PON

PON是一種典型的無源光纖網路，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) 。

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
• 分類：EPON和GPON
• 技術難點：信號處理技術

簡介

當下很多人都已習慣使用寬頻，支持寬頻發揮作用的重要技術便是PON，隨著寬頻的套用，這種技術也被人們逐漸了解。PON用中文表示為無源光網路，它由三部分構成，分別是OLT、ONU及ODN, ODN主要功能是對光進行調配，光纖及耦合器共同構成了ODN。

無源光這種技術發揮功效的主要介質便是無源光的各種元件，同時光纖也發揮了重要作用，所以就成本而言， 這種網路技術的花費較少，不僅如此，此種技術還有另外一個優點，即可防止來自外部環境的各類干擾， 像電磁、雷電等等，因此在安全性方面，此種技術和有源技術相比具有一定的優越性。現階段的無源技術由多種技術結合而成，包括APON、GPON，同時EPON也是其中重要的技術之一，但這幾種技術的不同之處在於二層技術上的差異。

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。

背景

PON技術最早套用於上世紀八十年代，到現在, 它的發展可謂是一波三折，製作此種設備的開發商及負責運營此技術的運營商在此期間提出的協定有很多，技術方面也不同程度地進行了深入開發，從而使得此技術和市場需求形成了對接。無源網路的技術要求是在ATM基礎上形成的，之後ITU/FSAN對G.983進行了定位，同時也就概念給出詳解，而這就是我們通常講的APON。

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。

PON

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。

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

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

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。

技術發展

目前廣泛使用的PON技術在現有的網路包括兩種主流技術：EPON和GPON。EPON上行和下行頻寬是1.25Gbit/s GPON頻寬為2.5Gbit/s的下游和上游的頻寬為1.25Gbit/s，大多數EPON/GPON只配置了乙太網接口，可選的鍋和2M接口。

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。

標準發展

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