千兆位无源光网络（GPON，Gigabit-Capable Passive Optical Network）属于PON体系中的一员，指大容量高速率的无源光网络。此种网络在铁路运输环境中一直都占有重要地位，负责铁路通信环境中最后一公里这一重要环节，提供自网络汇聚点至各接入用户之间的数据传输解决方案。尤其是当前信息时代之下，铁路运输不断提升速度，因此铁路通信系统的数据传输需求也在提升，在这样的背景下，就更加需要深入剖析GPON网络的技术特征，发现其优势，也才能有的放矢的展开维护，使其成为铁路通信系统的有力支持。
从总体上看，GPON网络在铁路中的应用优势，核心仍然在于安全，因此对GPON技术展开分析，也必须从安全的角度出发，才能有所斩获。具体而言，铁路通信体系之下，GPON的技术特征可以从如下几个主要方面加强理解：
1.动态带宽
动态带宽分配（DBA，Dynamic Bandwidth Assignment）主要用于实现对光节点（ONU，Optical Network Unit)上行传输带宽进行动态调整，依据不同的数据服务以及其优先权来确定需要配给的带宽资源。这种功能能够最大限度地对铁路运输过程中产生的工作数据进行保护，也能够实时保证带宽利用率。为了实现这一功能，GPON技术体系提出了四种优先级可以用于对传输数据进行标记，即固定带宽（Fixed）、保证带宽（Assured）、非保证带宽（Non-assured）和尽力而为带宽（Best-effort）。而T-CONT作为GPON网络中的带宽分配单元，则定义了5个数据类型，并且为不同的数据类型标记出不同的优先等级
2.前向纠错码
前向纠错码（FEC，Forward Error Correction）主要是通过在准备发送的数据中编入冗余，来帮助数据接收端确定传输中是否出现错误，，这本质上是一种校验码。FEC的出现，必然会给GPON数据传输环境带来一定的影响，作为冗余数据而言，其会带来额外的带宽占用，因此对于数据传输通道而言，吞吐量大约会降低约10%，但是误码率却会因为FEC的加入而大幅度降低，会从大约10-3水平降低到10-12水平。因此总体来说，FEC给GPON网络环境带来的利远远大于弊，这在铁路通信领域中，意义尤其重大。总体而言，FEC适合于数据到达对端后通过自身来查验并纠正的业务，不适于查验有重传机制的业务，并且多用于网络状况较差时的数据传输。例如爱面对线路质量差，ONT距离比较远，光功率整体预算余额不足的时候，但同时应当注意，FEC技术通常用于对延时要求比较若的情况，对于高实时要求环境，其适用性必须反复测试确定。
3.加密技术
在GPON传输体系中，从OLT到ONU的下行数据会以广播的形式进行发送，因此相对而言比较公开，如果在这个环节中存在非法ONU，则同样可以获取到相应的数据，因此数据安全就成为了一个重要问题。针对这个薄弱环节，GPON网络多会采用AES-128算法对传输的数据进行加密，并且对加密之后的数据进行传输，这就提升了数据的安全水平。加密本身并不会对GPON网络的性能有所影响，也不会造成数据传输时延的增加。虽然如此，在GPON数据传输过程中，仍然并非所有数据都进行加密，而只是对有安全需要的数据展开加密。在GPON网络体系下，存在安全开启选项，可以在需要的时候进行关闭或者开启。
4.GPON保护技术
在GPON体系之下，OLT设备具有板件级的冗余保护能力，这本身以一种硬件层面的保护，诸如电源板、主控板、PON口等均可以配置主备冗余。这种硬件层面的冗余，直接关系到GPON网络环境的可靠性，在发生故障的时候，可以直接进行切换，而不需要终端数据传输服务。ITU-TG.984.1标准中对GPON网络的冗余保护做出了两种方式定义，二者都能够实现有效的保护切换，其恢复数据传输的时间均不超过50ms。两种保护方式分别为 Type B以及Type C。
Type B保护机制主要面向OLT PON接口和主干光纤提供冗余并且展开保护。当两个方面发生硬件故障的时候，Type B能够支持自动切换到另一路光纤进行数据传输。而在Type B框架之下，可以进一步分为单归属和双归属两种场景保护机制。其中单归属保护机制相对而言组网简单，但是其智能保护从分光器到OLT之间的一段光纤。而双归属则相对而言更为复杂，其组网是将两根主干光纤分别接到两台OLT设备上，从根本上实现了异地容灾。但是与之对应的，在网络构建方面更为复杂，并且在设备投入方面，其建网初期的一次性投入也相对而言比较多。
与Type B相比，Type C为GPON网络提供的保护更为全面，其能够对OLT、分光器、ONU以及光纤进行全面保护，覆盖面比较宽，但是对应的网络结构也更为复杂。在这一领域中，同样可以分出两种保护机制，分别记为OLT单归属和OLT双归属。其中OLT单归属保护机制主要保护范围在ONU与分光器，以及分光器与OLT两段链路上，可以支持在发生故障的情况下，ONU能够快速切换到别用的OLT设备上进行工作，同样可以控制切换恢复工作的时间在50ms范围内。此中保护方式通常用于比较重要的业务环境中，并且能够提供比较高的系统可靠性。重要的业务节点ONU设备会采用双PON口，分别接入OLT的不同接口板，实现多重保护，切实提升GPON网络的可靠性。
而对于OLT双归属保护机制，则是在光纤发生故障的时候，将ONU切换到保护侧链路上，并且向备用的OLT设备进行消息发送，通知其进行切换的原因。随后ONU上的业务会通过保护口发送到备用OLT设备上，展开在保护侧链路上传输业务报文。对于Type C OLT双归属保护倒换业务中断的时间而言，在以太网二层业务环境中可以做到不超过120ms，而在三层业务中则不超过800ms。此种工作模式多用于那些传输行车业务数据的环境之中，相对来说比OLT单归属更加能够保证通信环境的可靠性。核心业务节点采用双PON口的ONU设备，分别通过两条光缆接入相互独立的分光器，再接入不同的OLT的PON接口板，实现用户终端ONU、ODN以及业务汇聚点OLT的多重保护。
GPON忘了技术在铁路用的应用已经基本成熟，其安全技术更是成为保证通信畅通和稳定，以及铁路运行安全的重要支持。
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