PON

PON（Passive Optical Network：無源光纖網路）。 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。

PON系統結構主要由中心局的光線路終端(OLT: Optical Line Terminal)、包含無源光器件的光分配網(ODN: Optical Distribution Network)、用戶端的光網路單元/光網路終端(ONU/ONT Optical Network Unit / Optical Network Terminal)組成，其區別為ONT直接位於用戶端，而ONU與用戶之間還有其它網路，如乙太網) 以及網元管理系統(EMS)組成，通常採用點到多點的樹型拓撲結構。

PON網路的突出優點是消除了戶外的有源設備，所有的信號處理功能均在交換機和用戶宅內設備完成。而且這種接入方式的前期投資小，大部分資金要推遲到用戶真正接入時才投入。它的傳輸距離比有源光纖接入系統的短，覆蓋的範圍較小，但它造價低，無須另設機房，維護容易。因此這種結構可以經濟地為居家用戶服務。

基本介紹

• 中文名：無源光纖網路
• 外文名：Passive Optical Network
• 簡稱：PON
• 特點：複雜性

簡介

光纖是如此的“便宜又好用”，因此FTTx（Fiber To The X，光纖接入）作為新一代寬頻解決方案被廣泛套用，為用戶提供高頻寬、全業務的接入平台。而FTTH（Fiber To The Home，光纖到戶，將光纖直接接至用戶家）更是被稱為是最理想的業務透明網路，是接入網發展的最終方式。

而FTTx是如何實現的呢？在多種方案中，點到多點（P2MP）的光纖接入方式PON（Passive Optical Network，無源光纖網路）是最佳選擇。PON是一種套用於接入網，局端設備（OLT）與多個用戶端設備（ONU/ONT）之間通過無源的光纜、光分/合路器等組成的光分配網（ODN）連線的網路。如右圖所示。

• OLT（Optical Line Terminal，光線路終端）
• ONU（Optical Network Unit，光網路單元）
• ONT（ Optical Network Terminal，光網路終端）
• ODN（Optical Distribution Network，光分配網）

ONU和ONT都屬於用戶端設備，它們的區別在於ONT直接位於用戶端，而ONU與用戶之間還有其它網路，如乙太網。

“無源”的關鍵是在OLT和ONU之間的ODN是沒有任何有源電子設備的光接入網，正因為此“無源”特性，使得PON這種純介質網路可以避免外部設備的電磁干擾和雷電影響，減少線路和外部設備故障率，提高了系統可靠性，同時減少了維護成本。

PON技術是從20世紀90年開始發展，ITU（國際電信聯盟）從APON（155 M）開始，發展BPON（622 M），以及到GPON（2.5 G）；同時在本世紀出，由於乙太網技術的廣泛套用， IEEE也在乙太網技術上發展了EPON技術。目前用於寬頻接入的PON技術主要有EPON和GPON，兩者採用不同標準。未來的發展是更高頻寬，比如EPON/GPON技術上發展了10 G EPON/10 G GPON，頻寬得到更高的提升。

特徵

PON的複雜性在於信號處理技術。在下行方向上，交換機發出的信號是廣播式發給所有的用戶。在上行方向上，各ONU必須採用某種多址接入協定如時分多路訪問TDMA（Time Division Multiple Access）協定才能完成共享傳輸通道信息訪問。目前用於寬頻接入的PON技術主要有： EPON和GPON。

PON結構圖

標準

ITU-T G.983

APON (異步傳輸模式PON，ATM Passive Optical Network). 這是第一種被動式光網路標準，它基於ATM，主要用於商業套用。

BPON (寬頻PON，Broadband Passive Optical Network) 這是一個基於APON的標準.這個標準增加了對WDM，動態和高速上聯頻寬分配，和耐久性的支持。BPON也創立了一個管理接口標準OMCI, 在OLT和ONU/ONT之間的授權混合供應商網路

IEEE 802.3ah

EPON or GEPON (乙太網絡PON Ethernet Passive Optical Network) 這是一個為使用乙太網絡包數據的IEEE/EFM標準。802.3ah標準現在是IEEE 802.3標準的一部分. 現在大約有一千五百萬正在使用的EPON連線埠。2008年，中國大力發展EPON技術。據估算，截止至2008年底，中國總共有200萬個EPON安裝用戶。

ITU-T G.984

GPON (千兆PON，Gigabit Passive Optical Network) 這是BPON標準的發展。GPON支持更高的速率，增強的安全性和可選擇的第二層協定(ATM, GEM, Ethernet). 在2008年中旬，弗萊森電訊已經安裝了80萬條線. 英國電信（British Telecom）和美國電話電報公司（AT&T ）正在進行高級試驗。其他一些公司如獨立光網路有限公司（Independent fiber networks LTD）正和服務提供商如See the Light合作提供更高速的GPON連線和光纖到戶（FTTH-fiber to the home).

IEEE P802.3av

10G-EPON (10千兆乙太網PON)是一個IEEE專門工程為了達到10Gbit/s的速率, 向下兼容802.3ah標準的EPON. 10GigEPON將會使用分隔波長給10G和1G下行。802.3av 將會繼續使用單獨波長TDMA隔離為在10G和1G間的上行. 10G-EPON也會被WDM-PON兼容（依據WDM-PON的定義). 這使得使用多波長在兩個方向之間變為可能.

SCTE IPS910

RFoG (RFoverGlass)是一個SCTE的接口實踐分委員會標準，套用於有波長計畫兼容數據PON解決方案的點對多點(P2MP)操作，例如EPON,GEPON or 10GigEPON. RFoG 提供了一個光纖到戶PON（FTTH PON）就像不一定要選擇或者部署PON的MSOs架構

背景

從整個網路的結構來看，由於光纖的大量鋪設，DWDM等新技術的套用使得主幹網路在幾年之內已經有了突破性的發展。同時由於乙太網技術的進步，由其主導的區域網路頻寬也從10M, 100M到1G甚至10G。而目前大家關注，最需要突破的地方就在於連線網路主幹和區域網路以及家庭用戶之間的一段，這就是常說的“最後一公里”，這是個瓶頸。必須打破這個瓶頸，才可能迎來網路世界的新天地。這就好象在一個國家的公路系統，幹線和各地區幹道都已經建成高等級的寬闊的公路，但通向家庭和商家的門口卻還是羊腸小道，這個公路網路的效率無法有效地發揮。

APON經過多年的發展，仍沒有真正進入市場。主要原因是ATM協定複雜，相對於接入網市場來說設備還較昂貴。同時由於以太技術的高速發展，使得ATM技術完全退出了區域網路。而千兆及10G標準的推出為以太技術走向主幹打開了大門，因此如何把簡單經濟的以太技術與PON的傳輸結構結合起來，自2000年始引起技術界和網路運營商的廣泛重視。同時，業界普遍認為ATM PON的很多缺點，例如缺乏視頻傳輸能力、頻寬有限、系統複雜以及價格昂貴等等，在EPON中將不會存在。

光接入網演進的首期目標是FTTB(Fiber To The Building)和FTTC(Fiber To The Curb)系統，然後再發展到FTTH(Fiber To The Home)，通過一個簡單的平台為用戶提供包括數據、視頻和語音在內的全面服務。EPON可以提供比APON更高的頻寬和更全面的服務，成本卻很低，同時EPON的體系結構也符合G.983標準的大多數要求。

技術發展

PON技術現狀

傳統的PON系統下行數據流採用廣播技術、上行數據流採用TDMA技術，以解決多用戶每個方向信號的復用問題。傳統PON技術採用WDM技術，在光纖上實現單纖雙向傳輸，解決2個方向信號的復用傳輸。PON一般由光線路終端(OLT)、分光器(ODU)、用戶終端(ONU)3個部分構成。目前在現網中廣泛套用的PON技術包括EPON和GPON 2種主流技術，EPON上下行頻寬均為1.25 Gbit/s，GPON下行頻寬為2.5 Gbit/s，上行頻寬為1.25 Gbit/s.

目前在實際的FTTx套用場景中，大多數EPON/GPON只配置了以太接口，可選配置POTS和2M接口。但從技術標準要求上，EPON/GPON均可實現IP業務和TDM業務等多業務接入，並可實現QoS分類。

EPON/GPON均可傳遞時鐘同步信號，可通過OLT的STM-1接口或GE接口，從外部線路中提取頻率同步信號，此時OLT需要支持同步乙太網;也可以在OLT設備上從外部BITS輸入時鐘信號，作為該PON的公共時鐘源，ONU與該時鐘源保持頻率同步。

PON技術標準的發展

雖然10G EPON和PON尚未大規模商用，但10 Gbit/s以上速率的PON技術是近2年ITU-T和FSAN研究的重點和熱點。XG-PON1的相關技術標準已經趨於成熟，XG-PON1之後的NG-PON2標準框架也已基本完成。向多波長擴展是近期技術研究的重點，FSAN已經明確TWDM-PON是未來NG-PON2的技術選擇，但在ITU-T SG15中規範多種技術的G.multi標準也已基本完成，這說明有關多波長擴展的多個技術流派之爭遠沒有結束。表1是ITU-T關於GPON、XG-PON1和NGPON2相關標準的制定和成熟情況。

ITU-T關於GPON、XG-PON1和NGPON2相關標準

優勢

相對成本低

1) 相對成本低，維護簡單，容易擴展，易於升級。PON結構在傳輸途中不需電源，沒有電子部件，因此容易鋪設，基本不用維護，長期運營成本和管理成本的節省很大

純介質網路

2) 無源光網路是純介質網路，徹底避免了電磁干擾和雷電影響，極適合在自然條件惡劣的地區使用。

資源占用

3) PON系統對局端資源占用很少，系統初期投入低，擴展容易，投資回報率高

4) 提供非常高的頻寬。EPON目前可以提供上下行對稱的1.25Gb/s的頻寬，並且隨著以太技術的發展可以升級到10Gb/s。GPON則是高達2.5Gb/s的頻寬。

5) 服務範圍大。PON作為一種點到多點網路，以一種扇形的結構來節省CO的資源，服務大量用戶。用戶共享局端設備和光纖的方式更是節省了用戶投資。

6) 頻寬分配靈活，服務質量（QoS）有保證。G/EPON系統對頻寬的分配和保證都有一套完整的體系。可以實現用戶級的SLA。

補充

介紹

pon無源光纖網路的英文縮寫，與有源光接入技術相比，PON由於消除了局端與用戶端之間的有源設備，從而使得維護簡單、可靠性高、成本低，而且能節約光纖資源，是未來FTTH的主要解決方案。隨著PON成本的逐步降低，不但在FTTB/FTTC場合PON有了一定的套用市場，而且利用PON來實現FTTH在日本等已開發國家也取得了很大的進展。目前PON技術主要有APON、EPON 和GPON等幾種，其主要差異在於採用了不同的二層技術。

技術介紹

APON是上世紀90年代中期就被ITU和全業務接入網論壇（FSAN）標準化的PON技術，FSAN在2001年底又將APON更名為BPON，APON的最高速率為622Mbps，二層採用的是ATM封裝和傳送技術，因此存在頻寬不足、技術複雜、價格高、承載IP業務效率低等問題，未能取得市場上的成功。

為更好適應IP業務，第一英里乙太網聯盟（EFMA）在2001年初提出了在二層用乙太網取代ATM的EPON技術，IEEE 802.3ah工作小組對其進行了標準化，EPON可以支持1.25Gbps對稱速率，將來速率還能升級到10Gbps。EPON產品得到了更大程度的商用，由於其將乙太網技術與PON技術完美結合，因此成為了非常適合IP業務的寬頻接入技術。對於Gbit/s速率的EPON系統也常被稱為GE-PON。

在EFMA提出EPON概念的同時，FSAN又提出了GPON，FSAN與ITU已對其進行了標準化，其技術特色是在二層採用ITU-T定義的GFP（通用成幀規程）對Ethernet、TDM、ATM等多種業務進行封裝映射，能提供1.25和2.5Gb/s下行速率和所有標準的上行速率，並具有強大OAM功能。在高速率和支持多業務方面，GPON有明顯優勢，但成本目前要高於EPON，產品的成熟性也遜於EPON。

寬頻網路套用

1、PON設備的網路規劃- OLT的部署。xPON建設初期，宜採用集中設定，在傳輸匯聚節點設定OLT節點覆蓋一定區域內的零散用戶。在xPON套用成熟期，宜採用分散設定的原則，將OLT設定在條件較好的有線接入或無線接入點機房，逐步向接入網接入和無線接入點相統一進行過渡，充分實現基礎資源的綜合利用。採用大容量的OLT設備，充分利用光接入的距離優勢，減少局所，降低維護成本。

2、PON設備的網路規劃-分光器的部署。分光器分光：目前PON可以採取兩級分光方式來保證部署的靈活和連線埠的充分利用；當用戶滲透率提高時，將二級分光調整為一級分光；就目前接入PON網路宜採用一級分光，儘量不超過兩級分光。用戶規模較小時，分光器應集中設定；用戶規模較大時，分光器可適當分散設定，以便儘量靠近用戶。分光器布放位置：分光器可以根據工程的實際情況布放在交接箱、小區機房、樓道和弱電井等地方。

3、PON設備的網路規劃- ONU的部署。建設PON網路實現接入網/FTTB時，宜儘量選用內置語音模組的設備實現綜合業務接入。ONU應根據FTTx網路的套用模式、業務需求進行設定。對於接入網套用，應儘量將ONU設定在用戶家裡，避免安裝在門口或樓道內。對普通公眾用戶，可將ONU設定在用戶終端智慧型盒內提供保護，或者放置於桌面(採用光纖信息插座)。對於FTTB套用，可選擇將ONU設定在大樓樓道或豎井內機櫃、室外光交接箱等不同位置集中放置。ONU原則上採用本地供電方式，儘量不採用遠端供電方式。為保證斷電時語音業務的正常開展，可以根據提供電池模組提供備用電源。

4、PON設備的網路規劃-網管。集中建設廠家網管，開放北向接口，便於接入傳輸綜合網管。

補充：PON 在環境裡面代表顆粒有機氮。