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什么是無源光網(wǎng)絡
無源光網(wǎng)絡(Passive Optical Network, PON)是一種純介質網(wǎng)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(tǒng)可靠性，同時節(jié)省了維護成本，是電信維護部門長期期待的技術。一起來了解一下關于無源光網(wǎng)絡的相關知識吧。
無源光網(wǎng)絡是什么
無源光網(wǎng)絡(Passive Optical Network, PON)是一種純介質網(wǎng)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(tǒng)可靠性，同時節(jié)省了維護成本，是電信維護部門長期期待的技術。
無光源網(wǎng)絡是一種點對多點的光纖傳輸和接入技術，下行采用廣播方式、上行采用時分多址方式，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(jié)省光纜資源、帶寬資源共享、節(jié)省機房投資、建網(wǎng)速度快、綜合建網(wǎng)成本低等優(yōu)點。
無源光網(wǎng)絡包括ATM-PON和Ethernet-PON兩種。
無源光網(wǎng)絡的原理和構成
PON包括ATM-PON(APON，即基于ATM的無源光網(wǎng)絡)和Ethernet-PON(EPON，即基于以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡)兩種。
如今的高校小區(qū)普遍采用的是EPON，作為當下網(wǎng)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(wǎng)絡)技術是一種點對多點的光纖傳輸和接入技術，下行采用廣播方式、上行采用時分多址方式，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(jié)點設備，只 需要安裝一個簡單的光分支器即可，因此具有節(jié)省光纜資源、帶寬資源共享、節(jié)省機房投資、設備安全性高、建網(wǎng)速度快、綜合建網(wǎng)成本低等優(yōu)點。
無源光網(wǎng)絡的現(xiàn)狀與趨勢
接入網(wǎng)是用戶進入城域網(wǎng)/骨干網(wǎng)的橋梁，是信息傳送通道的“最后一公里”。
過去幾年，網(wǎng)絡的核心部分發(fā)生了翻天覆地的變化，無論是交換、還是傳輸都 己更新?lián)Q代，而接入網(wǎng)由于經(jīng)濟性問題如用戶的業(yè)務 需求、用戶密度、用戶的經(jīng)濟承受能力等多方面原因發(fā)展緩慢，成為制約網(wǎng)絡向寬帶化、全業(yè)務化發(fā)展的瓶頸。
隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，高帶寬的消耗業(yè)務逐步涌 現(xiàn)，帶寬提速成為迫切需求。
為了 滿足用戶的需求，各種新技術不斷涌現(xiàn)，接入網(wǎng)技術己成為設備制造商、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采用了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(wǎng)有兩個主要的研究目標，第一是向高速、安 全、智能化方向發(fā)展，要求 網(wǎng)絡更靈活、面向用戶更多和成本更低，這方面FTTH是有線接入領域的杰出代表。
另一個則是多業(yè)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(tǒng)語音、數(shù)據(jù)業(yè)務的接入。
在各種寬帶接入技術中，無源光網(wǎng)絡以其容量大、傳輸距離長、較低成本、全業(yè)務支持等優(yōu)勢成為熱門技術。
目前已經(jīng)逐步商用化的無源光網(wǎng)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(wǎng)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(yè)務透明性較好，高帶寬，可適用于任何制式和速率的信號，能比較經(jīng)濟地支持模擬廣播電視業(yè)務，支持三重播放(Triple play，語音、視頻、數(shù)據(jù))業(yè)務;
高可靠性，提供不同業(yè)務優(yōu)先級的QoS保證，適應寬帶接入市場IP化 的發(fā)展潮流，適于大規(guī)模應用。
PON核心構成
PON(無源光網(wǎng)絡)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。
基于PON的接入方案
TDM-PON
基于時分復用技術的TDM-PON，其原理是將上行傳輸時間分為若干時隙?ti (i=1,2,3,……32,……)，在每個時隙內(nèi)只安排一個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測定它與各ONU的距離后對各ONU進行嚴格的發(fā)送定時，各ONU從OLT發(fā)送的下行信號獲取定時信息，并在OLT規(guī)定的時隙內(nèi)發(fā)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(fā)器，只有一種類型ONU，由此帶來很高的經(jīng)濟性，被認為是光接入網(wǎng)共享信道的首選方案。
無源光網(wǎng)絡始于20世紀80年代初，發(fā)展至今，有已經(jīng)標準化的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，提出了基于ATM技術的寬帶PON，即APON，以使接入網(wǎng)走向寬帶化。
隨著IP技術的不斷完善，大多數(shù)運營商將IP技術作為主要承載技術，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是基于千兆以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡，繼承了以太網(wǎng)的低成本和易用性以及光網(wǎng)絡的高帶寬，是FTTH中“性價比”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在技術上略具優(yōu)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光器件選擇余地更大，而在總效率和等效系統(tǒng)成本方面也有相當?shù)膬?yōu)勢。
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，但歸根到底都是基于時分復用機制的，上行方向以時隙為單位、共享帶寬。
WDM-PON
基于波分復用技術的WDM-PON把各ONU的上行信號分別調(diào)制為不同波長(?i ,i=1,2,3,……16,……)的光信號，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的不同波長的光信 號，再分別通過光電探測器解調(diào)為電信號。
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(yè)務。
WDM-PON上行方向采用粗波分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余度，便可方便地擴容與升級，但系統(tǒng)各通道共享光纖線路而不共享 OLT光設備，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)絡快速部署費用，但是可靠性、帶寬及升級擴容方面的表現(xiàn)都不如WDM-PON。
因此隨著無源光器件和其它技術 的發(fā)展，WDM-PON將成為現(xiàn)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(yōu)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，并支持TDM-PON到WDM-PON的平滑過渡。
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