1. PON簡介

隨著以太網技術在城域網中的普及以及寬帶接入技術的發展，人們提出了速率高達1Gbit/s 以上的寬帶PON技術，主要包括EPON和GPON技術,“E”是指 Ethernet，“G”是指吉比特級。

1987年英國電信公司的研究人員最早提出了 PON 的概念。1995 年，全業務網絡 聯盟 FSAN(Full Service Access Network)成立，旨在共同定義一個通用的 PON 標 準。1998 年，國際電信聯盟 ITU-T 工作組，以 155Mbps 的 ATM 技術為基礎，發 布了 G.983 系列 APON(ATM PON)標準。這種標準目前在北美、日本和歐洲應用 較多，在這些地區都有 APON 產品的實際應用。但在中國，ATM 本身的推廣并不 順利，所以 APON 在我國幾乎沒有什么應用。

2000年底，一些設備制造商成立了第一英里以太網聯盟(EFMA)，提出基于以太網的PON概念——EPON(Ethernet Passive Optical Network)。EFMA 還促成電氣電 子工程師協會(IEEE)在 2001 年成立第一英里以太網(EFM)小組，開始正式研究包 括 1.25Gbit/s 的 EPON 在內的 EFM 相關標準。EPON 標準 IEEE 802.3ah 在 2004 年 6 月正式頒布。

2001年底，FSAN 更新網頁把 APON 更名為 BPON(Broadband PON)。實際上，在2001 年 1 月左右 EFMA 提出 EPON 概念的同時，FSAN 也已經開始了帶寬在 1Gbps 以上的 PON，也就是Gigabit PON標準的研究。FSAN/ITU 推出 GPON 技術的最大原因是由于網絡 IP 化進程加速和 ATM 技術的逐步萎縮導致之前基于 ATM 技術的 APON/BPON 技術在商用化和實用化方面嚴重受阻，迫切需要一種高傳輸速率、適宜 IP 業務承載同時具有綜合業務接入能力的光接入技術出現。在這樣的背景下，FSAN/ITU 以 APON 標準為基本框架，重新設計了新的物理層傳輸速率和TC層，推出了新的 GPON技術和標準。2003 年 3 月 ITU-T 頒布了描述 GPON 總 體特性的 G.984.1 和 ODN 物理媒質相關(PMD)子層的 G.984.2GPON 標準，2004 年 3 月和 6 月發布了規范傳輸匯聚(TC)層的 G.984.3 和運行管理通信接口的 G.984.4 標準。

2. PON組成

PON，Passive Optical Network，無源光網絡。如圖1，PON 由光線路終端（OLT）、光合／分路器（Spliter）和光網絡單元（ONU）組成，采用樹形拓撲結構。OLT 放置在中心局端，分配和控制信道的連接，并有實時監控、管理及維護功能。ONU 放置在用戶側，OLT 與 ONU 之間通過無源光合／分路器連接。

所謂無源，是指在 OLT(光線路終端)和 ONU(光網絡單元)之間的 ODN (光分配網絡)沒有任何有源電子設備。

圖 1. PON組成結構

PON 使用波分復用（WDM）技術，同時處理雙向信號傳輸，上、下行信號分別用不同的波長，但在同一根光纖中傳送。OLT 到 ONU/ONT 的方向為下行方向， 反之為上行方向。下/下行方向分別采用 1490/1310nm。如圖2.所示。

圖 2. PON單纖雙向傳輸原理圖

3. PON拓撲結構

PON 系統的組網方式如圖 3。有樹型拓撲、環型拓撲、總線型拓撲、樹型干冗余拓撲等4種，其中最常見的是樹形拓撲。

圖3. PON網路拓撲圖

4. PON優勢

相對成本低，維護簡單，容易擴展，易于升級。PON 結構在傳輸途中不需電源，沒有電子部件，因此容易鋪設，基本不用維護，長期運營成本和管理成本的節省大。

無源光網絡是純介質網絡，徹底避免了電磁干擾和雷電影響，極適合在自然條件惡劣的地區使用。

PON 系統對局端資源占用很少，系統初期投入低，擴展容易，投資回報率高。提供非常高的帶寬。EPON 目前可以提供上下行對稱的 1.25Gb/s 的帶寬，并且隨著以太技術的發展可以升級到 10Gb/s。GPON 則是高達 2.5Gb/s 的帶寬。

服務范圍大。PON 作為一種點到多點網絡，以一種扇出的結構來節省 CO 的資源， 服務大量用戶。用戶共享局端設備和光纖的方式更是節省了用戶投資。

帶寬分配靈活，服務有保證。G/EPON 系統對帶寬的分配和保證都有一套完整的體系。可以實現用戶級的 SLA。

5. EPON上下行工作原理

如圖 4，下行采用純廣播的方式：

OLT 為已注冊的 ONU 分配 標示號；

由各個 ONU 監測到達幀的標示號，以決定是否接收該幀；

如果該幀所含的標示號和自己的標示號相同，則接收該幀；反之則丟棄。

圖4. EPON 下行工作原理

如圖 5，上行采用時分多址接入（TDMA）技術：

OLT 接收數據前比較標示號注冊列表；

每個 ONU 在由局方設備統一分配的時隙中發送數據幀；

分配的時隙補償了各個 ONU 距離的差距，避免了各個 ONU 之間的碰撞。

圖5. EPON上行工作原理

6. 應用示例 ：光纖到樓

FTTB+LAN(簡稱FTTB)：即Fiber to The Building（光纖到樓），是一種基于優化光纖網絡技術的寬帶接入方式，我們稱為FTTB+LAN的寬帶接入網（簡稱FTTB）。它是利用數字寬帶技術，光纖直接到小區里，再通過雙絞線（超五類雙絞線或4對非屏蔽雙絞線）到各個用戶。FTTB提供最高上下行速率是10Mbps（獨享）,這是一種最合理、最實用、最經濟有效的寬帶接入方法。傳統的“FTTB＋LAN”的模式基本上是基于點到點有源以太網光纖，這種模式光纖需求量大，光纖利用率低，組網不靈活，中間有過多的有源設備，而采用PON部署“FTTB+LAN”,不僅節約光纜資源，組網靈活，還為用戶提供語音接入業務。

1）傳統的以太網交換機接入模式：

圖6. 以太網交換機接入模式

FTTB+LAN傳統的以太網交換機接入模式，是采用點對點的接入模式，即從匯接局到每個小區需要獨立纖芯，同時小區內安裝園區匯聚交換機，各樓道交換機通過小區光纜上聯至園區匯聚交換機。

2）PON網絡接入模式：

圖7. PON網絡接入模式

FTTB+LAN PON網絡接入模式，是采用一點對多點的接入模式，即多個小區至匯接局可共享1芯主干纖芯（接入到匯接局OLT設備同一PON口下）。在小區就近接入點（或就近光交接箱）安裝分光器，并通過小區光纜將各樓道的ONU設備接入網絡。

3） 兩種接入模式的比較：

傳統的以太網交換機接入模式需要在小區設置園區匯聚交換機，成本投資高，而采用PON網絡接入，只需在小區接入安裝分光器（分光比以接入的ONU數量而定），相比交換機接入模式成本投資低。

傳統的以太網交換機接入模式的樓道交換機很多情況是通過光電轉換器接入園區匯聚交換機，增加了故障點及維護成本。而采用PON網絡接入模式，各樓道安裝的是ONU，ONU設備直接可以接入光纖，增強了網絡安全和穩定性。

傳統的以太網交換機接入模式只能為終端用戶提供寬帶上網業務，而采用PON網絡接入模式，不僅可以為終端用戶提供寬帶上網業務，而且還可以提供語音、IPTV等多種業務。

因此，采用PON網絡實現FTTB+LAN具有很大的優勢。