無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(Passive Optical Network, PON)是一種純介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，避免了外部設(shè)備的電磁干擾和雷電影響，減少線路和外部設(shè)備的故障率，提高了系統(tǒng)可靠性，同時(shí)節(jié)省了維護(hù)成本，是電信維護(hù)部門長(zhǎng)期期待的技術(shù)。一起來(lái)了解一下關(guān)于無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)知識(shí)吧。
無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)是什么
無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(Passive Optical Network, PON)是一種純介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，避免了外部設(shè)備的電磁干擾和雷電影響，減少線路和外部設(shè)備的故障率，提高了系統(tǒng)可靠性，同時(shí)節(jié)省了維護(hù)成本，是電信維護(hù)部門長(zhǎng)期期待的技術(shù)。
無(wú)光源網(wǎng)絡(luò)是一種點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的光纖傳輸和接入技術(shù)，下行采用廣播方式、上行采用時(shí)分多址方式，可以靈活地組成樹形、星型、總線型等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在光分支點(diǎn)只需要暗轉(zhuǎn)一個(gè)簡(jiǎn)單的光分支器即可，因此具有節(jié)省光纜資源、帶寬資源共享、節(jié)省機(jī)房投資、建網(wǎng)速度快、綜合建網(wǎng)成本低等優(yōu)點(diǎn)。
無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)包括ATM-PON和Ethernet-PON兩種。
無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的原理和構(gòu)成
PON包括ATM-PON(APON，即基于ATM的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò))和Ethernet-PON(EPON，即基于以太網(wǎng)的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò))兩種。
如今的高校小區(qū)普遍采用的是EPON，作為當(dāng)下網(wǎng)絡(luò)工程重點(diǎn)考查和關(guān)注的知識(shí)點(diǎn)，有必要對(duì)PON技術(shù)做一個(gè)深入的學(xué)習(xí)!
PON(無(wú)源光網(wǎng)絡(luò))技術(shù)是一種點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的光纖傳輸和接入技術(shù)，下行采用廣播方式、上行采用時(shí)分多址方式，可以靈活地組成樹型、星型、總線型等拓樸結(jié)構(gòu)，在光分支點(diǎn)不需要節(jié)點(diǎn)設(shè)備，只 需要安裝一個(gè)簡(jiǎn)單的光分支器即可，因此具有節(jié)省光纜資源、帶寬資源共享、節(jié)省機(jī)房投資、設(shè)備安全性高、建網(wǎng)速度快、綜合建網(wǎng)成本低等優(yōu)點(diǎn)。
無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀與趨勢(shì)
接入網(wǎng)是用戶進(jìn)入城域網(wǎng)/骨干網(wǎng)的橋梁，是信息傳送通道的“最后一公里”。
過(guò)去幾年，網(wǎng)絡(luò)的核心部分發(fā)生了翻天覆地的變化，無(wú)論是交換、還是傳輸都 己更新?lián)Q代，而接入網(wǎng)由于經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題如用戶的業(yè)務(wù) 需求、用戶密度、用戶的經(jīng)濟(jì)承受能力等多方面原因發(fā)展緩慢，成為制約網(wǎng)絡(luò)向?qū)拵Щ�、全業(yè)務(wù)化發(fā)展的瓶頸。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，高帶寬的消耗業(yè)務(wù)逐步涌 現(xiàn)，帶寬提速成為迫切需求。
為了 滿足用戶的需求，各種新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，接入網(wǎng)技術(shù)己成為設(shè)備制造商、運(yùn)營(yíng)商和電信研究部門關(guān)注的焦點(diǎn)和投資的熱點(diǎn)。
我國(guó)目前主流的有線接入技術(shù)包括ADSL、LAN、 HFC、PLC和FTTH，其中部分LAN采用了PON+LAN 的方式，而無(wú)線接入技術(shù)中又有WLAN、WiMAX、WiFi、Bluetooth、3G等技術(shù)。
目前寬帶接入網(wǎng)有兩個(gè)主要的研究目標(biāo)，第一是向高速、安 全、智能化方向發(fā)展，要求 網(wǎng)絡(luò)更靈活、面向用戶更多和成本更低，這方面FTTH是有線接入領(lǐng)域的杰出代表。
另一個(gè)則是多業(yè)務(wù)的融合，即在同一個(gè)平臺(tái)上靈活提供IPTV、有線電視視 頻、傳統(tǒng)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入。
在各種寬帶接入技術(shù)中，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)以其容量大、傳輸距離長(zhǎng)、較低成本、全業(yè)務(wù)支持等優(yōu)勢(shì)成為熱門技術(shù)。
目前已經(jīng)逐步商用化的無(wú)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(yǔ)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(chǎng)IP化 的發(fā)展潮流，適于大規(guī)模應(yīng)用。
PON核心構(gòu)成
PON(無(wú)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(wú)源”是指ODN全部由光分路器(Splitter)等無(wú)源器件組成，不含有任何電子器件及電源。
基于PON的接入方案
TDM-PON
基于時(shí)分復(fù)用技術(shù)的TDM-PON，其原理是將上行傳輸時(shí)間分為若干時(shí)隙?ti (i=1,2,3,……32,……)，在每個(gè)時(shí)隙內(nèi)只安排一個(gè)ONU以分組的方式向OLT發(fā)送分組信息，各ONU按OLT規(guī)定的順序依次發(fā)送。
TDM要求 OLT測(cè)定它與各ONU的距離后對(duì)各ONU進(jìn)行嚴(yán)格的發(fā)送定時(shí)，各ONU從OLT發(fā)送的下行信號(hào)獲取定時(shí)信息，并在OLT規(guī)定的時(shí)隙內(nèi)發(fā)送上行分組信號(hào)。
TDM允許使用單一的波長(zhǎng)，OLT以TDM下行廣播時(shí)使用1490nm波長(zhǎng)(1550nm下行傳輸視頻)，ONU以TDMA上 行多址接入使用1310nm波長(zhǎng)，所以O(shè)LT只需要一個(gè)收發(fā)器，只有一種類型ONU，由此帶來(lái)很高的經(jīng)濟(jì)性，被認(rèn)為是光接入網(wǎng)共享信道的首選方案。
無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)始于20世紀(jì)80年代初，發(fā)展至今，有已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的APON、EPON和GPON三種TDM/TDMA-PON類型。
在窄帶PON系統(tǒng)概 念提出的同時(shí)，提出了基于ATM技術(shù)的寬帶PON，即APON，以使接入網(wǎng)走向?qū)拵Щ?/p>
隨著IP技術(shù)的不斷完善，大多數(shù)運(yùn)營(yíng)商將IP技術(shù)作為主要承載技術(shù)，使得ATM完全退出了局域網(wǎng)。
在這種背景下，出現(xiàn)了由ITU/FSAN 負(fù)責(zé)制定替換APON的Gigabit PON(GPON)標(biāo)準(zhǔn)，以及由IEEE802.3ah負(fù)責(zé)制定的Ethernet PON(EPON)標(biāo)準(zhǔn)。
其中，EPON是基于千兆以太網(wǎng)的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)，繼承了以太網(wǎng)的低成本和易用性以及光網(wǎng)絡(luò)的高帶寬，是FTTH中“性價(jià)比”最高的一種，EPON的產(chǎn) 業(yè)聯(lián)盟從EPON 的核心芯片、光模塊到系統(tǒng)，產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)日趨成熟。
而GPON在技術(shù)上略具優(yōu)勢(shì)，它能支持多種速率等級(jí)，可支持上下行不對(duì)稱速率，與EPON只能支持對(duì)稱 1Gbit/s單一速率相比，GPON光器件選擇余地更大，而在總效率和等效系統(tǒng)成本方面也有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。
三種TDM-PON的參數(shù)比較如表1所示，它們雖然有許多不同點(diǎn)，但歸根到底都是基于時(shí)分復(fù)用機(jī)制的，上行方向以時(shí)隙為單位、共享帶寬。
WDM-PON
基于波分復(fù)用技術(shù)的WDM-PON把各ONU的上行信號(hào)分別調(diào)制為不同波長(zhǎng)(?i ,i=1,2,3,……16,……)的光信號(hào)，傳輸至ODN后耦合到同一饋線光纖傳輸?shù)絆LT，在OLT中利用分波器取出屬于各ONU的不同波長(zhǎng)的光信 號(hào)，再分別通過(guò)光電探測(cè)器解調(diào)為電信號(hào)。
WDM利用光纖的低損耗波長(zhǎng)窗口(1310nm/1370nm/……/1550nm)，能 以不同的方式傳輸不同的業(yè)務(wù)。
WDM-PON上行方向采用粗波分CWDM或密集波分DWDM技術(shù)，每個(gè)用戶獨(dú)享一個(gè) 波長(zhǎng)的帶寬，用戶最大可用的帶寬可以達(dá)到100G。
波分多址WDMA光纖線路有足夠的功率余度，便可方便地?cái)U(kuò)容與升級(jí)，但系統(tǒng)各通道共享光纖線路而不共享 OLT光設(shè)備，故系統(tǒng)成本 較高。
綜合比較，由表2可以看出TDM-PON雖然有較低的網(wǎng)絡(luò)快速部署費(fèi)用，但是可靠性、帶寬及升級(jí)擴(kuò)容方面的表現(xiàn)都不如WDM-PON。
因此隨著無(wú)源光器件和其它技術(shù) 的發(fā)展，WDM-PON將成為現(xiàn)行主流TDM-PON的有力競(jìng)爭(zhēng)者。
混合PON(HPON/xPON)
由前所述，TDM-PON和WDM-PON各有優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合，單一地利用一種PON技術(shù)都存在不同程度的問(wèn)題。
因此最近斯坦福大學(xué)的一些研究學(xué) 者提出了如圖4的HPON(Hybrid TDM/WDM PON)的概念，它能夠很好地兼容TDM和WDM技術(shù)，并支持TDM-PON到WDM-PON的平滑過(guò)渡。
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