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无源光网络(PON)技术1. PON技术的概述无源光网络(PON)技术是最新发展的点到多点的光纤接入技术。
无源光网络由光线路终端(OLT)、光网络单元(ONU)和光分配网络(ODN)组成。
一般其下行采用TDM广播方式、上行采用TDMA(时分多址接入)方式，而且可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓扑结构(典型结构为树形结构)，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。
这样避免了外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，简化了供电配置和网管复杂度，提高了系统可靠性，同时节省了维护成本，是电信维护部门长期期待的技术,越来越受到业界的关注和重视,发展非常迅猛。
与点到点的有源光网络相比，PON技术的主要特点在于维护简单，成本较低(节省光纤和光接口)和较高的传输带宽，其高性能价格比的特点会使其在很长时间内保持竞争优势，PON一直视被为接入网未来的发展方向。
PON网络由于其简洁、廉价、可靠的网络拓扑结构被普遍认为是宽带接入网的最终解决方案，支持光纤到户FTTH。
与核心网不同的是，FTTH对成本更加敏感。
成本的突破很大程度上意味着条件的成熟。
剖析FTTH成本因素，主要有两个方面，一是设备采购成本，二是运营成本。
根据NTT公布的数据，FTTH的这两项成本已经与高速ADSL基本接近。
值得一提的是，目前ADSL设备的价格下降潜力已经不大，但是FTTH的成本随着规模增长有望继续下降。
从整体上看，在接入网领域光通信酝酿着新一轮的发展。
所以FTTH技术目前已被证实不仅技术上是成熟的，而且经济上是可行的。
继1998年ITU-T通过了基于ATM的G.983系列建议，2001年开始，两大通信标准化组织IEEE和ITU-T开始研究制订新一代PON技术标准,以满足未来宽带接入网的要求。
PON作为FTTH唯一的实现方式，它的三个同胞兄弟APON、EPON和GPON似乎从一开始就注定了要在竞争中不断完善和发展。
PON网络技术在光纤通信中的运用研究PON网络技术是一种光纤通信的基础技术，可以实现高速数据传输和数字信息的共享，被广泛应用于市政建设、企业网络、宽带接入等领域。
本文将介绍PON网络技术在光纤通信中的运用研究。
一、PON网络技术的概述PON网络技术全称为被动光网络，是一种将一根光纤合并为多个光纤，实现数据综合传输的技术。
其中，主要设备包括OLT（Optical Line Terminal）、ONU（Optical Network Unit）和光分配器。
现代PON网络技术大体分为两种类型：EPON和GPON。
其中EPON是以太网PON，是基于IEEE802.3标准的技术，主要用于企业内部网络和电话运营商。
而GPON则是Gigabit PON，是ITU-T标准的技术，对于宽带接入等领域有广泛的应用。
1、市政建设随着社会和经济的快速发展，城市对于网络的需求越来越大。
由于传统的光纤通信技术成本高、难以维护等弊端，越来越多的城市采用PON网络技术进行市政建设。
PON网络在市政建设中不仅能够节约成本，还能够提升网络的稳定性和安全性，为市民提供更优质的网络服务。
2、企业网络PON网络技术也可以应用于企业内部网络建设，通过OLT和ONU的连接，实现内部网络数据传输。
相比传统的以太网，PON网络在峰值带宽、抗干扰等方面具有更出色的性能，这对于企业内部网络管理和数据存储等方面都具有较大优势。
3、宽带接入PON网络技术在宽带接入领域应用广泛，其具有稳定性高、速度快、用户众多等特点。
相比传统的ADSL模式，PON网络模式的宽带接入可以直接将光纤引进家庭或者企业，实现高速网络传输，对于网络视频、在线购物、在线游戏等方面都有很好的应用。
1、全光化由于PON网络技术应用于宽带接入上的较好效果，未来将出现全光化的趋势，也就是说所有的接口都将采用光端口，并且用于各种应用领域。
全光化的热潮将会极大地推动PON网络技术的发展。
2、性能优化需要提高PON网络的端口性能和可靠性，尤其是要提高OLT的工作性能。
基于PON技术的宽带接入1PON技术的概念1.1PON技术的概念以及特点无源光网络（PON）(PassiveOpticalNetwork，无源光网络)技术是一种一点到多点的光纤接入技术，它由局侧的OLT（光线路终端）、用户侧的ONU（光网络单元）以及ODN（光分配网络）组成。
所谓“无源”是指在ODN中不含有任何有源电子器件及电子电源，全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成。
无源光网络（PON）是一种纯介质网络，避免了外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，提高了系统可靠性，同时节省了维护成本，是通信行业长期期待的技术。
同有源系统比较，PON技术具有节省光缆资源、带宽资源共享，节省机房投资，设备安全性高，建网速度快，综合建网成本低等优点。
1.2PON技术的工作原理（1）工作原理框图如图1所示，PON系统由位于中央局端的一个光线路终端（OLT）和位于客户端的一组关联光网络终端（ONT）组成，在它们之间是由光纤和无源分光器或连接器组成的光分配网络（ODN）。
（2）基于TDM/TDMA的上行/下行流量管理。
在PON中，OLT与ONU之间采用的数据传输方式包括WDM/WDMA、SCM/SCMA、CDM/CDMA和TCM/TCMA，实际应用中一般采用TDM/TDMA方式，图2、3表明在PON系统中从OLT到多个ONU其下行采用TDM广播方式、上行采用TDMA（时分多址）方式的数据传输过程。
2PON技术的分类以及在FTTx中的应用2.1FTTx技术FTTx技术分为FTTB、FTTC、FTTZ、FTTH、FTTO、FTTF 等。
其中最主要的是FTTB（光纤到大楼）、FTTC（光纤到路边）、FTTH（光纤到用户）三种形式。
随着软交换与光缆技术进一步成熟，FTTH将成为我们通信接入方式的最终目标。
有源光纤接入技术如PDH、SDH、MSTP、点到点以太网系统因机房建设、有源设备建设、维护成本高等原因而渐渐被淘汰；PON技术则因为无源化带来的维护成本低，以及无机房建设产生的建设成本低，愈加受到行业欢迎。
PON技术及其组网原则PON技术是一种新兴的光纤接入技术，它采用光分复用的方式将一根单模光纤转换为多路信道，实现了高速宽带、高质量、低成本的网络接入服务。
而PON技术的组网原则，则根据不同的场景需求和网络特点，采取合适的组网方案，如树型PON、环型PON、星形PON等。
本文将就PON技术及其组网原则进行探讨。
PON技术的优点相比于传统的DSL和有线电视等接入技术，PON技术有以下优点：1.高速宽带。
PON技术采用光分复用和TDMA技术，实现了每个用户的高速宽带接入，可提供高达1Gbps的带宽。
2.高质量稳定。
PON技术采用光路独占和光纤传输，不受电磁干扰和衰减，保证了网络的高品质连接，并且能够实现长距离传输。
3.低成本。
PON技术采用不需要调制解调器的结构，减少了接入服务的成本。
4.易于升级。
PON技术采用可靠的光纤结构，可以通过改变用户端设备或原有接口的方式来升级。
PON技术的不足虽然PON在宽带接入方面有很多优势，但是也存在以下缺点：1.负能性较强。
由于PON技术需要部署光纤网络，PON的价格相比其他非光纤技术仍然较高。
2.架设难度较大。
光线的传输距离较短，因此布线难度较大。
3.其限制了网络拓扑结构。
PON采用的是树型或者环型网络结构，这些结构对于大型网络的建设非常不利。
PON的网络结构PON的网络结构分为树型PON、环型PON和星型PON等几种。
树型PON树型PON是从光线中心设备开始部署，然后分别向下延展，以树形目录方式扩展到每个用户的项点。
这种方式简单直观，建筑物内存在多层楼时会导致大面积分布的摆放，因而一般仅适于住宅区和一些网络规模较小的单位使用。
环型PON环型PON又称集线器环型连接PON系统，不同于树型PON的是，环型PON的中心设备位于网络的环路末端，该方式不仅能减少布线成本，而且具有高可靠性。
星型PON星型PON是通过将中心集线器设备与所有的用户连接起来，形成一个星形结构。
这种方式虽然在覆盖范围和网络规模上是最适合的，但是也会和连接，与运营商给用户提供的服务链路产生矛盾问题。
PON网络技术在光纤通信中的运用研究引言一、PON网络技术概述Passive Optical Network（PON）是一种无源光网络技术，它采用了被动光分配器并使用光纤传输数据，使得光纤通信网络可以实现多用户共享。
PON网络一般包括一个OLT （Optical Line Terminal）、多个ONU（Optical Network Unit）和ODN（Optical Distribution Network）。
OLT负责与上层网络交换数据，ONU连接用户终端，而ODN则用来传输光信号。
PON网络技术通过使用被动光分配器和多路复用技术，实现了光纤通信网络的低成本、高效率和高可靠性，因此越来越受到广泛关注和应用。
二、PON网络技术在光纤通信中的优势1. 高带宽PON网络技术可以实现高带宽传输，满足用户对高速数据传输的需求。
由于光纤的特性使得PON网络可以实现Gbps级别的传输速度，可以满足多种应用场景的需求，如高清视频、云计算等。
2. 高效率PON网络技术采用了多路复用技术，可以实现多用户共享一根光纤，有效地提高了光纤的利用率。
这种共享方式可以大幅降低网络建设和运营成本，提高了网络的运营效率。
3. 灵活性PON网络技术可以根据实际需求灵活地部署和扩展。
由于光纤通信的特性，PON网络可以覆盖较大的区域，同时可以通过增加OLT和ONU的方式来灵活地扩展网络规模。
4. 高可靠性PON网络技术采用了光纤传输技术，免受电磁干扰影响，因此具有较高的信号传输可靠性。
PON网络采用了被动光分配器，无需外部电源，降低了设备的故障率和维护成本。
PON网络技术适用于家庭宽带接入场景，能够提供高速、高带宽的网络接入服务，支持用户的多媒体应用需求，如高清视频点播、在线游戏等。
2. 企业以太网接入PON网络技术也可以应用于企业以太网接入，可以满足企业对大带宽、高可靠性的网络需求，同时降低网络建设和运营成本。
3. 移动通信基站接入PON网络技术还可以应用于移动通信基站接入，为移动通信基站提供高速、高带宽的接入网络，满足移动通信基站对数据传输的需求。
PON技术原理随着以太网技术在城域网中的普及以及宽带接入技术的发展，人们提出了速率高达 1 Gbit/s 以上的宽带 PON 技术，主要包括 EPON 和 GPON 技术：“E”是指 Ethernet，“G”是指吉比特级。
1、PON 概述PON（Passive Optical Network：无源光纤网络）。
PON（无源光网络）是指（光配线网中）不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。
一个无源光网络包括一个安装于中心控制站的光线路终端（OLT），以及一批配套的安装于用户场所的光网络单元（ONUs）。
在OLT与ONU之间的光配线网（ODN）包含了光纤以及无源分光器或者耦合器。
2、PON 组成PON由光线路终端（OLT）、光合／分路器（Spliter）和光网络单元（ONU）组成，采用树形拓扑结构。
OLT 放置在中心局端，分配和控制信道的连接，并有实时监控、管理及维护功能。
ONU 放置在用户侧，OLT 与 ONU 之间通过无源光合／分路器连接。
所谓无源，是指在OLT(光线路终端)和ONU(光网络单元)之间的ODN (光分配网络)没有任何有源电子设备。
PON 使用波分复用（WDM）技术，同时处理双向信号传输，上、下行信号分别用不同的波长，但在同一根光纤中传送。
OLT 到ONU/ONT 的方向为下行方向，反之为上行方向。
下行方向采用1490nm，上行方向采用 1310nm。
PON 单纤双向传输原理3、PON 拓扑PON 系统的组网方式如下图。
有树型拓扑、环型拓扑、总线型拓扑、树型干冗余拓扑等4种，其中最常见的是树形拓扑。
其中最常见的是树形拓扑。
4、PON 优势相对成本低，维护简单，容易扩展，易于升级。
PON 结构在传输途中不需电源，没有电子部件，因此容易铺设，基本不用维护，长期运营成本和管理成本的节省大。
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。
PON技术一．光纤知识DDF（Digital Distribution Frame）数字配线架数字配线架又称高频配线架，在数字通信中越来越有优越性，它能使数字通信设备的数字码流的连接成为一个整体，从速率2 Mb/s～155 Mb/s信号的输入、输出都可终接在DDF 架上，这为配线、调线、转接、扩容都带来很大的灵活性和方便性。
ODF（Optical Distribution Frame）光纤配线架光纤配线架（ODF）用于光纤通信系统中局端主干光缆的成端和分配，可方便地实现光纤线路的连接、分配和调度。
随着网络集成程度越来越高，出现了集ODF、DDF、电源分配单元于一体的光数混合配线架，适用于光纤到小区、光纤到大楼、远端模块局及无线基站的中小型配线系统。
尾纤接口主要有以下四种：SC/PC方、FC/PC圆、LC/PC两方、E2000/APC四种接口，光纤跳线1.一般用在光端机和终端盒之间的连接。
2.光纤主要分为两类：单模光纤(Single-mode Fiber)：黄色，接头和保护套为蓝色；传输距离较长。
多模光纤(Multi-mode Fiber)：橙色，也有的用灰色表示，接头和保护套用米色或者黑色；传输距离较短。
3.光纤使用注意光纤跳线两端的光模块的收发波长必须一致，既两端必须是相同波长的光模块，简单的区分方法是光模块的颜色要一致。
一般的情况下，短波光模块使用多模光纤（橙色的光纤），长波光模块使用单模光纤（黄色光纤），以保证数据传输的准确性。
光纤在使用中不要过度弯曲和绕环，这样会增加光在传输过程的衰减。
光纤跳线使用后一定要用保护套将光纤接头保护起来，灰尘和油污会损害光纤的耦合光端机―――――将多个E1信号变成光信号并传输的设备。
（E1：一种中继线路的数据传输标准，通常速率为2.048Mbps，此标准为中国和欧洲采用）支持4E1~4032E1。
光端机分3类：PDH，SPDH，SDH。
PDH（Plesiochronous Digital Hierarchy，准同步数字系列）小容量，一般是成对应用，也叫点到点应用，容量一般为4E1，8E1，16E1。
PON技术介绍一、什么是pon无源光网络（PON）技术是一种点到多点的光纤接入技术，它由局侧的OLT（光线路终端）、用户侧的ONU（光网络单元）以及ODN（光分配网络）组成。
一般其下行采用TDM 广播方式、上行采用TDMA（时分多址接入）方式，而且可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓扑结构（典型结构为树形结构）。
所谓“无源”，是指ODN中不含有任何有源电子器件及电子电源，全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成，因此其管理维护的成本较低。
EPON的标准化工作主要由IEEE的802.3ah即EFM（EthernetFortheFirst Mile，第一英里以太网）工作组来完成，其制定EPON标准的基本原则是尽量在802.3体系结构内进行EPON 的标准化工作，工作重点放在EPON的MAC协议上，最小程度地扩充以太网MAC协议。
该标准目前还是草案，EFM计划在2004年正式发布EPON的相关标准。
我国目前正在积极进行EPON的标准化工作，通信行业标准《接入网技术要求－基于Ethernet的无源光网络（EPON）》正在制订中。
GPON是ITU提出的G比特级的无源光网络。
ITU在2003年正式通过并颁布了GPON标准系列中的三个标准：G.984.1、G.984.2和G.984.3。
由于GPON标准是ITU在APON标准之后推出的，因此G.984标准系列不可避免的沿用了G.983标准的很多思路。
GPON与EPON 都是千兆比特级的PON系统，与EPON力求简单的原则相比，GPON更注重多业务和QoS 保证，因此更受运营商的青睐。
但由于GPON标准复杂且开发较晚，技术尚不成熟，因此目前GPON产品还未到商品化阶段。
目前IEEE提出的EPON实现方案是：在与APON类似的结构和G．983的基础上，设法保留APON的物理层PON，而以Ethernet技术代替ATM技术作为数据链路层协议，构成一个可以提供更大带宽、更低成本和更强业务能力的新的结合体EPON。
而ITU提出的GPON 技术的主要目标是实现Gbit速率，并能支持多种业务，对所有业务最优化。
二、为什么选择PON技术PON技术的引入是接入网络的又一次革命，该技术可以为用户提供30～100Mbit/s的带宽，接入距离可达10～20km。
它的主要优势表现在：(1)用PON技术可以解决FTTH、FTTO等问题，为通信网络向全光网络演进提供必要条件；(2)用PON技术可以提供“全业务”接入，充分满足视频娱乐和家庭办公所需的带宽需求；(3)PON技术采用可级联的无源光分路器，不仅节约主干光缆，而且大大简化了网络结构，提高了网络健壮性；(4)用PON技术的FTTH解决方案不仅具备光纤的高可靠性，而且非常适合广播/组播、视频/音频业务的开展。
三、PON技术部署策略1.当前重点解决部分主干光缆资源紧张的问题PON技术由于可采用1:32到1:64的无源分路器和单芯结构，同时可支持10km到20km 的传输距离，因此可以节约大量的主干光缆。
采用PON技术对主干光缆进行的改造如图1所示，针对网吧、企业上网等较为集中的区域，利用无源光分路器在光交接箱位置进行分级分光，可以在一条主干纤芯上为多个单位同时提供光纤专线接入。
2.利用PON技术对部分LAN小区网络进行优化PON技术采用无源光分路器。
无源光分路器除了能对光纤接入起到汇聚作用之外，在网络的物理层面上还是一个透明的传输通道。
图2是PON技术在LAN小区网络改造中的部署。
左边的网络在改造前至少有三级结构(不包括局端交换机)，而右边采用无源光分路器替代小区内部的汇聚交换机，使得整个网络在拓扑逻辑上减少到两级(包括远端ONT设备，不包括局端交换机)，提高了网络质量。
3.对部分高档小区和别墅进行光纤入户试点在FTTH尚未规模部署以前，通常可以考虑在部分高档小区和别墅小规模试点，试点目的除了对多业务模式进行探索之外，还要研究解决施工建设过程中碰到的问题，以提高网络的可管理、可维护性。
网络改造部署如图3所示。
四、PON设备的相关要求由于GPON尚未有成熟产品，在近阶段主要以EPON为主，笔者通过测试认为EPON设备重点应满足以下要求。
1.设备应具备提供多个GE接口的能力。
2.应符合OLT和ONU之间的最大传输距离不小于10km，支持的最大分路比为1:64的要求。
EPON系统为单纤双向系统，上、下行应分别使用不同的波长，其中上行应使用1260nm～1360nm波长，下行应使用1490nm～1500nm波长。
3.设备提供的EPON接口在二层以上的特性应与其它接口一致，即具备相同的VLAN、QoS及其他二层功能，并具备三层网络能力。
4.必须具有动态带宽分配功能，最小带宽分配粒度必须不大于1Mbit/s。
5.加密功能，EPON系统采用标准的以太网帧结构，恶意用户很容易截获系统开销信息和其它用户的信息，存在安全隐患，因此应对用户信息进行加密。
加密算法可使用AES-128等。
6.光纤保护倒换功能，设备的EPON接口应具有光纤保护倒换机制。
光纤保护倒换可通过两种方式进行：自动倒换，即由故障发现触发，如信号丢失、帧丢失或信号劣化等；强制倒换，由管理事件触发。
光纤保护倒换方式主要有两种：骨干光纤保护倒换和全保护倒换，分别如图4和图5所示。
7.EPON接口业务承载能力，设备应能承载IP业务、TDM业务(语音业务或数据专线业务)和VoIP业务。
8.EPON设备的网管应能对远程终端进行监控、配置、告警等管理，并能实现远程终端软件在线更新。
五、EPON技术由IEEE 802.3 EFM工作组进行标准化。
2004年6月，IEEE 802.3EFM工作组发布了EPON标准——IEEE 802.3ah(2005年并入IEEE 802.3-2005标准)。
在该标准中将以太网和PON技术相结合，在无源光网络体系架构的基础上，定义了一种新的、应用于EPON 系统的物理层(主要是光接口)规范和扩展的以太网数据链路层协议，以实现在点到多点的PON中以太网帧的TDM接入。
此外，EPON还定义了一种运行、维护和管理(OAM)机制，以实现必要的运行管理和维护功能。
在物理层，IEEE 802.3-2005规定采用单纤波分复用技术(下行1490 nm，上行1310 nm)实现单纤双向传输，同时定义了1000 BASE-PX-10 U/D和1000 BASE-PX-20 U/D两种PON光接口，分别支持10 km和20 km的最大距离传输。
在物理编码子层，EPON系统继承了吉比特以太网的原有标准，采用8B/10B线路编码和标准的上下行对称1 Gbit/s数据速率(线路速率为1.25 Gbit/s)。
在数据链路层，多点MAC控制协议(MPCP)的功能是在一个点到多点的EPON系统中实现点到点的仿真，支持点到多点网络中多个MAC客户层实体，并支持对额外MAC的控制功能。
图1示意了EPON协议参考模型及多点MAC控制协议的位置。
MPCP主要处理ONU的发现和注册，多个ONU之间上行传输资源的分配、动态带宽分配，统计复用的ONU本地拥塞状态的汇报等。
利用其下行广播的传输方式，EPON定义了广播LLID(LLID=0xFF)作为单拷贝广播(SCB)信道，用于高效传输下行视频广播/组播业务。
EPON还提供了一种可选的OAM功能，提供一种诸如远端故障指示和远端环回控制等管理链路的运行机制，用于管理、测试和诊断已激活OAM功能的链路。
此外，IEEE 802.3-2005还定义了特定的机构扩展机制，以实现对OAM功能的扩展，并用于其他链路层或高层应用的远程管理和控制。
相对于BPON和GPON，EPON协议简单，对光收发模块技术指标要求低，因此系统成本较低。
另外，它继承了以太网的可扩展性强、对IP数据业务适配效率高等优点，同时支持高速Internet接入、语音、IPTV、TDM专线甚至CATV等多种业务综合接入，并具有很好的QoS保证和组播业务支持能力，是目前建设高质量接入网的重要备选技术之一。
EPON技术现状自EFMA(Ethernet First Mile Alliance，第一公里以太网联盟)在2004年6月发布EPON技术规范IEEE 802.3 ah以来，EPON技术得到快速发展，目前相关的芯片和设备均已基本成熟，并有较大规模的应用。
在日本，NTT、KDDI、YahooBB等运营商从2004年开始部署EPON，采用FTTH、FTTB/C+VDSL/ADSL2+等多种组网方式，为用户提供高带宽互联网接入业务。
目前，日本市场上已经部署了超过500万线的EPON设备，而且每月新增的FTTH用户数已经超过了DSL用户。
目前，EPON技术已经成熟，主要体现在以下方面：经过各标准化组织、设备和芯片制造商、运营商的共同努力，EPON商用芯片和光模块已经成熟，在中国电信的主导下，已经实现了EPON芯片级和系统级的互通测试;EPON产业链也在进一步成熟，形成了良性的市场竞争格局，设备成本进一步下降，已达到规模商用水平。
EPON技术的应用综合考虑EPON的技术特点、成熟度、投资成本、业务需求、市场竞争等多方面的因素，基于EPON的FTTx系统近期主要应用于以下场景。
公众客户综合接入对于公众用户来说，可以采用FTTH和FTTB/C/Cab等应用模式。
大客户、商业客户综合接入对于商业用户，可以根据业务需求和用户规模的不同，采取不同的实施模式，如FTTO、FTTB或FTTC。
“全球眼”等高带宽接入“全球眼”等对带宽(特别是上行带宽)要求比较高的应用可以采用EPON作为接入手段，具体组网方式如图5所示。
PON替代了原来模拟组网方案中的二/三层交换机，同时还节省大量的光纤收发器，并且不需要视频光端机设备。
村村通接入在光纤资源短缺的情况下，如村村通工程中，可采用多级分光且分光功率不等的光分路器方案，即在只有一芯或几芯光缆资源的情况下采用功率不等光分路器逐点汇聚。
