GPON带宽管理模型和保护模型

    目前普遍应用的几类企业接入技术都有其不足的地方：传统SDH/MSTP具有良好的多业务承载能力，但成本相对较高，主要应用于非常关注业务质量的高端企业客户接入；xDSL接入多业务承载可挖的潜力不足，只适用于少量语音＋低速率宽带的低端应用；而在中端，则呈现出DDN、PDH、以太网等多种技术混杂的状态，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，难以满足新时期的全业务接入需求。在目前情况下，构建一个适应大多数企业客户需求，能够全面承载企业的各种业务，可管理、易维护的企业接入网便成为了运营商的当务之急。

    随着我国光进铜退进程的深入开展，PON网络在带宽升级、业务承载和无源网络维护等方面的优势逐渐被运营商普遍接受。近期，全球一些主流运营商开始将GPON技术应用于企业接入，使得GPON一跃成为企业接入方案的明星技术。那么在众多的技术选择中，运营商为什么会选择GPON来做新时期的企业应用呢？业界分析认为，在企业接入场景中，GPON技术与其它接入技术相比拥有很多优势，本文将从如下六个方面加以分析。

GPON使业务部署更加灵活

    与居民客户不同，企业客户分布较为分散。同时，不同类型企业的业务差异很大，难以像居民小区覆盖那样预先进行光纤和铜线的规划及部署。即使针对部分企业集中的商业街、工业园区预先进行了光纤和管道铺设，但引入段光纤建设、光纤调度和业务配置的困难使得运营商在企业接入的业务提供、响应时间方面均难以有效保证。

    GPON网络在这方面有着天然的优势。首先，其1:64分光比能够大幅度节省接入段光纤资源，方便运营商迅速接入新客户（如图１所示）。

图1　GPON网络支持多种不同企业客户

    另一方面，GPON的多业务支持能力能够适应不同企业的业务需求，而其2.5Gbit/s下行和1.25Gbit/s上行的高带宽足以满足同一个PON口覆盖范围内多个企业客户的带宽需求。

    GPON在多业务承载能力方面更具优势

    在GPON标准的业务模型中，定义了数据、PSTN、电路专线和视频４类业务。

    为支持企业现有的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定时信号的传递。GPON的TC层本质是同步的，能够高质量地支持TDM业务，其性能可以达到目前SDH方式的承载水平。

    而对于数据类业务，随着网络和应用IP化进程的推进，在以太网端口上承载的业务应用越来越多，包括宽带上网、VPN专线以及VoIP等，GPON标准针对这种情况，并不是简单地将数据类业务按照带宽和优先级进行管理，而是将其细化为业务流进行管理，实现不同业务流的带宽按需分配以及业务流之间的业务隔离。

    GPON拥有出色的精细化带宽管理能力

    公众用户的主要业务，宽带上网、话音和IPTV，其带宽和QoS需求具有相对的统一性，以便于大规模运营，而方面的需求则可以有较多的不同。主要有几个方面：同一PON口下的不同企业对业务带宽的需求不同；同一企业的不同业务需要独立的带宽保证；企业不同的业务对QoS的要求有所不同。

    GPON标准定义的精细化带宽分配机制很好的满足了针对企业客户的带宽管理需要（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，可以最大程度地利用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。

    而更为重要的一点是，TYPEB和TYPEC保护方案中，对于同一个PON端口下的多个企业客户，均只需要一对主干段光纤即可以实现，这大幅度降低了运营商的建设成本。

    GPON完善的维护管理能力

    对企业客户来说，业务开通、故障响应的快速与否是衡量运营商服务水平的主要因素，而这就为接入网络的可维护性提出了很高的要求。

    GPON定义了物理层的PLOAM（PhysicalLayerOAM）和高层的OMCI（ONTManagement and Control Interface）双层OAM机制。其中PLOAM负责实现ONU的注册及ID分配、测距、Port ID分配、加密、状态检测、误码率监视等功能；而OMCI规范用于实现对ONU/ONT设备的管理，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运营商能够方便地实施对PON网络端到端的全面运维管控，大幅提升业务开通和故障处理的效率，减少客户响应时间，提升客户满意度。

    GPON技术已在全球企业接入领域中有了规模的应用。在国内，GPON技术正在快速成为热点，目前已有多个省市启动了GPON企业接入的试点工作。随着业界的共同努力，GPON技术在企业接入领域的应用将会越来越广泛，帮助运营商向其企业客户提供更加完善、可靠和安全的服务。