淺談PON技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)的最新發(fā)展

陳亦新 章學(xué)成

摘要：PON（無源光網(wǎng)絡(luò)）是指（光配線網(wǎng)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。通過這一技術(shù)提供的帶寬可以滿足現(xiàn)在和未來各種寬帶業(yè)務(wù)的需要，無論在設(shè)備成本還是運(yùn)維管理開銷方面，其費(fèi)用都相對較低，本文通過對PON基本結(jié)構(gòu)，PON技術(shù)種類的描述，闡述了無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）的原理以及應(yīng)用場景，最后，總結(jié)了PON技術(shù)的發(fā)展趨勢，PON將成為城域網(wǎng)接入層未來發(fā)展的方向。

關(guān)鍵詞：PON;通信;網(wǎng)絡(luò)

一、PON的基本結(jié)構(gòu)

PON網(wǎng)絡(luò)是利用點(diǎn)對多點(diǎn)（P2MP）技術(shù)結(jié)構(gòu)的單光纖雙向光接入網(wǎng)絡(luò)。 PON系統(tǒng)由用戶側(cè)的光分布網(wǎng)（ODN），局端的光線路終端（OLT）和光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）組成。 下行方向上（OLT到ONU），OLT發(fā)送的光信號通過ODN達(dá)到每個ONU，而在上行方向（從ONU到OLT），ONU發(fā)送的光信號通過ODN繼續(xù)發(fā)送給OLT，而不會發(fā)送給其他ONU[1]。PON網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

（一）光線路終端（OLT）

光線路終端（OLT）的作用是在寬帶接入BRAS或SR服務(wù)和ONU之間提供光路匯聚，并在這段網(wǎng)絡(luò)中傳輸各種服務(wù)數(shù)據(jù)。OLT由公共層，核心層和服務(wù)層和組成。公共層主要為設(shè)備提供電源和維護(hù)管理等功能。服務(wù)層主要為設(shè)備提供服務(wù)端口以及支持多種服務(wù)而核心層則為設(shè)備提供交叉連接，復(fù)用和傳輸功能;

（二）光分配網(wǎng)

光分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）提供ONU和OLT之間的數(shù)據(jù)傳輸。它的主要功能是給OLT和ONU之間提供信息傳輸服務(wù)，并在OLT和ONU之間建立端到端的信息傳輸通道。

ODN的配置通常為點(diǎn)到多點(diǎn)方式，即多個ONU通過一個ODN與一個OLT相連，這樣，多個ONU可以共享OLT到ODN之間的光傳輸媒質(zhì)和OLT的光電設(shè)備。

（三）光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）

光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）是位于ODN和用戶之間的設(shè)備，為用戶提供電接口并且在ODN和用戶之間提供數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)光電信號的轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)管理。ONU內(nèi)部由核心層、業(yè)務(wù)層和公共層組成，公共層主要為設(shè)備提供電源和維護(hù)管理等功能。服務(wù)層主要為設(shè)備提供服務(wù)端口以及支持多種服務(wù)而核心層則為設(shè)備提供復(fù)用和傳輸功能;

二、PON技術(shù)種類

（一）EPON

EPON技術(shù)是基于以太網(wǎng)技術(shù)的寬帶接入技術(shù)平臺。它使用PON的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來完成網(wǎng)絡(luò)的接入。它在數(shù)據(jù)鏈路層的關(guān)鍵技術(shù)主要包括：ONU的即插即用問題，上行通道的多路訪問控制協(xié)議（MPCP），協(xié)議兼容性問題以及OLT的測距和延遲補(bǔ)償協(xié)議。

EPON融合了PON和以太數(shù)據(jù)產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，形成了許多獨(dú)有的優(yōu)勢。EPON系統(tǒng)能夠提供高達(dá)1Gbit/s的上下行帶寬，可以滿足未來相當(dāng)長時期內(nèi)的用戶需要。EPON采用復(fù)用技術(shù)，支持更多的用戶，每個用戶可以享受到更大的帶寬。EPON系統(tǒng)不采用昂貴的ATM設(shè)備和SONET設(shè)備，能與現(xiàn)有的以太網(wǎng)相兼容，大大簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，成本低，易于升級。由于無源光器件有很長的壽命，戶外線路的維護(hù)費(fèi)用大為減少。與此同時，標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)接口可以利用現(xiàn)有的價格低廉的以太網(wǎng)設(shè)備，也節(jié)約了成本。PON結(jié)構(gòu)本身決定了網(wǎng)絡(luò)的可升級性比較強(qiáng)，只要更換終端設(shè)備，就可以使網(wǎng)絡(luò)升級到10Gbit/s或者更高速率。EPON不僅能綜合現(xiàn)有的有線電視、數(shù)據(jù)和語音業(yè)務(wù)，還能兼容未來業(yè)務(wù)如數(shù)字電視、VoIP、電視會議和VOD等，實(shí)現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)接入。

（二）GPON

GPON為千兆無源光網(wǎng)絡(luò)或稱為吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)，GPON技術(shù)是基于ITU-TG.984.x標(biāo)準(zhǔn)的最新一代寬帶無源光綜合接入標(biāo)準(zhǔn)，具有高帶寬、高效率、大覆蓋范圍、用戶接口豐富等眾多優(yōu)點(diǎn)，被大多數(shù)運(yùn)營商視為實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)業(yè)務(wù)寬帶化，綜合化改造的理想技術(shù)。[2]

相對于EPON而言，GPON和EPON的主要區(qū)別在于采用完全不同的標(biāo)準(zhǔn)。在應(yīng)用上，GPON比EPON帶寬更大，它的業(yè)務(wù)承載更高效、分光能力更強(qiáng)，可以傳輸更大帶寬業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)更多用戶接入，更注重多業(yè)務(wù)和QoS保證，但實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜，這樣就是導(dǎo)致其成本相對EPON也較高，但隨著GPON技術(shù)的大規(guī)模部署，GPON和EPON成本差異在逐步縮小。

三、PON技術(shù)的發(fā)展趨勢

10GPON在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上仍然延續(xù)GPON的典型形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它由支持10G速率的光線路終端（OLT）、光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）和光分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）組成。在上行方向，采用TDMA方式，使多個ONU共享干線信道容量和信道資源上行數(shù)據(jù)的傳輸都由OLT統(tǒng)一控制。各ONU由10GPON的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)按照OLT所分配的時隙傳輸用戶數(shù)據(jù)。不同的ONU所用的時隙不同。所以各ONU所產(chǎn)生的上行數(shù)據(jù)不會發(fā)生沖突。在下行方向，OLT以廣播方式將由數(shù)據(jù)包組成的幀經(jīng)由無源光分支器發(fā)送到各個ONU。[3]每個ONU收到全部的數(shù)據(jù)流.然后根據(jù)ONU的媒體訪問控制地址取出特定的數(shù)據(jù)包。

10GPON作為下一代PON技術(shù)。既能滿足不斷出現(xiàn)的高帶寬網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用業(yè)務(wù)的需求，又能以較少的成本實(shí)現(xiàn)10Gb/s帶寬的接入。是下一代接入網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢。本文研究了10GPON的關(guān)鍵技術(shù)，提出了一新的上下行對稱10GPON與GPON混合系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。它利用現(xiàn)有光器件在原來基礎(chǔ)上進(jìn)行溫和升級就得到10Gb/s的上行速率。還兼容現(xiàn)有的GPON系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)平滑演進(jìn)，因此具有成本優(yōu)勢和實(shí)用性。為10GPON最終成為接入網(wǎng)提供了參考。一方面.隨著GPON在世界市場占有率超過EPON，希望下一代PON技術(shù)能夠兼容已部署的GPON：另一方面，隨著用戶寬帶業(yè)務(wù)的不斷增加，相信10GPON將成為下一代PON技術(shù)的主流。

參考文獻(xiàn)：

[1]論I-PON技術(shù)方案與有線電視網(wǎng)絡(luò)發(fā)展機(jī)遇[J]. 全國昱.? 廣播電視網(wǎng)絡(luò). 2020（01）

[2]10G萬兆I-PON與2.5G GPON兩種FTTH光纖網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的性能與成本分析[J]. 李力.? 有線電視技術(shù). 2017（08）

[3]利用萬兆I-PON技術(shù)承載OTT TV互聯(lián)網(wǎng)電視業(yè)務(wù)[J]. 張立杰，張學(xué)軍，歐陽捷，張黎明，張海峰，李力，秦幸堅(jiān).? 廣播電視信息. 2018（10）