保证GPON良好互通的关键技术

编者按：近期，由于中国电信在全国13个点开展GPON技术规模试验、业内一些专家发表言论支持GPON，GPON技术在国内市场的应用前景急剧升温，同时关于GPON与EPON技术的争论也达到高潮。毋庸置疑，单纯从理论上看，GPON技术的一些指标优于EPON，但EPON在国内市场应用较早，经过了技术试验、设备互通性测试和规模部署，市场成熟度高于GPON，具有先发优势。随着时间的推移，GPON在全球市场的支持者越来越多，使得人们对于GPON的认识逐渐改变。为此，本期我们邀请业内相关专家、机构以及厂商，就GPON的相关情况组织了专题报道，以便读者加深对GPON的了解。我们认为，一项技术能否获得大发展，还需综合考虑技术、市场、成本、经济性等各种因素。GPON的发展前景，最终要取决于市场的选择。

随着中国三大基础电信运营商把大力发展光进铜退、规模部署宽带光纤接入网提升到发展战略的高度，GPON（吉比特无源光网络）技术因其较大的系统容量、较高的光链路预算、良好的多业务承载能力和完善的QoS保障等特点成为主要的FTTx应用技术之一。经过近两年的快速发展，GPON产品的功能和性能得以完善，产业链也日趋成熟，何时能实现不同厂商OLT（光线路终端）设备和ONU（光网络单元）设备之间的互通成为业界关注的重点，也成为GPON设备能否得到进一步规模商用的关键。从国内外组织的多次GPON设备互通测试情况来看，影响异厂商GPON设备之间互通的原因主要有两方面。一方面是GPON技术协议非常复杂，I－TU-TG.984系列标准在某些技术细节上描述模糊，导致各厂商对标准要求理解存在偏差。另一方面是各厂商出于各种原因在实现GPON系统时对标准进行了一定的扩展，这些扩展标准的实现阻碍了与其他厂商设备的对接。针对以上两个影响互通的主要原因，需要重点从细化标准规范和明确协议流程等方面着手，才能逐步解决GPON互通的问题。接下来我们分析GPON互通关键技术。

GPON系统互通参考模型

GPON系统的协议栈主要由PMD层（物理媒质相关层）和GTC层（GPON传输汇聚层）组成。从协议分层的角度，GPON系统的互通性可分为用户数据平面互通和控制管理平面互通，用户数据平面互通包括PMD层互通、TC层互通，控制管理平面互通包括OAM功能互通和OMCI协议互通，具体见图。其中控制管理平面的互通是GPON系统互通的关键。

OAM功能互通

OAM功能模块主要用于管理PMD和GTC层，其互通主要包括嵌入式OAM功能的互通和PLOAM功能的互通，具体包括下行物理控制块（PCBd）、上行突发模式开销、ONT激活、测距、PLOAM消息、DBA功能互通等。从国内组织的几次GPON互通测试情况来看，GPONOAM功能互通在上行突发开销中的前导码长度设置、测距次数、上行PLOAM（PLOAMu）所用上行带宽的分配方式以及紧急停止状态的处理方式等方面存在问题。通过明确规定消息中使用的参数值、消息发送次数及方式、状态转移流程，上述问题已经得到解决。

OMCI协议互通

OMCI协议互通主要包括OMCI通用流程互通、业务承载相关的OMCI配置管理/性能管理功能互通等。

第一包括OMCI通用流程互通。OMCI通用流程是用于保证OLT和ONU两端OMCI协议执行一致的一组消息交互流程。在OMCI通用流程中，MIB审计与同步、告警同步、软件镜像下载是关键的几个流程，也是最容易出错的流程。通过细化并明确规定各种正常、异常情况下的消息交互流程，不同厂商设备之间可实现互通。

第二是OMCI协议中的GEM连接方式。在GPON系统中，OLT和ONU之间交互的用户数据流必须通过GEMPort承载，上层业务主要是以太网业务以何种分类方式进入GEMPort并传送到对端成为关键。因此以太网业务与GPON承载通道GEMPort之间的业务流连接方式是OMCI协议的核心基础，在不同的连接方式下，OMCI协议MIB使用不同的ME（受管实体）。由于GPON系统是个点到多点的系统，因此业务流与GEM的连接方式主要影响上行方向的数据传输。根据是否支持桥接、分类标志是VID或Pbit，ITU-T984.4标准共规定了7种不同的GEM连接方式。由于OLT和ONU对GEM连接方式的支持能力不同，支持的初始连接方式也不同，所以OLT在不知道ONU能力和初始状态的情况下直接下发OMCI配置参数会导致ONU返回配置参数错误的信息，从而导致配置流程回退甚至失败。因此，ONU在上电初始化时主动向OLT上报自身的GEM连接能力和初始连接方式，OLT根据ONU上报的信息改变其工作状态并下发配置参数是一个非常高效的方式。

另外还包括业务承载相关的OMCI配置管理/性能管理功能互通。OMCI协议通过配置ME来管理ONU的业务，主要涉及VLAN标记处理与转发、QoS、帧过滤功能等。要实现这些功能的互通，除了明确OLT和ONU两端的功能划分外，对各功能实现所使用的ME实体名称和属性均要进行清晰定义。通过OMCI管理可控组播业务时，组播节目权限的控制与下发是难点。目前已经可以实现互通的做法是：用户的组播节目权限表保存在OLT上，OLT根据ONU上报的组播节目加入申请判断用户是否具有权限，并根据判断结果动态下发组播地址过滤表至ONU，ONU只需接收并执行OLT的配置即可。通过这种方式，可以实现组播业务观看、预览、禁止等权限的控制，并可扩展至将来可能的应用。

GPON互通的进展情况备受业界特别是电信运营商的关注，因为其代表了GPON整个产业链的成熟和商用化进程的完善程度。经过国内外标准化组织、电信运营商和科研机构多年的共同努力，GPON互通进程取得了很大发展，特别是经过国内电信运营商和科研机构组织的多次GPON互通测试，中国的GPON互通技术已经走在了全球的前列，尤其是结合具体业务应用场景并详细规定ME关系图及ME参数取值进行互通测试的方式更是首创，这也使得GPON互通测试离开协议理论层面向实用化方向发展，真正实现GPON在商用程度上的互通。