第5章 PON技术应用

5.1 PON组网应用

目前无源光纤接入网发展很快，组网方式多种多样。PON主要采用无源光功率分配器（耦合器）将信息送至各用户。

5.2 波分复用PON技术应用

1．两波分复用PON

ITU-T制定的G.983标准只适用于1310nm/1550nm（波分复用WDM）技术，即粗波分复用（CWDM）技术。

OLT与ONU间是明显的点到多点连接，上行和下行信号传输发生在不同的波长窗口中。 当ONU采用TDMA方式上传数据时，为避免数据可能发生的碰撞，OLT与ONU之间要精确定时，ONU按照OLT分配的时隙传送分组。

系统采用单纤波分复用方式来解决双向传输问题，即用1550nm波长（1484～1580nm）传送下行信号；用1310nm波长（1270～1344nm）传送上行信号。

2．波分复用PON

波分复用PON简称为WDM-PON。WDM-PON的下行传输的关键是多波长光源，目前有许多方法制造多波长光源。

方法一：选择16个接近精确波长的、离散的分布反馈（DFB）激光器，每个均有温度调谐以便获得满意的信道间隔。

方法二：使用多频激光器（Multiple Frequency Laser，MFL）。

方法三：采用啁啾脉冲WDM光源。它使用了飞秒级（10－15）光纤激光器来产生一个1500nm附近70nm谱宽的脉冲，此脉冲被22km长的标准单模光纤啁啾。

5.3 10G PON技术应用

1．10G EPON技术

10G EPON标准小组代码为IEEE 802.3av，其定义了两种10G EPON技术： 1、非对称

下行传输速率为10Gbps，上行传输的速率为1Gbps。 下行中心波长为1577nm，上行中心波长为1310nm。 2、对称

下行传输速率为10Gbps，上行传输的速率为1Gbps。 下行中心波长为1577nm，上行中心波长为1270nm。

10G EPON的IEEE 802.3av标准相对于原EPON标准改进的核心点是： 1、扩大802.3ah（EPON）标准的上下线带宽，达到10G速率；

2、10G EPON的兼容性，即10G EPON的ONU可以与1G EPON的ONU共存在同一个ODN下。

2．10G GPON技术

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10G GPON目前已有成熟标准的实现方式为非对称方式，即下行传输速率为10Gbps，上行传输的速率为2.5Gbps。在ITU发布的G.987.1、G.987.2、G.987.3及G.988给予规范。

10G GPON非对称方式使用的下行中心波长为1577nm，上行中心波长为1270nm。 10G GPON标准与GPON标准相比，对于物理层改进较大。具有更长的距离，更大的分光比，更有效的成帧及增强的安全特性。但是对于GPON的OMCI管理层改动较小，后向兼容GPON。

以太网无源光网络（EPON）接入技术

以太网无源光网络（Ethernet PON或Ethernet Over PON，EPON）。EPON是指采用PON的拓扑结构实现以太网的接入。

5.4 EPON技术特点及网络结构

一、EPON技术特点

（1）高带宽：从目前的技术上看，EPON的下行信道为几百/几千Mbit/s的广播方式；上行信道为用户共享的几百/几千Mbit/s信道。

（2）低成本：EPON提供较大的带宽和较低的用户设备成本，它采用PON结构，使EPON网络中减少了大量的光纤和光器件以及维护的成本，降低了预先支付的设备资金和与SDH及ATM有关的运行成本。

（3）易兼容：EPON互连互通容易，各个厂家生产的网卡都能互连互通。以太网技术是目前最成熟的局域网技术。

二、网络结构

EPON位于业务网络接口到用户网络接口间，通过SNI与业务节点相连，通过UNI与用户设备相连。EPON主要分成三部分，即光线路终端（OLT），光配线网络（ODN）和光网络单元/光网络终端（ONU/ONT）组成。其中OLT位于局端，ONU/ONT位于用户端。OLT到ONU/ONT的方向为下行方向，反之为上行方向。EPON接入网结构如下图所示。

EPON中的ONU采用了技术成熟的以太网络协议，在中带宽和高带宽的ONU中，实现了成本低廉的以太网第二层第三层交换功能。

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5.5 EPON传输原理及帧结构

在EPON中，根据IEEE802.3以太网协议，传送的是可变长度的数据包，最长可为1518个字节。

在EPON中，OLT传送下行数据到多个ONU，完全不同于从多个ONU上行传送数据到OLT。 OLT根据IEEE802.3协议，将数据以可变长度的数据包广播传输给所有在PON上的ONU，每个包携带一个具有传输到目的地ONU标识符的信头。

EPON下行传输帧结构由一个被分割成固定长度帧的连续信息流组成，其传输速率为1.250Gbit/s，每帧携带多个可变长度的数据包（时隙）。

按照IEEE G.802.3组成可变长度的数据包，每个ONU分配一个数据包，每个数据包由信头、可变长度净负荷和误码检测域组成。

EPON在上行传输时，采用TDMA技术将多个ONU的上行信息组织成一个TDM信息流传送到OLT。

5.6 EPON光路波长分配

EPON的光路可以使用两个波长，也可以使用三个波长。 EPON的两波长结构如下图所示，1510nm波长用来携带下行数据、语音和数字视频业务，1310nm波长用来携带上行用户语音信号和点播数字视频、下载数据的请求信号。

5.7 EPON关键技术

1．突发同步

由于突发模式的光信号来自不同的端点，所以可能导致光信号的偏差，消除这种微小偏差的措施是采用突发同频技术。

2．大动态范围光功率接收

由于EPON上各个ONU到OLT的距离各不相同，所以各个ONU到OLT的路径传输损耗也互不相同，当各个ONU发送光功率相同时，到达OLT后的光功率互不相同。

3．测距和ONU数据发送时刻控制

由于光信号来自远近不同的光网络单元（ONU），所以可能产生相应的信号冲突，通过距离修正的技术就可以消除这种冲突。

现在，无论是长距离的核心传输网络，还是城域接入网汇聚层部分，数字通信技术已经从ATM为中心，逐渐转移到以IP为基础的视频、音频和数据通信了。

4．带宽分配

EPON分配给每个ONU的上行接入带宽由OLT控制决定。

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5．实时业务传输质量

传输实时语音和视频业务要求传输延迟时间既恒定又很小，时延抖动也要小。 6．安全性和可靠性

EPON下行信号以广播的方式发送给所有ONU，每个ONU可以接收OLT发送给所有ONU的信息，这就必须对发送给每个ONU的下行信号单独进行加密。

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