什麼是無源光網絡

無源光網絡(Passive Optical Network, PON)是一種純介質網絡，避免了外部設備的電磁干擾和雷電影響，減少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，是電信維護部門長期期待的技術。一起來了解一下關於無源光網絡的相關知識吧。

無源光網絡是什麼

無源光網絡(Passive Optical Network, PON)是一種純介質網絡，避免了外部設備的電磁干擾和雷電影響，減少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，是電信維護部門長期期待的技術。

無光源網絡是一種點對多點的光纖傳輸和接入技術，下行採用廣播方式、上行採用時分多址方式，可以靈活地組成樹形、星型、總線型等拓撲結構，在光分支點只需要暗轉一個簡單的光分支器即可，因此具有節省光纜資源、帶寬資源共享、節省機房投資、建網速度快、綜合建網成本低等優點。

無源光網絡包括ATM-PON和Ethernet-PON兩種。

無源光網絡的原理和構成

PON包括ATM-PON(APON，即基於ATM的無源光網絡)和Ethernet-PON(EPON，即基於以太網的無源光網絡)兩種。

如今的高校小區普遍採用的是EPON，作爲當下網絡工程重點考查和關注的知識點，有必要對PON技術做一個深入的學習!

PON(無源光網絡)技術是一種點對多點的光纖傳輸和接入技術，下行採用廣播方式、上行採用時分多址方式，可以靈活地組成樹型、星型、總線型等拓樸結構，在光分支點不需要節點設備，只 需要安裝一個簡單的光分支器即可，因此具有節省光纜資源、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。

無源光網絡的現狀與趨勢

接入網是用戶進入城域網/骨幹網的橋樑，是信息傳送通道的“最後一公里”。

過去幾年，網絡的核心部分發生了翻天覆地的變化，無論是交換、還是傳輸都 己更新換代，而接入網由於經濟性問題如用戶的業務 需求、用戶密度、用戶的經濟承受能力等多方面原因發展緩慢，成爲制約網絡向寬帶化、全業務化發展的瓶頸。

隨着我國經濟的迅速發展，高帶寬的消耗業務逐步涌 現，帶寬提速成爲迫切需求。

爲了 滿足用戶的需求，各種新技術不斷涌現，接入網技術己成爲設備製造商、運營商和電信研究部門關注的焦點和投資的熱點。

我國目前主流的有線接入技術包括ADSL、LAN、 HFC、PLC和FTTH，其中部分LAN採用了PON+LAN 的方式，而無線接入技術中又有WLAN、WiMAX、WiFi、Bluetooth、3G等技術。

目前寬帶接入網有兩個主要的研究目標，第一是向高速、安 全、智能化方向發展，要求 網絡更靈活、面向用戶更多和成本更低，這方面FTTH是有線接入領域的傑出代表。

另一個則是多業務的融合，即在同一個平臺上靈活提供IPTV、有線電視視 頻、傳統語音、數據業務的接入。

在各種寬帶接入技術中，無源光網絡以其容量大、傳輸距離長、較低成本、全業務支持等優勢成爲熱門技術。

目前已經逐步商用化的無源光網絡主要有TDM-PON(APON、EPON、GPON) 和WDM-PON，它們的共同特點是：

可升級性好、低成本，接入網中去掉了有源設備，從而避免了電磁干擾和雷電影響，減少了線路和外部設備的故障率，降低了相應的運維成本;

業務透明性較好，高帶寬，可適用於任何制式和速率的信號，能比較經濟地支持模擬廣播電視業務，支持三重播放(Triple play，語音、視頻、數據)業務;

高可靠性，提供不同業務優先級的QoS保證，適應寬帶接入市場IP化 的發展潮流，適於大規模應用。

PON核心構成

PON(無源光網絡)中最主要的三部分包括位於局端的OLT(Optical Line Terminal，光線路終端)、終端ONU(Optical Network Unit，光網絡單元)、以及ODN(Optical Distribution Network，光配線網)。

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。

基於PON的接入方案

TDM-PON

基於時分複用技術的TDM-PON，其原理是將上行傳輸時間分爲若干時隙?ti (i=1,2,3,……32,……)，在每個時隙內只安排一個ONU以分組的方式向OLT發送分組信息，各ONU按OLT規定的順序依次發送。

TDM要求 OLT測定它與各ONU的距離後對各ONU進行嚴格的發送定時，各ONU從OLT發送的下行信號獲取定時信息，並在OLT規定的時隙內發送上行分組信號。

TDM允許使用單一的波長，OLT以TDM下行廣播時使用1490nm波長(1550nm下行傳輸視頻)，ONU以TDMA上 行多址接入使用1310nm波長，所以OLT只需要一個收發器，只有一種類型ONU，由此帶來很高的'經濟性，被認爲是光接入網共享信道的首選方案。

無源光網絡始於20世紀80年代初，發展至今，有已經標準化的APON、EPON和GPON三種TDM/TDMA-PON類型。

在窄帶PON系統概 念提出的同時，提出了基於ATM技術的寬帶PON，即APON，以使接入網走向寬帶化。

隨着IP技術的不斷完善，大多數運營商將IP技術作爲主要承載技術，使得ATM完全退出了局域網。

在這種背景下，出現了由ITU/FSAN 負責制定替換APON的Gigabit PON(GPON)標準，以及由IEEE802.3ah負責制定的Ethernet PON(EPON)標準。

其中，EPON是基於千兆以太網的無源光網絡，繼承了以太網的低成本和易用性以及光網絡的高帶寬，是FTTH中“性價比”最高的一種，EPON的產 業聯盟從EPON 的核心芯片、光模塊到系統，產業鏈已經日趨成熟。

而GPON在技術上略具優勢，它能支持多種速率等級，可支持上下行不對稱速率，與EPON只能支持對稱 1Gbit/s單一速率相比，GPON光器件選擇餘地更大，而在總效率和等效系統成本方面也有相當的優勢。

三種TDM-PON的參數比較如表1所示，它們雖然有許多不同點，但歸根到底都是基於時分複用機制的，上行方向以時隙爲單位、共享帶寬。

WDM-PON

基於波分複用技術的WDM-PON把各ONU的上行信號分別調製爲不同波長(?i ,i=1,2,3,……16,……)的光信號，傳輸至ODN後耦合到同一饋線光纖傳輸到OLT，在OLT中利用分波器取出屬於各ONU的不同波長的光信 號，再分別通過光電探測器解調爲電信號。

WDM利用光纖的低損耗波長窗口(1310nm/1370nm/……/1550nm)，能 以不同的方式傳輸不同的業務。

WDM-PON上行方向採用粗波分CWDM或密集波分DWDM技術，每個用戶獨享一個 波長的帶寬，用戶最大可用的帶寬可以達到100G。

波分多址WDMA光纖線路有足夠的功率餘度，便可方便地擴容與升級，但系統各通道共享光纖線路而不共享 OLT光設備，故系統成本 較高。

綜合比較，由表2可以看出TDM-PON雖然有較低的網絡快速部署費用，但是可靠性、帶寬及升級擴容方面的表現都不如WDM-PON。

因此隨着無源光器件和其它技術 的發展，WDM-PON將成爲現行主流TDM-PON的有力競爭者。

混合PON(HPON/xPON)

由前所述，TDM-PON和WDM-PON各有優缺點和應用場合，單一地利用一種PON技術都存在不同程度的問題。

因此最近斯坦福大學的一些研究學 者提出瞭如圖4的HPON(Hybrid TDM/WDM PON)的概念，它能夠很好地兼容TDM和WDM技術，並支持TDM-PON到WDM-PON的平滑過渡。