GPON(Gigabit-Capable PON) 技术是基于ITU-TG.984.x标准的最新一代宽带无源光综合接入标准，具有高带宽，高效率，大覆盖范围，用户接口丰富等众多优点，被大多数运营商视为实现接入网业务宽带化，综合化改造的理想技术。GPON最早由FSAN组织于2002年9月提出，ITU-T在此基础上于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的标准化。从而最终形成了GPON的标准族。
简介
GPON技术起源于1995年开始逐渐形成的ATMPON
技术标准，PON是
英文“无源
光网络”的缩写。而GPON(Gigabit-Capable Passive Optical Network) 最早由FSAN组织于2002年9月提出，ITU-T在此基础上于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的标准化。从而最终形成了GPON的标准族。 基于GPON技术的设备基本结构与已有的PON类似，也是由
局端的 OLT(光线路
终端)，用户端的ONT/ONU(
光网络终端或称作
光网络单元)，连接前两种设备由单模
光纤(SM fiber)和无源分光器(Splitter)组成的ODN(光分配网络)以及网管
系统组成。
GPON
特点
(1 ) 前所未有的高带宽。GPON 速率高达2 .5 Gbps, 能提供足够大的带宽以满足未 来网络日益增长的对高带宽的需求, 同时非对称特性更能适应宽带数据业务市场。
(2) QoS 保证的全业务接入。GPON 能够同时承载
ATM信元和/ 或GEM 帧, 有很 好的提供服务等级、支持QoS 保证和全业务接入的能力。目前, ATM 承载
话音、PDH、 Ethernet 等多业务的技术已经非常成熟; 使用GEM 承载各种
用户业务的技术也得到大家的一致认可, 已经开始广泛应用和发展。
( 3) 很好地支持
TDM 业务。TDM 业务映射到GEM 帧中, 由于GPON TC 帧帧长为 125 μs, 能够直接支持TDM 业务。TDM 业务也可映射到ATM 信元中, 也能提供有QoS 保证的实时传输。
(4 ) 简单、高效的适配
封装。采用GEM 对多业务流实现简单、高效的适配
封装。在 APON 中, 所有的多业务流(
话音、数据业务流) 都必需进行协议转化, 映射到ATM 信元 中传输。众所周知, 5 字节的ATM 头相对于
48 字节的数据来说, 会带来超过
10% 的带 宽损失, 特别对于长分组的
数据包来说, 其打包过程复杂、效率非常低。而在EPON 中, 虽然直接承载
以太网帧, 实现过程简单, 但仅考虑8B/ 10B 的线路编码就已经有20%的带 宽浪费, 加上对以太网帧的
封装和开销, EPON
带宽利用率比GPON 低30%左右。同时, 在传输TDM 业务时, 需要将其通过协议转化映射到
以太网帧中, 目前对此技术还没有规 定统一的标准。GPON 的GEM 提供了一种灵活的帧结构
封装, 支持定长和不定长帧的 封装, 对
多种业务实现通用映射, 不需要进行协议转换, 实现过程简单, 开销小, 协议封装 效率最高可达94% , 实现了
带宽资源的充分利用。
(5) 强大的OAM 能力。针对
以太网系统在网路管理和性能监测的不足, GPON 从 消费者需求和
运营商运行维护管理的角度, 提供了3 种OAM 通道: 嵌入的OAM 通道、 PLOAM 和OMCI。它们承担不同的OAM 任务, 形成C/ M Plane( 控制/ 管理平面) , 平面 中的不同信息对各自的OAM 功能进行管理。GPON 还继承了G .983 中规定的OAM 相 关要求, 具有丰富的业务管理和
电信级的
网络监测能力。
(6 ) 技术相对复杂, 设备成本较高。GPON 承载有QoS 保障的多业务和强大的OAM 能力等优势很大程度上是以技术和设备的复杂性为代价换来的, 从而使得相关设备成本 较高。但随着GPON 技术的发展和大规模应用, GPON 设备的成本可能会有相应地 下降。
系统结构
同所有PON 系统一样, GPON 由ONU、OLT 和无源光分配网组成。OLT 为
接入网提供网络侧与
核心网之间的接口, 通过
ODN与各ONU 连接。 作为PON 系统的核心功能设备, OLT 具有集中
带宽分配、控制各ONU、
实时监控、运行维护管理PON 系统的功能。ONU 为
接入网提供用户侧的接口, 提供
话音、数据、视频等 多业务流与ODN 的接入, 受OLT 集中控制。系统支持的分支比为1∶16/ 32/ 64, 随着光 收发
模块的发展演进, 支持的分支比将达到1∶128。在同一根
光纤上, GPON 可使用波分 复用(
WDM)技术实现信号的双向传输。根据实际需要, 还可以在传统的
树型拓扑的基础 上采用相应的PON 保护结构来提高网络的生存性。
层次模型
GPON 技术特征主要体现在传输
汇聚层。GPON 协议参考模型如图所示, 其中传输
汇聚层又分为PON 成帧子层和适配子层。GTC (GPON Transmission Convergence)的成帧子层完成GTC 帧的
封装、终结所要求的ODN 传输功能, PON 的特定功能( 如测距、
带宽分配等)也在PON 的成帧子层终结, 在适配子层看不到。GTC 的适配子层提供PDU 与高层实体的接口。ATM 和GEM 信息在各自的适配子层完成业务
数据单元(SDU)与
协议数据单元PDU 的转换。OMCI 适配子层高于ATM 和GEM 适配子层, 它识别VPI/ VCI 和Port - ID, 并完成OMCI 通道数据与高层实体的交换。
GPON 在
接入网中的应用GPON 可应用于接入网中的
光纤到户、光纤到楼/ 路边和光纤到交接箱。
1. FTTB for Business
对称
宽带业务(如Group Software、Content Broadcast、E-mail、文件交互等)POTS 和ISDN专用线(GPON 必须能以不同速率灵活地提供专用线业务)
2 . FTTC 和FTTCab
非对称
宽带业务(如数字广播业务、
VOD、
IPTV、文件下载、在线游戏等)对称宽带业务(如Content Broadcast、E-mail、文件交互、远程教育、远程诊断等)POTS 和ISDNxDSL 延伸
3 . FTTH
非对称宽带业务(如数字广播业务、VOD、IP TV、文件下载等)
对称宽带业务( 如Content Broadcast、E-mail、文件交互、远程教育、远程诊断、在线游戏等)
POTS 和ISDN
技术标准
对于其他的PON标准而言，GPON标准提供了前所未有的高带宽，
下行速率
高达2.5Gbit/s，其非对称特性更能适应宽带数据业务市场。提供QoS的全业务保障，同时承载
ATM信元和(或)GEM帧，有很好的提供服务等级、支持QoS保证和全业务接入的能力。承载
GEM帧时，可以将TDM业务映射到GEM帧中，使用标准的 8kHz(125μs)帧能够直接支持TDM业务。作为
电信级的
技术标准，GPON还规定了在
接入网层面上的保护机制和完整的OAM功能。
GPON
在GPON标准中，明确规定需要支持的业务类型包括数据业务(Ethernet 业务，包括IP业务和MPEG
视频流)、
PSTN业务(POTS，
ISDN业务) 、专用线(T1，E1，DS3， E3和ATM业务)和视频业务( 数字视频)。GPON中的多业务映射到ATM 信元或GEM帧中进行传送，对各种业务类型都能提供相应的QoS保证。
参数
网络基本性能参数
GPON提供以下几种传输速率：
GPON提供以下几种传输速率：
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
需要注意与EPON不同，GPON并不是完全异步的。
支持最大逻辑距离为：60km
支持最大物理距离为：20km
支持最大距离差为：20km
分光比一般为1:64，目前主流厂家产品分光比都可以平滑升级到1:128
产品
GPON技术允许
运营商应根据各自的市场潜力和特定的管制环境，有针对
GPON
市场应用
GPON还是处在宣传和培养市场阶段，并没有多少厂家推出商用产品，FlexLi
ght是专做
接入网设备的
新兴企业，它是GPON技术的大力倡导者，参与了G.984系列标准的编写，对G.984标准的制定起了很大的促进作用。FlexLight是第一家提供基于GPON标准的
解决方案的设备制造商，同时它的2500 GPON系列产品已经在2003年2月通过了
法国电信研究开发中心的一系列评估测试。FlexLight一直在大力研究和倡导GPON技术，现已经发布了GPON系统结构，GPON与EPON和SONET等其他
接入技术的比较，以及系统
解决方案等一系列白皮书。
GPON
Flexlight的GPON
解决方案的市场定位是距离现有的城域
光纤核心环网20公里以内的中小企业(SME)。通常的
城域网只为大企业提供高速的数据和
话音服务，而SME位于城域网不能覆盖的范围，只能使用以前较为陈旧的设备，通过铜缆提供
宽带和
窄带的电路交换服务。
这种
解决方案可以在离中心站20公里的范围提供服务并且支持交叉环和网状环等
拓扑结构，提供2.5Gbps的
下行带宽，在一根
光纤上集成
话音和数据业务，为每个用户提供T1/E1和快速Ethernet的服务。
一根
光纤可以被中心站20公里范围内的所有用户共享，基于SONET或者点对点的光纤
解决方案与之相比较，则由于网络的不灵活和较高的CAPEX(在设备、线路上的成本)和OPEX(运行维护成本)而没有GPON这么经济。
PDH&SDH
在数字传输系统中，有两种数字传输系列，一种叫“准同步数字系列”（Plesiochronous Digital Hierarchy），简称PDH；另一种叫“同步数字系列”（Synchronous Digital Hierarchy），简称SDH。
采用准同步数字系列（PDH）的系统，是在数字通信网的每个节点上都分别设置高精度的时钟，这些时钟的信号都具有统一的标准速率。尽管每个时钟的精度都很高，但总还是有一些微小的差别。为了保证通信的质量，要求这些时钟的差别不能超过规定的范围。因此，这种同步方式严格来说不是真正的同步，所以叫做“准同步”。
在以往的电信网中，多使用PDH设备。这种系列对传统的点到点通信有较好的适应性。而随着数字通信的迅速发展，点到点的直接传输越来越少，而大部分数字传输都要经过转接，因而PDH系列便不能适合现代电信业务开发的需要，以及现代化电信网管理的需要。SDH就是适应这种新的需要而出现的传输体系。
最早提出SDH概念的是美国贝尔通信研究所，称为光同步网络（SONET）。它是高速、大容量光纤传输技术和高度灵活、又便于管理控制的智能网技术的有机结合。最初的目的是在光路上实现标准化，便于不同厂家的产品能在光路上互通，从而提高网络的灵活性。
1988年，国际电报电话咨询委员会（CCITT）接受了SONET的概念，重新命名为“同步数字系列（SDH）”，使它不仅适用于光纤，也适用于微波和卫星传输的技术体制，并且使其网络管理功能大大增强。
SDH技术与PDH技术相比，有如下明显优点：
1、网络管理能力大大加强。
2、提出了自愈网的新概念。用SDH设备组成的带有自愈保护能力的环网形式，可以在传输媒体主信号被切断时，自动通过自愈网恢复正常通信。
3、统一的比特率，统一的接口标准，为不同厂家设备间的互联提供了可能。附图是SDH和PDH在复用等级及标准上的比较。
4、采用字节复接技术，使网络中上下支路信号变得十分简单。
由于SDH具有上述显著优点，它将成为实现信息高速公路的基础技术之一。但是在与信息高速公路相连接的支路和叉路上，PDH设备仍将有用武之地。
采用准同步数字系列（PDH）的系统，是在数字通信网的每个节点上都分别设置高精度的时钟，这些时钟的信号都具有统一的标准速率。尽管每个时钟的精度都很高，但总还是有一些微小的差别。为了保证通信的质量，要求这些时钟的差别不能超过规定的范围。因此，这种同步方式严格来说不是真正的同步，所以叫做“准同步”。
在以往的电信网中，多使用PDH设备。这种系列对传统的点到点通信有较好的适应性。而随着数字通信的迅速发展，点到点的直接传输越来越少，而大部分数字传输都要经过转接，因而PDH系列便不能适合现代电信业务开发的需要，以及现代化电信网管理的需要。SDH就是适应这种新的需要而出现的传输体系。
最早提出SDH概念的是美国贝尔通信研究所，称为光同步网络（SONET）。它是高速、大容量光纤传输技术和高度灵活、又便于管理控制的智能网技术的有机结合。最初的目的是在光路上实现标准化，便于不同厂家的产品能在光路上互通，从而提高网络的灵活性。
1988年，国际电报电话咨询委员会（CCITT）接受了SONET的概念，重新命名为“同步数字系列（SDH）”，使它不仅适用于光纤，也适用于微波和卫星传输的技术体制，并且使其网络管理功能大大增强。
SDH技术与PDH技术相比，有如下明显优点：
1、网络管理能力大大加强。
2、提出了自愈网的新概念。用SDH设备组成的带有自愈保护能力的环网形式，可以在传输媒体主信号被切断时，自动通过自愈网恢复正常通信。
3、统一的比特率，统一的接口标准，为不同厂家设备间的互联提供了可能。附图是SDH和PDH在复用等级及标准上的比较。
4、采用字节复接技术，使网络中上下支路信号变得十分简单。
由于SDH具有上述显著优点，它将成为实现信息高速公路的基础技术之一。但是在与信息高速公路相连接的支路和叉路上，PDH设备仍将有用武之地。