介紹
GPON技術起源于1995年開始逐漸形成的ATMPON技術标準，PON是英文“無源光網絡”的縮寫。而GPON(Gigabit-Capable Passive Optical Network) 最早由FSAN組織于2002年9月提出，ITU-T在此基礎上于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的标準化。從而最終形成了GPON的标準族。 基于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(光網絡終端或稱作光網絡單元)，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(光分配網絡)以及網管系統組成。
特點
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，将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字節，可用于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 來網絡日益增長的對高帶寬的需求, 同時非對稱特性更能适應寬帶數據業務市場。2、QoS 保證的全業務接入。GPON 能夠同時承載ATM信元和/ 或GEM 幀, 有很好的提供服務等級、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緻認可, 已經開始廣泛應用和發展。GPON可以将任何類型和任何速率的業務進行原有格式封裝後經由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，用戶網絡接口）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，通過上聯口發送出去。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, 由于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、高效的适配封裝。采用GEM 對多業務流實現簡單、高效的适配封裝。在 APON 中, 所有的多業務流(話音、數據業務流) 都必需進行協議轉化, 映射到ATM 信元 中傳輸。衆所周知, 5 字節的ATM 頭相對于48字節的數據來說, 會帶來超過10% 的帶 寬損失, 特别對于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, 雖然直接承載以太網幀, 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, 加上對以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, 需要将其通過協議轉化映射到以太網幀中, 目前對此技術還沒有規 定統一的标準。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。針對以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絡監測能力。
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。但随着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。
系統結構
同所有PON 系統一樣, GPON 由ONU、OLT 和無源光分配網組成。OLT 為接入網提供網絡側與核心網之間的接口, 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接口, 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, 随着光 收發模塊的發展演進, 支持的分支比将達到1∶128。GPON的傳輸機制和EPON完全相同，都是采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 複用(WDM)技術實現信号的雙向傳輸。根據實際需要, 還可以在傳統的樹型拓撲的基礎 上采用相應的PON 保護結構來提高網絡的生存性。
層次模型
GPON 技術特征主要體現在傳輸彙聚層。其中傳輸彙聚層又分為PON 成幀子層和适配子層。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, 在适配子層看不到。GTC 的适配子層提供PDU 與高層實體的接口。ATM 和GEM 信息在各自的适配子層完成業務數據單元(SDU)與協議數據單元PDU 的轉換。OMCI 适配子層高于ATM 和GEM 适配子層, 它識别VPI/ VCI 和Port - ID, 并完成OMCI 通道數據與高層實體的交換。GPON 在接入網中的應用GPON 可應用于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
對稱寬帶業務(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
非對稱寬帶業務(如數字廣播業務、VOD、IPTV、文件下載、在線遊戲等)對稱寬帶業務(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
非對稱寬帶業務(如數字廣播業務、VOD、IP TV、文件下載等)
對稱寬帶業務( 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
技術标準
對于其他的PON标準而言，GPON标準提供了前所未有的高帶寬，下行速率高達2.5Gbit/s，其非對稱特性更能适應寬帶數據業務市場。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，可以将TDM業務映射到GEM幀中，使用标準的8kHz(125μs)幀能夠直接支持TDM業務。作為電信級的技術标準，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标準中，明确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。
參數
網絡基本性能參數
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并不是完全異步的。
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，目前主流廠家産品分光比都可以平滑升級到1:128
産品
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。随着GPON技術的發展和大規模應用，GPON設備的成本将會有相應地下降。
市場應用
GPON還是處在宣傳和培養市場階段，并沒有多少廠家推出商用産品，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系列标準的編寫，對G.984标準的制定起了很大的促進作用。FlexLight是第一家提供基于GPON标準的解決方案的設備制造商，同時它的2500 GPON系列産品已經在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公裡以内的中小企業(SME)。通常的城域網隻為大企業提供高速的數據和話音服務，而SME位于城域網不能覆蓋的範圍，隻能使用以前較為陳舊的設備，通過銅纜提供寬帶和窄帶的電路交換服務。
這種解決方案可以在離中心站20公裡的範圍提供服務并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公裡範圍内的所有用戶共享，基于SONET或者點對點的光纖解決方案與之相比較，則由于網絡的不靈活和較高的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。
