GPON技术剑指全业务企业接入

目前常用的几种企业接入技术都有其不足之处:传统的SDH/MSTP具有良好的多业务承载能力，但其成本相对较高，主要用于非常注重服务质量的高端企业客户接入；XDSL接入多业务承载潜力不足，仅适用于少量语音和低速率宽带的低端应用；在中端，是DDN、PDH、以太网等技术的混合状态。这些技术在多业务承载能力、可靠性、可维护性等方面都有各自的局限性，难以满足新时代的全业务接入需求。目前迫切需要运营商建设一个能够满足大部分企业客户需求、能够全面承载各类业务、可管理、易维护的企业接入网。
随着我国光进铜出进程的深入发展，PON网络在带宽升级、业务承载、无源网络维护等方面的优势逐渐被运营商所接受。最近，全球一些主流运营商开始将GPON技术应用于企业接入，这使得GPON成为企业接入方案的明星技术。那么为什么运营商在众多技术选择中选择GPON做新时代的企业应用呢？业内分析认为，在企业接入场景中，GPON技术相比其他接入技术有很多优势。本文将从以下六个方面进行分析。
GPON让业务部署更加灵活
与居民客户不同，企业客户分散。同时，不同类型企业的业务差异很大，很难像小区覆盖那样提前规划部署光纤和铜线。即使一些企业集中的商业街和工业园区已经提前铺设了光纤和管道，但引入段的光纤建设、光纤调度和业务配置等难度，使得运营商难以有效保证企业接入的服务提供和响应时间。
GPON网络在这方面有着天然的优势。首先，其1:64的分光比可以大大节省接入段的光纤资源，方便运营商快速接入新客户(如图1)。

图1 GPON网络支持多种不同的企业客户
另一方面，GPON的多业务支持能力可以满足不同企业的业务需求，其2.5Gbit/s下行和1.25Gbit/s上行的高带宽足以满足同一PON端口覆盖区域内多个企业客户的带宽需求。
GPON在多业务承载能力上更具优势。
在GPON标准的业务模型中，定义了四种类型的业务:数据、PSTN、租用电路和视频。
为了支持企业现有的TDM专线和POTS业务，GPON标准延续了SDH网络的同步特性，采用125us固定帧结构，保持8K定时信号的传输。GPON的TC层本质上是同步的，可以高质量地支持TDM业务，性能可以达到目前SDH模式的承载水平。
在数据业务方面，随着网络和应用IP的进步，以太网端口上承载的业务应用越来越多，包括宽带上网、VPN专线、VoIP等。针对这种情况，GPON标准并不是简单的按照带宽和优先级来管理数据业务，而是细分为业务流进行管理，实现不同业务流的带宽按需分配和业务流之间的业务隔离。
GPON具有卓越的精细化带宽管理能力。
公众用户的主要业务，如宽带上网、语音、IPTV等的带宽和QoS要求相对统一，以利于规模化运营，而各方面的要求却可以相差很大。主要有几个方面:同一PON端口下的不同企业对业务带宽的要求不同；同一企业的不同业务需要独立的带宽保障；企业的不同业务对QoS有不同的要求。
GPON标准定义的精细化带宽分配机制很好地满足了企业客户的带宽管理需求(如图2所示)。

　　图2　GPON带宽管理模型
　　GPON以T-CONT作为流量调度的基本单位，并将T-CONT分为5种类型，不同类型的T-CONT具有不同的带宽分配方式，可以满足不同业务流对时延、抖动、丢包率等不同的QoS要求。标准中又将带宽分成4种类型，分别是固定带宽（Fixed）、保证带宽（Assured）、非保证带宽（Non-Assured）和尽力而为带宽（BestEffort），带宽分配优先级依次下降。
　　不同的T-CONT类型分别适用于支持企业不同类型的业务，如专线、话音、视频、VPN和宽带上网等。通过这种机制，配合高效的DBA算法，可以程度地利用PON网络的带宽，为企业客户提供高质量的接入服务。
　　GPON满足企业客户的业务安全保障要求
　　由于PON网络多个ONU共享光纤的特质，企业客户对业务的安全性容易有所顾虑，担心PON网络的下行业务数据被其它企业获取。
　　事实上，在PON网络中，虽然下行数据是以时分复用的方式发送，但每个ONU会根据数据帧中的ONUID识别自己应接受的数据，并过滤其它ONU的数据。
　　为防止恶意侦听，G.984协议中还定义了完善的数据加密机制。针对下行数据，利用AES-128算法，为每个ONU采用不同的密钥进行数据加密。AES是目前公认最为安全的加密算法之一。据估计，一台128颗处理器的超级计算机破解AES-128加密需225年。
　　同时GPON标准中还定义了密钥更新机制，ONU会定期向OLT发送更新密钥，完全杜绝了破解数据包的可能性。
GPON网络拥有更高的可靠性
　　企业客户对于通信业务依赖性逐步加强，接入网络的可靠性成了客户关注的重点。在国内近几年大规模进行基础设施建设的情况下，接入光缆被挖断而导致客户业务中断的事故屡有发生，因此对于光缆的保护成为企业接入网必要的功能。
　　在传统的SDH或PDH接入方式下，每个客户均需要独立的2对光纤进行1＋1保护，这种方式建设成本高昂，可行性很低，实际建设中只能针对少数核心大客户采用这种方式，而多数企业客户的光接入网络都缺乏保护机制。
　　GPON标准中定义了TYPEA/B/C/D４种保护机制，其中最为常用的是TYPEB和TYPEC保护，如图３所示。

图2 GPON带宽管理模型
GPON以T-CONT为流量调度的基本单位，将T-CONT分为五种类型。不同类型的T-CONT有不同的带宽分配方式，可以满足不同业务流的时延、抖动、丢包率等不同QoS要求。标准中将带宽分为固定带宽、保证带宽、非保证带宽和尽力带宽四种，带宽分配的优先级依次递减。
不同类型的T-CONT适用于支持企业不同类型的业务，如专线、语音、视频、VPN、宽带上网等。通过这种机制，配合高效的DBA算法，可以在一定程度上利用PON网络的带宽，为企业客户提供高质量的接入服务。
GPON满足企业客户的业务安全需求
由于PON网络中多个ONU共享光纤的特点，企业客户容易产生业务安全方面的担忧，害怕PON网络的下游业务数据被其他企业获取。
实际上，在PON网络中，虽然下行数据是时分复用发送的，但是每个ONU都会根据数据帧中的ONUID来识别自己应该接收的数据，对其他ONU的数据进行过滤。
为了防止恶意拦截，G.984协议还定义了完善的数据加密机制。对于下行数据，AES-128算法用于使用不同的密钥为每个ONU加密数据。AES是目前公认的最安全的加密算法之一。据估计，拥有128个处理器的超级计算机需要225年才能破解AES-128加密。
同时，GPON标准还定义了密钥更新机制，ONU会定期向OLT发送更新的密钥，彻底杜绝了数据包被破解的可能。
GPON网络可靠性更高
企业客户越来越依赖通信服务，接入网络的可靠性成为客户关注的焦点。近年来，随着我国大规模的基础设施建设，接入光缆被切断导致客户服务中断的事故频频发生，光缆保护成为企业接入网的必要功能。
在传统的SDH或PDH接入模式下，每个客户需要两对独立的光纤进行1+1保护。这种模式建设成本高，可行性低。在实际建设中，这种模式只能用于少数核心客户，而大多数企业客户的光接入网缺乏保护机制。
GPON标准定义了a/B/C/D4保护机制，其中最常用的是B型和C型保护，如图3所示。

图3 GPON网络保护模型
TYPEB采用N:2光分路器提供骨干光纤保护。在实际FTTx建设中，由于光分路器位置靠近客户驻地，通常在500m以内，即使在FTTB模式下，也会在楼内安装光分路器，分支光纤失效的可能性很低，可以满足大部分企业的可靠性要求。
对于可靠性要求较高的客户，可以采用TYPEC保护。OLT和ONU都提供两个PON端口，连接两个独立的ODN网络，实现端到端的光纤保护。GPON系统的50ms保护倒换能力与SDH网络相当，可以提供高质量的服务保障。
更重要的是，在TYPEB和TYPEC的保护方案中，同一个PON端口下的多个企业客户只需要一对骨干光纤，大大降低了运营商的建设成本。
GPON完善的维护管理能力
对于企业客户来说，快速的业务开通和故障响应是衡量运营商服务水平的主要因素，这对接入网的可维护性提出了很高的要求。
GPON定义了物理层的PLOAM(physicallaeroam)和高层的OMCI (ONT管理和控制接口)两层OAM机制。PLOAM负责ONU注册和ID分配、测距、端口ID分配、加密、状态检测、误码率监测等功能；OMCI规范用于管理ONU/ONT设备，包括配置管理、故障管理和性能管理。
综合管理能力使运营商可以方便地实施PON网络端到端的综合运维控制，大大提高业务开通和故障处理的效率，减少客户响应时间，提高客户满意度。
GPON技术已经广泛应用于全球企业接入领域。在国内，GPON技术正迅速成为热点。目前，许多省市已经开始了GPON企业准入的试点工作。在业界的共同努力下，GPON技术将在企业接入领域得到越来越广泛的应用，帮助运营商为其企业客户提供更加完善、可靠、安全的服务。