介紹
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)，連線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。
特點
GPON的技術特點是在二層借鑑了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、前所未有的高頻寬。GPON速率高達2 .5 Gbps, 能提供足夠大的頻寬以滿足未 來網路日益增長的對高頻寬的需求, 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致認可, 已經開始廣泛套用和發展。GPON可以將任何類型和任何速率的業務進行原有格式封裝後經由PON傳輸。那么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，傳送給OLT。OLT把GEM幀解封裝為ETH、TDM或者SDH數據，通過上聯口傳送出去。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) 都必需進行協定轉化, 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頻寬利用率比GPON 低30%左右。同時, 在傳輸TDM 業務時, 需要將其通過協定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, 不需要進行協定轉換, 實現過程簡單, 開銷小, 協定封裝 效率最高可達94% , 實現了頻寬資源的充分利用。
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套用, 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 為接入網提供網路側與核心網之間的接口, 通過ODN與各ONU 連線。 作為PON 系統的核心功能設備, OLT 具有集中頻寬分配、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, 隨著光 收發模組的發展演進, 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。
層次模型
GPON 技術特徵主要體現在傳輸匯聚層。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、頻寬分配等)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 與高層實體的接口。ATM 和GEM 信息在各自的適配子層完成業務數據單元(SDU)與協定數據單元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 在接入網中的套用GPON 可套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、檔案互動等)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、檔案下載、線上遊戲等)對稱寬頻業務(如Content Broadcast、E-mail、檔案互動、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、檔案下載等)
對稱寬頻業務( 如Content Broadcast、E-mail、檔案互動、遠程教育、遠程診斷、線上遊戲等)
POTS 和ISDN
技術標準
GPON對於其他的PON標準而言，GPON標準提供了前所未有的高頻寬，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。
參數
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，目前主流廠家產品分光比都可以平滑升級到1:128
產品
吉比特無源光網路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套用，GPON設備的成本將會有相應地下降。
市場套用
吉比特無源光網路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的下行頻寬，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這么經濟。
