM交换机上终结，并提供STM-1信号进入BSC。但是这种方式需要独立的ATM设备，使BSC与BTS间存在TDM传输层和ATM处理层，需要提供独立的ATM网管系统，ATM设备与传输设备间大量的E1/STM-1连接，并且无法解决传输带宽的统计复用问题。而ATM交换机本身价格较高，加上大量的E1连接和预留接口，使整个方案变得十分昂贵而难以实施。
而GPON和MSTP的产品都提供多种业务接口和处理能力，灵活地支持ATM，IP，TDM业务，可以解决ATM和E1转换所带来的问题，在实现强大的多业务传输能力的同时，极大地提高了设备集成度，具有很好的性能价格比。
四.GPON在移动城域网中的应用研究
移动城域网介于移动骨干网和用户驻地网或终端用户之间，将企业和个人客户的各种业务连接到骨干网中。随着数据业务的快速增长，市场竞争日益激烈，各类新技术随之产生，从中涌现的技术是一种优秀的光接入网技术。在移动城域网中采用GPON技术提供全业务接入，能够很好的满足用户不断增长的业务需求。
下面是某地市移动全业务城域网组网方案。
1.项目概况
某设区市市区面积约为200平方公里，党政机关、科研单位、大型厂矿、工业园区、高档住宅小区分布期间。现需在此市区内整体布网，预覆盖整个城区，并重点覆盖部分有签约意向的大型客户。
2.组网方案
针对项目特点，并考虑到今后扩容、升级等因素，采用GPON+光纤到交接箱或FTTP的整体预覆盖解决方案。
结合传输距离和带宽需求等多方面因素进行OLT覆盖范围规划，合理选取23个城域网汇聚节点机房部署OLT设备。采用波分方式通过城域网传输汇聚层上联到核心机房SR/BRAS设备；从各放置OLT设备的城域网汇聚节点机房引出城域网主干光缆连接到放置在光缆交接箱内的光分路器；从光分路器引出城域网配线光缆到目标客户；根据目标客户特点采取各类接入方式，并选取相应ONU设备部署；考虑到LAN/WLAN传输距离限制，ONU应尽量靠近用户。
五.GPON工程建设要点
1.OLT部署
OL(光缆终端设备)的部署位置对网络结构与层次、网络设备CPU、内存利用率，以及主要端口流量、投资等影响较大，需要综合统筹考虑来确定，同时结合用户分布及接入光缆资源情况合理设置OLT设备，并规划其覆盖范围，明确OLT的设置方式及位置。
OLT布放位置的选择，主要取决于建设成本和网络建设所处阶段。一般建议将OLT放置于中心机房，便于维护与管理，节省运维成本，同时便于资源共享，节省资源。
2.分光器布放
分光器可采用一级或多级分光，分光方式一般采用等功率方式。
（一）分光器放置于中心机房，便于进行动态网站管理、维护，但入户光纤的用量比较大，缺乏弹性、缺少QOS保证和良好的带宽管理，实施费用较高。
（二）放在小区机房(小区户外/室外机柜)或者楼道信息箱，同时考虑“光铜结合”，便于安装，用户密度较高时，建设费用低、维护费用低。
（三）在高密度用户区中可采用楼内布放，可节省光纤布线时的光纤材料成本，但PON端口利用率不高。
3.光纤衰减与光功率预算
光纤损耗(LOSS)是指光纤输出端的功率Power out与发射到光纤时的功率Power in的比值，造成光纤衰减的主要因素有:本征，弯曲，挤压，杂质，不均匀和对接等，ODN的链路总损耗构成ODN光功率预算所容许的损耗定义为S/R和R/S参考点之间的光损耗。ODN的链路总损耗计算笔者采用最坏值法进行ODN光通道衰减核算，采用最坏值法核算。
4.ODN光缆容量配置
应通过对用户和业务需求进行预测，由下至上进行考虑，光缆芯数将视需安装的光分路器数量，应考虑主干光缆的长期稳定性、配线光缆的灵活性，以及整体网络的可靠性，并考虑未来升速的需要及适当考虑向FTTH演进的光缆纤芯需求，对EPON系统，ODN的总分路比应按1∶2或1∶4(光分路器数量；光缆纤芯数)配置。
六.结束语
GPON具有较高的安全性，较高的经济性以及较高的传输效率，可以满足大多数网络的需求，作为移动网络的一种网络技术，其作用不言而喻。然而，其技术水平仍不够成熟，需要不断地提高和改进，使其在移动网络中的应用越来越广泛。
参考文献：
[1]李涛,范忠礼,张旭苹.GPON及其关键技术:通用成帧协议研究[J].数字通信世界,2005(4):56-59.
[2]Q/GDW523-2010吉比特无源光网络（GPON）技术条件，中国电力出版社.
[3]《OLT数据配置原则V1.0》，广东移动.
[4]徐伟亮,李俊.GPON最新一代无源光网络[J].黑龙江通信技术,2009(3):21～23.
作者简介：
吕志学，性别男，民族满，2000年毕业于吉林大学（原长春邮电学院）通信工程计算机通信系。浙江省邮电工程建设有限公司规划设计院设计工程师，2011年获得一级建造师执业资格证书并顺利通过PMP，主要从事通信运营商传输管线设计工作。
【关键词】GPON技术，移动网络，应用研究
中图分类号：TN711文献标识码： A 文章编号：
一.前言
随着通信技术以及计算机技术的不断发展，新的移动网络技术得到了开发，然而传统的移动网络技术已经难以满足人们对宽带速度的需求，出现新的移动网络技术势在必行，GPON就是其中的一种。GPON技术具有电信级别的技术标准，高速的传输效率和高宽带的特点，在移动网络中的应用具有重要作用。本文将进一步介绍GPON技术在移动网络中的应用研究。
二.GPON定义、系统组成及特点
1.GPON系統组成
吉比特无源光网络(GPON)是一种采用点到多点（P2MP）结构的单纤双向光接入网，其典型拓扑结构为树型或星型，由网络侧的光线路终端（OLT）、光分配网(ODN)和用户侧的光网络单元（ONU）组成，其中ODN由光分路器和光纤线路等组成。OLT放置于业务接入中心节点，为接入网提供网络侧与城域网之间的接口，通过多个GE/FE接口上联不同的业务网络；ONU放置于小区或楼内机房，为接入网提供用户侧的接口，提供语音、数据、视频等多业务流的接入，通过GE光口经ODN上联至OLT。
2.GPON技术特点
高带宽和高传输效率，下行速率高达2.488Gbit/s，上行为1.244Gbit/s，可以满足运营商对未来业务的接入带宽需求，使用GEM的封装方式时，综合传输效率在93%以上。
单纤接入，使用单根光纤就可以满足用户的接入需求，可以大量节省运营商在接入层馈线段的光纤资源。
作为电信级的技术标准，对设备的互操作性能有详细的要求，对各种业务类型都能提供相应的QOS保证，GPON还规定了在接入网层面上的保护机制和完整的OAM功能，光纤自动倒换时间小于50ms。
位于室外的光分配网中只有物理介质特性非常稳定的光纤和无源分光器，没有任何有源设备，使得网络具有高可靠性。
在接入网层面上提供一个统一的接入平台，节约了运营商维护和处理故障的成本。
三.GPON在移动网络中的应用
第三代移动通信系统(简称3G)是在第二代移动通信技术(2G)基础上进一步演进的以宽带CDMA技术为主的，并能同时提供语音数据综合服务和移动多媒体服务的移动通信系统。国际电信联盟(ITU)目前一共确定了四大3G标准，它们分别是由欧洲主导的WCDMA标准、由美国高通公司主导的CDMA2000标准、由中国主导的TD-SCDMA标准和WIMAX标准。其中WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA的主要区别在空中接口部分，其余部分的网络逻辑构架基本一致。
目前国内运营商，都建设有自己的城域网包括SDH和IP网络。数据业务的飞速发展，数据接入的可移动性要求不断突现。传统基站传输网的建设方案采用E1和ATMSTM-1接口混用。BSC提供ATM的STM-1接口而BTS提供IMAE1接口，则BSC只需提供少量接口，BTS只需提供E1接口，使网络变得简洁实用。
这个方案是目前运营商普遍接受的方式。采用这种方法面临了在BSC与BTS间必须进行ATM信号的处理，实现E1到ATMSTM-1间的转换。一种方法是在BSC侧进行处理，在BSC处提供一个ATM交换机，E1在ATM交换机上终结，并提供STM-1信号进入BSC。但是这种方式需要独立的ATM设备，使BSC与BTS间存在TDM传输层和ATM处理层，需要提供独立的ATM网管系统，ATM设备与传输设备间大量的E1/STM-1连接，并且无法解决传输带宽的统计复用问题。而ATM交换机本身价格较高，加上大量的E1连接和预留接口，使整个方案变得十分昂贵而难以实施。
而GPON和MSTP的产品都提供多种业务接口和处理能力，灵活地支持ATM，IP，TDM业务，可以解决ATM和E1转换所带来的问题，在实现强大的多业务传输能力的同时，极大地提高了设备集成度，具有很好的性能价格比。
四.GPON在移动城域网中的应用研究
移动城域网介于移动骨干网和用户驻地网或终端用户之间，将企业和个人客户的各种业务连接到骨干网中。随着数据业务的快速增长，市场竞争日益激烈，各类新技术随之产生，从中涌现的技术是一种优秀的光接入网技术。在移动城域网中采用GPON技术提供全业务接入，能够很好的满足用户不断增长的业务需求。
下面是某地市移动全业务城域网组网方案。
1.项目概况
某设区市市区面积约为200平方公里，党政机关、科研单位、大型厂矿、工业园区、高档住宅小区分布期间。现需在此市区内整体布网，预覆盖整个城区，并重点覆盖部分有签约意向的大型客户。
2.组网方案
针对项目特点，并考虑到今后扩容、升级等因素，采用GPON+光纤到交接箱或FTTP的整体预覆盖解决方案。
结合传输距离和带宽需求等多方面因素进行OLT覆盖范围规划，合理选取23个城域网汇聚节点机房部署OLT设备。采用波分方式通过城域网传输汇聚层上联到核心机房SR/BRAS设备；从各放置OLT设备的城域网汇聚节点机房引出城域网主干光缆连接到放置在光缆交接箱内的光分路器；从光分路器引出城域网配线光缆到目标客户；根据目标客户特点采取各类接入方式，并选取相应ONU设备部署；考虑到LAN/WLAN传输距离限制，ONU应尽量靠近用户。
五.GPON工程建设要点
1.OLT部署
OL(光缆终端设备)的部署位置对网络结构与层次、网络设备CPU、内存利用率，以及主要端口流量、投资等影响较大，需要综合统筹考虑来确定，同时结合用户分布及接入光缆资源情况合理设置OLT设备，并规划其覆盖范围，明确OLT的设置方式及位置。
OLT布放位置的选择，主要取决于建设成本和网络建设所处阶段。一般建议将OLT放置于中心机房，便于维护与管理，节省运维成本，同时便于资源共享，节省资源。
2.分光器布放
分光器可采用一级或多级分光，分光方式一般采用等功率方式。
（一）分光器放置于中心机房，便于进行动态网站管理、维护，但入户光纤的用量比较大，缺乏弹性、缺少QOS保证和良好的带宽管理，实施费用较高。
（二）放在小区机房(小区户外/室外机柜)或者楼道信息箱，同时考虑“光铜结合”，便于安装，用户密度较高时，建设费用低、维护费用低。
（三）在高密度用户区中可采用楼内布放，可节省光纤布线时的光纤材料成本，但PON端口利用率不高。
3.光纤衰减与光功率预算
光纤损耗(LOSS)是指光纤输出端的功率Power out与发射到光纤时的功率Power in的比值，造成光纤衰减的主要因素有:本征，弯曲，挤压，杂质，不均匀和对接等，ODN的链路总损耗构成ODN光功率预算所容许的损耗定义为S/R和R/S参考点之间的光损耗。ODN的链路总损耗计算笔者采用最坏值法进行ODN光通道衰减核算，采用最坏值法核算。
4.ODN光缆容量配置
应通过对用户和业务需求进行预测，由下至上进行考虑，光缆芯数将视需安装的光分路器数量，应考虑主干光缆的长期稳定性、配线光缆的灵活性，以及整体网络的可靠性，并考虑未来升速的需要及适当考虑向FTTH演进的光缆纤芯需求，对EPON系统，ODN的总分路比应按1∶2或1∶4(光分路器数量；光缆纤芯数)配置。
六.结束语
GPON具有较高的安全性，较高的经济性以及较高的传输效率，可以满足大多数网络的需求，作为移动网络的一种网络技术，其作用不言而喻。然而，其技术水平仍不够成熟，需要不断地提高和改进，使其在移动网络中的应用越来越广泛。
参考文献：
[1]李涛,范忠礼,张旭苹.GPON及其关键技术:通用成帧协议研究[J].数字通信世界,2005(4):56-59.
[2]Q/GDW523-2010吉比特无源光网络（GPON）技术条件，中国电力出版社.
[3]《OLT数据配置原则V1.0》，广东移动.
[4]徐伟亮,李俊.GPON最新一代无源光网络[J].黑龙江通信技术,2009(3):21～23.
作者简介：
吕志学，性别男，民族满，2000年毕业于吉林大学（原长春邮电学院）通信工程计算机通信系。浙江省邮电工程建设有限公司规划设计院设计工程师，2011年获得一级建造师执业资格证书并顺利通过PMP，主要从事通信运营商传输管线设计工作。