無源光網(wǎng)絡(luò)PON原理

（a）P2P，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)傳輸成本太高，浪費(fèi)光纖資源。?

??????（b）光纖到路邊交換機(jī)，降低了傳輸成本，但是在接入側(cè)增加了帶電設(shè)備，增加了故障點(diǎn)，也相應(yīng)的增加了維護(hù)成本。?

??????（c）PON網(wǎng)絡(luò)以點(diǎn)到多點(diǎn)的方式，不僅降低了傳輸成本，也避免了接入側(cè)故障點(diǎn)的增加。

PON技術(shù)發(fā)展歷程

·上世紀(jì)90年代初提出PON概念

·1995年成立FSAN(Full Service Access Networks)組織

·1996年ITU-T頒布G.982 (PON標(biāo)準(zhǔn)建議)

·1998年ITU-T 頒布G.983(APON標(biāo)準(zhǔn)建議)

·2000年12月成立IEEE 802.3ah工作組，制定EPON標(biāo)準(zhǔn)建議

·2003年3月ITU-T頒布G.984(GPON標(biāo)準(zhǔn)建議)

·上世紀(jì)90年代末APON開始商用

·2003年6月 美國三大運(yùn)營商開始APON招標(biāo)

·2003年8月日本NTT開始EPON招標(biāo)

·2005年中國電信開始測試并部署EPON試驗(yàn)網(wǎng)

·2010年8月3日，中國電信和中國移動(dòng)已與阿爾卡特朗訊簽署框架協(xié)議,正式使用其無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)解決方案作為下一代寬帶網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù),并于年內(nèi)開始在上海、江蘇、山東等多個(gè)省市展開項(xiàng)目建設(shè),以改進(jìn)提升目前的寬帶網(wǎng)絡(luò)。

目前PON是解決接入網(wǎng)"最后一公里"、實(shí)現(xiàn)FTTx的最具吸引力的技術(shù)。所謂"無源"，是指ODN中不含有任何有源電子器件及電源，全部由光分路器(Splitter)等無源器件組成，因此其管理維護(hù)的成本較低，這是PON在接入網(wǎng)發(fā)展中最具優(yōu)勢的一面。

PON按信號(hào)分配方式可以分為PSPON(功率分割型無源光網(wǎng)絡(luò))和WDMPON(波分復(fù)用型無源光網(wǎng)絡(luò))。APON、BPON、EPON和GPON均屬于PSPON，PSPON采用星型耦合器分路，上/下行傳送采用TDMA/TDM方式實(shí)現(xiàn)信道帶寬共享，分路器通過功率分配將OLT發(fā)出的信號(hào)分配到各個(gè)ONU上。WDMPON技術(shù)則是將波分復(fù)用技術(shù)運(yùn)用在PON中，光分路器通過識(shí)別OLT發(fā)出的各種波長，將信號(hào)分配到各路ONU。雖然PSPON較為成熟，特別是E-PON、GPON，在北美、日本已經(jīng)有較大規(guī)模的部署，但是PSPON仍然存在一些問題需要解決，例如快速比特同步、動(dòng)態(tài)帶寬分配、基線漂移、ONU的測距與延時(shí)補(bǔ)償、突發(fā)模式光收發(fā)模塊的設(shè)計(jì)等。部分問題雖然得到了解決，但是成本較大。例如，在上行的TDMA復(fù)用測距方面，光纜中信號(hào)每米傳輸時(shí)間大約為5 ns，而STM-1、STM-16、GE系統(tǒng)的比特周期分別只有6.4 ns、0.4 ns和0.8 ns。可見，隨著速率的提高，測距和上行成幀的難度將會(huì)大幅度增加。基于波分復(fù)用技術(shù)的WDMPON采用波長作為用戶端ONU標(biāo)識(shí)，利用波分復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)上行接入，能夠提供較高的工作帶寬，可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的對(duì)稱寬帶接入。同時(shí)，它還可以避免TDMA技術(shù)中ONU的測距、快速比特同步等諸多技術(shù)難點(diǎn)，并且在網(wǎng)絡(luò)管理以及系統(tǒng)升級(jí)性能方面都有著明顯的優(yōu)勢。隨著技術(shù)的進(jìn)步，波分復(fù)用光器件的成本，尤其是無源光器件成本大幅度下降，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的WDM器件不斷出現(xiàn)，WDMPON技術(shù)將是接入網(wǎng)一個(gè)可以預(yù)見的發(fā)展趨勢。下面對(duì)WDMPON中的OLT光源、ONU光源、光分路器所涉及的核心技術(shù)問題進(jìn)行分析。

在各種寬帶接入技術(shù)中，無源光網(wǎng)絡(luò)以其容量大、傳輸距離長、較低成本、全業(yè)務(wù)支持等優(yōu)勢成為熱門技術(shù)。之前已經(jīng)逐步商用化的無源光網(wǎng)絡(luò)主要有TDM-PON(APON、EPON、GPON)和WDM-PON，它們的共同特點(diǎn)是:

·可升級(jí)性好、低成本，接入網(wǎng)中去掉了有源設(shè)備，從而避免了電磁干擾和雷電影響，減少了線路和外部設(shè)備的故障率，降低了相應(yīng)的運(yùn)維成本;

·業(yè)務(wù)透明性較好，高帶寬，可適用于任何制式和速率的信號(hào)，能比較經(jīng)濟(jì)地支持模擬廣播電視業(yè)務(wù)，支持三重播放(Triple play，語音、視頻、數(shù)據(jù))業(yè)務(wù);

·高可靠性，提供不同業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)的QoS保證，適應(yīng)寬帶接入市場IP化的發(fā)展潮流，適于大規(guī)模應(yīng)用。

如圖1，PON(無源光網(wǎng)絡(luò))中最主要的三部分包括位于局端的OLT(Optical Line Terminal，光線路終端)、終端ONU(Optical Network Unit，光網(wǎng)絡(luò)單元)、以及ODN(Optical Distribution Network，光配線網(wǎng))。PON"無源"是指ODN全部由光分路器(Splitter)等無源器件組成，不含有任何電子器件及電源。

PON是在所謂的"最后一公里"中缺少帶寬時(shí)的解決方案。家庭用戶為了獲得快速因特網(wǎng)接入，可以選擇的方法極其有限(電話或電纜系統(tǒng))。同樣，企業(yè)也局限于T1和T3載波提供的性能。PON提供了城域中的另一種解決方案。它主要用于解決寬帶最終用戶接入終端局的問題，由于這種接入技術(shù)使得接入網(wǎng)的局端(OLT)與用戶(ONU)之間只需光纖、光分路器等光無源器件，不需租用機(jī)房和配備電源，因此被稱為無源光網(wǎng)絡(luò)。它用于FTTH(光纖到家庭)。混合PON系統(tǒng)將光纜延伸到通信公司的遠(yuǎn)程終端，然后利用銅線DSL業(yè)務(wù)進(jìn)入家庭。

在PON的架構(gòu)中，一個(gè)光纖終端(OLT)下可以有多個(gè)無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)的單元。每一個(gè)單元均可形成一個(gè)獨(dú)立的PON網(wǎng)，藉由并不昂貴的分波器和光纖分布連接多種不同類型的ONT。對(duì)于接入網(wǎng)絡(luò)的無源性設(shè)計(jì)，減少了對(duì)電子元件的需求，如此一來便可以降低維修成本的支出。

無源光網(wǎng)絡(luò)是"復(fù)興的"光纜技術(shù)，它最初是為有線電視網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的，它作為一種能在城域提供高速接入的體系結(jié)構(gòu)而得到關(guān)注。PON是ITU規(guī)范。

通過PON，單根光纖從服務(wù)提供商的設(shè)備延伸到靠近居民區(qū)或商務(wù)中心的位置。"無源"是指該系統(tǒng)在服務(wù)提供商和客戶之間不需要電源和有源的電子組件。它僅由光纖、分路器、接頭和連接器組成。一根光纖可為多個(gè)客戶提供服務(wù)，而此前的系統(tǒng)要求每個(gè)客戶都有獨(dú)立的光纖。PON可遠(yuǎn)距離使用，它是農(nóng)村地區(qū)的理想選擇。