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更新時間: 2013-09-05

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PON(Passive Optical Network:無源光纖網路)。 PON(無源光網路)是指(光配線網)中不含有任何電子器件及電子電源,ODN全部由光分路器(Splitter)等無源器件組成,不需要貴重的有源電子設備。一個無源光網路包括一個安裝於中心控制站的光線路終端(OLT),一級一批配套的安裝於用戶場所的光網路單元(ONUs)。在OLT與ONU之間的光配線網(ODN)包含了光纖以及無源分光器或者耦合器。

圖1圖1
PON(無源光網路)是指ODN(光配線網)中不含有任何電子器件及電子電源,ODN全部由光分路器(Splitter)等無源器件組成,不需要貴重的有源電子設備。一個無源光網路包括一個安裝於中心控制站的光線路終端(OLT),以及一批配套的安裝於用戶場所的光網路單元(onus)。在OLT與ONU之間的光配線網(ODN)包含了光纖以及無源分光器或者耦合器。
PON -PON的起源

信息化進程的推進和網路應用的需求,快速推動著網路的發展。在網路的總帶寬以每半年翻一番的速度遞增的急速推動下,新的網路應用和網路技術也不斷地湧現。PON技術就是順應這股潮流而走向市場的一種質優價廉的寬頻接入技術。
  從整個網路的結構來看,由於光纖的大量鋪設,DWDM等新技術的應用使得主幹網路在幾年之內已經有了突破性的發展。同時由於乙太網技術的進步,由其主導的區域網帶寬也從10M, 100M到1G甚至10G。而目前大家關注,最需要突破的地方就在於連接網路主幹和區域網以及家庭用戶之間的一段,這就是常說的「最後一公里」,這是個瓶頸。必須打破這個瓶頸,才可能迎來網路世界的新天地。這就好象在一個國家的公路系統,幹線和各地區幹道都已經建成高等級的寬闊的公路,但通向家庭和商家的門口卻還是羊腸小道,這個公路網路的效率無法有效地發揮。

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PON -接入技術優點與不足

然而,與主幹網和區域網不同,接入網情況複雜,需求多樣。寬頻接入市場才剛剛起步,市場上可供選擇的接入技術眾多,各有起優點和不足。在中國,T1/E1或SONET/SDH接入在價格上,一般用戶難以承受;ADSL接入由於其距離和選線率的限制使其費用偏高、用戶群不易擴展;Cable Modem方式在網路的結構上和服務的提供上都還有一些問題,而結構的改造費用不菲,同時還受到政策因素的影響;Ethernet接入由於用戶實裝率過低而使得本身的成本優勢蕩然無存,同時由於安全和服務質量難以保證受到廣泛批評。LMDS系統作為一種無線連接的理想方式,可以作為一個很好的補充,但由於其對環境的要求使其不可能成為一種主導技術。
  在這種情況下,市場呼喚新技術登場,來解決一些目前技術難以解決的一些問題,以更低的價格。向用戶提供更高的帶寬,更好的服務質量。已經有過多年發展的PON(Passive Optical Network:無源光纖網路)正式揭開面紗,預計在今明兩年內就可走向市場。
  實際上,國內對PON的關注和研究已經有一段時間了。在去年10月北京舉辦的通信展上,幾家供應商展出的PON產品和理念就引起了廣泛關注。幾家著名設備製造尚的EPON和APON產品都已經開始推向市場,PON作為一種全新技術,引起了廣大運營商、設備製造上、集成商、工程師和學生的興趣。同時,我們了解到,在國內一些大學里,已經把PON,尤其是EPON作為一種未來佔主導地位的接入技術,進行研究和對學生傳授。
  無源光網路PON(Passive Optical Network):指ODN(Optical Distribution Network:光配線網)不含有任何電子器件及電子電源,ODN全部由光分路器(Splitter:分支器)等無源器件組成,不需要貴重的有源電子設備。
  PON網路的突出優點是消除了戶外的有源設備,所有的信號處理功能均在交換機和用戶宅內設備完成。而且這種接入方式的前期投資小,大部分資金要推遲到用戶真正接入時才投入。它的傳輸距離比有源光纖接入系統的短,覆蓋的範圍較小,但它造價低,無須另設機房,維護容易。因此這種結構可以經濟地為居家用戶服務。
  PON的複雜性在於信號處理技術。在下行方向上,交換機發出的信號是廣播式發給所有的用戶。在上行方向上,各ONU必須採用某種多址接入協議如時分多路訪問TDMA(Time Division Mutiple Access)協議才能完成共享傳輸通道信息訪問。
  目前用於寬頻接入的PON技術主要有:ATM PON和Ethernet PON。
  然而APON經過多年的發展,仍沒有真正進入市場。主要原因是ATM協議複雜,相對於接入網市場來說設備還較昂貴。同時由於以太技術的高速發展,使得ATM技術完全退出了區域網。而千兆及10G標準的推出為以太技術走向主幹打開了大門,因此如何把簡單經濟的以太技術與PON的傳輸結構結合起來,自2000年始引起技術界和網路運營商的廣泛重視。同時,業界普遍認為ATM PON的很多缺點,例如缺乏視頻傳輸能力、帶寬有限、系統複雜以及價格昂貴等等,在EPON中將不會存在。
  光接入網演進的首期目標是FTTB(fiber-to-the-business)和FTTC(fiber-to-the-curb)系統,然後再發展到FTTH(fiber-to-the-home),通過一個簡單的平台為用戶提供包括數據、視頻和語音在內的全面服務。EPON可以提供比APON更高的帶寬和更全面的服務,成本卻很低,同時EPON的體系結構也符合G.983標準的大多數要求。

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PON -PON技術現狀
傳統的PON系統下行數據流採用廣播技術、上行數據流採用TDMA技術,以解決多用戶每個方向信號的復用問題。傳統PON技術採用WDM技術,在光纖上實現單纖雙向傳輸,解決2個方向信號的復用傳輸。PON一般由光線路終端(OLT)、分光器(ODU)、用戶終端(ONU)3個部分構成。目前在現網中廣泛應用的PON技術包括EPON和GPON 2種主流技術,EPON上下行帶寬均為1.25 Gbit/s,GPON下行帶寬為2.5 Gbit/s,上行帶寬為1.25 Gbit/s.
目前在實際的FTTx應用場景中,大多數EPON/GPON只配置了以太介面,可選配置POTS和2M介面。但從技術標準要求上,EPON/GPON均可實現IP業務和TDM業務等多業務接入,並可實現QoS分類。
EPON/GPON均可傳遞時鐘同步信號,可通過OLT的STM-1介面或GE介面,從外部線路中提取頻率同步信號,此時OLT需要支持同步乙太網;也可以在OLT設備上從外部BITS輸入時鐘信號,作為該PON的公共時鐘源,ONU與該時鐘源保持頻率同步。
隨著標準的發展,目前EPON/GPON均有了PON層自身的時間同步傳遞機制。
a)在ITU-TG.984.3 Amendment 2標準中定義了GPON的時間同步機制。
b)在IEEE 802.1as標準中定義了EPON的時間同步機制。
PON -PON技術標準的發展
雖然10G EPON和PON尚未大規模商用,但10 Gbit/s以上速率的PON技術是近2年ITU-T和FSAN研究的重點和熱點。XG-PON1的相關技術標準已經趨於成熟,XG-PON1之後的NG-PON2標準框架也已基本完成。向多波長擴展是近期技術研究的重點,FSAN已經明確TWDM-PON是未來NG-PON2的技術選擇,但在ITU-T SG15中規範多種技術的G.multi標準也已基本完成,這說明有關多波長擴展的多個技術流派之爭遠沒有結束。表1是ITU-T關於GPON、XG-PON1和NGPON2相關標準的制定和成熟情況。
 
PON技術標準的發展PON技術標準的發展

PON -PON承載LTE需要關注的問題
從表2中可以看出,LTE引入后對網路的時延、時間同步等方面提出了更高的要求,現有的EPON/GPON設備無法滿足這些要求,而且也無法滿足BBU-RRU拉遠情況下CPRI介面的性能要求,應該說,現有PON設備無法滿足承載LTE的應用需求。

PON承載LTE需要關注的問題PON承載LTE需要關注的問題

在無線技術不斷發展的同時,PON技術也在不斷進步,基於多波長擴展的PON技術採用WDM技術,在其技術標準制定的過程中,已經從單純支持寬頻業務向支持移動回傳等多種業務接入擴展,為下一步LTE移動承載提供了一個完善的技術標準。
從電信網的發展來看,網路的架構和核心是網路的關鍵,應具有較高的可靠性和可擴展性,但業務接入與業務發展緊密相關,特別是在今天業務從TDM向IP化過渡的過程中,不同業務有可能需要不同的接入技術,多種接入技術共存已成為現實,如何充分利用現有資源、提高現有資源的利用率是各運營商挖潛的主要手段之一,如何在PON自身技術發展、滿足固網接入的同時兼顧LTE移動回傳業務的發展是下一步固移融合中需要重點思考和關注的問題之一。

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