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PON基本知识介绍1、PON是一种点到多点的(P2MP)结构的无源光网络，PON的本质特征就是ODN 全部由无源光器件组成，不包含任何有源电子器件。
2、PON由光线路终端(OLT)、光网络单元(ONU)、光分配网络(ODN)组成。
3、GPON三大优势：1、更远的传输距离：采用光纤传输，接入层的覆盖半径20KM；2、更高的带宽：对每用户下行2.5G/上行1.25G(物理层)；3、分光特性：局端单根光纤经分光后引出后多路多户光纤，节省光纤资源；4、GPON可以提供全业务竞争方案可以有效解决双绞线接入的带宽瓶颈，满足用户对高带宽业务的需求，如高清电视、实况转播等，GPON是三网融合的上佳方案。
5、GPON采用WDM技术，实现单纤双向传输；分光比为1：16、1：32、1：64，可升级为1：128。
6、GPON广播方式：下行为广播方式，下行帧长固定为125us，所有的ONU都能收到相同的数据，但是通过GEMPORT ID来区分不同的业务的数据，ONU 通过过滤来接收属于自己的数据；上行采用TDMA方式(时分复用)传输数据，上行链路被分成不同的时隙，根据下行帧的字段来为给每个ONU分配上行时隙，这样所有的ONU都可以按照一定的秩序发送自己的数据了，不会产生为了争夺资源而冲突，每帧共有9120个时隙。
7、GPON的关键技术：1、突发光电技术：快速开启和关断能力2、测距：通过Ranging测距过程获取ONU的往返延迟，从而指定合适的均衡延迟参数，保证每个ONU发送数据时不会在分光器上产生冲突。
8、ONU需在OLT中注册使用。
9、GPON的保护方式：10、GPON系统可支持的最大物理距离，当光分路比为1:16时，应支持20km的最大物理距离；当光分路比为1:32时，应支持10km的最大物理距离。
11、光纤接入网的形式：FTTB（光纤到大楼）；FTTC（光纤到路边）；FTTZ（光纤到小区）；FTTH（光纤到用户）；FTTO（光纤到办公室）；FTTF（光纤到楼层）；FTTP（光纤到电杆）；FTTN（光纤到邻里）；FTTD（光纤到门）；FTTR（光纤到远端单元）。
PON网络知识介绍PON网络（Passive Optical Network）又称为无源光纤网络，是一种基于光纤传输技术的宽带接入网络。
与传统的以电信号为传输媒介的网络相比，PON网络具有更高的带宽、更远的传输距离和更低的成本。
PON网络的原理是在光纤传输链路中使用无源光纤设备，将光纤传输链路划分为不同的分支，每个分支连接到终端用户。
光信号从中心节点传输到终端用户的过程中，不需要额外的光源和光放大器进行增强，而是通过分光器进行分配和光栅进行反射，实现信号的传输。
这种设计使得光信号可以同时传输给多个用户，提高了网络的利用率。
光线路终端（OLT）是PON网络的中心节点，负责管理和控制整个网络。
OLT与电信运营商的核心网相连，并通过光纤链路将信号传输给ONU。
同时，OLT也负责对网络中的光信号进行调度和控制，以满足不同用户的需求。
光网络单元（ONU）是连接到终端用户的设备，通过PON网络接收和发送光信号。
每个终端用户都会有一个独立的ONU。
ONU可以是家庭用户的宽带接入设备，也可以是办公楼、学校等机构的网络终端设备。
ONU负责与OLT进行通信，将光信号转换成电信号，并将数据传输到用户终端设备。
光纤分配器（ODN）是将光信号从OLT分发到不同的用户分支的装置。
ODN将光信号分成不同的波长，然后通过分光器将其传输到不同的终端用户。
这种设计使得光信号可以在不同的用户之间共享，提高了网络的利用率。
PON网络具有许多优点。
首先，它提供了高带宽的网络接入，可以满足用户对高速互联网和大带宽应用的需求。
其次，PON网络的传输距离可以达到几十公里，远远超过了传统的电线传输距离。
此外，PON网络的构建成本较低，因为它使用了无源光纤设备，减少了能耗和维护成本。
然而，PON网络也存在一些挑战和限制。
首先，由于光纤传输链路的共享特性，网络的带宽会随着用户数量的增加而减少。
其次，由于是无源光纤网络，因此在信号传输过程中可能会存在一些损耗和衰减。
详解PON基础知识：OLT、ONU、ONT和ODN，建议收藏光纤到户（FTTH）已开始受到全球电信公司的重视，技术得以快速发展，有源光网络 (AON) 和无源光网络 (PON) 是使 FTTH 宽带连接成为两大系统，可以提供具有成本效益的解决方案的 PON 在大多数FTTH 部署中更为普遍。
本文将介绍PON 的基础知识，主要涉及OLT、ONT、ONU、ODN 等基础组件及相关技术。
PON 详解：定义、标准和优势无源光网络是指利用点对多点拓扑和分光器将数据从单个传输点传送到多个用户端点的光纤网络，与 AON 相比，多个客户通过光纤分支树和无源分路器/合路器单元连接到单个收发器，完全在光域中运行，在 PON 架构中没有电源。
目前主要有两种PON 标准：千兆无源光网络(GPON) 和以太网无源光网络 (EPON)。
它们的拓扑结构基本相同，作为众多FTTH 部署场景的首选，PON 解决方案有几个突出的优点：•更低的功耗•所需空间更少•更高的带宽•更高级别的安全性•更易于安装和扩展•降低运营和管理成本PON 结构和组件在千兆以太网无源光网络（GEPON）系统中，服务提供商的中心局有一个光线路终端（OLT），终端用户附近有多个光网络单元（ONU）或光网络终端（ONT），作为分光器（SPL）。
此外，OLT 与ONU/ONT 之间的传输也使用了ODN（Optical Distribution Network）。
光线路终端 (OLT)OLT 是无源光网络的起点，它通过以太网电缆连接到核心交换机。
OLT 的主要功能是为 PON 网络转换、帧和传输信号，并协调光网络终端复用以共享上行传输。
OLT 设备一般包含机架、CSM（Control and Switch Module）、ELM（EPON Link Module，PON 卡）、冗余保护-48V 直流电源模块或 1 个 110/220V 交流电源模块、风扇。
在这些部分中，PON 卡和电源支持热插拔，同时内置另一个模块，OLT 有两个浮动方向：上游（从用户那里分配不同类型的数据和语音流量）和下游（获取数据、语音、光网络单元（ONU）/光网络终端（ONT）ONU 将通过光纤传输的光信号转换为电信号。
1PON基础知识1.1 PON技术概念PON(Passive Optical Network)即无源光网络，一种基于点到多点(P2MP)拓扑的技术。
“无源”指ODN(光分配网络)中不包含有任何电子器件及电子电源，ODN全部由光分路器Splitter等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。
目前的PON技术分为以下几种：●APON：ATM PON，基于ATM的无源光接入技术。
上世纪90年代中期由ITU和FSAN提出并标准化，由于容易被用户认为只能提供ATM业务，2001年被改称BPON.遵循ITU-T G.983系列标准。
●EPON：Ether PON，基于以太网的无源光接入技术。
2000年11月成立IEEE研究小组(即后来的EFM工作组)，2004年4月工作组形成IEEE 802.3ah系列标准。
现统称为IEEE 802.3-2005。
●GPON：Gigabit(千兆) PON，基于ATM/GEM的无源光接入技术。
FSAN在2001年初提出，ITU和FSAN进行标准化，遵循ITU-TG.984系列标准。
●WDM-PON：基于波分复用的无源光接入技术，尚无统一标准。
PON是一种接入网技术，定位在常说的“最后一公里”，即在服务提供商、电信局端和商业用户或家庭用户之间的解决方案。
PON网络的突出优点是消除了户外的有源设备，所有的信号处理功能均在交换机和用户宅内设备完成。
而且这种接入方式的前期投资小，大部分资金可以等到用户真正接入时才投入。
它的传输距离比有源光纤接入系统的短，覆盖的范围较小，但它造价低，无需另设机房，维护容易。
因此这种结构可以经济地为居家用户服务。
●优点：1)多业务：PON系统要求提供语音，数据，视频等业务接入，业务透明性好，实现真正意义的全业务接入与“三网合一” 。
2)高带宽：EPON目前可以提供上下行对称的1.25Gb/s的带宽，并且随着以太技术的发展可以升级到10Gb/s。
GPON则是高达2.5Gb/s的带宽。
3)长距离接入：光纤的传输距离高达数百公里，所以实际上物理传输层的距离瓶颈在收发光信号的设备光器件上，目前PON标准规定距离为20km，这样的长度对社区网络来说已是绰绰有余；4)成本相对低：由于PON系统的ODN部分没有电子部件，无需电源供应，因此容易铺设，基本不用维护，建设维护成本低。
设备相对简单，系统对局端的资源占用很少，系统初期投入低，扩展容易，投资回报率高。
5)扩展性好：目前PON网络一般采用树型网络结构，作为一种点到多点网络，以一种扇出的结构既节省光纤的资源，同时这种共享带宽的网络结构能够提供灵活的带宽分配。
对终端的接入无需增加主干部分的线路，另外，系统在设计增加了动态测距和分配时隙的技术，终端的增加和拆除不影响整个系统的稳定运行，所以，当系统需要扩充时，所需改动的部分最小，为工程实施提供了灵活的解决方案。
6)良好的QoS保证；PON系统设计中，由于本身就是为电信运营商提供多业务接入而设计的技术方案，G/EPON系统对带宽的分配和保证都有一套完整的体系。
在不同业务的服务质量、优先级保证等技术措施上，提供了多种应用解决手段，实现用户级的SLA，因此，用户可根据接入的设备重要性的不同，分别设置不同的服务等级，对重要的用户或重要的应用设备，设置及时、可靠的响应机制，从而实现了多业务、不同服务等级的综合接入系统。
7)无源光网络是纯介质网络，彻底避免了电磁干扰和雷电影响，极适合在自然条件恶劣的地区使用。
缺点：1)建网需要重新布线，但布线成本低于铜缆。
2)网络拓扑以星树形为主。
虽然有环形保护的变通方案，但成本效率不是最优，PON最适合的就是末端接入。
3)国内应用规模尚小，设备成本降低尚未到位。
2PON系统模型以EPON(以太网无源光网络)系统为例。
EPON就是将信息封装成以太网帧进行传输的PON。
由于以太网相关器件价格相对低廉，并且对于在通信业务量中所占比例越来越大的以太网承载的数据业务而言，EPON免去了IP数据传输的协议和格式转化，效率高，传输速率达1.25 Gbit/s，且有进一步升级的空间，因此EPON受到了普遍关注。
PON系统参考结构如下图所示：图1.1 PON系统参考结构EPON是一种采用点到多点结构的单纤双向光接入网络，其典型拓扑结构为树型。
EPON系统由局侧的OLT(光线路终端)、用户侧的光网络单元ONU/ONT(光网络单元/终端)和ODN (光分配网络)组成，为单纤双向系统。
在下行方向(OLT到ONU，广播)，OLT发送的信号通过ODN 到达各个ONU。
在上行方向(ONU到OLT，点到点)，ONU发送的信号只会到达OLT，而不会到达其他ONU。
为了避免数据冲突并提高网络利用效率，上行方向采用TDMA多址接入方式并对各ONU的数据发送进行仲裁。
ODN也指POS(Passive Optical Splitter)，由光纤和一个或多个无源光分路器等无源光器件组成，在OLT和ONU间提供光通道。
一般而言，OLT位于网络侧，放在中心局端(CentralOffice，CO)，多为以太网络交换机或媒体转换器平台，提供网络集中和接入，能完成光/电转换、带宽分配和控制各信道的连接，并有实时监控、管理及维护功能；ONU位于用户侧(如路边、建筑物或用户住处)，采用以太网协议，实现以太网第二层第三层交换功能。
PON系统构成如下：图1.2 PON的网络位置3PON工作原理基本思想：在一定的物理限制和带宽限制条件下，让尽可能多的终端设备ONT来共享局端设备OLT和馈送光纤。
工作原理：OLT将送达各个ONU的下行业务组装成帧，以广播的方式发给多个ONU，即通过光分路器分为N路独立的信号，每路信号都含有发给所有特定ONU的帧，各个ONU只提取发给自己的帧，将其它ONU的帧丢弃；上行方向从各个ONU到OLT的上行数据通过时分多址(TDMA)方式共享信道进行传输，OLT为每个ONU都分配一个传输时隙。
这些时隙是同步的，因此当数据包耦合到一根光纤中时，不同ONU的数据包之间不会产生碰撞。
仍以EPON系统为例，EPON下行串行传输原理图如下：图1.3 PON工作原理—下行广播对应于N个ONU，OLT有N个MAC端口(接口)。
在下行方向，OLT 为每个已注册成功的ONU分配一个唯一的链路ID(LLID)。
EPON下行帧由一个被分成固定长度帧的连续信息流组成，每帧携带多个可变长度的数据包(时隙)。
OLT在帧中插入发出该帧的MAC端口的LLID，并将数据以可变长度的数据包广播传送给所有在EPON上与OLT相连的ONU。
数据到达ONU时，由ONU的MAC层进行地址解析，提取出符合自己的LLID的数据包，丢弃其他的数据包。
注意，每个ONU只能在预先分配的时隙内接入并取出属于自己的信息。
EPON上行串行传输原理图如下：图1.4 PON工作原理—上行TDMA上行方向采用时分方式共享系统，通过接入控制机制将各个ONU有序接入。
如图2.4所示，将上行传输时间分为若干时隙，OLT在每个时隙只安排一个ONU发送信息。
各ONU在每个传送帧的前导码中插入分配的LLID，并按OLT规定的时间顺序依次向OLT发送，多个ONU的上行信息组成一个TDM信息流传送到OLT。
这样，各ONU的数据包(包含1个或多个以太帧)汇合到公共光纤时，就不会发生互相碰撞。
OLT接收数据时比较LLID注册列表，基于特定的LLID将帧解码到合适的MAC端口。
3.1 FTTx业务模型EPON系统可能承载的业务类型包括以太网/IP业务、语音业务、TDM 业务和CATV业务等，其中TDM业务为E1电路仿真业务。
EPON系统应具有承载以太网/IP业务的能力，可选支持语音业务、TDM业务和CATV业务。
EPON ONU设备的应用场景主要有以下五种类型：1)SFU(单住户单元)型ONU主要用于单独家庭用户，仅支持宽带接入终端功能，具有1或4个以太网接口，提供以太网/IP业务，可以支持VoIP业务(内置IAD)或CATV 业务，主要应用于FTTH的场合(可与家庭网关配合使用，以提供更强的业务能力)。
2)HGU(家庭网关单元)型ONU主要用于单独家庭用户，具有家庭网关功能，相当于带EPON上联接口的家庭网关，具有4个以太网接口、1个WLAN接口和至少1个USB接口，提供以太网/IP业务，可以支持VoIP业务(内置IAD)或CATV 业务，支持TR-069远程管理。
主要应用于FTTH的场合。
3)MDU(多住户单元)型ONU主要用于多个住宅用户，具有宽带接入终端功能，具有至少8个用户侧接口(包括以太网接口、ADSL2+接口或VDSL2接口)，提供以太网/IP业务、可以支持VoIP业务(内置IAD)或CATV业务，主要应用于FTTB/FTTC/FTTCab的场合。
4)SBU(单商户单元)型ONU主要用于单独企业用户和企业里的单个办公室，支持宽带接入终端功能，具有以太网接口和E1接口，提供以太网/IP业务和TDM业务，可选支持VoIP业务。
主要应用于FTTO的场合。
5)MTU(多商户单元)型ONU主要用于多个企业用户或同一个企业内的多个个人用户，具有宽带接入终端功能，具有多个以太网接口(至少8个)、E1接口和POTS接口，提供以太网/IP业务、TDM业务和VoIP业务(内置IAD)，主要应用于FTTB/FTTBiz的场合。
按照ONU在接入网中所处的位置不同，EPON系统可以有几种网络应用类型：光纤到家庭用户(FTTH)、光纤到公司/办公室(FTTO)、光纤到楼宇/分线盒(FTTB/C)、光纤到交接箱(FTTCab)。
图1.5 FTTx接入网应用类型●光纤到家庭用户FTTH：仅利用光纤传输媒质连接通信局端和家庭住宅的接入方式，引入光纤由单个家庭住宅独享。
●光纤到公司/办公室FTTO：仅利用光纤传输媒质连接通信局端和公司或办公室用户的接入方式，引入光纤由单个公司或办公室用户独享，ONU/ONT之后的设备或网络由用户管理。
●光纤到楼宇/分线盒FTTB/C：以光纤替换用户引入点之前的铜线电缆，ONU部署在传统的分线盒(用户引入点)即DP点(DP, Distribution Point分配点)ONU下采用其他介质接入用户。
●光纤到交接箱FTTCab：以光纤替换传统馈线电缆，ONU部署在交接箱即FP点处，ONU下采用其他介质接入到用户。
下图形象地给出了FTTx业务模型。
图1.6 FTTx业务模型表1-1中进一步给出FTTx 业务能力的若干参数。
表格1-1 FTTx 业务能力4EPON协议要求4.1 EPON基本特征●遵循标准IEEE 802.3-2005 section 5.●OLT与ONU之间信号传输基于IEEE 802.3以太网帧●传输线路速率下行/上行：1.25Gbit/s / 1.25Gbit/s●编码方式为8B /10B码●逻辑分光比1：32(1：64)●两种物理层接口类型：1000BASE-PX10和1000BASE-PX20，分别支持10km传输和20km传输●以MAC控制子层的MPCP机制为基础，MPCP通过消息、状态机和定时器来控制访问P2MP的拓扑结构●P2P仿真子层是EPON/MPCP协议中的关键组件4.2 EPON协议栈下图描述了EPON系统的协议分层及其与OSI参考模型之间的关系。
