GPON技术及应用（精选7篇）
GPON技术及应用 篇1
1 GP ON概述
GPON (Gigabit-Capable PON) 千兆无源光网络、吉比特无源光网络、无源光网络, 技术是基于ITU-TG.984.x标准的最新一代宽带无源光综合接入标准, 具有高带宽, 高效率, 大覆盖范围, 用户接口丰富等众多优点, 被大多数运营商视为实现接入网业务宽带化, 综合化改造的理想技术。
基于GPON技术的设备基本结构与已有的PON类似, 也是由局端的OLT (光线路终端) , 用户端的ONT/ONU (光网络终端或称作光网络单元) , 连接前两种设备由单模光纤 (SM fiber) 和无源分光器 (Splitter) 组成的ODN (光分配网络) 以及网管系统组成。
1.1 GPON的标准
在GPON标准中, 明确规定需要支持的业务类型包括数据业务 (Ethernet业务, 包括IP业务和MPEG视频流) 、PSTN业务 (POTS, IS-DN业务) 、专用线 (T1, E1, DS3, E3和ATM业务) 和视频业务 (数字视频) 。GPON中的多业务映射到ATM信元或GEM帧中进行传送, 对各种业务类型都能提供相应的Qo S保证。
1.2 GPON的种类
GPON相关终端产品与EPON基本类似, 主要分为三种:
1.2.1 面向大客户、商业用户为主的FTTH/FTTO等类终端, 一般称SFU/SBU型ONU。
PON口下行光纤进过分光器后直连到用户ONU, 一个ONU仅供一个用户使用, 用户数据业务通过FE或GE口上行, 安全性好, 成本也高, 一般针对高端用户和商业用户。
1.2.2 面向集中的新建小区或中高端居民区为主的FTTB等类终端, 一般称MDU (LAN) 型ONU。
一般几户到几十户共用一个ONU终端, 用户数据业务通过FE口上行, 也能提供较大接入带宽。
1.2.3 面向集中的中低端居民区、厂区为主的FTTC等类终端, 一般称MDU (DSL) 型ONU。
一般几十户到几百户共用一个ONU终端, 用户数据业务通过电缆线上行, 提供ADSL/ADSL2+等接入速率。
1.3 GPON的方式
GPON主要采用的组网方式除ONU直接入户以外, 还包括FT-TX+LAN和FTTX+DSL两种。FTTX+LAN利用ONU提供的FE/GE口, 接入楼道交换机或企业网关等设备的方式, 灵活调整企业机关对内外网访问的不同带宽需求。FTTX+DSL则利用ONU提供的FE/GE口, 接入DSLAM设备, 灵活利用光纤资源, 扩大传统接入网设备的覆盖范围。
GPON上下行最大速率为2.488.32Gbps, 可提供对称和非对称的带宽需求。支持最大分光比1:128, 局端OLT到下挂ONU (ONT) 最大逻辑距离60KM。
2 GP ON系统组成及特点
2.1 GPON系统组成
GPON系统主要由OLT (光线路终端) 、ODN (光分配网络) 、ONU (光网络单元) 组成, 其中ODN由光分路器和光纤线路等组成。OLT放置于业务接入中心节点, 为接入网提供网络侧与城域网之间的接口, 通过多个GE/FE接口上联不同的业务网络;ONU放置于小区或楼内机房, 为接入网提供用户侧的接口, 提供语音、数据、视频等多业务流的接入, 通过GE光口经ODN上联至OLT。
2.2 GPON技术特点
高带宽和高传输效率, 下行速率高达2.488Gbit/s, 上行为1.244Gbit/s, 可以满足运营商对未来业务的接入带宽需求, 使用GEM的封装方式时, 综合传输效率在93%以上。
单纤接入, 使用单根光纤就可以满足用户的接入需求, 可以大量节省运营商在接入层馈线段的光纤资源。
可以支持的接入距离更远 (大于20km) 。针对FTTB开发的GPON系统, 其OLT到ONU的最远接入距离可以达到60km以上。
作为电信级的技术标准, 对设备的互操作性能有详细的要求, 对各种业务类型都能提供相应的Qo S保证, GPON还规定了在接入网层面上的保护机制和完整的OAM功能, 光纤自动倒换时间小于50ms。位于室外的光分配网中只有物理介质特性非常稳定的光纤和无源分光器, 没有任何有源设备, 使得网络具有高可靠性。
在接入网层面上提供一个统一的接入平台, 节约了运营商维护和处理故障的成本。
3 目前GP ON产品的市场定位和应用模式
PON以其基于光纤传输介质的组网方案和一点对多点的网络架构, 有效地实现了资源共享, 是一项信号传输质量极佳而又具成本效益的技术方案, 自然而然地成为众多公司竞相跟进的热点技术。
综合考虑GPON技术特点、投资成本、业务需求、市场竞争等多方面的因素, 基于GPON的FTTx系统主要应用于如下方面:
商客、商务楼和工业园区的综合接人。在商业区、工业园区和网吧集中区, 用户分布较为分散, 带宽需求相对较高, 除了基本的语音业务、高速Internet专线接入等业务外, 还存在TDM (E1) 专线、视讯会议、视频监控、VPN、无线覆盖等多样化的业务需求, 对系统的可用性、业务质量和维护质量要求较高。采用GPON系统实现FTTB、FT-TH, 能够很好地满足这类客户的需求, 为用户提供长距离、高带宽、丰富业务类型、高服务质量的业务保证。
新建小区的FTTB+DSL/LAN接入和旧网络改造。随着IPTV等新兴业务的出现, 现有的DSL/LAN小区的升级改造刻不容缓。基于GPON的FTTB+DSL/LAN接入方式 (采用多以太网接口的ONU或ONU内置小型DSLAM) 利用原有的入户线, 无需对现有楼内布线和装修进行改造, 综合实施成本低、难度低, 以较低的成本实现较高的用户接入速率, 是一种高性价比的接入方案, 很适合进行旧小区网络改造。若原有交换机老化需要替换, 应尽量采用PON, 尽可能利用旧有光纤资源, 改接分光器, 可采用上架式光分路单元安装在光分路交接箱内) , 原楼道交换机换成B类ONU设备, 同时提供宽带和语音业务。原用户家中已敷设的五类线及双绞线保留, 转接ONU设备, 完成网络改造。
结束语
GPON接入层采用点到多点光纤组网, 大大节省了光线资源, 提供多种保护模式, 简化了网络层次, 无源技术大大减少了故障点, 采用合理的组网模式, 建网成本较传统的建网模式更低, 提供语音、各种视频、数据和专线业务等的全业务综合接入, 业务带宽更高, 业务质量更好。
参考文献
[1]陈涛, 孙旭, 王幸.通信技术, 2009, 9.
[2]陈福都, 李维民, 张丽娟.现代电子技术, 2007, 5.
基于GPON技术及应用模式探讨 篇2
GPON系统主要由OLT (光线路终端) 、ODN (光分配网络) 、ONU (光网络单元) 组成, 其中ODN由光分路器和光纤线路等组成。OLT放置于业务接入中心节点, 为接入网提供网络侧与城域网之间的接口, 通过多个GE/FE接口上联不同的业务网络;ONU放置于小区或楼内机房, 为接入网提供用户侧的接口, 提供语音、数据、视频等多业务流的接入, 通过GE光口经ODN上联至OLT。
2 GPON的技术特点
高带宽和高传输效率, 下行速率高达2.488Gbit/s, 上行为1.244Gbit/s, 可以满足运营商对未来业务的接入带宽需求, 使用GEM的封装方式时, 综合传输效率在93%以上。
单纤接入, 使用单根光纤就可以满足用户的接入需求, 可以大量节省运营商在接入层馈线段的光纤资源。
可以支持的接入距离更远 (大于20km) 。针对FTTB开发的GPON系统, 其OLT到ONU的最远接入距离可以达到60km以上。
作为电信级的技术标准, 对设备的互操作性能有详细的要求, 对各种业务类型都能提供相应的Qo S保证, GPON还规定了在接入网层面上的保护机制和完整的OAM功能, 光纤自动倒换时间小于50ms。
位于室外的光分配网中只有物理介质特性非常稳定的光纤和无源分光器, 没有任何有源设备, 使得网络具有高可靠性。
在接入网层面上提供一个统一的接入平台, 节约了运营商维护和处理故障的成本。
3 目前GPON产品的市场定位和应用模式
GPON技术是一种宽带光接入技术, 其产品定位必然是接入网。接入网是一个网络级的概念, 它位于整个通信网络的末端, 即电信网中最靠近最终用户的业务接入层。而光纤接入网自身的网络结构可根据用户数量、业务种类等因素, 细分为主干层、配线层和引线层三层结构。GPON设备的市场定位实际上是和运营商目前在接入网层面上光纤化的具体进程有关。目前, 运营商在接入层光纤化的基本策略都是相同的, 即从接入网层面的馈线段、配线段到最终的引线段逐段逐步实现光纤化, 最终的目标即FTTH (光纤到户) 。目前, 中国的运营商都已经基本实现全部馈线段和大部分配线段的光纤化, 而引线段的光纤化的过程相对而言显得步伐沉重而缓慢。这当中的原因很多, 主要的原因有以下几点:
(1) 主流运营商的用户铜线资源非常丰富, 资产沉淀厚重, 目前利用铜线承载的宽带接入技术 (x DSL) 设备及技术规范成熟, 价格低廉, 目前的带宽也能够满足绝大多数家庭用户和一部分中小型企业的应用需求, 并且其带宽还有进一步扩展的能力 (目前成熟的VDSL技术已经可以将实际应用的接入速率提高至10M以上) ;
(2) 配套的工程技术规范不成熟, 配套施工的技术复杂且费用高昂;
(3) 目前还没有真正家庭用户需要的基于高带宽的数据应用, FTTH的高带宽无用武之地;
(4) 设备本身的成本相对过高, 限制了FTTH技术的推广。
作为一种专用的接入网技术, GPON是实现FTTH的最佳技术。其技术规范所规定的最终目标就是实现所有终端用户的接入。为此, 其规范规定了一系列面向家庭用户的终端接口, 如普通音频脉冲电话RJ11接口, 基于Vo IP的电话接口, 有线电视同轴电缆RF接口等。但是, 正如前面所述的, FTTH (即将GPON设备的ONU终端放在普通家庭中使用) 的应用目前仍然面临着成本过高等问题。那么在目前的市场形势下, GPON设备的市场定位是否准确, 直接确定了这一优秀技术的市场和技术前景。
由于各个运营商目前在接入网的传输网络建设中已经实现了馈线段和配线段的光纤化, 目前FTTn (光纤到节点) 的应用时机已经相当成熟。这里的n可以代表一栋商务楼 (FTTB) 、一个用户小区 (FTTP) 、一个多用户群 (FTTM) 、一个路边接入点 (FTTC) 、一个办公室或小型商户企业 (FTTO) ;FTTn的应用场合很多, 可以选择的设备范围也较大。在FTTn的应用中, GPON设备可以显示出其独特的优势:专用的接入网技术规范, 适用于接入网的应用环境:为终端用户提供真正源模式的TDM服务和高质量的以太网接入服务;无源光网技术, 整个光分配网 (ODN) 没有有源器件, 可维护性好, 可靠性高, 可以大大降低接入网络的维护成本, 使运营商的接入网络具有更强的网络持续发展能力和生存能力;接入距离远 (大于35km) , 覆盖范围广, 可以适应中国包括农村地区的接入要求;组网结构灵活, 可以在接入层面实现星型、树形、总线形、环形等各种网络拓扑结构。同时, 具有实现全程双向点对点的线路保护能力。满足了运营商对业务增长和拓扑结构变化的需求;带宽高达2.5Gbit/s, 网络带宽综合利用率高达93%, 可以满足未来的高带宽用户的应用需求;单纤传输, 节省运营商的主干光纤资源;相对于其他的FTTn手段, 性价比高。
综上所述, 目前GPON技术的最佳应用场合是FTTn。利用其综合接入性能, 为运营商提供高质量的数据、语音乃至视频服务。
4.4 EPON与GPON技术比较
GPON与EPON最主要的区别表现在TC帧结构上。GPON通过ATM和GFP两种协议承载不同类型的用户数据。它的上、下行帧长均为125μs。下行采用TDM方式, 上行采用时分多址 (TDMA) 接入技术。上行帧由复用的突发传输时隙 (slot) 组成, 每帧包括一个或多个ONU的传输时隙, 通过下行帧的USB-Wmap (上行带宽映射) 域指示相应ONU的上行数据发送。而EPON帧格式基本与IEEE802.3的以太数据帧格式兼容, 只在以太帧中加入时标及识别等信息, Ethernet PON数据通过不定长的数据包传输。
GPON在用户净荷数据段承载ATM信元和 (或) GFP帧。在OLT授权给ONU的上行发送时隙中, OLT尽量使分配给ONU的ATM净荷块为53字节的整数倍长, 如果净荷不是信元的整数倍, 将进行碎片填充。信元总是被安排在净荷的开头部分。GPON对ATM信元定界没有严格的要求, 但必须确保信元头中的HEC字节的校验。在GFP区段, 超过上行帧范围的GFP帧可被分片, 没有碎片产生, 不会带来任何效率损失。在操作完成前, OLT必须要求能够维持多个GFP定界和缓冲分片帧。
因此, 从标准和理论上说, GPON与E-PON相比有两个优势, 效率高、支持以太网之外的业务。EPON效率较低是因为使用8B/10B编码作为线路码, 其本身就引入20%的带宽损失, 1.25Gbit/s的线路速率在处理协议本身之前实际就只有1Gbit/s了。GPON系统都使用扰码作为线路码, 其机理与SONET或SDH一样, 由于只改变码, 不增加码, 所以没有带宽损失。在支持多业务方面, GPON能够同时承载ATM信元和 (或) GFP帧, 有很好的提供服务等级、支持Qo S保证和全业务接入的能力;而EPON目前的标准和一些厂商提供的设备均支持TDM业务。
5 结语
使用GPON技术在接入网层面上提供一个统一的接入平台, 节约了运营商维护和处理故障的成本, 可以在现阶段解决绝大部分FTTn的业务需求。同时, 在运营商FTTn的应用中可以充分体现其广覆盖、高带宽、双纤保护等特点, 并且位于室外的光分配网中只有物理介质特性非常稳定的光纤和无源分光器, 没有任何有源设备, 使得网络具有高可靠性。相信随着设备成本的降低, GPON在接入网中的应用会越来越广泛。
摘要：GPON (Gigabit-CapablePON) 技术是基于ITU-TG.984.x标准的最新一代宽带无源光综合接入标准, 具有高带宽, 高效率, 大覆盖范围, 用户接口丰富等众多优点, 可以为用户提供优质、可靠、安全的语音、数据、视频三网合一业务接入。
关键词：GPON技术
参考文献
[1]余景文.GPON技术的研究[J].电信网技术, 2004年11期.
GPON技术和应用浅析 篇3
GPON技术起源于1995年开始逐渐形成的ATMPON技术标准, EPON是英文Ethernetover Passive Optical Networks即以太无源光网络的缩写。而GPON是基于ITU-TG。984.x标准的宽带无源光接入技术, 最早由。FSAN组织于2002年9月提出, 2004年2月和6月完成了G。984.3的标准化。
2 技术标准
基于GPON技术的设备驱动程序的基本结构与已有的PON类似, 也是由局端设备olt (optical line terminal光线路终端) 、终端设备onu (optical network unit光网络单元) 和无源分光器以及网管系统组成。
GPON业务是BPON的一种扩展, 相对于其他的PON标准而言, GPON标准为企业和个人用户提供高带宽、关键视频服务以及话音和数据应用, 传输距离可达20到37公里, 下行最大传输速率可高达2.488Gps, 上行最大传输速率达1.244Gbps, 这种非对称特性更能适应宽带数据业务市场。此外GPON还能提供QoS (服务质量) 的全业务保障, 有很好的提供服务等级、支持QoS保证和全业务接入的能力。承载GEM帧时, 且GPON中的多业务映射到ATM信元或GEM帧中进行传送, 对各种业务类型都能提供相应的QoS保证。
GPON明确了需要支持的业务类型, 包括数据业务 (Ethernet业务, 包括数据、语音、图像、视频) 、PSTN业务 (POTS、ISDN业务) 、专用线 (T1、E1、DS3、E3和ATM业务) 。
GPON技术允许运营商根据各自市场的特点, 采取差异化营销策略市场的健康持续发展。
目前, GPON技术、设备相对复杂, 从而使得技术、技术设备相对复杂, 相关设备成本较高。GPON作为可扩展的下一代网络的关键承载技术, 提供具有Qo S保障的多业务能力等优势, 它们适于功率受限而扩展带宽或增加设备复杂性为代价来确保较高可靠性。
3 应用场景
GPON技术是目前宽带光接入及FTTx的主要实现方式。
在选择方案时, 需要结合本地区的现有网络基础、投资成本、技术成熟度等多方面的因素。
客商、写字楼和开发区的综合接人。在商业客户比较集中的写字楼、政府大楼、开发区或工业园区、高档别墅、高档公网吧集中区, 尽管有着不小的用户规模, 但用户区域分布较为分散, 聚集度不高, 基于具体应用来看, 在FTTH上主要用GPON实现业务应用, 这主要是针对企业用户, 他们的带宽需求比较高, 而且支付能力较强 (典型需求为10M、100M甚至1000M) , 除了基本的Internet接入、WAP、专网接入、基于终端安装业务等业务外, 还存在TDM (E1) 专线、视频会议、安防监控、多点视讯接入等多样化的业务需求, 对系统的可用性、业务质量要求更为严格, 既强调系统的安全、可靠, 又要求系统较高。采用GPON实现FTTB/FTTH宽带接入, ONU+EOC到楼栋、到楼层、到户, 充分满足了客户实现三网融合的多业务需要, 可以向用户提供多种业务, 既可以提供从2M到155M速率的数字数据专线业务, 也可以提供话音、图象传送、远程教学等其他业务, 为用户提供长距离、高带宽、丰富业务类型、高服务质量的业务保证。
部分高档的别墅区、高档商品房和经适房、两限房等新建住宅小区的宽带接入。
相对于普通住宅用户, 高档住宅小区的客户群素质高, 消费强, 都是循环消费的优良人员, 其电信业务时消费层次最高、收入最高、消费能力最高的最具活力的消费群体, 对资费不敏感, 侧重语音稳定性, 侧重采用DID交换机解决方案, 对业务要求较高, 业务的需求主要包括视频会议、VPN业务、互联网专线、ATM/FR/DDN业务接入等等。
因此可以铺设光纤入户, 采用基于GPON的FTTH、FTTB+LAN/xDSL等灵活的宽带接入方式, 来提高新建高档楼盘档次, 特别是针对缺乏传统铜缆接入资源的地区, 在大城市和发达地区实现每户100Mbit/s需要FTTH技术, 覆盖范围可达60公里, 以提高市场竞争力。
结语
GPON技术的优势很明显, 更有利于运营商的业务转型与长期发展, 短期内虽受设备价格较高影响, 难以形成较大规模的应用, 但随着设备成本的逐渐降低以及在国内固网移动融合和三网融合的背景下, GPON的大规模应用也将势在必行。
摘要：随着光纤传输网络技术的不断发展, GPON因其具备高带宽, 高效率, 覆盖范围广, 用户接口丰富等众多优点已成为接入网新建以及传统与非传统型载波接入网络改建和扩建的首选方式。光纤传输网络所带来的长期运营成本的节约和无限的网络容量将给运营商赢得可观的业务收益。本文简要介绍GPON技术特点、应用模式以及目前GPON的发展状态。
关键词：GPON,OAM,应用模式
参考文献
[1]张洋, 陈雪.一种公平的GPON动态带宽分配算法.电路与系统学报, 2009 (6)
[2]谢满红, 胡保民.GPON的上行接入方式及关键技术.通信世界, 2010 (12)
GPON技术和应用研究 篇4
1 GPON技术的发展与原理
信息化时代, 宽带数据业务迅猛发展, 业务种类层出不穷, 对于带宽的要求不断提高。如何尽早突破接入部分的带宽“瓶颈”, 充分利用光纤这种迄今为止最好的传输媒介, 使整个网络有效发挥宽带的作用, 已成为运营商之间竞争的利器。PON (无源光网络) 作为目前最具潜力的宽带接入技术, 在最近几年已经深入人心, 在一些领域也已经形成了相当规模的应用, 其宽带化、数字化和综合化的接入特点成为各大运运营商进行差异化竞争的主要手段之一, 得到了普遍重视。
同所有P O N系统一样, G P O N (千兆无源光网络) 由局部OLT (光线路终端) , 用户端的ONT/ONU (光网络终端或称作光网络单元) , 连接前两种设备由单模光纤 (SMfiber) 和无源分光器 (Splitter) 组成的ODN (光分配网络) 以及网管系统组成。作为PON系统的核心功能设备, OLT具有集中带宽分配、大容量线速交换、高密度业务端口、高可靠Qo S保证、易开通可管理、业务种类丰富、组网扩容灵活的功能。O N U为接入网提供用户侧的接口。它可以接入多种用户终端, 同时具有光电转换功能以及相应的维护和监控功能。
在同一根光纤上, GPON可使用波分复用 (WDM) 技术实现信号的双向传输。为了分离同一根光纤上多个指向不同用户的信号, 采用以下两种复用技术, 即:下行地面无线电广播技术, 上行的数据流采用时分多址 (TDMA) 技术。与其它PON系统相比, 该系统主要具备了以下特点和功能: (1) 信号更强、传得更远:采用光纤传输数据, 无电磁辐射, 数据传输的安全性高, 性能稳定, 接入层的覆盖半径20km; (2) 更高的带宽:现在gpon的速率一般为下行2.5g, 上行1.25g (物理层) ; (3) 分光特性:系统支持1∶8或1∶16或1∶32或1∶64的分支能力, 最大达到1:128。
2 GPON的技术和场景
根据用户业务量预测的要求和特点, 针对不同的客户群, GPON系统可以支持环型、树型等多种网络拓扑结构。
(1) FTTH方式:FTTH的显著技术特点是不但提供更大的带宽, 而且增强了网络对数据格式、速率、波长和协议的透明性, 放宽了对环境条件和供电等要求, 简化了维护和安装。对于大客户、商业客户和高端个人用户, 如高档写字楼、高档公寓、酒店、中心会所、大型居住区和别墅区, 可适当推广F T T H应用。
(2) FTTB方式:它是利用数字宽带技术, 光纤直接到小区里, 再通过双绞线 (超五类双绞线或4对非屏蔽双绞线) 到各个用户。主要针对商业用户与高层、小高层等密度较高住宅用户。
(3) FTTC方式:其提供光纤到路边的解决方案, 主要实利用FTTC, 同轴电缆或其他介质可以把信号从路边传递到家中或办公室里。主要针对用户分散, 单点用户数量较少地区用户。
3 GPON工程建设要点
(1) OLT部署:OL (光缆终端设备) 的部署位置对网络结构与层次、网络设备CPU、内存利用率, 以及主要端口流量、投资等影响较大, 需要综合统筹考虑来确定, 同时结合用户分布及接入光缆资源情况合理设置OLT设备, 并规划其覆盖范围, 明确OLT的设置方式及位置。
OLT布放位置的选择, 主要取决于建设成本和网络建设所处阶段。一般建议将OLT放置于中心机房, 便于维护与管理, 节省运维成本, 同时便于资源共享, 节省资源。
(2) 分光器布放:分光器可采用一级或多级分光, 分光方式一般采用等功率方式。
(1) 分光器放置于中心机房, 便于进行动态网站管理、维护, 但入户光纤的用量比较大, 缺乏弹性、缺少QoS保证和良好的带宽管理, 实施费用较高; (2) 放在小区机房 (小区户外/室外机柜) 或者楼道信息箱, 同时考虑“光铜结合”, 便于安装, 用户密度较高时, 建设费用低、维护费用低; (3) 在高密度用户区中可采用楼内布放, 可节省光纤布线时的光纤材料成本, 但PON端口利用率不高。
(3) 光纤衰减与光功率预算:光纤损耗 (LOSS) 是指光纤输出端的功率Power out与发射到光纤时的功率Power in的比值, 造成光纤衰减的主要因素有:本征, 弯曲, 挤压, 杂质, 不均匀和对接等, ODN的链路总损耗构成ODN光功率预算所容许的损耗定义为S/R和R/S参考点之间的光损耗。ODN的链路总损耗计算笔者采用最坏值法进行ODN光通道衰减核算, 采用最坏值法核算。
(4) ODN光缆容量配置:应通过对用户和业务需求进行预测, 由下至上进行考虑, 光缆芯数将视需安装的光分路器数量, 应考虑主干光缆的长期稳定性、配线光缆的灵活性, 以及整体网络的可靠性, 并考虑未来升速的需要及适当考虑向FTTH演进的光缆纤芯需求, 对E P O N系统, O D N的总分路比应按1∶2或1∶4 (光分路器数量;光缆纤芯数) 配置。
4 结语
GPON系统具备高安全性、高经济性以及具备组播业务支持及端到端管理能力的综合承载能力, 实现光纤的进一步延伸, 为综合业务竞争做好充分准备。随着GPON业务相关标准以及网络技术和设备的逐步成熟, 电信运营商的生产、运营成本、人力成本明显降低, 将促进相关制造业务、技术研发服务、企业经营、销售、产品售后服务、网上业务的快速发展, 为通信企业带来了无限商机, 使业务产业链各环节不断延伸, 产生很好的社会效益。
参考文献
[1]秦建兵, 王坤, 周骏华.EPON网络中OAM子层的扩展[J].光学仪器, 2010, 27 (5) :43～46.
[2]敖立.EPON和GPON技术及产品比较[J].佳工机电网, 2009, 12 (3) .
[3]ITUTSG15COM15 92 G.984.1 2008, General characteristics for Gigabit ca-pable Passive Optical Networks (GPON) [S].
GPON技术的应用场景浅析 篇5
一、GPON的系统结构
GPON技术的物理结构与已有的PON (点到多点的无源光网络) 类似, 也是由局端的OLT (光线路终端) , 用户端的ONT/ONU (光网络终端或称作光网络单元) , 连接前两种设备由单模光纤 (SM fiber) 和无源分光器 (Splitter) 组成的ODN (光分配网络) 以及网管系统组成。如图:
其中OLT为接入网提供网络侧与核心网之间的接口设备, 上联至IP骨干网及PSTN、CATV, 通过ODN (光分配单元) 与各终端ONU连接。作为GPON系统的核心功能设备, OLT具有集中带宽分配、控制各ONU、实时监控、运行维护管理GPON系统的功能。ONU为接入网提供用户侧的接口, 提供话音、数据、视频等多业务流与用户终端接入, 受OLT集中控制。ODN单元由单模光纤 (SM fiber) 和无源分光器 (splitter) 组成, 该系统支持的分支比为1∶16/32/64, 随着光收发模块的发展演进, 支持的分支比将达到1∶128。在同一根光纤上, GPON可使用波分复用 (WDM) 技术实现信号的双向传输, 上下行数据工作于不同波长, 下行数据采用广播方式发送, 上行数据采用基于统计复用的时分多址 (TDMA) 方式接入。下行采用1490nm的波长传送, 上行采用1310nm的波长传送。
1.1 GPON标准协议
GPON标准协议支撑:
*ITU-T G.984.1:GPON网络结构;GPON网络参数说明;保护倒换组网要求。
*ITU-T G.984.2:PDM层规格要求;2.488Gbps下行光接口参数规格要求;1.244Gbps上行光接口参数规格要求;物理层开销分配。
*ITU-T G.984.3:GPON TC层规格要求;GTC复用结构及协议栈介绍;GTC帧结构介绍;ONU注册激活流程;DBA规格要求;告警和性能。
*ITU-T G.984.4:OMCI消息结构介绍;OMCI设备管理框架;OMCI实现原理简述。
*ITU G.984.5:增强波长范围;WBF波长过滤器功能。
1.2 GPON具有如下主要技术特点技术特点
(1) 业务支持能力强, 具有全业务接入能力。GPON系统可以提供包括64kbit/s业务、E1电路业务、ATM业务、IP业务和CATV等在内的全业务接入能力, 是提供语音、数据和视频综合业务接入的理想技术。
(2) 可提供较高带宽和较远的覆盖距离。GPON系统可以提供下行2.488Gbit/s, 上行1.244Gbit/s的带宽。此外, GPON系统中一个OLT可以支持128个ONU并支持20km传输 (OLT-ONU) 。
(3) 带宽分配灵活, 有服务质量保证。GPON系统中采用的DBA算法可以灵活调用带宽, 能够保证各种不同类型和等级业务的服务质量。
(4) ODN的无源特性减少了故障点, 便于维护。GPON系统在光传输过程中不需要电源, 没有电子部件, 因此容易铺设, 并避免了电磁干扰和雷电影响, 减少了线路和外部设备的故障率, 简化了供电, 在很大程度上节省了运营成本和管理成本。
(5) PON可以采用级联的ODN结构, 即多个光分路器可以进行级联, 大大节约了主干光缆。
(6) 系统扩展容易, 便于升级。PON系统模块化程度高, 对局端资源占用很少, 树型拓扑结构使系统扩展容易。
二、GPON的组网模式、应用场景
GPON实际运行中组网模式如下图:
根据光纤自OLT机房建设到终端ONU位置不同, 光通信网络可以分为FTTH (光纤入户) 、FTTB (光纤到楼) 、FTTC (光纤到街道)
2.1 FTTH接入场景
场景一专线类型
广东四会华祺衣架有限公司互联网、语言专线接入, 组网图如下:
此场景可适用于大客户的接入, 如大型网吧Internet接入, 企事业单位的专线接入 (包括以太网的专线接入和DDN的数据专线接入) 。
场景二社区家庭宽带
广东四会空港城小区家庭宽带接入, 组网图如下:
此场景适用于新建大型小区, 相对传统XDSL的接入方式, 使用低廉的光纤设备更节约了运营商建设成本, 同时GPON的高带宽特征, 给用户更好的网络体验。目前此场景已经广泛应用于各城市新建小区。
2.2 FTTB接入场景
场景一FTTB+LAN
广东四会华星花园小区宽带接入, 组网图如下:
场景二FTTB+WLAN
山东还乡店小区WLAN覆盖, 组网如下图:
2.3 FTTC应用场景
场景一FTTC+EOC
广东四会江谷移动广电合作项目, 组网图如下:
此场景利用原有同轴电缆, 通过EOC把以太网信号耦合到同轴电缆上, 同时把有限电视信号、以太网信号传递到每个原有同轴电缆用户。
场景二FTTC+XDSL
广东肇庆鼎湖山泉职工宿舍网络改造, 组网示意图如下:
此场景GPON网络与现有用户端现有的铜缆资源完美的融合。
相对于GPON解决客户商业类型业务, GPON也可以解决移动业务的收集, GPON设备可以为用户在接入层传输节点提供高质量的TDM业务接口和以太网接口;使用E1接口可以连接移动基站设备 (BTS) , Ethernet接口可以连接WLAN的AP设备。在未来的3G时代, BTS不仅要使用数量更多的E1传输接口来满足传统语音的要求, 也需要以太网端口来解决3G的数据通信需求。而GPON恰好可以在接入层面上可以很好地解决两种业务的同一平台传输的要求, 组网如图:
三、结束语
基于点到多点的PON接入模式, 节省了运营商在馈线段的光纤资源, ODN无源网络结构, 实现了免维护和电耗, 丰富的接口类型实现了GPON的全业务接入能力, 20KM物理光路覆盖范围, 以及2.5下行/1.5G上行传输速率, GPON技术具有众多优势, 最终将原本复杂的接入网络层次加以改造简化, 适用于各类接入场景, 实用于各运营商, 给人们提供优质的通信生活体验。
摘要：本文简单的介绍GPON技术的组成结构, 组网模式, 应用场景。
关键词：GPON,系统结构,组网模式,FTTX
参考文献
[1]宋显建——GPON技术介绍-瑞斯康达
[2]GPON技术原理及应用-烽火通信科技股份有限公司
GPON技术及其应用部署研究 篇6
关键词：GPON,EPON,宽带接入,光接入网
0 引言
光接入网被认为是解决接入网的带宽问题的最重要的技术手段之一[1]。事实上, 光纤到户 (FTTH, Fiber To The Home) 的概念在上世纪八十年代就已经有人提出, 但是由于当时网络建设成本、技术方案成熟度以及业务需求等方面的原因, 并未能得到足够的重视, 更没有运营商进行大规模的推广和应用。但是随着光接入网技术的不断进步, 尤其是光纤通信系统在技术上的逐步成熟和成本上的不断降低, 再加上国家三网融合的良好契机, FTTH开始被许多运营商所重视。针对FTTH, 无源光网络 (PON) 被业界普遍认为是最具有应用前景和市场预期的技术。其原因在于, 无源光网络改变了传统点对点的接入模式, 而采用了更为经济实用, 同时是更适合未来趋势的面向多业务的用户接入技术。PON一般其下行采用TDM广播方式、上行采用TDMA (时分多址接入) 方式, 组成点到多点树形拓扑结构。作为光接入技术, PON最大的亮点就是“无源”, 即光分配网络 (ODN) 中不含有任何有源电子器件及电子电源, 全部由光分路器 (Splitter) 等无源器件组成, 管理维护运营成本较低。
目前的无源光网络存在三种技术体系, 统称为x PON, 分别是ATM无源光网络 (APON) 、以太网无源光网络 (EPON, Ethernet Passive Optical Network) 以及吉比特无源光网络 (GPON, Gigabit-capable Passive Optical Network) [2]。在这三种技术体系中, APON技术是最早被提出来的, 其核心是采用ATM作为传送技术。显然, APON存在致命的弱点, 即成本昂贵。因此APON并未能得到很好的发展, 逐渐淡出主流。从目前的情况来看, EPON和GPON是目前PON的两个主要发展方向。
本文将以GPON为研究内容, 通过分析GPON的技术特点, 以及与EPON进行对比分析, 阐述和总结GPON网络以及未来的发展趋势, 并结合某市的实际情况, 分析其GPON的宽带网络部署规划原则、方案以及具体实施策略。
1 GPON网络分析
1.1 GPON网络概述
GPON最早由FSAN组织于2002年9月提出, 随后ITU-T在此基础上, 于2003年和2004年分别完成了G.984.1、G.984.2以及G.984.3三个标准, 即通常所说的ITU-TG.984.x标准[3]。其依靠先进的接入标准、高带宽、高效率、强大的对TDM业务支撑能力、丰富的具有Qo S保证的用户接口、强大的OAM能力、宽广的覆盖范围以及电信级的管理平台等优势, 得到了学术界和产业界的热捧, 甚至被许多人认为是综合改造现有网络架构, 以便实现真正的全宽带业务的理想技术[4]。
和其他的PON相类似, GPON网络也是由局侧的光线路终端 (OLT) 、用户侧的光网络单元 (ONU) 以及光分配网络 (ODN) 组成[5]。不管是EPON还是GPON, 其典型的拓扑结构如图1所示。
在这个网络拓扑结构中, 核心网与网络的接口由OLT来提供, 并通过ODN与各个ONU相连接。OLT是GPON网络结构的核心设备, 其主要功能是集中带宽分配、实时监控、控制各个ONU以及维护管理GPON整个系统。而对于ONU来说, 则是用户的接口, 主要提供传统语音以及新的数据例如图像和视频等业务流与ODN的接入。
1.2 GPON与EPON比较
EPON的提出早于GPON。这是2000年年底由EFMA基于802.3规范所提出的, 其基本思想是, 将信息封装为以太网帧, 并在PON的网络上传输, 并采用了单纤WDM和TDM技术来共享带宽。从目前来看, GPON和EPON处于相对均衡的状态, 而且很可能会长期保持这种均衡。采用GPON的主要市场在欧美, 而采用EPON的主要区域则是在亚太市场[6]。对于我国来说, 三大运营商有一家采用了GPON网络, 而另外两家则是采用了EPON。
从技术成熟度的角度来说, EPON的发起者是IEEE 802.3, 其物理层、多点协议控制以及运行维护管理等标准相对成熟, 均为以太网技术的延续, 同属于802.3体系结构的范畴。而GPON的定义则是由ITU-U G.984提出来的, 为了支持ATM等多种协议, 其封装结构GEM是全新定义的[7], 因此成熟度方面EPON优于GPON。
从产业链的角度来说, 由于EPON所采用的以太网技术相对成熟, 因此其模块的生产厂家多, 转型容易, 这在客观上也使得EPON迅速发展。而相对来说, GPON则因为相对较新, 设备生产需要较大的投入, 产业规模暂时较小。在产业链方面, GPON的发展滞后于EPON。
在影响传输效率最为重要的因素之一即带宽开销方面, 由于不同的模型计算会产生不同的结果, 因此本文在针对单一以太网业务的简化模型中进行分析, 可以看到:EPON主要包括线路编码开销、封装开销、PON调度开销 (如突发开销和控制协议开销) 等, 其总开销约为37%, 而GPON则几乎不存在线路编码开销, 封装开销、突发开销、控制协议开销也远小于EPON, 大约仅为10%左右。
在速率等级方面, GPON占有明显的优势。EPON的上下行速率均为1.25Gbit/s, 而GPON除了这个上下行速率之外, 还支持2.5Gbit/s的下行速率, 以及155Mbit/s和2.5Gbit/s的上行速率。显然, 在实际的市场运作中, GPON可以根据不同的带宽需求进行不同价格不同光器件的选择, 以便实现用户需求下的最优化方案, 而EPON由于速率等级相对单一, 因此难免会出现带宽利用率不足或者超负荷的情况。
在业务层面, EPON由于是以太网技术的延伸, 所以对IP数据包业务可以无缝对接, 对于类似Vo IP、IPTV等以IP和以太网为承载的业务具有很好的兼容性, 但是不适用于同步TDM的传输。GPON则因为其协议的制定思想考虑, 能够更好地支持TDM服务, 对可预见的未来新业务具有更好的支持[8]。
在成本方面, 由于EPON的技术相对成熟, 生产厂商较多, 因此EPON芯片价格低, 同时EPON对FP发射机和PIN的要求也不如GPON高。同时由于EPON在推动过程中对产品线的部署做了提前的规划以及产品的实验, 因此可以迅速地发展和建立完善的产业链。而GPON无论在芯片技术门槛、生产厂商、对发射机和接收机的要求以及产业链建设等方面, 与EPON比都存在严重的滞后。可以说, 不管是短期内, 还是可以预见的较长一段时间, 与EPON相比GPON在成本上都很难形成有挑战的竞争力。
总结起来, GPON和EPON的区别如表1所示。可以说, 尽管EPON从成本和目前的市场状况来看占据了一定的优势, 但是GPON具有更远的传输距离, 更高的带宽, 以及更为优良的分光特性。如果说EPON代表了目前的主流, 那么GPON就是未来的发展趋势。
2 GPON的应用建设研究
下面将以某市T的GPON部署宽带网络为例, 研究和分析该市在GPON实际规划和建设中所面临的问题、需求以及对应的解决思路、策略。
2.1 宽带接入网现状
对于T市来说, 和我国许多其他中大型城市类似, 本地宽带接入网存在着DSL、小区LAN、PON+LAN、PON+DSL四种形式。其中, DSL和传统LAN方式的接入点均通过裸光纤 (FE或GE光口) 上联至IP城域网, 而PON+LAN以及PON+DSL方式的接入点则通过OLT设备上联至IP城域网。但是在T市, 目前主要的接入方式还是DSL, 其次才是别的接入方式。但是值得注意的是, 随着FTTH的推进, T市城区新建区域已经全部都采用了FTTH的方式进行建设, 而在一些相对较为发达和富裕的农村地区, 也正在进行FTTH的改造[9,10]。这为GPON技术的网络部署打下了一定的基础。
2.2 需求分析
对于利用GPON进行网络部署, 最关键的一点, 也是GPON最大的优势在于, 其能够提供优化的最大带宽给用户。而用户对带宽的需求是靠对各种业务的使用来驱动的, 用户使用的业务越丰富, 内容越多, 则其相应的带宽需求越大[11]。
对于家庭用户来说, 对信息服务的主要业务需求包若如下几类[12]:
(1) 沟通类业务:用于满足家庭成员的沟通与交流需求, 主要包括宽带语音、视频通信、即时通信等;
(2) 娱乐类业务:主要用于满足家庭成员的休闲娱乐需求, 主要包括电视直播、视/音频点播、网络游戏、家庭媒体共享和存取等;
(3) 信息类业务:用于满足家庭成员获取生活、娱乐等综合信息需求, 主要包括信息浏览、定制与推送业务等;
(4) 办公类业务:用于满足家庭成员家庭内部与外部进行商务沟通、协同办公等需求的业务;
(5) 生活应用类业务:用于满足家庭成员日常生活便利及家居智能化需求, 主要包括家庭监控、电子支付、智能家居、远程医疗、远程教育、电子购物等。
而对于商用用户来说, 其业务需求则略有不同:
(1) 视频会议:由于许多商用用户都不可避免地存在异地协同工作的需要, 因此远距离的语音和视频业务是商用用户的需求重点。同时, 相应地数据共享业务, 例如文本文档的传输共享、多媒体音视频共享、白板批注等基本功能, 也同样是重要需求;
(2) 网络视频监控:和传统的模拟视频监控以及正在发展中的数字视频监控相比, 网络视频监控具有监控范围广、组网难度低、系统及应用扩展性强、查看简单等优势, 因此在一些公共场合具有得天独厚的优势。例如利用视频监控帮助高校等机构实现教学远程观摩、监考和校园安全等需求, 而一些高危或者关乎国家基础设施的领域, 例如石油工业、银行、道路交通、环境监测、电力、民航以及海关等, 则对网络视频监控有着更为迫切的需求。
在这样不同的需求下, 可以大致分析出对于网络带宽的基本要求。
(1) 大众业务在网络带宽大于100kbps时就能开展, 如果带宽过小, 主要问题在于用户体验度会降低;
(2) 信息浏览获取类业务, 往往要求带宽大于100kbps, 典型的如互动上传图像、视频等多媒体的文件、导航和地图业务中的定位与搜索等;
(3) 在线音乐/视频业务, 一般带宽要求至少要在300kbps以上, 才能够达到流畅欣赏在线音乐/视频的体验度, 如果是音质、画质比较高的音乐和视频, 则带宽需求则基本在1Mbps以上;
(4) 网络游戏并非带宽消耗大户, 大多数网络游戏, 在进入游戏时对带宽的要求比较高, 游戏运行时所需要的带宽就非常小了。平均下来, 一款网络游戏所需要的带宽在300Kbps左右, 一些非3D的网络游戏, 所需要的带宽更小;
(5) IP语音电话占用带宽较小, 上下行200kbps就可以满足;
(6) 家庭用标清电视一般在1Mbps就可以满足需求, 但是如果是高清的IPTV, 则至少需要8Mbps的带宽, 才能满足流畅观看的要求。
由此大致可以预见到, 用户对于宽带接入网的接入能力要求, 很快就将从目前1Mbps等级发展到10Mbps左右, 而随着多媒体业务, 尤其是蓝光等高清视频业务的进一步发展, 接入网带宽需求很可能在5~10年内达到100Mbps。
2.3 规划思路
虽然在未来的长期规划中, 已经明确FTTH的建设优先采用GPON网络的方式进行, 但是由于历史的原因, 不可避免地存在EPON与GPON共存的情况。因此, 在整体规划上, 一方面要结合FTTH网络建设和业务发展的目标, 充分考虑原有EPON成熟度以及GPON建设工作量的问题, 另一方面则需要制定合理的GPON引入计划, 有序推进各项工作的开展, 尽快开展GPON FTTH网络的规模建设[13,14]。
在ODN网络方面, 与FTTH直接配套的接入光缆属于整体接入光缆网的一部分, 包括主干、配线和引入三个层面。主干光缆应立足长远规划的基本结构, 适当超前部署;配线光缆应立足后续快速覆盖, 贴近小区楼宇等关键位置;引入光缆则立足市场发展按需布放。其中, 配线节点和配线光缆是FTTH规模部署的重点, 应根据接入光缆及ODN网络规划的目标节点, 在划分好的光缆网格中部署落实, 同一网格内的配线节点原则上应同步实施。
在分场景建设方面, FTTH对楼内光缆及室内布线有较高要求, 楼内线槽、暗管及户内布线的具体情况必须提前综合考虑, 才能满足后期FTTH规模发展及业务开通的需要。一般分为全覆盖与薄覆盖两种方式。全覆盖指按单个驻地网建设单元内的总房屋套数规模, 规划建设所有FTTH ODN相关线缆、器件等, 视具体场景包含楼内垂直光缆、水平皮线光缆、用户光纤面板、分光器等。全覆盖方式一次性投资较高, 但在最终业务开通时只需安装调通户内终端, 一般适用于城市新建区域、新建楼宇等高带宽需求明确的场景。薄覆盖指单个驻地网建设单元的引入光缆按总房屋套数规模的一定比例规划并建设相应芯数光缆, 初期网络建设投资较低, 沉淀资源较少, 可快速覆盖提供高带宽能力, 主要用于对现有区域进行FTTH改造。
3 结论
本文首先对GPON技术进行了简单的回顾和介绍, 然后通过对GPON和EPON技术在技术成熟度、产业链、带宽开销、速率、业务支持范围以及成本等角度进行对比分析, 指出尽管现阶段EPON在市场状况方面占据了一定的优势, 但是从未来长远的发展来看, GPON在传输距离、带宽以及性能方面都具备更大的优势, 可以说EPON代表着现阶段的技术主流, 而GPON则是代表了未来的发展方向。最后, 本文还以某市的GPON网络部署为例, 分析了与该市类似的我国中型城市的宽带接入网现状, 以及未来由于业务需求的变化所带来的带宽需求的变化, 进而提供了在以GPON为核心的FTTH网络建设规划中所采用的整体思路和策略。
GPON系统的电源设计及应用 篇7
目前, GPON系统的供电电源一般采用Buck (降压型) 拓扑结构。本文将采用目前两款被广泛应用在GPON系统的典型降压型电源芯片来介绍其应用。
AOZ1050/AOZ1051是集成度较高的同步整流电流型Buck芯片, 两个低Rdson的MOSFET-整流管 (PMOS) 和续流管 (NMOS) 被集成在芯片内, 最高工作效率可达95%。由于芯片具有较高的工作频率-500kHz, 这样就会减小对外围电感的尺寸要求。另外, 高的工作频率可以减小输出的电压纹波, 所以, 输出电容的容值和尺寸也可以适当的减小。这样, 在排列相对密集的系统板上, 很大程度节省了空间, 也可以减少成本。AOZ1050/AOZ1051的环路补偿引脚外置, 这样就可以根据不同的应用条件灵活地调节系统的稳定性和带宽。AOZ1050/AOZ1051的反馈脚电压是0.8 V, 对于不同输出电压可以基于0.8V选择合适阻值的分压电阻获得。另外, AOZ1050/AOZ1051有软启动的功能, 使用者可以通过改变外置的软起动电容来实现合适的输出电压启动时间, 软起动功能还可以抑制电源启动时输入的冲击电流。芯片的使能端 (EN) 是高有效, 可以灵活有效地控制电源芯片的开和关, 系统的可控性更强。AOZ1050/AOZ1051还有短路保护和过温度保护的功能, 可以使系统工作更加安全可靠。图1是AOZ1050/AOZ1051的应用示意图。
AOZ1050与AOZ1051的区别在于AOZ1050的最大持续供电电流是2A, 而AOZ1051是3A, 使用者可以根据不同的系统要求来选择合适的电源芯片。下面我们以AOZ1051为例, 讨论AOZ1051在基于BROADCOM主芯片的GPON系统上的应用。
在此GPON系统的主芯片的供电电源应用中, 电源的输入电压为12V, 提供的输出电压一般分为1.2V, 1.8V, 2.5V, 3.3V, 5V。其中, 1.2V, 1.8V, 2.5V, 3.3V为主芯片供电, 1.2V, 3.3V电压由两颗AOZ1051提供, 1.8V由3.3V通过一颗AOS的AOZ1605 (低轻载损耗的同步整流buck变换器) 获得, 2.5V由3.3V通过PNP三极管提供。5 V为U S B口供电, 由一颗AOZ1050提供。图2为电源系统的框架图。
其中, 1.2V, 2.5V, 3.3V有着启动时序的要求。图3是时序示意图。
由于对AOZ1051的启动时序有着严格的要求, 那么我们可以通过改变软起动电容来满足启动时序的要求。
首先对AOZ1050/AOZ1051的软起动功能的实现做一下介绍。软起动的目的是当输入电压启动时, 使输出电压更加平滑, 单调。另外, 减少输入的冲击电流。如果没有软起动功能, 由于反馈误差放大器的基准远远早于输出电压建立, 那么放大器的输出电压 (COMP) 电压达到最高值。这时, 电源的占空比达到最大值, 输出电压迅速上升。这会造成输出电压有很大的过冲电压, 损坏电感。另外, 由于电源的占空比达到最大值, 芯片工作在PWM所决定的最大电流值, 大的电流应力会造成芯片发热损坏。软起动的功能都是通过控制启动时的占空比, 使占空比逐渐增大来实现的。所以, 选择合适的软起动电容, 可以有效地调整和控制输出电压的上电时间。
根据表1的时序要求, 选择AOZ1051的外围参数。
基于表2中的AOZ1051的外围参数进行实际测试, 实际测试波形见图4。
图4中, 通道2 (蓝色) :2.5V;通道3 (紫色) :1.2V;通道3 (黄色) :3.3V。
表3中记录了实测结果。经过实际测试, 表2中AOZ1051外围参数的选择可以满足基于主芯片BCM68XX的GPON系统的上电时序要求。
根据表2中的参数, 进行环路稳定性测试。图5和图6, 分别为1.2V、3.3V输出实测的波特图, 测试结果证明, 系统稳定性和动态响应满足要求。
另外, 值得注意的是系统实际工作中, 可能会有各种异常状况出现。这些异常情况可能会导致过载甚至短路, 这就需要电源芯片具有安全有效的保护功能防止系统和芯片自身的损坏。那么, 下面对AOZ1050/AOZ1051过流保护功能做一下详细的介绍。
AOZ1051的输出过载和短路保护功能是通过控制COMP电压来实现的, 如果输出过载或者短路, 那么误差放大器的输出 (COMP) 电压将会上升, 当COMP电压达到2V时, 芯片内的整流管被关断, 同时软起动电容开始放电的, 当软起动电容的电压为0时, 芯片复位结束, 重新起动, 如果此时输出仍处于短路或过载状态, 那么AOZ1051重复上述动作。这种保护方式被称作“打嗝”。这种方式可以防止系统在高电压输入, 低电压大电流输出时, 由于电感电流无法复位而造成的饱和, 损坏芯片。这是因为, 在高压输入, 低压输出的条件下, 由于占空比很小, 上管导通时间很短。当上管 (整流管) 所需的导通时间被芯片本身允许的最小导通时间限制时 (即实际的占空比大于系统正常工作所需的占空比) , 电感的伏秒平衡被打破, 电感电流无法复位。另外, 由于芯片的最小导通时间与芯片过流保护的延迟时间相当。所以, 此时普通的cycle by cycle模式的过流保护已经无法有效对电流进行限制, 见图7。图中, t1为整流管实际所需的导通时间, t2为芯片的最小导通限制时间, IL为电感电流, Vgs为整流管驱动电压。这就导致电感电流逐周期递增, 最终使电感饱和, 损坏芯片。
AOZ1051的“打嗝”模式的过载保护电路是利用环路中电感电流对COMP电压的影响, 安全有效地关断
芯片。即当电感电流增加时, COMP电压随之增加, 当COMP电压到达2V时, 芯片的整流管, 续流管全部关断, 芯片复位。经过一段时间 (软起动电容的放电时间) 后, AOZ1051重新启动。这样, 可以确保电感电流复位完成, 实现安全可靠的过流保护, 见图8。图中, t1为整流管实际所需的导通时间, t2为芯片的最小导通限制时间, t3为软起动电容的放电时间, IL为电感电流, Vgs为整流管驱动电压
综上所述, AOZ 1 0 5 0/AOZ 1 0 5 1的软起动功能可以灵活有效地调整起动时间, 而且使起动电压更加平滑。环路补偿引脚 (C O M P) 外置可以使芯片稳定工作在不同的应用条件下。另外, AOZ1050/AOZ1051的“打嗝”模式的过流保护功能可以保证系统工作更加安全, 可靠。
摘要：本文对GPON系统的电源设计及应用做了一些介绍。就GPON系统中对电源的启动时序, 基于AOZ1050给出了一些参数的设计, 并且给出了实际的测试波形及系统的实际波特图另外, 介绍了AOZ1050/1051的“打嗝”模式的过流保护的原理及优点。
关键词：GPON,电源,上电时序,过流保护,AOZ1050/1051,AOS
参考文献