无源光网络(PON)技术概述

无源光网络（PON）技术概述摘要:简单介绍无源光网络（PON）技术，包括它们的组成、分类和性能特点，实际应用中的组网方式和光功率计算等。关键词:无源光网络EPONGPONFTTx我国目前的主流有线宽带接入技术主要包括ADSL、FTTB+LAN、FTTx等，其中光纤接入（FTTx）技术是今后一定时期内的发展方向，它主要通过无源光网络（PON）技术实现。1光纤传输的优势光纤传输具有带宽高、线路直径小且重量轻、传输质量高和成本低等优势。如今光纤的带宽理论上已经超过10GHz,每公里衰减小于0.3db,随着技术的发展，未来10〜100Gb/s的传输也将成为可能；光纤即便包裹着保护套，也比同等的铜线尺寸小重量轻;更为突出的是,光纤传输抗干扰能力强，几乎可以忽略附近各种电子噪声源的干扰；此外，传输途中的低损耗可以增加中继器间的距离，因此减少了外部设备的成本，降低了维护运行费用。2无源光网络（PON）的组成与分类无源光网络（PON）系统由局端设备（OLT）、用户端设备（ONU/ONT）和光分配网（ODN）组成。所谓“无源”，是指ODN全部由无源光分路器和光纤等无源器件组成，不包括任何有源器件。PON技术采用点到多点的拓扑结构，下行和上行分别采用时分复用(TDM)的广播方式和时分多址(TDMA)方式传输数据。PON技术可以细分为很多种，目前常见的有APON(ATMPON)、EPON(EthernetPON)和GPON(GigabitPON)，它们的主要区别体现在数据链路层和物理层的不同。其中，APON以ATM作为数据链路层；EPON使用以太网作为数据链路层，并扩充以太网使之具有点到多点的通信能力；GPON则结合了APON和EPON的优点，使用ATM/GEM作为数据链路层，能够对多种业务提供良好支持，同时引入了更多的来自电信业的网络管理和运行维护思想。目前，APON技术由于成本高，宽带低，已经基本被市场淘汰，主流代表技术为EPON和GPON。简而言之，EPON用简单的技术为大多数的主流业务提供足够的功能和性能支持，GPON用复杂的方式为全部的业务提供完美的功能和性能支持。GPON较EPON具有明显的优势，它们两者的简单对比如表1所示。3PON网络的组网方式PON技术是一种点到多点的网络接入技术，它是实现光纤接入(FTTx)的主要技术，如图1所示，它由以下部分组成。⑴光线路终端（OLT）：OLT作为局端设备，上行接入Internet和公共交换电话网（PSTN）,下行提供网络侧接口并经过一个或多个ODN和用户侧的ONU通信，OLT和ONU的关系为主从通信关系。⑵光分配网络（ODN）：ODN为OLT和ONU之间提供光传输手段，主要功能是完成光信号功率的分配，ODN是由无源光器件（光纤，光连接器和无源分光器等）组成的光分配网。⑶光网络单元（ONU）：ONU为光接入网提供远端用户侧接口，用户侧的终端设备（计算机，机顶盒，电话机等）通过ONU接入光网络。在PON网络中，下行数据和语音信号使用1490nm波长传输，上行数据和语音信号使用1310nm波长传输。在某些国家，还使用1550nm波长传输视频广播信号（CATV）。4光功率预算光信号在PON网络的传输过程中，不可避免的存在信号衰减。因此，在规划设计PON网络时，必须进行光功率预算，以保证光信号传输到ONU端时有足够强的功率，满足数据通信的需要。光信号的传输损耗主要来自以下几个方面：每公里光纤上的损耗、分路器上的损耗、连接器上的损耗、接头处的损耗等。PON的损耗预算基于ITU建议G983.4,B类PON总损耗预算为22dB,C类PON为27dB，区分B类和C类PON在于使用激光的功率和光器件的质量，损耗预算非常紧，特别是在设计上使用高端口数分路器时。PON中的分路器会产生内在损耗，因为输入功率被分发到几路输出，分路器损耗要看分路比，1：2分路器损耗大约为3dB，1:32分路器损耗至少15dB。上行和下行信号都有该损耗，结合考虑接头处，连接器和光纤本身的损耗，很容易理解为什么安装时必须准确双向测量端到端的光损耗。例如，系统的光功率预算为28dB，1:16分路器损耗为13.8dB,连接器和接头处损耗为3dB,老化损耗为ldB,光纤衰减分别为下行0.3dB，上行0.42dB。(28-13.8-3-1)/0.42=24.28km由此可以得出结论，对于该系统，OLT和ONU之间的最大传输距离约为24km。图2是在ITU-TG984标准下，不同分光比情况下的最优和最差传输距离。5结语随着Internet的高速发展，特别是三网融合、云计算、物联网等新技术的应用，用户对于网络带宽的需求不断提高。在这样的大背景下，成本低、性能可靠的PON技术必将逐步取代传统的DSL等接入方式，走进千家万户，这也就是人们通常所说的'光进铜退”。在不久的将来，通过PON接入技术，我们的家中只要拉进一根细细的光纤,就能够同时实现互联网冲浪、拨打电话和收看电视节目，从而真正实现三网融合。因此，PON技术在我国信息产业的发展过程中，有着非常光明的应用前景。参考文献⑴王婧，李斌.无源光网络(PON)技术研究[J].通信与信息技术，2008，2(1)：58-61.[2]王琴.基于PON的FTTx的实现[J].电力系统通信,2008,6(1)：30-34.⑶黄雪梅.EPON技术简