浅谈千兆无源光网络(GPON)发展前景以及展望

1、课程名称：光纤通信系统课程编号：课程类型：考查课 考核方式:考査学科专业：通信工程年 级：2班 姓 名：学 号：河北工程大学20102011学年第 二 学期课程论文报告课程论文评语：成绩评阅教师签名评阅日期年 月曰浅谈千兆无源光网络(gp0n)发展前景以及展望摘要文章首先介绍gp0n基本知识以及它的技术概述。其次从客观的角度讲述gp0n在全 球加速发展和gp0n的市场应用前景。用发展的眼光对gpon在我国市场前景进行分析。 最后介绍gpon在无源光网络市场技术的主流地位。关键字:gpon ftth无源光网络宽带接入网一、什么是gpon?gpon(gigabit-capable pon)技术是基

2、于ttu-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月捉出，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川完成了 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

3、（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。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 （125 n s）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0m功能。在gpon标准屮，明确规定需要支持的业务类型包括

4、数据业务（ethcrnet业务， 包括ip业务和mpeg视频流）、pstn业务（pots, isdn业务）、专用线（tl, e1, ds3, e3和atm业务）和视频业务（数字视频）o gpon屮的多业务映射到atm信元 或gem帧小进行传送，对齐种业务类型都能提供相应的qos保证。二、gpon技术概述进入21世纪以来，全球宽带接入网进入了大发展阶段。我国宽带接入网在近两年 发展也十分迅速，当前主要应用的宽带接入技术有xdsl、lan、mstp以及传统专线接入 等。以adsl为代表的宽带接入技术虽然基本解决了数据接入的问题，但靠出租带宽的 宽带运营战略，随着上网用户流量的增加（如p2p等应用）

5、，运营商的宽带接入与业务 发展进入了 “平台期”，甚至出现每比特收益&宽带arpu迅速下降，陷于收入增长低于 成本增长的怪圈。对于运营商而言，只有进行宽带接入网改造，以及细分客户群进行多 业务转型，才能驱动宽带收益的捉升，“thpleplay”等多业务将成为运营商获得宽带 新收入的关键。宽带接入网改造以及多业务转型，耍求接入设备具有基于统一网络承载多业务的能 力，并满足不断壇长的带宽需求。dsl技术曲于受带宽和接入距离限制，已逐渐无法满 足需求。p0n （无源光网络）宽带技术具有高带宽、广覆盖、单纤接入、接口丰富以及 综合业务接入能力等优势。pon系统的引入，不但可以大大提升商业用户的

6、接入速度以 及综合业务提供能力，并且能够提供足够的业务质量保证。对于家庭用户而言，除了速度的捉升，一根光纤可以捉供语音、视频和数据业务。同时由于光纤本身的高度稳定性, 有效降低运行维护成本，从而帮助运营商实现接入网建设的“一劳永逸”。目而，业界最主耍的两个pon标准，一个是± ieee802. 3ah i作组制定的 ethcrnctpon（epon）标准，另一个是由 itu/fsan 制定的 gigabitpon（gpon）标准，其共同 的特点如下：高接入带宽。gpon下行速率高达2. 5gbit/s,上行速率高达1.25gbit/s, epon釆用 上下行各1. 25gbit/s的

7、速率，可以满足现在和未来各种宽带业务的需耍。节省光纤资源。点到多点（p2mp）的树状广播形网络拓扑结构，从局端的一芯光纤， 最后可以分支到32/64个终端onu设备，极大节省了馈线段的光纤资源，特别是对于地 域广阔的地区，或者原有光纤资源有限的运营商，采用pon技术组网可以大大提高光纤 资源的使用效率。设备运维、管理成本低。p07光纤接入技术，只冇局端（olt）和用户侧设备（onu） 为有源设备，其中间的光分布网络采用稳定性高、体积小巧、成本低的无源分光器，无 需提供屯源、空调等机房设备，也不山用机房空间，只需安装在光交接箱或光缆配线架 的适当位置即可，易于维护三、双轮驱动gpon在全球加速发

8、展在全球范围内，日本、美国以及欧洲等发达国家和地区已进入犬规模的ftth建设 阶段，很多国家也在跟进此项技术，纷纷进行技术测试和试点项目建设。根据仃本总务 省的统计，2006第一季度口本fttii用户突破五百万，全日本用户己达到546万户，市 场占有率从2005年的20. 7%增长至23. 4%, ftth成为日本第二犬的宽带接入市场。而在 用户增长方面，与2005年第一季度的290万户相比，一年间新增用户256万，增长率 高达88%。口本自2005年第一季度起，己连续第五个季度fttii新增用户数超过dsl, ftth成为驱动日本宽带用户增长的新动力。美国是继日本之后的全球第二大ftth市场

9、。ovum-rhk公司的研究，到2006年6 月，美国ftth的用户数已达到46. 3万户。2006年第二季度美国ftth的用户数量比第 一季度增长了 34%o在欧洲，很多新的建设项目开始采用gpon技术，如丹麦、曲班牙以及法国电信的 几千个家庭的用户试验都采用了 gpon技术。调查表明，到2005年6月欧盟18国共有 fttx用户数64.6万,其中97%的fttx用户集中在瑞典、意大利、丹麦、荷兰和挪威5 个国家。ftth发展的驱动力来自于市场和技术两方而。从市场驱动力看，首先，电信竞争的 加剧（包括固网与移动运营商的竞争、固网运营商之间的竞争）是ftth发展的市场驱 动因素，运营商都在利用

10、光接入这种终极接入手段争夺市场，提供差杲化的服务。在房 地产竞争市场，ftth也成为房地产开发商捉供差异化宽带品质的竞争手段z-o其次，光纤及光器件成本下降是fttii迅速发展的另一个重要市场驱动力。光纤光 缆价格的不断卜降，为光纤接入的大规模发展创造了条件。以长度为1公里、直径为0. 4 毫米（最常用的通信电缆直径规格）的通信电缆为例，1对线缆使用2. 237公斤铜，按 照2006年8力元/吨的铜价计算，一对铜线成本为179元。而当前1公里的光纤均价大 约为85元。而光纤的带宽完全不是几百对铜线电路可以相比的。随着铜价的大幅攀升, 铜线和光纤的价格差距将越来越大。另外，许多光通信元器件的价格

11、大幅下滑，令光纤 到户的步伐大大加快。2005年0nu的光突发模块从最初的近100美元下降到近45美元, 使得光纤接入项目的整体成本大幅降低。从技术驱动力角度看，iptv/tripleplay、多媒体信息服务、p2p视频服务、高清晰 视频监控等视频应用的需求以及高速上网等來口业务方面的需求，必然要求宽带接入能 够提供更高的接入速率。由于xdsl接入很难达到以上业务的应用要求，而光纤对于带 宽近乎无限发展需求的满足具有先天优势，因而基于gpon技术的fttx是宽带接入的终 极技术，是实现语咅、数据、视频三网合一的最佳保证。u!从世界各国推广ftth的经验来看，政府的政策导向对ftth具有重人影响

12、，这已在 ftth发展最快的日木、韩国和美国得到证实。日木的e-japan和u-japan计划，韩国的 e-valley i程，美国fcc的“松绑”等，对它们国家ftth的推动力都是巨大的。日本继2004年12月推出"u-japan政策”、2006年1月制定“it新改革战略”后, 于2006年6月又特别针对宽带网络的建设，提岀“新代宽带战略2010”规划。另外, 日本的开放竞争政策也促使更多的运营商加入到光纤接入市场中来。同样，在美国，光 纤接入网的发展普及也是与政府的积极扶持分不开的，美国政府出台的免除“非绑定” 义务的政策促进了光纤接入网的发展。2004年，美国政府表示将大力推进

13、宽带的进展, 呼吁制定更好的国家宽带策略，并将宽带普遍接入列为2007年的目标。韩国政府制定 了 2005年在所有屮心城市建立光纤通信网的计划。该国信息通信部计划到2007年为 1000万个家庭提供家庭网络设施和服务。欧盟有15个成员国为了实行国家宽带发展计 划，以市场导向为目标，捉高使用率并刺激市场需求。2005年出台的“电子欧洲”行动 计划意在推动宽带普及。从区域发展的角度来看，受经济迅猛发展的影响以及h本ftth的带动，亚太地区 将是全球发展最快的地区，同时也将成为全球最大的ftth由场。据有关部门预计，2013 年亚太地区与光纤接入技术有关的资本支出为120亿美元，占全球总投资的52.

14、 8%o预 计到2011年底，亚洲的ftth用户数将增长到5900万户，占全球用户数的近70%。目前, 我国在ftth的发展方面还处于启动阶段。不论是主流电信运营商，还是新兴接入提供 商，对ftth还没有进入真正的实施阶段。但事物是有两面性的，正因为现在的相对落 后，反而预留岀今后更为广阔的发展空间。未来45年，以gp0n技术为代表的中国ftth 的发展将迎来崭新的市场机遇。五、gp0n的市场应用前景应该说最能让gp0n技术大显身手的应用场合就是ftth,但是到目前为止，对于电 话业务的传送而言，使用p0n技术的fttii系统依然无法达到“铜线对等”的成本要求。 但是随着终端业务综合化要求的提

15、高和gp0n配套技术的发展,gp0n在fttii的大规模应 用前景比z前任何一种ftth技术都要光明得多。北美和欧洲的各大运营商均提出了完全针对gpon设备的用户需求，并要求在2008 年左右进入大规模部署阶段。在此之前，gp0n产品的应用场合更多地集屮在接入层的高 端应用，如ftto、fttb的人客户综合应用以及fttb+lan、fttb+dslam的应用，这种应 用对于光纤资源和对比较紧张的新兴运营商具有和当的吸引力。比如南美、东南亚和卬 度的新兴电信运营商，他们渴望用低成木快速构建面向未来三网合一应用的接入网，使 用gp0n技术能够使他们相对容易地实现这一 h标。根据权威机构的预测,基于

16、gp0nfttb 应用的0nu端口数从2007年起将以每年1000%以上的速度递增，到2008年底全世界将 有超过44万个gp0n0nu端口应用。而基于gp0nftth应用的0nu端口数也将在2007年 呈现爆发性的增长，达到200万线左右，而到2008年将再增长一倍，达到400万线以 上的规模。从世界范围内看，ponftth的应用规模大约是fttb应用规模的10倍，但利润只有fttb的 4倍多。由此可以看出，fttb应用同样是gpon接入应用的璽要组成部分。从gpon的应用地区 来看，首先开始人规模部署gpon的地区将是北美，那里有很好的bpon基础，对来自于itu的 gpon有着良好和正而

17、的认识，2007年下半年欧洲和亚a地区也将进入大规模部署阶段，但在规模 上仍不及北美。亚太地区在2008年前的部署规模，很人程度上取决于口木和韩国z前部署的epon 系统是否成功，他们是否会像很多机构预测的那样转向gpon,而2008年之示，gpon在亚太的部 署规模将主要取决于中国和印度这样的新兴市场的部署规模。六、gpon将成为无源光网络市场的主流技术全球各地的电信运营商正在将无源光网络（pon）作为一种捉升高速宽带技术应用和 一种长期基础设施的选择。相比现有的dsl系统，pon可以让这些电信商能以更低的运 营成本来提供更高的带宽，同时地理覆盖范围也更大。有关专家认为，由于pon接入系 统

18、具有无源性，它的最大优点是在本地交换局和用户z间无需任何冇源器件。因此，它 具有不受带宽限制，速度快，安装简便和成本较低的优势，将会成为未来很有竞争力的 接入系统。pon 包括 atm-pon （apon,即基丁 atm 的无源光网络）和 ethernet-pon （epon，基 于以太网的无源光网络）两种。apon发展比较早，国内的烽火通信、华为等厂商都有实 用化的apon产品。但由于apon标准缺乏视频能力、带宽有限和过于复杂以及造价过高 等因素，人们又发展了 bpon （broadband pon,宽带无源光网）,提供155mbps和622mbps 的对称和非对称的传输数率，最远传输距离达到20km,目前已经成为欧美及fl本等地区 的无源光网络的标准。2002年，fsan集团提出了一种具有高达2. 4gb/s速率、能以原有格式和极高的效率 （90%以上）传送多种业务（tdm和数据）的gpon （gigabit pon）被称为下一代pon 产品。日前，b