PON

技術纖技術，局側、戶側 ，及組。謂“源”指含源器件及源，光分路器等無源器件組成。 

純介質網路，避免設備電磁干擾和雷電影響，減少了線路和外部設備的故障率，提高了系統可靠性，同時節省了維護成本，是通信行業長期期待的技術。同有源系統比較，PON具有節省光纜資源、帶寬資源共享，節省機房投資，設備安全性高，建網速度快，綜合建網成本低等優點。 

源技術揮功效介質源各元件，纖揮，言， 網路技術費較，僅，技術另優，即防止環境各類干擾， 磁、雷，，技術源技術具優越。階段源技術技術合，包括、，技術，技術二層技術差異。

PON（無源光網路）是一種點到多點的無源光纖接入技術，起源於20世紀90年代。從窄帶PON技術發展到現在的各種寬頻PON技術，PON技術的發展經歷了多個階段。 

窄帶PON技術是最早被提出的PON技術，僅能提供業務接入速率在2Mbit/s以下的POTS或者ISDN等窄帶業務。由於各廠商先有窄帶PON產品，後有標準規範，而且各廠商規範不統一，廠商間無法達成一致，因此至今仍沒有對窄帶PON技術形成統一完整的標準。標準的不統一帶來的是不能形成器件的大規模生產，以至於價格居高不下。由於接入業務類型單一併且速率過低，遠遠不能滿足當前網際網路發展的需要，窄帶PON技術已經基本退出歷史舞台，被寬頻PON技術所替代，僅在少數農村邊遠地區有所應用。 

APON技術是20世紀90年代中期開發完成的，當時ATM被視為能夠提供各種類型通信的唯一協議，而PON是最經濟的寬頻光纖解決方案，因此，將數據鏈路層ATM技術與物理層PON技術相結合的APON是當時的最佳組合。APON系統由於技術協議成熟完備，因此產品的標準化和成熟度也比較高，設備性能和功能在PON系列產品中是最好的。但隨著ATM協議的逐漸退出，同時APON的產品價格仍顯偏貴，使得APON無法得到廣泛應用。 

隨著Ethernet技術的高速發展，把簡單經濟的Ethernet技術與PON的傳輸結構結合起來的EthernetoverPON概念開始引起技術界和網路運營商的廣泛重視。與基於ATM協議的APON相比，EPON最大的優越性在於允許設備製造商運營商放棄複雜昂貴的ATM和SONET器件，消除WAN/LAN連接中ATM和IP之間的協議轉換，從而使網路大為簡化，成本降低。同時，以Ethernet技術為核心的EPON還有許多其他優點，包括協議成熟，技術簡單，易於擴展，面向用戶等，非常適合目前IP業務量飛速發展的應用環境。隨著10G乙太網技術的成熟，EPON系統的傳輸的速率將會由目前的1000Mbit/s增加至10Gbit/s。 

在APON技術應用嚴重受挫后，FSAN（全業務接入網聯盟）在2001年提出了GPON的概念。在FSAN以及ITU—T的努力下，GPON成為光接入網一種全新的解決方案——不但提供高速的比特率，而且支持各種接入服務，特別是非常有效地支持原有格式的數據分組和TDM流。 

WDM—PON被認為是未來PON技術的發展方向，它在PON技術中引入了WDM技術，通過使用多個波長通道來增加系統容量，具有支持大量ONU的能力。WDM—PON由於各用戶獨享波長，因此不需要複雜的MAC協議來進行上行帶寬的調度處理，在協議上比較簡單。但由於WDM—PON的系統性能和容量過分依賴光器件的性能，因此技術發展受到光器件和光傳輸技術發展程度的限制。

PON由光線路終端（OLT）、光配線網（ODN）及光網路單元（ONU）三部分組成。如圖1。OLT位於本地交換局或遠端，為ODN提供網路介面並與一個或多個ODN相連，其功能是為ONU所需業務提供必要的傳輸方式；ODN位於ONU和OLT之間，全部由無源器件構成，具有無源分配功能；ONU位於用戶側，提供用戶側介面並與ODN相連，一般在大樓或者用戶家中，用於實現光接入網的用戶接入。

網路結構圖中基本功能塊有：光線路終端（OLT）（局端）、光配線網（ODN）、光網路單元（ONU）（遠端）及適配設備（AF）。主要參考點包括光發送參考點S、光接收參考點R、業務節點間參考點T以及AF與ONU之間的參考點a。介面包括網路管理介面G3以及用戶與網路間介面UNI。

1.無源光網路為純介質網，網路對業務透明傳輸，帶寬不受限制，易於升級擴容，有利於未來新業務的接入，便於向寬頻PON網（ATM PON）過渡，APON網可為用戶提供多媒體傳輸平台或引入波分復用（WDM）技術擴展業務。

2.PON網一般採用星形/樹形分支結構，便於構建靈活的光傳輸網路，用戶可共享光纖和OLT光收發設備，經濟性好，適應性強，系統可靠性高。

3.網路外部現場沒有有源電子設備，因而基本不需要維護，設備無需特製的機箱，減少了雷電危害和電磁干擾，提高了網路的可靠性。由於採用了無源的光功率分配器，使功率降低，因此適合短距離使用（一般在20公里內）。

4.可靈活配置接入1至16個E1，並可增加V24/V28或V11介面。

5.需要時可配置光鏈路備份、2Mbit/s電介面備份，進行綜合保護。

6.下行方向的傳輸過程是：OLT送至ONU的信息通過時分復用（TDM）的方式組成復幀在光纖中傳輸，再通過無源光分路器以廣播式送至每個ONU。ONU接收到下行信號后取出屬於自己的那部分信息；上行方向的傳輸過程是：ONU至OLT的上行信號主要採用時分多址（TDMA）、或碼分多址（CDMA）、波分多址（WDMA）及空分多址（SDMA）等多址接入方式。由於各ONU與OLT的距離不同，因此要對ONU進行測距以防止各ONU的上行信號的碰撞。但本系統具有複雜準確的測距功能和先進的遠端光功率控制能力。

7.功能完善的網管系統能對一個或多個系統進行集中監視管理。直觀的圖形化界面網路管理系統可完成：配置管理（設備清單、方框圖、創建鏈路等）；故障管理（查看告警信息、重新配置等）；性能管理（傳輸質量的測量、性能描述等）；安全管理（接入等級的管理、口令等）。

8.復接2Mbit/s和V24/V28或V11介面信號。兩種時鐘源同步：外同步時鐘信號和OLT的2Mbit/s輸入信號。在無外部時鐘源時，使用局端OLT的內部振蕩器時鐘源。

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。

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，因此存在帶寬不足、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，由於其將以太網技術與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。

PON系統是一個開放的透明支線網傳輸平台，任何廠家的基於2Mbit/s、G .703介面的任何業務，均能在網上傳輸分配。

在城市接入網中，連接商業用戶及住宅用戶的業務復用設備，包括：交換機遠端模塊、V5介面的接入網用戶設備（ONU）、PABX中繼、租用線復用器、LAN網關等，用於FTTC、FTTB、FTTZ光纖支線工程。可以構成具有獨立、集中網管的基站光纖傳輸網。由於基站所需2Mbit/s數量較少，點多容量小，基站分散，因此，PON網是最佳的選擇。

在專業通信網中，PON完成一點對多點的光纖支線延伸。根據石油系統各氣田的具體情況，對於生產井相對密集的氣田採用PON結合多業務復用設備，可實現生產數據、語音、圖像傳輸等多種業務，能達到高效、可靠、低成本的效果。

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上行和下行帶寬是1.25Gbit/s GPON帶寬為2.5Gbit/s的下游和上游的帶寬為1.25Gbit/s，大多數EPON/GPON只配置了乙太網介面，可選POTS和2M介面。 

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。目前在現網中廣泛應用的PON技術包括EPON和GPON 2種主流技術，EPON上下行帶寬均為1.25 Gbit/s，GPON下行帶寬為2.5 Gbit/s，上行帶寬為1.25 Gbit/s.

目前在實際的FTTx應用場景中，大多數EPON/GPON只配置了以太介面，可選配置POTS和2M介面。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介面或GE介面，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。 

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。 

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。 

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。 

3） PON系統對局端資源佔用很少，系統初期投入低，擴展容易，投資回報率高。 

4） 提供非常高的帶寬。EPON目前可以提供上下行對稱的1.25Gb/s的帶寬，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的帶寬。 

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） 帶寬分配靈活，服務質量（QoS）有保證。G/EPON系統對帶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。