GPON帶寬管理模型和保護模型

    目前普遍應用的幾類企業(yè)接入技術(shù)都有其不足的地方：傳統(tǒng)SDH/MSTP具有良好的多業(yè)務承載能力，但成本相對較高，主要應用于非常關(guān)注業(yè)務質(zhì)量的高端企業(yè)客戶接入；xDSL接入多業(yè)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(xiàn)出DDN、PDH、以太網(wǎng)等多種技術(shù)混雜的狀態(tài)，這些技術(shù)在多業(yè)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(yè)務接入需求。在目前情況下，構(gòu)建一個適應大多數(shù)企業(yè)客戶需求，能夠全面承載企業(yè)的各種業(yè)務，可管理、易維護的企業(yè)接入網(wǎng)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(wǎng)絡在帶寬升級、業(yè)務承載和無源網(wǎng)絡維護等方面的優(yōu)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(shù)應用于企業(yè)接入，使得GPON一躍成為企業(yè)接入方案的明星技術(shù)。那么在眾多的技術(shù)選擇中，運營商為什么會選擇GPON來做新時期的企業(yè)應用呢？業(yè)界分析認為，在企業(yè)接入場景中，GPON技術(shù)與其它接入技術(shù)相比擁有很多優(yōu)勢，本文將從如下六個方面加以分析。

GPON使業(yè)務部署更加靈活

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

    GPON網(wǎng)絡在這方面有著天然的優(yōu)勢。首先，其1:64分光比能夠大幅度節(jié)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(wǎng)絡支持多種不同企業(yè)客戶

    另一方面，GPON的多業(yè)務支持能力能夠適應不同企業(yè)的業(yè)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(nèi)多個企業(yè)客戶的帶寬需求。

    GPON在多業(yè)務承載能力方面更具優(yōu)勢

    在GPON標準的業(yè)務模型中，定義了數(shù)據(jù)、PSTN、電路專線和視頻４類業(yè)務。

    為支持企業(yè)現(xiàn)有的TDM專線和POTS業(yè)務，GPON標準延續(xù)了SDH網(wǎng)絡的同步特性，采用125us固定幀結(jié)構(gòu)，保持8K定時信號的傳遞。GPON的TC層本質(zhì)是同步的，能夠高質(zhì)量地支持TDM業(yè)務，其性能可以達到目前SDH方式的承載水平。

    而對于數(shù)據(jù)類業(yè)務，隨著網(wǎng)絡和應用IP化進程的推進，在以太網(wǎng)端口上承載的業(yè)務應用越來越多，包括寬帶上網(wǎng)、VPN專線以及VoIP等，GPON標準針對這種情況，并不是簡單地將數(shù)據(jù)類業(yè)務按照帶寬和優(yōu)先級進行管理，而是將其細化為業(yè)務流進行管理，實現(xiàn)不同業(yè)務流的帶寬按需分配以及業(yè)務流之間的業(yè)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(yè)務，寬帶上網(wǎng)、話音和IPTV，其帶寬和QoS需求具有相對的統(tǒng)一性，以便于大規(guī)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(yè)對業(yè)務帶寬的需求不同；同一企業(yè)的不同業(yè)務需要獨立的帶寬保證；企業(yè)不同的業(yè)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(yè)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(diào)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(yè)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(yōu)先級依次下降。

    不同的T-CONT類型分別適用于支持企業(yè)不同類型的業(yè)務，如專線、話音、視頻、VPN和寬帶上網(wǎng)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(wǎng)絡的帶寬，為企業(yè)客戶提供高質(zhì)量的接入服務。

    GPON滿足企業(yè)客戶的業(yè)務安全保障要求

    由于PON網(wǎng)絡多個ONU共享光纖的特質(zhì)，企業(yè)客戶對業(yè)務的安全性容易有所顧慮，擔心PON網(wǎng)絡的下行業(yè)務數(shù)據(jù)被其它企業(yè)獲取。

    事實上，在PON網(wǎng)絡中，雖然下行數(shù)據(jù)是以時分復用的方式發(fā)送，但每個ONU會根據(jù)數(shù)據(jù)幀中的ONUID識別自己應接受的數(shù)據(jù)，并過濾其它ONU的數(shù)據(jù)。

    為防止惡意偵聽，G.984協(xié)議中還定義了完善的數(shù)據(jù)加密機制。針對下行數(shù)據(jù)，利用AES-128算法，為每個ONU采用不同的密鑰進行數(shù)據(jù)加密。AES是目前公認最為安全的加密算法之一。據(jù)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(fā)送更新密鑰，完全杜絕了破解數(shù)據(jù)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(yè)客戶，均只需要一對主干段光纖即可以實現(xiàn)，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(yè)客戶來說，業(yè)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(wǎng)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(xiàn)ONU的注冊及ID分配、測距、Port ID分配、加密、狀態(tài)檢測、誤碼率監(jiān)視等功能；而OMCI規(guī)范用于實現(xiàn)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(wǎng)絡端到端的全面運維管控，大幅提升業(yè)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(shù)已在全球企業(yè)接入領(lǐng)域中有了規(guī)模的應用。在國內(nèi)，GPON技術(shù)正在快速成為熱點，目前已有多個省市啟動了GPON企業(yè)接入的試點工作。隨著業(yè)界的共同努力，GPON技術(shù)在企業(yè)接入領(lǐng)域的應用將會越來越廣泛，幫助運營商向其企業(yè)客戶提供更加完善、可靠和安全的服務。