GPON帶寬管理模型和保護模型

    目前普遍應用的幾類企業接入技術都有其不足的地方：傳統SDH/MSTP具有良好的多業務承載能力，但成本相對較高，主要應用于非常關注業務質量的高端企業客戶接入；xDSL接入多業務承載可挖的潛力不足，只適用于少量語音＋低速率寬帶的低端應用；而在中端，則呈現出DDN、PDH、以太網等多種技術混雜的狀態，這些技術在多業務承載能力、可靠性、可維護性等方面都有各自的局限，難以滿足新時期的全業務接入需求。在目前情況下，構建一個適應大多數企業客戶需求，能夠全面承載企業的各種業務，可管理、易維護的企業接入網便成為了運營商的當務之急。

    隨著我國光進銅退進程的深入開展，PON網絡在帶寬升級、業務承載和無源網絡維護等方面的優勢逐漸被運營商普遍接受。近期，全球一些主流運營商開始將GPON技術應用于企業接入，使得GPON一躍成為企業接入方案的明星技術。那么在眾多的技術選擇中，運營商為什么會選擇GPON來做新時期的企業應用呢？業界分析認為，在企業接入場景中，GPON技術與其它接入技術相比擁有很多優勢，本文將從如下六個方面加以分析。

GPON使業務部署更加靈活

    與居民客戶不同，企業客戶分布較為分散。同時，不同類型企業的業務差異很大，難以像居民小區覆蓋那樣預先進行光纖和銅線的規劃及部署。即使針對部分企業集中的商業街、工業園區預先進行了光纖和管道鋪設，但引入段光纖建設、光纖調度和業務配置的困難使得運營商在企業接入的業務提供、響應時間方面均難以有效保證。

    GPON網絡在這方面有著天然的優勢。首先，其1:64分光比能夠大幅度節省接入段光纖資源，方便運營商迅速接入新客戶（如圖１所示）。

圖1　GPON網絡支持多種不同企業客戶

    另一方面，GPON的多業務支持能力能夠適應不同企業的業務需求，而其2.5Gbit/s下行和1.25Gbit/s上行的高帶寬足以滿足同一個PON口覆蓋范圍內多個企業客戶的帶寬需求。

    GPON在多業務承載能力方面更具優勢

    在GPON標準的業務模型中，定義了數據、PSTN、電路專線和視頻４類業務。

    為支持企業現有的TDM專線和POTS業務，GPON標準延續了SDH網絡的同步特性，采用125us固定幀結構，保持8K定時信號的傳遞。GPON的TC層本質是同步的，能夠高質量地支持TDM業務，其性能可以達到目前SDH方式的承載水平。

    而對于數據類業務，隨著網絡和應用IP化進程的推進，在以太網端口上承載的業務應用越來越多，包括寬帶上網、VPN專線以及VoIP等，GPON標準針對這種情況，并不是簡單地將數據類業務按照帶寬和優先級進行管理，而是將其細化為業務流進行管理，實現不同業務流的帶寬按需分配以及業務流之間的業務隔離。

    GPON擁有出色的精細化帶寬管理能力

    公眾用戶的主要業務，寬帶上網、話音和IPTV，其帶寬和QoS需求具有相對的統一性，以便于大規模運營，而方面的需求則可以有較多的不同。主要有幾個方面：同一PON口下的不同企業對業務帶寬的需求不同；同一企業的不同業務需要獨立的帶寬保證；企業不同的業務對QoS的要求有所不同。

    GPON標準定義的精細化帶寬分配機制很好的滿足了針對企業客戶的帶寬管理需要（如圖2所示）。

圖2　GPON帶寬管理模型

        GPON以T-CONT作為流量調度的基本單位，并將T-CONT分為5種類型，不同類型的T-CONT具有不同的帶寬分配方式，可以滿足不同業務流對時延、抖動、丟包率等不同的QoS要求。標準中又將帶寬分成4種類型，分別是固定帶寬（Fixed）、保證帶寬（Assured）、非保證帶寬（Non-Assured）和盡力而為帶寬（BestEffort），帶寬分配優先級依次下降。

    不同的T-CONT類型分別適用于支持企業不同類型的業務，如專線、話音、視頻、VPN和寬帶上網等。通過這種機制，配合高效的DBA算法，可以最大程度地利用PON網絡的帶寬，為企業客戶提供高質量的接入服務。

    GPON滿足企業客戶的業務安全保障要求

    由于PON網絡多個ONU共享光纖的特質，企業客戶對業務的安全性容易有所顧慮，擔心PON網絡的下行業務數據被其它企業獲取。

    事實上，在PON網絡中，雖然下行數據是以時分復用的方式發送，但每個ONU會根據數據幀中的ONUID識別自己應接受的數據，并過濾其它ONU的數據。

    為防止惡意偵聽，G.984協議中還定義了完善的數據加密機制。針對下行數據，利用AES-128算法，為每個ONU采用不同的密鑰進行數據加密。AES是目前公認最為安全的加密算法之一。據估計，一臺128顆處理器的超級計算機破解AES-128加密需225年。

    同時GPON標準中還定義了密鑰更新機制，ONU會定期向OLT發送更新密鑰，完全杜絕了破解數據包的可能性。

    而更為重要的一點是，TYPEB和TYPEC保護方案中，對于同一個PON端口下的多個企業客戶，均只需要一對主干段光纖即可以實現，這大幅度降低了運營商的建設成本。

    GPON完善的維護管理能力

    對企業客戶來說，業務開通、故障響應的快速與否是衡量運營商服務水平的主要因素，而這就為接入網絡的可維護性提出了很高的要求。

    GPON定義了物理層的PLOAM（PhysicalLayerOAM）和高層的OMCI（ONTManagement and Control Interface）雙層OAM機制。其中PLOAM負責實現ONU的注冊及ID分配、測距、Port ID分配、加密、狀態檢測、誤碼率監視等功能；而OMCI規范用于實現對ONU/ONT設備的管理，包括配置管理、故障管理和性能管理等。

    全面的管理能力使得運營商能夠方便地實施對PON網絡端到端的全面運維管控，大幅提升業務開通和故障處理的效率，減少客戶響應時間，提升客戶滿意度。

    GPON技術已在全球企業接入領域中有了規模的應用。在國內，GPON技術正在快速成為熱點，目前已有多個省市啟動了GPON企業接入的試點工作。隨著業界的共同努力，GPON技術在企業接入領域的應用將會越來越廣泛，幫助運營商向其企業客戶提供更加完善、可靠和安全的服務。