目前对于视频业务的期望越来越高，表现为对于视频质量、频道选择能力的要求越来越高，还需要在一个用户家里同时接收多个视频流。对数字电视和高清电视的需求也越来越强，现在超过10%的美国家庭中都拥有至少一套高清电视机，人们可以同时生产和消费视频内容，借助Internet，视频内容可以传送到最广大的地区。em5光波通信
在这个大背景下，不难预见消费者们会很快自己创造出一个可以编辑的节目指南来选择频道或者内容。这个指南将会改变视频业务的前景，因为用户将不再接受被锁定到某个特殊的业务组合中。视频内容将会被录制成一个DVR，当消费者闲暇的时候，可以轻易地从电视传送到PC、手机和PDA当中。em5光波通信
而对于业务提供商来说，提供这些业务需要对原有的网络做很大的改造。最重要的改造是需要全IP的宽带接入网。几十年前建造的铜线接入网的带宽有限。任何限制网络提供完整业务能力的因素都将使业务提供商在竞争中处于劣势。市场研究表明视频业务是一个关键业务，它对消费者选择其他业务比如宽带或者数据业务会产生很大的影响。换句话说，用户对视频业务提供商的选择和对其他业务提供商的选择有很大的相关性。em5光波通信
所有业务转入全IP数字网络首先需要网络转型，因为把视频业务引入到接入网络的时候技术上会产生很大影响。首先，语音、数据和视频在同一个IP架构下实现融合要求接入网络变得更加智能。接入网的智能化就是要改变原来单一的传输机制，新的网络要能对不同业务给予不同的优先级。对IPTV业务进行接入控制（哪个用户分到哪个信道）是接入网智能化的另一个体现。另外智能化还意味着对带宽和业务进行优化以提高整个网络的效率。em5光波通信
其次需要引入光纤来传输下一代视频业务的海量数据。不管把光纤引到节点、路边还是家里，光纤都是未来可以提供几近无限大带宽的唯一媒质。em5光波通信
可扩展性、服务质量和安全性也是对更智能更快速的接入网络的几个重要要求。虽然光纤在提供巨大带宽容量方面有显著优势，但是必须要有与之相匹配的电子器件以保证其经济有效性，并且不能以牺牲服务质量和安全为代价。必须要选择正确的接入技术来满足容量和业务融合的需求。GPON技术在这种背景下脱颖而出成为当仁不让的首选技术。
GPON提供了合适的平台em5光波通信
GPON为网络提供了正确而关键的元素：IP传输、融合的业务、接入网络的智能还有光纤的优势。虽然现在有好几种FTTH的可选技术，但GPON还是最理想的，因为它集合了早先几种技术的优势于一身，比如宽带PON（BPON）以太网PON（EPON）。GPON还结合了高效的以太网传输和强大的服务质量和安全保证。以太网的经济性和赋予GPON最高线路速率的强壮的PON协议更使GPON技术独占鳌头，超越其它各种技术。em5光波通信
GPON下行速率为2.5Gbps，上行为1.2Gbps。比目前其他所有FTTH技术都要高，比EPON带宽的两倍还多，是BPON的四倍。GPON提供了最长的光纤传输距离（典型值为20km，最高60km），最大分光比为64，拥有最高的带宽利用率，以太网业务的带宽利用率约为94%，EPON则为73%。另外GPON和WDM技术的结合研究工作进展迅速，该技术可以通过加入新的波长而成倍地扩展带宽。
可扩展性em5光波通信
IP视频的可扩展性不仅是带宽的可扩展，还有转发业务量和交换业务量的可扩展，以及控制信号流量的可扩展，控制信号用于视频信道的切换。核心GPON技术标准只涉及带宽的可扩展性，但是实际的大规模提供IP视频业务的GPON需要考虑各个因素的扩展性。IP视频业务流通过GPON接口由中心局的接入节点通向成千上万的用户家中。中心局的接入节点通常称为光线路终端（OLT）。实际应用要求几百个直播频道和高渗透率的视频点播信道同时在这个网络上传输。这些频道中大多数都有可能成为HDTV，使用MPEG4的编码方式，HDTV需要大约10Mbps的带宽。
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每个聚合点都可以处理IGMP消息减少了上行控制消息流也降低了对网络带宽的要求。
一个针对视频业务优化的GPON网络可以实现以太网包的线速无阻塞转发和交换。上行带宽可扩展至数十Gbps。GPON在每个用户家中的光网络终端（ONT）可扩展至几百兆bps，甚至达Gbps。em5光波通信
GPON因其固有的点到多点的属性，实现组播和现场直播的视频业务非常方便。GPON中有一个端口是组播专用的。按照用户的频道切换指令，组播树的分支也会做相应的添加或者删除操作。当网络中没有用户观看某个组播频道的时候，这个分支就会被删除。第一个用户开始观看这个频道，通道就会建立，当另外又有用户要观看这个频道的时候，在汇聚点会对这个频道进行复制，然后通过接入网络传送到需要它的用户。当用户量达到千余，频道数量也有几百的时候，IP视频的可控性就会和带宽以及服务质量一样，对用户体验产生重要的影响。em5光波通信
IP视频信道切换使用IGMP协议，图1显示了在GPON网络中IGMP控制消息是如何在GPON网络中被处理的。为了得到更大的可扩展性，每个汇聚节点都具备了处理IGMP消息的能力，当对端的信道不可用的时候会把消息继续传送到其上游节点。这很大程度上减少了上游控制消息流的数量，降低了对接入带宽的需求。em5光波通信
举个例子，如果我们假设每个汇聚节点的组播的效率都是60%，每次通道的转换都有两条IGMP信息，每个机顶盒有四个活跃的频道。每个ONT下带三个机顶盒，每个PON口有64个ONT，每个OLT可以支持40个PON口，那么在汇聚节点的IGMP处理可以把送到上游节点的IGMP消息数量从61440条减少到3933条。使用分布式的IGMP处理机制，业务量可以减少15倍，从而提高了可扩展性和性能。em5光波通信
GPON另一个重要的性能是如果业务提供商希望部署传统的RF视频业务，它可以在一个专用波长上传送RF信号。因为使用了独立的波长，不存在带宽的竞争。
服务质量em5光波通信
视频对服务质量的要求和其它业务，比如高速互联网业务不同，举例来说视频现场直播要求高带宽和低时延、低抖动。视频点播要求高带宽但对时延和抖动的要求不那么苛刻，容许使用统计型业务质量保障。em5光波通信
服务质量的保障意味着要在网络中进行有效的流量管理。GPON的服务质量是如何保证的呢？方法是通过支持不同类型的传输容器（T-CONT），把PON网络中不同类型的业务流归属不同的T-CONT。em5光波通信
GPON与众不同的是它可以使用不同的T-CONT来为不同类型的业务服务。如图2所示，由虚端口，也称GEM端口ID，标识的业务流可以映射到这些T-CONT当中。可以完全隔离不同的业务流，这一点很重要，因为所有的PON都是点到多点的网络，只在终端侧进行业务调度是不够的，尤其对上行方向。因为有可能存在只有低优先级业务的ONT和只有高优先级业务的ONT。em5光波通信
有了T-CONT，高优先级业务的服务质量可以在整个PON网络中都得到保证，而不是只局限在终端侧。下行视频直播业务的服务质量由OLT侧的业务调度机制就能够有效保障；而上行方向T-CONT可以为视频控制信令流预留带宽，保证低时延传输。对于所有的双向业务，例如视频会议和语音，T-CONT也是非常重要的，因为这些业务对时延和抖动都有严格的要求。当允许对高速率数据业务的突发流量进行动态带宽调整时，T-CONT可以保证最小的带宽。
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使用GEM端口ID标记把业务流分成不同的优先级，装入不同的T-CONT是提供服务质量保证的主要方式，所有双向业务的服务质量和IPTV控制都可以保证。em5光波通信
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GPON可以被认为是带有一些三层功能的可以升级的二层交换技术。GPON终端（OLT和ONT）完成基于802.1p的业务优先级区分和刚才描述的T-CONT带宽分配。业务流量的汇聚和转发基于VLAN标签。这个VLAN标签在家庭网络、骨干网络和GPON终端中都会使用。em5光波通信
GPON可以构建一个有高度扩展性和交换功能的IPTV接入网络，并可以在不需要提供额外的三层路由网络的情况下保证QoS。但是，某些基本的三层功能对于提供额外的灵活性和安全性又是必须的，例如DHCP、ARP代理，以及将DSCP流量优先级映射到基于802.1p的优先级标签。
安全性em5光波通信
GPON有多层的安全机制层来防御来自网络内部和恶意使用者的攻击。首先，GPON保证网元是安全的。比如：可以强制进行用户的认证和鉴权，远程接入使用一个外部数据库，通过RADIUS协议进行认证和鉴权。本地接入也要经过操作员的合法性认证。从物理层访问用户的ONT要受到严格限制以阻止非法用户的使用。只有经过初始化认证的ONT才可以获得有效的序列号。em5光波通信
其次，GPON使用AES算法对净荷进行加密，提供了PON层的安全性。最后，用户端口使用802.1x进行验证。RADIUS服务器用于验证端口。在端口开放以前，数据不能交换。em5光波通信
除了用户端口外，GPON的安全扩展到了连接的主机、服务器及业务类型的有效性。例如，DHCP option 90用于验证DHCP消息，防止虚假DHCP服务器的DOS攻击。DHCP option 82用于实现安全和地址分配策略。当GPON接入点的DHCP代理收到某一个主机的DHCP广播请求时，只会发送单播消息给预先指定的合法DHCP服务器。这就避免了恶意的DHCP服务器取代合法服务器对请求做出回应。em5光波通信
在二层中使用安全的MAC学习方案来过滤非法的流量。这可以限制每端口的MAC地址数量，防止在同一个VLAN的不同端口反复学习相同的MAC地址，减少广播风暴。GPON阻止二层用户间的直接通信以限制未授权用户、保护网络。用户间的通信只能通过三层路由网络进行。em5光波通信
GPON网络中IP视频的安全性通过上述方式得到了进一步的扩展，达到端到端的保障。此外，在视频终端（如机顶盒）和头端设备中，使用的端到端协议保证了内容的安全，提供了版权保护。
迎接挑战em5光波通信
IP视频业务的繁荣和宽带网络的发展不可分割。视频已经和各种通信方式进行了叠加，包括电话和Internet。现在视频语音和数据业务都在同一个宽带网络上传输，业务提供商面临的最大挑战是如何增强宽带网络的性能并进一步降低成本。em5光波通信
GPON为迎接这些挑战提供了一个在服务质量保障、经济性和可扩展性方面都最为优越的平台。不过GPON是一个基于标准的技术，它要在接入网络中完美地提供IPTV业务需要各个标准团体不断的创新和改进。em5光波通信
随着技术的发展，光纤成为提供更大带宽的唯一选择，光纤接入网构架的演进无疑是因市场而异的。光纤离用户家庭越来越近，GPON也顺利地发展成为最有优势的平台，因为它不仅可以传输IP视频业务，对所有现有的业务都可以承载。光纤提供了一个巨大的传输通道，而GPON则把这个通道变成一组可扩展的小通道，服务质量得到了保障，操作管理简单。最重要的是GPON使带宽分配更智能化、更快速，解决了高带宽和低成本的矛盾。每个聚合点都可以处理IGMP消息减少了上行控制消息流也降低了对网络带宽的要求。
