无源光网络(PON)技术解决方案

浅析无源光网络(PON)技术及解决方案摘要为了满足人们日益增长的高带宽需求，接入新技术无源光网络pon应运而生。

基于pon的fttx是根据光纤深入用户的程度而区分的不同组网方式，本文就基于pon的几种常见的fttx应用场景及解决方案进行介绍。

关键词无源光网络；pon；fttx；
引言
截止2010年12月底，中国宽带网民数量达到4.5亿，固网用户中的宽带普及率达到98.3%[1]，而itv用户也已突破600万。

人们对带宽的需求越来越高，未来五至十年，用户对带宽的需求将达到20m（其中1×10m用于高清电视，2×3m用于标清电视，1×4m 用于internet接入）。

宽带化已成为接入网发展的必然趋势。

传统的xdsl在带宽上明显已不能满足用户今后的高带宽的需求，所以，接入新技术无源光网络pon（passive optical networks）[2]应运而生。

pon技术简介
pon是一种点到多点的无源光网络，它由局端的光线路终端 olt （optical line terminal）、用户侧的光网络单元onu（optical network unit）/光网络终端ont（optical network terminal）以及光分配网络 odn（optical distribution network）组成。

olt设备放置在中心机房，具备链路分配、实施监控、管理及维护功能。

onu放置在用户侧，onu与olt之间通过无源分光器连接，
其间没有任何有源电子元件及器件，从而也降低了管理维护成本。

如图1所示：
pon 使用波分复用 (wdm) 技术实现单芯双向信号传输，为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号，采用以下两种复用技术：数据从 olt 到多个onu 以广播式下行，下行波长为 1490nm；对于上行则采用时分多址 (tdma) 技术分时隙给 onu 传输上行数据，上行波长为 1310nm【3】。

2.1pon的分类
pon领域中最重要的三中技术为apon、epon和gpon，其中apon 因为atm技术发展不顺以及全网ip化趋于明显，已逐渐退出历史舞台。

目前市场上应用较为广泛的有epon和gpon。

epon是千兆以太网技术与无源光网络的结合，上下行传输速率为 1.25gbps，典型光分路比为 1：32。

它采用点到多点结构、无源光纤传输。

在物理层采用了 pon 技术，在链路层使用以太网协议，利用pon的拓扑结构实现了以太网的接入。

pon的标准号为ieee 802.3ah，由ieee efm研究小组制定完成。

epon综合了 pon 技术和以太网技术的优点：低成本、高带宽、扩展性强、灵活快速的服务、与现有以太网的兼容性、方便的管理等等。

gpon是 itu-t 的标准，它最大下行传输速率可高达2.5gbps，上行最大传输速率达1.25 gbps，典型光分路比为1：64；gpon遵循itu-t g.984标准，采用gfp封装技术，既可以支持 tdm 业务
也可以支持以太网业务。

gpon 可以灵活地提供多种对称和非对称上下行速率，pon接口的告警和性能监视能力更强，具有自动进行光纤网络的维护和诊断能力，能够提供更精细的业务模型。

2.2 pon 的优势
相对于传统的xdsl接入方式，pon有如下优势：首选，铜缆的价格逐年上涨并且失窃严重，xdsl的线路建设成本越来越高，而pon的传输介质是价格低廉且资源丰富的光纤，其网络建设成本要远低于xdsl；其次，光纤为非金属导体，不受雷击，电磁干扰，线路运行维护成本要低于xdsl；不过最为重要的是pon能提供更高的带宽来满足高清电视（itv）类业务的需求。

基于pon的fttx接入方式已被广泛看好，作为“firstmile”的理想接入方式。

3. 基于pon的 fttx应用场景及解决方案
根据光纤接近用户的程度，光纤接入模式可分为 fttb、fttc、fttv、ftto、ftth 等，即：fttb（fiber tothe building，光纤到大楼)，fttc（fiber to the curb，光纤到路边)，（fiber to office，光纤到办公室)，ftth（fiber to the home，光纤到户)，fttv（fiber to the village，光纤到乡村)【4】。

目前较为常见的主要是fttb、ftth/o和fttv/c模式。

其中，ftth与ftto类似，不同的只是onu放置位置的不同，fttv/c为农村光进铜退宽带接入提供了较为理想的宽带接入解决方案。

3.1 fttb应用场景及解决方案
3.1.1 fttb应用场景
fttb建网模式主要应用于商业楼宇（写字楼、商场、专业市场、宾馆）、住宅小区等。

光纤到楼fttb建网模式，多个宽带用户共享一套onu，主要应用于商业楼宇和新建小区场合，提供voip语音业务、宽带上网业务、itv业务、可视通讯等综合业务的接入，该种模式满足高带宽业务接入要求，节省纤芯和上行数据端口资源，建网成本较ftth
模式低。

末端采用五类网线，一般铜线接入距离在100米以内，onu 设备主要放在楼内。

3.1.2 fttb解决方案
fttb的组网如图2所示：olt设备放置中心机房，onu设备通过分光器和光交接箱上联至olt设备。

16层及以上的商业楼宇或高层楼宇：每单元可放置2～3个onu；9～15层楼宇：每单元可放置1个onu；5～8层商业楼宇：每个onu可覆盖2～3个单元；4层以下，每个onu可覆盖3～5个单元。

当onu至用户的距离100米市，onu 可采用内置dslam+ag方式或onu分散建设方式。

3.2 ftth应用场景及解决方案
3.2.1 ftth应用场景
ftth建网模式主要应用在高档住宅小区、别墅区等。

每个用户独享一套onu，支持voip语音业务、宽带上网业务、高清电视业务、itv业务、可视通讯等综合业务的接入，根据业务需求类型，选择不同的onu终端实现家庭综合通讯业务接入，该种模式的建网成本
较高。

3.2.2 ftth解决方案
ftth的组网如图3所示：olt设备放置中心机房，分光器集中放置在光交接箱（高档住宅小区安装在地下室，别墅区优选安装在户外），分线盒放置在楼层弱电井内（别墅区可采用美化分线盒方式挂在外墙），onu放置于室内用户终端盒内。

光纤到用户家中，每个用户都有单独的onu。

ftth建设模式中的onu宜采用内置lan+iad 方式。

图3：ftth网络拓扑图
3.3fttv/c应用场景及解决方案
3.3.1fttv/c应用场景
fttv/c建网模式主要应用于有高带宽需求的行政村落。

由于村落分散，距离较长，每个村落的业务量小，为节省建设和维护成本，优选每个行政村落所有用户共享一套onu。

3.3.2fttv/c解决方案
fttv/c的组网如图5所示：olt 一般放在乡镇局所；onu设置在有光缆需求的村，每村一个onu；根据olt覆盖范围、onu需求数量，确定pon分光比；分光器放置在靠近村落路边的光交接箱或者一体化机柜内，主要采用二级分光方式（分光方式须满足光衰耗要求），在局端设置一级光分路器（不均匀分光），在行政村设置二级光分路器（均匀分光）。

fttv/c建设模式中的onu宜采用内置dslam+ag方式。

图5：fttc/v网络拓扑图
4.结论
在接入网宽带化大趋势下，pon的优势是传统xdsl无法比拟的，pon不仅能满足用户的高带宽需求，而且能降低电信运营商建网和运行维护成本，而对于选择epon还是gpon，主要取决于各电信运营商的接入环境、网络背景和运营成本等因素。

注：文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。