GPON帶寬管理模型和保護(hù)模型

    目前普遍應(yīng)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(wù)承載能力，但成本相對(duì)較高，主要應(yīng)用于非常關(guān)注業(yè)務(wù)質(zhì)量的高端企業(yè)客戶接入；xDSL接入多業(yè)務(wù)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(yīng)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(wù)承載能力、可靠性、可維護(hù)性等方面都有各自的局限，難以滿足新時(shí)期的全業(yè)務(wù)接入需求。在目前情況下，構(gòu)建一個(gè)適應(yīng)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(wù)，可管理、易維護(hù)的企業(yè)接入網(wǎng)便成為了運(yùn)營商的當(dāng)務(wù)之急。

    隨著我國光進(jìn)銅退進(jìn)程的深入開展，PON網(wǎng)絡(luò)在帶寬升級(jí)、業(yè)務(wù)承載和無源網(wǎng)絡(luò)維護(hù)等方面的優(yōu)勢(shì)逐漸被運(yùn)營商普遍接受。近期，全球一些主流運(yùn)營商開始將GPON技術(shù)應(yīng)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(yùn)營商為什么會(huì)選擇GPON來做新時(shí)期的企業(yè)應(yīng)用呢？業(yè)界分析認(rèn)為，在企業(yè)接入場(chǎng)景中，GPON技術(shù)與其它接入技術(shù)相比擁有很多優(yōu)勢(shì)，本文將從如下六個(gè)方面加以分析。

GPON使業(yè)務(wù)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(shí)，不同類型企業(yè)的業(yè)務(wù)差異很大，難以像居民小區(qū)覆蓋那樣預(yù)先進(jìn)行光纖和銅線的規(guī)劃及部署。即使針對(duì)部分企業(yè)集中的商業(yè)街、工業(yè)園區(qū)預(yù)先進(jìn)行了光纖和管道鋪設(shè)，但引入段光纖建設(shè)、光纖調(diào)度和業(yè)務(wù)配置的困難使得運(yùn)營商在企業(yè)接入的業(yè)務(wù)提供、響應(yīng)時(shí)間方面均難以有效保證。

    GPON網(wǎng)絡(luò)在這方面有著天然的優(yōu)勢(shì)。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(yùn)營商迅速接入新客戶（如圖１所示）。

圖1　GPON網(wǎng)絡(luò)支持多種不同企業(yè)客戶

    另一方面，GPON的多業(yè)務(wù)支持能力能夠適應(yīng)不同企業(yè)的業(yè)務(wù)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(gè)PON口覆蓋范圍內(nèi)多個(gè)企業(yè)客戶的帶寬需求。

    GPON在多業(yè)務(wù)承載能力方面更具優(yōu)勢(shì)

    在GPON標(biāo)準(zhǔn)的業(yè)務(wù)模型中，定義了數(shù)據(jù)、PSTN、電路專線和視頻４類業(yè)務(wù)。

    為支持企業(yè)現(xiàn)有的TDM專線和POTS業(yè)務(wù)，GPON標(biāo)準(zhǔn)延續(xù)了SDH網(wǎng)絡(luò)的同步特性，采用125us固定幀結(jié)構(gòu)，保持8K定時(shí)信號(hào)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(wù)，其性能可以達(dá)到目前SDH方式的承載水平。

    而對(duì)于數(shù)據(jù)類業(yè)務(wù)，隨著網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用IP化進(jìn)程的推進(jìn)，在以太網(wǎng)端口上承載的業(yè)務(wù)應(yīng)用越來越多，包括寬帶上網(wǎng)、VPN專線以及VoIP等，GPON標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)這種情況，并不是簡單地將數(shù)據(jù)類業(yè)務(wù)按照帶寬和優(yōu)先級(jí)進(jìn)行管理，而是將其細(xì)化為業(yè)務(wù)流進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)流的帶寬按需分配以及業(yè)務(wù)流之間的業(yè)務(wù)隔離。

    GPON擁有出色的精細(xì)化帶寬管理能力

    公眾用戶的主要業(yè)務(wù)，寬帶上網(wǎng)、話音和IPTV，其帶寬和QoS需求具有相對(duì)的統(tǒng)一性，以便于大規(guī)模運(yùn)營，而方面的需求則可以有較多的不同。主要有幾個(gè)方面：同一PON口下的不同企業(yè)對(duì)業(yè)務(wù)帶寬的需求不同；同一企業(yè)的不同業(yè)務(wù)需要獨(dú)立的帶寬保證；企業(yè)不同的業(yè)務(wù)對(duì)QoS的要求有所不同。

    GPON標(biāo)準(zhǔn)定義的精細(xì)化帶寬分配機(jī)制很好的滿足了針對(duì)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(wù)流對(duì)時(shí)延、抖動(dòng)、丟包率等不同的QoS要求。標(biāo)準(zhǔn)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(jí)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(wù)，如專線、話音、視頻、VPN和寬帶上網(wǎng)等。通過這種機(jī)制，配合高效的DBA算法，可以最大程度地利用PON網(wǎng)絡(luò)的帶寬，為企業(yè)客戶提供高質(zhì)量的接入服務(wù)。

    GPON滿足企業(yè)客戶的業(yè)務(wù)安全保障要求

    由于PON網(wǎng)絡(luò)多個(gè)ONU共享光纖的特質(zhì)，企業(yè)客戶對(duì)業(yè)務(wù)的安全性容易有所顧慮，擔(dān)心PON網(wǎng)絡(luò)的下行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)被其它企業(yè)獲取。

    事實(shí)上，在PON網(wǎng)絡(luò)中，雖然下行數(shù)據(jù)是以時(shí)分復(fù)用的方式發(fā)送，但每個(gè)ONU會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)幀中的ONUID識(shí)別自己應(yīng)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(jī)制。針對(duì)下行數(shù)據(jù)，利用AES-128算法，為每個(gè)ONU采用不同的密鑰進(jìn)行數(shù)據(jù)加密。AES是目前公認(rèn)最為安全的加密算法之一。據(jù)估計(jì)，一臺(tái)128顆處理器的超級(jí)計(jì)算機(jī)破解AES-128加密需225年。

    同時(shí)GPON標(biāo)準(zhǔn)中還定義了密鑰更新機(jī)制，ONU會(huì)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(diǎn)是，TYPEB和TYPEC保護(hù)方案中，對(duì)于同一個(gè)PON端口下的多個(gè)企業(yè)客戶，均只需要一對(duì)主干段光纖即可以實(shí)現(xiàn)，這大幅度降低了運(yùn)營商的建設(shè)成本。

    GPON完善的維護(hù)管理能力

    對(duì)企業(yè)客戶來說，業(yè)務(wù)開通、故障響應(yīng)的快速與否是衡量運(yùn)營商服務(wù)水平的主要因素，而這就為接入網(wǎng)絡(luò)的可維護(hù)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(jī)制。其中PLOAM負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)ONU的注冊(cè)及ID分配、測(cè)距、Port ID分配、加密、狀態(tài)檢測(cè)、誤碼率監(jiān)視等功能；而OMCI規(guī)范用于實(shí)現(xiàn)對(duì)ONU/ONT設(shè)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(yùn)營商能夠方便地實(shí)施對(duì)PON網(wǎng)絡(luò)端到端的全面運(yùn)維管控，大幅提升業(yè)務(wù)開通和故障處理的效率，減少客戶響應(yīng)時(shí)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(yīng)用。在國內(nèi)，GPON技術(shù)正在快速成為熱點(diǎn)，目前已有多個(gè)省市啟動(dòng)了GPON企業(yè)接入的試點(diǎn)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(yīng)用將會(huì)越來越廣泛，幫助運(yùn)營商向其企業(yè)客戶提供更加完善、可靠和安全的服務(wù)。