一、PON系統概述

1、 PON的定義與概念

無源光網絡（PON，Passive Optical Network），在我國通信行業標準YD/T 1034《接入網名詞術語》中給出的定義是：分配網絡（DN）采用無源光分路器的光接入網（OAN）。那么，相對應的應該有有源光網絡（AON，Active Optical Network），其定義是：分配網絡（DN）采用有源器件（如復用器）的光接入網（OAN）。

由此可知，無論是PON還是AON均是相對于光接入網絡（OAN）而言，也就是說，PON和AON并非是一個單獨或者是另一個的網絡實體，它實質上是指OAN的DN部分或稱ODN部分，只是在OAN中的ODN所采用的器件是有源還是無源而已。鑒于PON或稱PDN或稱（PODN，Passive Optical Distribution Network）具有環境適應能力強，無需供電和維護等特點，在工程實際中得到了廣泛地普及與應用，此時，我們稱為基于PON的光接入網絡（OAN）。基于PON的光接入網絡（OAN）主要特點（優、缺點）可見下表1-1。

表1-1：基于PON技術的光纖接入網的特點

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2、PON系統的結構

那么，依據上述定義和OAN的組成，PON在OAN中的位置可如下圖1-2所示，也即基于PON技術的OAN的結構。它是由光線路終端（OLT，Optical Line Terminal）、無源光分配網絡（PODN）和光網絡終端（ONT，Optical Network Terminal）組成。PODN通常是一個點到多點的方式，即多個ONU通過PODN連接到一個OLT。基于PON的OAN，可以實現FTTH、FTTO、FTTC、FTTTB及FTTCab等光接入類型。

圖1-2：PON在OAN中的位置

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3、PON技術的分類

PON技術可按信號分配方式來分類：它分為功率分割（Power Splitting）型無源光網絡（PSPON）和波分復用（WDM）型無源光網絡（WDMPON）。PSPON采用星型耦合器分路，上行、下行傳送采用TDMA/TDM方式，實現共享信道帶寬，分路器通過功率分配將OLT發出的信號分配到各個ONU上。目前，APON/BPON、GPON、EPON等均屬于PSPON。WDMPON則是將波分復用技術運用在PON中，光分路器通過識別OLT發出各種波長，將信號分配到各路ONU。兩者的特點比較詳見下表1-3-1。

表 1-3-1：PSPON與WDMPON特點對比

相對于PSPON由于技術比較成熟，目前得到廣泛的應用。它根據采用的技術體制不同，又分為兩大類：GPON類和EPON類。GPON類系列是由全業務接入網（FSAN）聯盟與國際電信聯盟（ITU-T）推出并標準化，包括APON/BPON、GPON、XG-PON、XGS-PON、NG-PON2等。EPON類系列是由IEEE 802.3中的第一英里以太網工作組（EFM）推出并標準化，包括EPON、GEPON、10G-PON、100G-PON等。EPON系列采用的是以太網（Ethernet）技術體制的PON系統，與GPOM系列相比，主要是在數據鏈路層采用的技術不同。GPON和EPON的系列演進都是在不斷追求PON系統的數據傳輸速率。下表1-3-2匯總了這些PON系列的基本情況，包括PON名稱/全程、對應的數據傳輸速率、標準編號及發布時間等。

表 1-3-2：GPON系列和EPON系列的基本情況

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另外，PON技術也可按下表1-3-3中的分類方法，它包括按PON采用的網絡技術可分為6類；按采用的雙向傳輸技術及多址接入技術可分為8種，可供參考。

表 1-3-3：PON技術的其它分類方法

二、ODN的組成與組網

1、ODN組成

基于PON技術的OAN中，傳統的ODN是由無源光器件組成的PODN網絡，常用的器件有：光纖與光纜、光連接器、波分復用/解復用器、無源分路元件（即光分路器（OBD））、無源光衰減器、濾波器、光纖接頭等，當然還包括光配線設施（配線架、交接箱、配線箱等）。ODN的配置通常為點到多點方式，即多個ONU通過ODN與一個OLT相連。這樣多個ONU可以共享同一個光傳輸媒質和光器件。

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2、ODN的組網

對于點到多點配置的PODN，其組網方式常用的可以構成樹型、總線型和環形結構。樹型結構如下圖2-2-1所示，是PODN最常用的組網結構。它利用了一系列級聯的光分路器（OBD）對下行信號進行分路，傳給多個用戶，同時對多個上行信號進行合路，傳給OLT。OBD通常為1 : n型。

圖2-2-1：PODN的樹型組網結構示例

總線結構的典型示例如下圖2-2-2所示。它利用串聯的非平衡光分路器以便從總線上檢出OLT發送的信號，同時又能將每一ONU發送的信號插入總線送給OLT。采用這種非平衡光分路器會在光總線中引入損耗從而損耗掉一些光功率。無源環形結構實質上是無源總線結構的一個特例，邏輯等效于一折疊的總線結構，其典型示例如下圖2-2-3所示。

圖2-2-2：PODN的總線型組網結構示例

圖2-2-3：PODN的環形型組網結構示例

PODN結構的選擇需要考慮多種因素，主要與用戶所在地的分布、OLT與ONU之間的距離、不同業務的光通道、可用的技術、光功率預算值、波長的分配、升級的需要、可靠性和可用性、操作管理和維護、ONU供電、安全、光纜容量等相關。

3、智能ODN

目前，關于PODN在實際工程的應用中，其智能光分配網絡（Intelligent ODN）得到了廣泛地普及。所謂智能ODN就是在傳統的ODN的基礎之上引入了“電子標簽技術”。即利用電子標簽對光纖（包括跳纖、尾纖、光分路器尾纖等）的活動連接器插頭進行唯一標識，自動存儲、導入和導出光配線設施端口資源及光纖連接關系數據，從而光纖信息自動存儲、光纖連接信息自動識別、光纖資源信息校準、可視化現場操作指導等智能化功能的光分配網絡。

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三、PON系統的技術要求

1、GPON類系列

我們知道，PON技術是成立于1995年的全業務接入網（FSAN）聯盟全力打造的光接入網（OAN）的技術方案，然后與ITU-T一起進行了標準化成為了國際標準。為了使PON技術的線路傳輸速率不斷的提升，相繼推出了一系列的PON技術，我們統稱為GPON類系列，目前它包括：

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第一代PON：APON/BPON。在1997年第一代PON問世，即ATM技術體制的PON，稱為APON（ATM-PON），被ITU-T發布為G.983.1建議書。由于ATM技術的復雜性，在2004年又推出了稱之為寬帶PON（BPON，Broadband PON），被ITU-T發布為G.983.x系列建議書。BPON的目的是使PON技術不僅僅局限于ATM業務。

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第二代PON：GPON。GPON即千兆比特無源光網絡（GPON，Gigabit-capable PON）。在2003年3月被ITU-T發布為G.984.x系列建議書，其下/上行的傳輸速率可達2.488Gbit/s/1.244Gbit/s。它在傳輸匯聚層（TC）采用了一個全新的稱之為GPON封裝模式GEM（GPON Encapsulation Mode）。

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第三代PON：10G-PON，包括XG-PON與XGS-PON。第三代PON已達到10Gbit/s級的傳輸速率，它分為非對稱（XG-PON，上/下行均為1Gbit/s /10Gbit/s）與對稱（XGS-PON，上下行均為10Gbit/s）兩種模式，它們分別于2015年和2017年被ITU-T發布為G.987.x系列建議書和G.9807.x系列建議書。

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第四代PON：NG-PON2。第四代PON又被FSAN聯盟稱為下一代PON（NG-PON，Next Generation PON）。由于曾將10G-PON被命名為NG-PON1，因此將第四代PON命名為NG-PON2。NG-PON2的傳輸速率需求為40 Gbit/s，即下行40G、上行40G或10G；可實現20km傳輸距離和1:64分光。在2015年被ITU-T發布為G.989.x系列建議書。

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2、EPON類系列

當PON技術出現后，IEEE也開始啟動了基于以太網（Ethernet）技術體制的PON系統研究，稱為EPON（Ethernet PON）。于是在2000年IEEE成立了EFM（Ethernet for the First Mile）工作組（第一英里以太網工作組），歸屬于制定以太網標準的IEEE 802.3研究組。在2004年4月，EFM工作組正式推出了第一代EPON的標準IEEE 802.3ah，最大對稱速率為1.25Gbit/s。2006年，IEEE開始立項制定10Gbit/s速率的EPON系統標準（10G-EPON），最后在2009年發布了IEEE 802.3av。在該標準中，10G EPON也分為非對稱方式（下/上行速率為10 Gbit/s/1 Gbit/s）和對稱方式（上下行速率均為10 Gbit/s）。當然EFM工作組也一直在致力于更高速率的EPON的研究，如2020年又推出了IEEE 802.3ca標準，即100G-EPON的標準，其定義了三種速率需求：25G、50G和100G。我國也從2006年陸續發布了許多EPON 和10G EPON技術要求方面的通信行業標準。

欲詳細了解EPON系統技術要求的請進入：EPON系統；10G-EPON系統

3、WDM-PON類

上述介紹的GPON類和EPON類，可以統稱為TDM-PON。TDM-PON是通過使用ODN中的光功率分路器進行分支的。而相對應的有一種WDM-PON，則是通過使用ODN中的波長復用器（WM）進行分支的。我國在2018年開始發布了基于波長路由方式的PON（WDM-PON）系統技術要求的通信行業標準YD/T 3345.x系列。

欲詳細了解YD/T 3345.x系列標準內容的請進入。

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