光纖全業務網

隨著社會的發展，電信市場的開放以及寬頻新業務的不斷湧現，已逐步形成了電信網、CATV網和計算機網三大網路並存的局面，而如何經濟、高效地構建滿足用戶需要的接入網路更是成為競爭的焦點。

基本介紹

• 中文名：光纖全業務網

概況

隨著社會的發展，電信市場的開放以及寬頻新業務的不斷湧現，已逐步形成了電信網、CATV網和計算機網三大網路並存的局面，而如何經濟、高效地構建滿足用戶需要的接入網路更是成為競爭的焦點。各類IT公司紛紛提出了各種接入網路構建形式，以期在日趨激烈的競爭中占據一席之地。例如：有線電視公司希望利用HFC技術，而電信運營商則傾向於光接入網技術或xDSL技術來開展寬頻接入。但是單一的網路形式難以滿足用戶對多種業務的接入要求，因此國際上提出了統一的接入網路系統—全業務接入網(FSAN)來透明實現包括話音、視像、多媒體數據等所有業務的接入。

從組網形式上看，FSAN並不是一種獨立於其他接入網的新型網路結構，而是旨在利用已有的一些接入網技術來實現全業務接入。該接入網不僅應能支持窄帶、寬頻以及互動式寬頻業務，而且還應支持目前尚未定義的一些新業務，因而要求技術上的先進性和可擴展性；另一方面，應能降低建設費用。而光接入網則是適於FSAN的長遠技術手段。

分類

光接入網就是採用光纖傳輸技術的接入網，從廣義上可以分為有源光網路和無源光網路兩類。

有源光網路

目前常用的有源光網路技術主要是IDLC和光乙太網。

（1）IDLC

綜合數字用戶環路（IDLC）是聯繫用戶終端設備與一個或多個業務網路的傳送設備。綜合數字用戶環路向用戶提供各種電信業務的接入。綜合數字用戶環路的局側終端（COT）側通過有限個標準化的SNI接口與業務網路的網路節點建立連線，綜合數字用戶環路的遠端終端（RT）側通過相關UNI接口，與用戶設備連線。綜合數字用戶環路由OMCS控制，傳輸系統的接口應符合PDH、SDH速率等級規範。

我國於2000年發布了YD/T1054－2000《接入網技術要求——綜合數字環路載波(IDLC)》。IDLC系統是一種基於開放的V5接口的有源光接入網設備，由局端設備(COT，Central Office Terminal)、遠端設備(RT，Remote Terminal)和其間的PDH/SDH光傳輸通道組成，如圖1所示。IDLC技術的低價位和光傳輸特性使其成為窄帶接入網技術的主流。光傳輸也逐漸由採用PDH技術轉向採用SDH技術。內置SDH的接入網主要有以下優勢：①兼容性強。SDH的各種速率接口都有標準規範，在硬體上保證了各供應商設備互聯互通，為統一管理打下了基礎。②完善的自愈保護能力，增加網路可靠性。③藉助SDH的大容量、高可靠性，可組成傳輸與接入的混合網。 AN除承載接入業務外，還可承載GSM基站、交換機中繼等其他業務，降低了整個電信網路的投資。④面向網路發展的升級能力。目前的接入網建設中，一般155Mbit/s速率就能滿足需要，但是隨著電話普及率的提高及寬頻化需求，內置SDH標準化結構可靈活擴展升級。⑤網路操作、維護、管理(OAM)功能大大加強。SDH幀結構中定義了豐富的管理維護開銷位元組，大大方便了維護、管理，由此建立的管理維護系統很容易實現自動故障定位，可以提前發現和解決問題，降低維護成本。⑥有利於向寬頻接入發展。SDH利用虛容器(VC)的特點可映射各級速率的PDH而且能直接接入ATM信號，為向寬頻接入發展提供了一個理想的平台。

圖1 採用V5接口的接入網組網方式

但由於IDLC技術本質上仍然是窄帶技術，支持的業務也很有限(主要是PSTN、ISDN、DDN等)；此外，作為有源設備仍然無法完全擺脫電磁干擾和雷電影響以及有源設備固有的維護問題，因而不是接入網的長遠解決方案。但IDLC的套用使光纖更接近用戶，為向寬頻接入網的演進奠定了基礎。

（2）光乙太網

乙太網技術是1970年由Xerox公司提出的，最初通過同軸電纜讓用戶共享10Mbit/s頻寬。後來，乙太網很快發展到通過無禁止雙絞線傳遞，並採用交換機給用戶提供10Mbit/s的專線連線。今天，交換式乙太網可將100Mbit/s的專線頻寬傳送到桌面，很快還會實現千兆（Gbit/s）到用戶。因快速、廉價、容易使用，這種“即插即用”的技術已成為90%以上的企業區域網路（LAN）的標準技術。嚴格說，傳統乙太網技術不屬於接入網範疇，而屬於用戶駐地網領域。然而其套用領域卻正在向包括接入網在內的其他領域擴展。歷史上，對於企事業用戶，乙太網技術一直是最流行的方法。採用乙太網作為企事業用戶接入手段的主要原因是已有巨大的網路基礎和長期的經驗知識、目前所有流行的作業系統和套用也都是與乙太網兼容、性能價格比好、具有可擴展性、高可靠性以及容易安裝開通等。乙太網接入方式與IP網很適應，技術已有重要突破(LAN交換，大容量MAC地址存儲等)，容量分為10/100/1000Mbit/s三級，可按需升級，10000Mbit/s的乙太網技術也已投入使用。採用專用的無碰撞全雙工光纖連線，已可以使乙太網的傳輸距離大為擴展，完全可以滿足接入網和城域網的套用需要。該方式已成為企事業用戶的主導接入方式，並正在以其原來的形式或修改的形式積極地向其他領域滲透，諸如居民用戶接入、接入網領域、城域網領域乃至廣域網領域。我國已發布通信行業標準YD/T1160－2001《接入網技術要求——基於乙太網技術的寬頻接入網》。

乙太網是實現聚居區大量用戶寬頻上網的較經濟的解決方案，它不僅有利於常規業務的開展，而且有利於增值業務的發展，可以提高用戶的上網質量，增加上網的內容。

① 網路結構

實現小區乙太網接入的網路結構如圖2。

圖2 小區乙太網接入的網路結構

小區內二層設備採用乙太網交換機。乙太網交換機具有設備管理、VLAN功能，每用戶一個VLAN，並能將VLAN號傳至小區業務網關。

小區中心配置處理能力較強、容量較大的乙太網交換機和業務網關，上級接口採用光纖接口，接入收斂層的更高性能的多層乙太網交換機。小區內採用光纖到樓，樓內可根據需要配置相應規格的乙太網交換機。五類線入戶，為最終用戶提供10/100Mbit/s乙太網高速接入，且用戶端不需終端Modem設備，能夠最佳地支持多種協定和套用軟體。增強型的10Mbit/s乙太網交換機，最遠可提供長達200m的乙太網接入(傳統的乙太網交換機10Mbit/s接入僅為100m)，提高了設備的覆蓋面積。

可通過連線埠物理隔離或VLAN劃分等方式實現小區用戶之間的安全性和保密性。小區用戶的業務實現和管理，由小區業務網關與公網BAS配合完成。

小區乙太網通過業務網關接入公網。業務網關與BAS配合使用，可以減少對BAS的壓力，靈活實現多種ISP用戶的接入，能夠完全提供公網ISP對小區內部用戶的管理和計費，小區內部用戶訪問公網業務的計費和管理可以完全委託公網ISP實現。利用業務網關，能夠方便地實現小區本地業務，小區通過增加RADIUS伺服器，可以成為小的本地ISP，可以由小區經營者對內部用戶採取更靈活的用戶策略，由業務網關實現二次計費，提供對小區內部用戶和外部公網上聯接口頻寬的計費。

② 業務開展

基於乙太網的接入網所承載的業務以基於IP的業務為主，由於其具有較高的網路速率，可以為高速網際網路接入、語音、視頻、圖文等互動服務以及視頻廣播服務等提供綜合業務接入平台。

利用乙太網技術建設小區寬頻網路重要的一點是可以節省投資。但在實際操作過程中，一方面由於在建網初期，乙太網投資須一次性到位，另一方面，目前小區的寬頻用戶比例普遍偏低，結果使得實際每戶的成本大幅提高，其投資回收有一個長期的過程，對投資商的經濟壓力較大。

利用乙太網技術所建的小區寬頻網路，其缺點是：不能提供傳統話音業務；對於未建立區域網路的住宅小區，須重新建立區域網路；五類線的距離有限制(最大100m)；用戶管理較難實現；樓道交換機的供電問題。其優點是：技術成熟；能百分之百覆蓋小區用戶；所建寬頻網路能與小區物業管理平台結合起來，成為小區統一的傳輸平台。

有源光網路

無源光網路是一種純介質網路，徹底避免了電磁干擾和雷電影響以及維護問題，是電信維護部門長期期待的技術。無源光網路的業務透明性好，原則上可適用於任何制式和速率的信號。

（1）窄帶PON

PON（無源光網路）是指（光配線網中）不含有任何電子器件及電子電源，ODN全部由光分路器（Splitter）等無源器件組成，不需要貴重的有源電子設備。一個無源光網路包括一個安裝於中心控制站的光線路終端（OLT），以及一批配套的安裝於用戶場所的光網路單元（ONUs）。在OLT與ONU之間的光配線網（ODN）包含了光纖以及無源分光器或者耦合器。

ITU-T第15研究組從1992年開始對窄帶光接入網(2Mbit/s業務速率以下)進行標準化研究，然而由於這一領域技術選擇的多樣性，標準化進展十分緩慢，直到1995年11月才產生了第一個有關無源光網路的建議，即G.PONA。1996年5月 G.PONA獲得通過並改編為G.982,對涉及窄帶基於無源光網路的光接入網的一些基本問題達成了共識。我國也已發布相關通信行業標準YD/T1077－2000《接入網技術要求—窄帶無源光網路(PON)》。通常光接入網(OAN，Optical Access Network)即指PON。

① OAN的參考配置

OAN的參考配置與業務無關，而且包含Q3接口,如圖3所示。其套用方式包括FTTC、FTTB、FTTO和FTTH。

a．光纖類型

考慮到成本及網路的統一性，規定使用符合G.652建議規範的常規單模光纖。

b．傳輸復用技術

傳輸復用技術主要完成光線路終端(OLT，Optical Line Terminal)和光網路單元(ONU，Optical Network Unit)連線的功能，其連線可以是點對多點，也可以是點對點的方式。多點接入方式有多種，如時分多址接入(TDMA)、副載波多址接入(SCMA)等。G.982是基於TDMA方式，但不排除其他接入方式。

圖3 光接入網的參考配置

雙向傳輸方式有以下幾種：

· 空分復用(SDM)，採用兩根光纖，單工工作方式，工作波長限定在1310nm區。

· 時間壓縮復用(TCM)，採用單根光纖，半雙工工作方式，工作波長限定在1310nm區。

· 波分復用(WDM)，採用單根光纖，異波長雙工。上行傳輸(ONU到OLT)必須工作在1310nm波長區，下行傳輸(OLT到ONU)工作在1310nm波長區或1550nm波長區。當上行、下行傳輸均工作在1310nm波長區時，上行信號處於1310nm波長區高端，下行信號處於1310nm波長區低端。

· 副載波復用(SCM)，採用單根光纖，工作波長區既可以是1310nm波長區，也可以是1550nm波長區。

c．波長分配

1310nm波長區，波長分配範圍是1260～1360nm；1550nm波長區，波長分配範圍是1480～1580nm；測試或監視信號的傳輸應採用其他波長；當採用光放大器時，上述波長範圍可能變窄。

② OAN的系統規範

a．OAN容量和ONU類別

表1給出了G.982所規定的OAN容量和ONU類別。ONU的類別按照其用戶側所需要的最大的通透容量來規定，即以B通路(64kbit/s承載通路)為其基本度量單位，而控制和信令一般不包括在內，除非在承載通路內(例如ISDN基群速率接入)。

表1 OAN容量和ONU分類

參數	類型I (如SDM和WDM)	類型II (如TCM)
OAN 容量	至少4個ODN接口， 總容量至少800B。 每個ODN接口至少200B	至少4個ODN接口， 總容量至少800B。 每個ODN接口至少100B
ONU 分類	1類：至少2B 2類：至少16B * 3類：至少32B 4類：至少64B 5類：至少128B *	1類：至少2B 2類：至少16B * 3類：至少32B 4類：至少64B 5類：至少128B *

*.G.982未規範，但國內已規範。

b．OAN達到的邏輯距離限制

表2給出了建議的邏輯距離限制。邏輯距離是指因幀結構、ONU數量等因素所限定的理論上可達的最大傳輸距離，與光功率預算無關。

表2 建議的邏輯距離限制

距離	類型I	類型II
20km	支持至少16路分支比	支持至少8路分支比
10km	支持至少32路分支比	支持至少16路分支比

需要注意的是系統設計還必須保證光配線網(ODN，Optical Distribution Network)中不同光纖之間的距離差別可以為0～5km之間的任意值。

c．最大信號傳輸時延

信號傳輸時延指平均信號傳輸延遲時間，為上行和下行延遲時間的平均值。OAN的時延定義為ONU的用戶側和OLT網路之間的時延，最大為1.5ms，即參考點V和參考點T之間(FTTH套用)或參考點V和參考點a之間(FTTC、FTTB和FTTO套用)的時延。此時V參考點與T參考點之間的最大信號傳輸時延仍滿足2ms的指標要求。

③ ONU的功能要求

ONU提供與ODN之間的光接口，實現OAN用戶側的接口功能。ONU可以位於用戶住宅的室內(FTTB、FTTO和FTTH)或用戶所在處的室外(FTTC)。ONU提供傳遞系統處理的各種不同業務所需要的手段。ONU由三部分組成，定義為核心層、業務層和公共層。

a．ONU核心層

ONU核心層功能包括：用戶和業務復用功能；傳輸復用功能；ODN接口功能。

傳輸復用功能提供從ODN接口來的和到ODN接口的輸入、輸出信號的鑑別和分配所要求的功能，提取和輸入與這個ONU有關的信息。用戶和業務復用功能對來自或送給不同用戶的信息進行組裝和拆卸並與各種不同的業務接口功能相連。ODN接口功能提供一組物理光接口功能，終結相應ODN的一組光纖，包括光/電、電/光轉換。

b．ONU業務層

ONU業務層主要提供用戶連線埠功能。用戶連線埠功能提供用戶業務接口，並且將其適配到64kbit/s或 n×64kbit/s。該功能可以提供給單個用戶或一群用戶，還能按照物理接口來提供信令轉換功能(如振鈴、信令、A/D和D/A轉換等)。

c．ONU公共層

ONU公共層功能包括供電和操作維護管理(OAM)功能。供電功能提供ONU電源(如交流/直流、直流/直流變換)。供電方式可以是本地供電，也可以是遠端供電，幾個ONU可以共用一個供電系統。ONU在備用電池供電條件下也能正常工作。OAM對ONU的所有功能塊提供處理操作、管理和維護功能的手段(如不同功能塊的環回控制)。

④ OLT的功能要求

OLT提供與ODN之間的光接口，應至少提供OAN網路側一個網路接口。OLT可以位於交換局內，也可以位於遠端。OLT提供傳送到ONU所需各種業務的手段。OLT由三部分組成，定義為核心層、業務層和公共層。

a．OLT核心層

OLT核心層功能包括數字交叉連線功能、傳輸復用功能和ODN接口功能。傳輸復用功能提供在ODN上傳送或接收業務通路所要求的功能。數字交叉連線功能為OLT的ODN側的可用頻寬與OLT網路側的可用頻寬提供交叉連線功能。ODN接口功能提供一組物理光接口功能，終結相應的ODN的一組光纖，包括光/電和電/光轉換。為了實現從OLT到ODN中光分路器處靈活分配點之間不同地理路由間的保護倒換，OAN系統應能為OLT裝備可選的備用ODN接口。

b．OLT業務層

OLT業務層包含業務連線埠功能。業務連線埠至少傳一個ISDN基群速率，並能配置成一種業務或者能同時支持兩種或多種不同的業務。任何提供兩個或多個2Mbit/s連線埠的支路單元(TU)都應能以每個連線埠為基礎獨立地進行配置。對這種多連線埠TU能將每個連線埠配置給不同的業務。OLT設備中的每一個TU位置能安排任一類型的TU。OLT應能支持任何不超過最大設計數及業務類型任意組合的TU。該層還能提供處理通過OLT的信令信息。

c．OLT公共層

OLT公共層包括供電和OAM功能。供電功能將外部電源變換為所需要的機內電壓。OAM對OLT的所有功能塊，提供處理操作、管理和維護的手段，它也提供OAM接口功能。對於本地控制，提供一個接口用於測試和通過協調功能，經接入網Q3接口與上層網管作業系統(OS)相連。

⑤ ODN的功能要求

ODN為ONU和OLT的物理連線提供光纖傳輸媒質，可組合多個ODN並且通過使用光放大器來延長傳輸距離和擴大服務的用戶數。

a．無源光器件

ODN由無源光器件組成，主要有：單模光纖和光纜、光纖帶狀光纜、光連線器、無源光分支器件、無源光衰耗器、光纖接頭。

b．ODN模型

ODN的通用物理結構如圖4所示。

圖4 ODN的通用物理結構

圖中的R、S為參考點，Or表示ONU和ODN間的光接口，Ol表示OLT和ODN間的光接口，Om表示ODN與測試和監視設備間的光接口。ODN的主要光特性如下：

光波長透明性：如光分支器件之類的無源器件不具有波長選擇功能，能支持傳送1310nm和1550nm波長區內任一波長的信號。

互換性：ODN的輸入和輸出口互換後，對通過器件的光衰耗不會產生顯著的變化。

光纖兼容性：所有的光器件應能與G.652光纖兼容。

ODN中兩個方向的光傳輸定義如下：

下行方向：用於從OLT到ONU的信號傳送。

上行方向：用於從ONU到OLT的信號傳送。

上、下行方向的傳送可以用同一光纖和無源光器件(雙工)或者用分開的光纖和無源光器件(單工)實現。

c．光通道衰耗類別

目前推薦的三種光通道衰耗值見表3。這些規範值已經考慮了S/R參考點和R/S參考點之間的不同分路比、距離和有關光通道衰耗值。

表3 光通道衰耗類別

	A類	B類	C類
最小衰耗	5dB	10dB	15dB
最大衰耗	20dB	25dB	30dB

d．ODN中的反射

ODN的反射取決於沿光通道各種光器件的反射衰耗特性和ODN中存在的任一反射點。G.982規定了參考點S和R之間所有離散反射必須都優於－35dB，光纖接頭的最大離散反射優於－50dB。

（2）APON

在無源光網路向寬頻的發展進程中，出現了一種以ATM為基礎的寬頻無源光網路(APON)。APON是ATM PON的簡稱。ATM是一種基於信元的傳輸協定，近年來，被越來越廣泛地套用於接入網上以提供視頻廣播、遠程教學、以及數據通信等多種業務。ATM技術能為接入網提供動態的頻寬分配，從而更適合寬頻數據業務的需要。可以運行在多種物理層技術上，xDSL技術和PON技術均可為ATM的運行提供物理平台。這種技術將ATM和PON的優勢相互結合，傳輸速率可達155Mbit/s或622Mbit/s，可以提供一個經濟高效的多媒體業務傳送平台並有效地利用網路資源，代表了多媒體時代接入網的一個重要發展方向。ATM化的無源光網路通過利用ATM的集中和統計復用，再結合無源分路器對光纖和光線路終端的共享作用，使成本可望比傳統的以電路交換為基礎的PDH/SDH接入系統低20%～40%。因此，從長遠的觀點看，面對日益豐富多彩的多媒體業務和呈爆炸式增長的IP業務所帶來的壓力，ATM化的無源光網路可能是一種結合ATM多業務多比特率支持能力和無源光網路透明寬頻傳送能力的比較理想的解決方案，目前已有商用設備問世。ITU-T已通過相應建議G.983.1，我國也於2000年發布了通信行業標準YD/T1090—2000《接入網技術要求—基於ATM的無源光網路(APON)》。

① 參考配置

APON的參考配置與PON相同，但其主要功能有所區別，概述如下：OLT負責管理ATM傳送系統所有涉及PON的特定方面，OLT與ONU一起為SNI與UNI之間提供透明的ATM傳送業務。ODN利用各種無源器件(光纖、光分路器、光接頭和光連線器等)為OLT與用戶之間提供光傳輸手段。

② 網路要求

a．分層結構

與其他現代網路技術一樣，光網路是分層的，方法基於G.982等建議，可以分為物理媒質層、傳輸會聚層(TC)和通道層，這裡通道層即對應ATM層的虛通道(VP)。

b．物理媒質層要求

Ⅰ. 數位訊號的標稱比特率

APON中數位訊號的標稱比特率應該是8kbit/s的整數倍，其標稱線路速率有兩種：

· 可用於FTTCab/C/B/H的對稱155.52Mbit/s。

· 可用於FTTCab/C/B的非對稱速率(下行622.08Mbit/s，上行155.52Mbit/s)。

Ⅱ. 物理媒質和傳輸方法

由於接入網的傳輸距離很短，因此採用廣泛套用的比較便宜的G.652標準單模光纖比較適合。

其雙向傳輸主要有兩種，第一種採用單纖波分復用方式，為了降低成本，採用粗波分復用方法，即兩個波長分別工作在1310nm區和1550nm區；第二種方法採用單向雙纖空分復用方式，工作在1310nm區以便充分利用低成本的光源。第一種方法更加經濟和流行。與窄帶PON不同之處在於不採用單纖雙向時分壓縮復用(TCM)方式，主要是考慮到積體電路的速率和成本的限制因素。

APON的上下行信號的線路編碼均採用比較簡單經濟的加擾NRZ碼，其抗連續同碼數達到72個。

c. 傳輸會聚(TC)層要求

傳輸會聚層負責OLT和多個ONU之間在下行方向和上行方向ATM信元傳輸的正確開始和運行。它支持OLT和ONU之間的信號收發並使接收機調準在正確的光功率電平上，避免上行ATM信元的碰撞和控制每個ONU的上行傳輸。

Ⅰ. TC層基本要求

PON的定址可以利用ATM信頭的全部12bit VP域，為了避免ONU的定址太大，有效地利用PON資源，ITU-T規定每個PON的最大VP數為4096，系統的最小定址能力為64個ONU。

Ⅱ. 幀結構

下行接口由連續的時隙流組成，每一時隙包含53個位元組的信元，其中每28個時隙插入一個物理層維護管理信元(PLOAM)，其餘為ATM信元。155Mbit/s下行幀包含2個PLOAM，共56個時隙長，而622Mbit/s下行幀包含8個PLOAM，共224個時隙長。

上行幀包含53個時隙，每一個時隙包含56個位元組，其中3個位元組是開銷位元組，其內容由OLT編程決定。開銷包括三部分：首先是防衛時間，用來防止上行信元間的碰撞；其次是前置碼，用作比特同步和幅度恢復；最後是定界符，用於指示ATM信元或微時隙的開始，可用作位元組同步。開銷邊界是不固定的，以便容許廠家使用其專用的接收機。圖5和圖6分別給出對稱的155Mbit/s和非對稱622/155Mbit/s PON的幀結構。另外，上行時隙可以包含一個分割的時隙，由來自ONU的大量微時隙組成，MAC協定可利用它們來傳送ONU的排隊狀態信息實現動態頻寬分配。

圖5 對稱155Mbit/s PON的幀格式

圖6 622/155Mbit/s PON的幀格式

Ⅲ. 授權信號

OLT傳送授權信號給每一個ONU，當ONU收到自己的授權信號後才能傳送上行信元。標準G.983.1規定有不同類型的授權信號，分別用作數據信息授權、PLOAM授權、分割的時隙、測距時隙、空閒時隙和保留時隙等。

Ⅳ. 循環冗餘校驗

為了對付比特差錯，特別是防止PLOAM淨負荷出錯，APON採用了循環冗餘校驗(CRC)方法，可以檢出最多3bit差錯。由於授權丟失僅導致某些額外的信元延時，因而不宜作糾錯，否則授權組的糾錯會導致錯誤糾正的授權。屆時兩個ONU同時傳送信元會導致上行信元的碰撞從而丟失兩個信元。此外，由於測距協定和OAM流可以對付訊息的丟失，因而訊息的丟失不會十分顯著。

Ⅴ. 攪動

由於PON固有的組播特性，為了保證信息有起碼的保密性，APON採用了所謂的攪動措施。這是一種介於傳輸系統擾碼和高層編碼之間的保護措施，這種攪動功能實施信息擾碼並能為信息保密提供低水平的保護。如果業務所需的安全性要求很高，普通攪動性能仍不滿意時，則可以在TC層上面的更高層上套用合適的加密機制。

d．測距方法

由於APON系統工作於點到點方式，為了防止各個ONU所發的上行信號發生衝突，OLT需要一套測距功能來測試每一個ONU與OLT之間的邏輯距離，並據此來指揮ONU調整其信號傳送延時，使不同距離的ONU所傳送的信號能在OLT處準確地復用在一起。

ONU的安裝有兩種方法：

Ⅰ. ONU的序列號碼由網路作業系統在OLT註冊。

Ⅱ. PON系統有一套自動檢測機制檢測ONU的序列號碼(或惟一的軟編碼數)。

無論採用哪一種方法，ONU的測距均有兩種可能的方法開始。第一種方法是網路運營者知道有一個新的ONU連入網中時啟動測距過程，完成測距(或逾時)後自動停止測距。第二種方法是由OLT周期性地自動開始測距，檢查是否有新的ONU連入網中。查詢頻率可程式以便在網路作業系統指揮下使測距視窗可以每毫秒或每秒打開。

③ APON的套用

APON可以為居民和企事業單位提供所有已知的業務和正在討論的新業務，具有透明的業務獨立性。這是未來多媒體時代接入網的一個重要特點。其業務可以覆蓋廣泛的網路要求，例如：比特率、對稱/非對稱、延時要求等，其範圍可以從具有不同程度互動性的圖像分配業務到電子數據傳遞、LAN互聯、透明的虛通道等。

但APON能否大量套用的一個重要因素是價格問題。目前實際產品的業務供給能力仍很有限，成本過高，其市場前景由於ATM在全球範圍的受挫而不確定。但其技術優勢是明顯的，在未來幾年能否將性能價格比改進到市場能夠接受的水平將是基於ATM的無源光網路能否繼續生存和發展的關鍵。

④ APON的擴充

2000年4月，ITU-T通過了G.983.2《ATM PON ONT管理和控制接口規範》建議，提出了通過OLT管理G.983.1定義的APON系統中用戶端的ONT(Optical Network Terminal)的管理和控制接口(OMCI，ONT Management and Control Interface)的要求，它規定了一個獨立於協定的管理信息庫(MIB)，規範了OLT與ONT之間的信息交換，包括ONT的配置管理、故障管理和性能管理等，以實現不同廠商OLT與ONT的互通。

2001年3月ITU-T通過了G.983.3《通過波長分配實現的增加業務能力的寬頻光纖接入系統》建議，對APON系統進行了擴充，定義了使用WDM技術的寬頻無源光網路(BPON)系統。WDM技術的引入使運營商可以在不干擾基本APON系統的情況下提供附加業務。該建議定義了新的能同時提供APON和附加業務的波長分配方案，即將G.983.1建議中分配給APON的上行波長(1260nm～1360nm)保持不變，而將下行波長範圍從1480nm～1580nm抑制為1480nm～1500nm，稱為基礎頻寬(BB，Basic Band)，並定義了2個增強頻寬(EB，Enhancement Band)，一個是1539nm～1565nm，一個是1550nm～1560nm，用於實現OLT和ONU之間額外的上下行數據傳送。這兩個增強頻寬是任選項，前者用於附加數字業務，後者用於視頻分配業務。增強頻寬有提供單向和雙向業務的潛力。該方案使視頻廣播業務和數據業務可以分開獨立進行。

2001年10月，ITU-T又對G.983.4《通過動態頻寬分配實現的增加業務能力的寬頻光纖接入系統》、G.983.5《增強生存能力的寬頻光纖接入系統》和G.983.7《DBA B-PON系統的ONT管理和控制接口規範》建議草案作了討論。

G.983.4擴展了G.983.1建議， 提出了一個提高PON效率的動態頻寬分配(DBA，Dynamic Bandwidth Assignment)機制，它是通過動態調節接近最終用戶或置於家中的ONT的頻寬實現的。DBA有兩個主要的優點，一是更有效的利用率使網路運營商能在PON中加入更多的用戶，二是用戶可以使用那些頻寬要求超過傳統固定分配所允許頻寬的增強業務。預期引入BPON系統的動態頻寬分配功能能夠增加提供寬頻業務的效率並降低費用。

G.983.5基於G.983.1附屬檔案D擴展了保護功能。該建議規定了一系列保護特徵和功能，包括性能目標(如交換時間、監聽時間)，套用功能(如可逆的模式、不可逆的模式和額外流量支持、自動交換、強制交換)，交換標準，協定(1+1、1∶1、1∶n、雙向和單向機制)等。這些保護機制用於增強生存能力和傳遞高可靠性的業務能力。

G.983.7在G.983.2建議的基礎上增加了用於BPON系統中動態頻寬分配(DBA)功能的OMCI規範。

（3）EPON

近年來IP/Ethernet越來越得到人們的青睞。乙太網的傳輸速率從10Mbit/s、100Mbit/s發展到1000Mbit/s，現在10Gbit/s的乙太網也已經投入使用。由於WDM等新技術在乙太網中的使用，IP/Ethernet正逐步走向WAN和MAN市場。把Ethernet和PON技術結合起來產生了EPON，利用Ethernet的簡單性，從而在接入網上提供低價格高效率的頻寬。

①技術發展

2000年11月，IEEE成立了802.3EFM(Ethernet in the First Mile)研究組，業界有21個網路設備製造商發起成立了EFMA，實現Gb/s乙太網點到多點的光傳送方案，所以又稱GEPON（GigabitEthernet PON）。EFM標準IEEE802.3ah；

EPON 就是一種新興的寬頻接入技術，它通過一個單一的光纖接入系統，實現數據、語音及視頻的綜合業務接入，並具有良好的經濟性。業內人士普遍認為，FTTH 是寬頻接入的最終解決方式，而EPON 也將成為一種主流寬頻接入技術。由於EPON網路結構的特點，寬頻入戶的特殊優越性，以及與計算機網路天然的有機結合，使得全世界的專家都一致認為，無源光網路是實現“三網合一”和解決信息高速公路“最後一公里”的最佳傳輸媒介。

② EPON結構

EPON採用點到多點結構、無源光纖傳輸方式，在乙太網上提供多種業務。一個典型的EPON系統由OLT、ONU、POS組成。OLT放在中心機房(CO，Central Office)，ONU放在網路接口單元(NIU，Network Interface Unit)附近或與其合為一體。無源光纖分路器POS(Passive Optical Splitter)是一個連線OLT和ONU的無源設備，它的功能是分發下行數據並集中上行數據。EPON一個特有的性能是ONU除了接收光信號並進行轉換之外，還提供第二、三層的交換功能，允許企業業務在ONU內部實現路由，EPON還可以利用第3個波長來傳輸圖像業務。

③EPON的工作原理

在EPON中，不需任何複雜的協定，光信號就能精確地傳送到最終用戶，來自最終用戶的數據也能被集中傳送到中心網路。在物理層，EPON使用1000BASE的以太PHY，同時在PON的傳輸機制上，通過新增加的MAC控制命令來控制和最佳化各ONU與OLT之間突發性數據通信和實時的TDM通信，在協定的第二層，EPON採用成熟的全雙工以太技術，使用TDM。由於ONU在自己的時隙內傳送數據報，因此沒有碰撞，不需CSMA/CD，從而充分利用頻寬。

另外，EPON通過在MAC層中實現802.1p來提供與APON類似的QoS。

在EPON系統中，OLT既是一個交換機或路由器，又是一個多業務提供平台(MSPP)，它提供面向無源光纖網路的光纖接口。根據乙太網向城域和廣域發展的趨勢，OLT上將提供多個1Gbit/s和10Gbit/s的以太接口，支持WDM傳輸。為了支持其他流行的協定，OLT還支持ATM、FR以及OC3/12/48/192等速率的SONET的連線。如果需要支持傳統的TDM話音，普通電話線(POTS)和其他類型的TDM通信(T1/E1)可以被復用連線到PSTN接口。OLT除了提供網路集中和接入的功能外，還可以針對用戶的QoS/SLA的不同要求進行頻寬分配、網路安全和管理配置。

OLT根據需要可以配置多塊OLC(Optical Line Card)，OLC與多個ONU通過POS連線。POS是一個簡單設備，它不需要電源，可以置於全天候的環境中。一般一個POS的分線率為8、16或32，並可以多級連線。

在EPON中，OLT到ONU間的距離最大可達20km，如果使用光纖放大器(有源中繼器)，距離還可以擴展。EPON中的ONU採用了技術成熟而又經濟的乙太網絡協定。在中頻寬和高頻寬的ONU中實現了成本低廉的乙太網第二層第三層交換功能。這種類型的ONU可以通過層疊來為多個最終用戶提供很高的共享頻寬。因為都使用以太協定，在通信的過程中，就不再需要協定轉換，實現ONU對用戶數據的透明傳送。ONU也支持其他傳統的TDM協定，而且不會增加設計和操作的複雜性。在更高頻寬的ONU中，將提供大量的以太接口和多個T1/E1接口。當然，對於光纖到家(FTTH)的接入方式，ONU和NIU可以被集成在一個簡單的設備中，不需要交換功能，從而可以在極低的成本下給終端用戶分配所需的頻寬。

遠程業務分配控制(remote provisioning)管理可以通過對用戶不同時段的不同業務需求做出回響，這樣可以提高用戶滿意度，並且可以通過中心管理系統(central management system)對OLT、ONU等所有網路單元設備進行管理，還可以為用戶提供可管理的CPE業務。PON系統可以很靈活地根據用戶的需要來動態分配頻寬。

④EPON的套用

在EPON上可以開發寬頻和靈活的業務，包括傳輸在1～1000Mbit/s最高到10Gbit/s範圍內變換的頻寬、防火牆管理等增值業務，支持話音業務、VPN和Internet接入等。

除了將在FTTB、FTTC等結構中扮演重要角色之外，EPON也會用於推動其他各種接入網技術的套用。

當把ONU集成到DSLAM(Digital Subscriber Line Access Multiplexer)時，DSL可以到達的範圍和其潛在的用戶群都會大大增加。

同樣，通過集成ONU到CMTS(Cable Modem Termination System)，EPON可以用來給現有的Cable連線提供頻寬，而且可以讓有線電視實現真正的互動式服務，同時還可以降低建設和運營成本。

EPON還可以在距離上拓展點到點的MSPP(Multiple Services Provision Platform)和IP/Ethernet。如果將OLT集成到高層建築的中心網路設備中，那么就可以在保護原有的點到點光纖系統投資的基礎上，通過鄰接一個小規模的EPON系統來增加用戶數。

IEEE802.3ah工作小組從2000年11月就開始進行EPON的標準化工作，大約有70個公司加入了這個工作小組。為了加快標準化的進程，EPON光學級的一些標準借鑑了APON的FSAN(Full Service Access Network)的標準。完成EPON標準的制定還需要很長的時間(大約12～24個月)，所以目前還沒有實用的EPON產品。

此外EPON還存在一些未解決的技術難點，如：

a．如何通過無源光纖網路來傳輸標準的以太協定？因為目前的以太協定是通過銅線或者點到點結構的光纖傳輸的，而PON是一種點到多點的光纖結構。

b．由於突發模式的光信號來自不同的端點，可能導致光信號的偏差，如何消除這種偏差？

c．如何為不同的用戶動態地分配頻寬，使得用戶能夠按照相應的SLA(Service Level Agreement)得到QoS保證？

d．由於光信號來自遠近不同的端設備(ONU)，所以可能產生相應的信號衝突。