PON系统知识简介

1PON基础知识

1.1 PON技术概念

PON(Passive Optical Network)即无源光网络，一种基于点到多点(P2MP)拓扑的技术。“无源”指ODN(光分配网络)中不包含有任何电子器件及电子电源，ODN全部由光分路器Splitter等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。

目前的PON技术分为以下几种：

●APON：ATM PON，基于ATM的无源光接入技术。上世纪90年代

中期由ITU和FSAN提出并标准化，由于容易被用户认为只能提供ATM业务，2001年被改称BPON.遵循ITU-T G.983系列标准。

●EPON：Ether PON，基于以太网的无源光接入技术。2000年11月成

立IEEE研究小组(即后来的EFM工作组)，2004年4月工作组形成IEEE 802.3ah系列标准。现统称为IEEE 802.3-2005。

●GPON：Gigabit(千兆) PON，基于ATM/GEM的无源光接入技术。

FSAN在2001年初提出，ITU和FSAN进行标准化，遵循ITU-TG.984系列标准。

●WDM-PON：基于波分复用的无源光接入技术，尚无统一标准。

PON是一种接入网技术，定位在常说的“最后一公里”，即在服务提供商、电信局端和商业用户或家庭用户之间的解决方案。

PON网络的突出优点是消除了户外的有源设备，所有的信号处理功能均在交换机和用户宅内设备完成。而且这种接入方式的前期投资小，大部分资金可以等到用户真正接入时才投入。它的传输距离比有源光纤接入系统的短，覆盖的范围较小，但它造价低，无需另设机房，维护容易。因此这种结构可以经济地为居家用户服务。

●优点：

1)多业务：PON系统要求提供语音，数据，视频等业务接入，业务透

明性好，实现真正意义的全业务接入与“三网合一” 。

2)高带宽：EPON目前可以提供上下行对称的1.25Gb/s的带宽，并

且随着以太技术的发展可以升级到10Gb/s。GPON则是高达

2.5Gb/s的带宽。

3)长距离接入：光纤的传输距离高达数百公里，所以实际上物理传输

层的距离瓶颈在收发光信号的设备光器件上，目前PON标准规定距离为20km，这样的长度对社区网络来说已是绰绰有余；

4)成本相对低：由于PON系统的ODN部分没有电子部件，无需电源

供应，因此容易铺设，基本不用维护，建设维护成本低。设备相对简单，系统对局端的资源占用很少，系统初期投入低，扩展容易，

投资回报率高。

5)扩展性好：目前PON网络一般采用树型网络结构，作为一种点到多

点网络，以一种扇出的结构既节省光纤的资源，同时这种共享带宽的网络结构能够提供灵活的带宽分配。对终端的接入无需增加主干部分的线路，另外，系统在设计增加了动态测距和分配时隙的技术，终端的增加和拆除不影响整个系统的稳定运行，所以，当系统需要扩充时，所需改动的部分最小，为工程实施提供了灵活的解决方案。

6)良好的QoS保证；PON系统设计中，由于本身就是为电信运营商

提供多业务接入而设计的技术方案，G/EPON系统对带宽的分配和保证都有一套完整的体系。在不同业务的服务质量、优先级保证等技术措施上，提供了多种应用解决手段，实现用户级的SLA，因此，用户可根据接入的设备重要性的不同，分别设置不同的服务等级，对重要的用户或重要的应用设备，设置及时、可靠的响应机制，从而实现了多业务、不同服务等级的综合接入系统。

7)无源光网络是纯介质网络，彻底避免了电磁干扰和雷电影响，极适

合在自然条件恶劣的地区使用。

缺点：

1)建网需要重新布线，但布线成本低于铜缆。

2)网络拓扑以星树形为主。虽然有环形保护的变通方案，但成本效率

不是最优，PON最适合的就是末端接入。

3)国内应用规模尚小，设备成本降低尚未到位。

2PON系统模型

以EPON(以太网无源光网络)系统为例。EPON就是将信息封装成以太网帧进行传输的PON。由于以太网相关器件价格相对低廉，并且对于在通信业务量中所占比例越来越大的以太网承载的数据业务而言，EPON免去了IP数据传输的协议和格式转化，效率高，传输速率达1.25 Gbit/s，且有进一步升级的空间，因此EPON受到了普遍关注。PON系统参考结构如下图所示：

图1.1 PON系统参考结构

EPON是一种采用点到多点结构的单纤双向光接入网络，其典型拓扑结构为树型。EPON系统由局侧的OLT(光线路终端)、用户侧的光网络单元ONU/ONT(光网络单元/终端)和ODN (光分配网络)组成，为单纤双向系统。在下行方向(OLT到ONU，广播)，OLT发送的信号通过ODN 到达各个ONU。在上行方向(ONU到OLT，点到点)，ONU发送的信号只会到达OLT，而不会到达其他ONU。为了避免数据冲突并提高网络利用效率，上行方向采用TDMA多址接入方式并对各ONU的数据发送进行仲裁。ODN也指POS(Passive Optical Splitter)，由光纤和一个或多个无源光分路器等无源光器件组成，在OLT和ONU间提供光通道。

一般而言，OLT位于网络侧，放在中心局端(CentralOffice，CO)，多为以太网络交换机或媒体转换器平台，提供网络集中和接入，能完成光/电转换、带宽分配和控制各信道的连接，并有实时监控、管理及维护功能；ONU位于用户侧(如路边、建筑物或用户住处)，采用以太网协议，实现以太网第二层第三层交换功能。

PON系统构成如下：

图1.2 PON的网络位置

3PON工作原理

基本思想：在一定的物理限制和带宽限制条件下，让尽可能多的终端设备ONT来共享局端设备OLT和馈送光纤。

工作原理：OLT将送达各个ONU的下行业务组装成帧，以广播的方式发给多个ONU，即通过光分路器分为N路独立的信号，每路信号都含有发给所有特定ONU的帧，各个ONU只提取发给自己的帧，将其它ONU的帧丢弃；上行方向从各个ONU到OLT的上行数据通过时分多址