無源光網絡（PON）技術概述

摘 要：簡單介紹無源光網絡（PON）技術，包括它們的組成、分類和性能特點，實際應用中的組網方式和光功率計算等。

關鍵詞：無源光網絡 EPON GPON FTTx

中圖分類號：TN915.6 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（a）-0019-02

我國目前的主流有線寬帶接入技術主要包括ADSL、FTTB+LAN、FTTx等，其中光纖接入（FTTx）技術是今后一定時期內的發展方向，它主要通過無源光網絡（PON）技術實現。

1 光纖傳輸的優勢

光纖傳輸具有帶寬高、線路直徑小且重量輕、傳輸質量高和成本低等優勢。如今光纖的帶寬理論上已經超過10GHz，每公里衰減小于0.3db，隨著技術的發展，未來10～100Gb/s的傳輸也將成為可能；光纖即便包裹著保護套，也比同等的銅線尺寸小重量輕；更為突出的是，光纖傳輸抗干擾能力強，幾乎可以忽略附近各種電子噪聲源的干擾；此外，傳輸途中的低損耗可以增加中繼器間的距離，因此減少了外部設備的成本，降低了維護運行費用。

2 無源光網絡（PON）的組成與分類

無源光網絡（PON）系統由局端設備（OLT）、用戶端設備（ONU/ONT）和光分配網（ODN）組成。所謂“無源”，是指ODN全部由無源光分路器和光纖等無源器件組成，不包括任何有源器件。PON技術采用點到多點的拓撲結構，下行和上行分別采用時分復用（TDM）的廣播方式和時分多址（TDMA）方式傳輸數據。

PON技術可以細分為很多種，目前常見的有APON（ATM PON）、EPON（Ethernet PON）和GPON（Gigabit PON），它們的主要區別體現在數據鏈路層和物理層的不同。其中，APON以ATM作為數據鏈路層；EPON使用以太網作為數據鏈路層，并擴充以太網使之具有點到多點的通信能力；GPON則結合了APON和EPON的優點，使用ATM/GEM作為數據鏈路層，能夠對多種業務提供良好支持，同時引入了更多的來自電信業的網絡管理和運行維護思想。目前，APON技術由于成本高，寬帶低，已經基本被市場淘汰，主流代表技術為EPON和GPON。簡而言之，EPON用簡單的技術為大多數的主流業務提供足夠的功能和性能支持，GPON用復雜的方式為全部的業務提供完美的功能和性能支持。GPON較EPON具有明顯的優勢，它們兩者的簡單對比如表1所示。

3 PON網絡的組網方式

PON技術是一種點到多點的網絡接入技術，它是實現光纖接入（FTTx）的主要技術，如圖1所示，它由以下部分組成。

（1）光線路終端（OLT）：OLT作為局端設備，上行接入Internet和公共交換電話網（PSTN），下行提供網絡側接口并經過一個或多個ODN和用戶側的ONU通信，OLT和ONU的關系為主從通信關系。

（2）光分配網絡（ODN）：ODN為OLT和ONU之間提供光傳輸手段，主要功能是完成光信號功率的分配，ODN是由無源光器件（光纖，光連接器和無源分光器等）組成的光分配網。

（3）光網絡單元（ONU）：ONU為光接入網提供遠端用戶側接口，用戶側的終端設備（計算機，機頂盒，電話機等）通過ONU接入光網絡。

在PON網絡中，下行數據和語音信號使用1490nm波長傳輸，上行數據和語音信號使用1310nm波長傳輸。在某些國家，還使用1550nm波長傳輸視頻廣播信號（CATV）。

4 光功率預算

光信號在PON網絡的傳輸過程中，不可避免的存在信號衰減。因此，在規劃設計PON網絡時，必須進行光功率預算，以保證光信號傳輸到ONU端時有足夠強的功率，滿足數據通信的需要。光信號的傳輸損耗主要來自以下幾個方面：每公里光纖上的損耗、分路器上的損耗、連接器上的損耗、接頭處的損耗等。

PON的損耗預算基于ITU建議G983.4，B類PON總損耗預算為22dB，C類PON為27dB，區分B類和C類PON在于使用激光的功率和光器件的質量，損耗預算非常緊，特別是在設計上使用高端口數分路器時。PON中的分路器會產生內在損耗，因為輸入功率被分發到幾路輸出，分路器損耗要看分路比，1∶2分路器損耗大約為3dB，1∶32分路器損耗至少15dB。上行和下行信號都有該損耗，結合考慮接頭處，連接器和光纖本身的損耗，很容易理解為什么安裝時必須準確雙向測量端到端的光損耗。

例如，系統的光功率預算為28dB，1∶16分路器損耗為13.8dB，連接器和接頭處損耗為3dB，老化損耗為1dB，光纖衰減分別為下行0.3dB，上行0.42dB。

（28-13.8-3-1）/0.42=24.28km

由此可以得出結論，對于該系統，OLT和ONU之間的最大傳輸距離約為24km。圖2是在ITU-TG984標準下，不同分光比情況下的最優和最差傳輸距離。

5 結語

隨著Internet的高速發展，特別是三網融合、云計算、物聯網等新技術的應用，用戶對于網絡帶寬的需求不斷提高。在這樣的大背景下，成本低、性能可靠的PON技術必將逐步取代傳統的DSL等接入方式，走進千家萬戶，這也就是人們通常所說的“光進銅退”。在不久的將來，通過PON接入技術，我們的家中只要拉進一根細細的光纖，就能夠同時實現互聯網沖浪、撥打電話和收看電視節目，從而真正實現三網融合。因此，PON技術在我國信息產業的發展過程中，有著非常光明的應用前景。

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