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什么是無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )
無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )(Passive Optical Network, PON)是一種純介質(zhì)網(wǎng)絡(luò )，避免了外部設備的電磁干擾和雷電影響，減少線(xiàn)路和外部設備的故障率，提高了系統可靠性，同時(shí)節省了維護成本，是電信維護部門(mén)長(cháng)期期待的技術(shù)。一起來(lái)了解一下關(guān)于無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )的相關(guān)知識吧。
無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )是什么
無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )(Passive Optical Network, PON)是一種純介質(zhì)網(wǎng)絡(luò )，避免了外部設備的電磁干擾和雷電影響，減少線(xiàn)路和外部設備的故障率，提高了系統可靠性，同時(shí)節省了維護成本，是電信維護部門(mén)長(cháng)期期待的技術(shù)。
無(wú)光源網(wǎng)絡(luò )是一種點(diǎn)對多點(diǎn)的光纖傳輸和接入技術(shù)，下行采用廣播方式、上行采用時(shí)分多址方式，可以靈活地組成樹(shù)形、星型、總線(xiàn)型等拓撲結構，在光分支點(diǎn)只需要暗轉一個(gè)簡(jiǎn)單的光分支器即可，因此具有節省光纜資源、帶寬資源共享、節省機房投資、建網(wǎng)速度快、綜合建網(wǎng)成本低等優(yōu)點(diǎn)。
無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )包括ATM-PON和Ethernet-PON兩種。
無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )的原理和構成
PON包括ATM-PON(APON，即基于A(yíng)TM的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò ))和Ethernet-PON(EPON，即基于以太網(wǎng)的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò ))兩種。
如今的高校小區普遍采用的是EPON，作為當下網(wǎng)絡(luò )工程重點(diǎn)考查和關(guān)注的知識點(diǎn)，有必要對PON技術(shù)做一個(gè)深入的學(xué)習!
PON(無(wú)源光網(wǎng)絡(luò ))技術(shù)是一種點(diǎn)對多點(diǎn)的光纖傳輸和接入技術(shù)，下行采用廣播方式、上行采用時(shí)分多址方式，可以靈活地組成樹(shù)型、星型、總線(xiàn)型等拓樸結構，在光分支點(diǎn)不需要節點(diǎn)設備，只 需要安裝一個(gè)簡(jiǎn)單的光分支器即可，因此具有節省光纜資源、帶寬資源共享、節省機房投資、設備安全性高、建網(wǎng)速度快、綜合建網(wǎng)成本低等優(yōu)點(diǎn)。
無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )的現狀與趨勢
接入網(wǎng)是用戶(hù)進(jìn)入城域網(wǎng)/骨干網(wǎng)的橋梁，是信息傳送通道的“最后一公里”。
過(guò)去幾年，網(wǎng)絡(luò )的核心部分發(fā)生了翻天覆地的變化，無(wú)論是交換、還是傳輸都 己更新?lián)Q代，而接入網(wǎng)由于經(jīng)濟性問(wèn)題如用戶(hù)的業(yè)務(wù) 需求、用戶(hù)密度、用戶(hù)的經(jīng)濟承受能力等多方面原因發(fā)展緩慢，成為制約網(wǎng)絡(luò )向寬帶化、全業(yè)務(wù)化發(fā)展的瓶頸。
隨著(zhù)我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，高帶寬的消耗業(yè)務(wù)逐步涌 現，帶寬提速成為迫切需求。
為了 滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，各種新技術(shù)不斷涌現，接入網(wǎng)技術(shù)己成為設備制造商、運營(yíng)商和電信研究部門(mén)關(guān)注的焦點(diǎn)和投資的熱點(diǎn)。
我國目前主流的有線(xiàn)接入技術(shù)包括ADSL、LAN、 HFC、PLC和FTTH，其中部分LAN采用了PON+LAN 的方式，而無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)中又有WLAN、WiMAX、WiFi、Bluetooth、3G等技術(shù)。
目前寬帶接入網(wǎng)有兩個(gè)主要的研究目標，第一是向高速、安 全、智能化方向發(fā)展，要求 網(wǎng)絡(luò )更靈活、面向用戶(hù)更多和成本更低，這方面FTTH是有線(xiàn)接入領(lǐng)域的杰出代表。
另一個(gè)則是多業(yè)務(wù)的融合，即在同一個(gè)平臺上靈活提供IPTV、有線(xiàn)電視視 頻、傳統語(yǔ)音、數據業(yè)務(wù)的接入。
在各種寬帶接入技術(shù)中，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )以其容量大、傳輸距離長(cháng)、較低成本、全業(yè)務(wù)支持等優(yōu)勢成為熱門(mén)技術(shù)。
目前已經(jīng)逐步商用化的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )主要有TDM-PON(APON、EPON、GPON) 和WDM-PON，它們的共同特點(diǎn)是：
可升級性好、低成本，接入網(wǎng)中去掉了有源設備，從而避免了電磁干擾和雷電影響，減少了線(xiàn)路和外部設備的故障率，降低了相應的運維成本;
業(yè)務(wù)透明性較好，高帶寬，可適用于任何制式和速率的信號，能比較經(jīng)濟地支持模擬廣播電視業(yè)務(wù)，支持三重播放(Triple play，語(yǔ)音、視頻、數據)業(yè)務(wù);
高可靠性，提供不同業(yè)務(wù)優(yōu)先級的QoS保證，適應寬帶接入市場(chǎng)IP化 的發(fā)展潮流，適于大規模應用。
PON核心構成
PON(無(wú)源光網(wǎng)絡(luò ))中最主要的三部分包括位于局端的OLT(Optical Line Terminal，光線(xiàn)路終端)、終端ONU(Optical Network Unit，光網(wǎng)絡(luò )單元)、以及ODN(Optical Distribution Network，光配線(xiàn)網(wǎng))。
PON“無(wú)源”是指ODN全部由光分路器(Splitter)等無(wú)源器件組成，不含有任何電子器件及電源。
基于PON的接入方案
TDM-PON
基于時(shí)分復用技術(shù)的TDM-PON，其原理是將上行傳輸時(shí)間分為若干時(shí)隙?ti (i=1,2,3,……32,……)，在每個(gè)時(shí)隙內只安排一個(gè)ONU以分組的方式向OLT發(fā)送分組信息，各ONU按OLT規定的順序依次發(fā)送。
TDM要求 OLT測定它與各ONU的距離后對各ONU進(jìn)行嚴格的發(fā)送定時(shí)，各ONU從OLT發(fā)送的下行信號獲取定時(shí)信息，并在OLT規定的時(shí)隙內發(fā)送上行分組信號。
TDM允許使用單一的波長(cháng)，OLT以TDM下行廣播時(shí)使用1490nm波長(cháng)(1550nm下行傳輸視頻)，ONU以TDMA上 行多址接入使用1310nm波長(cháng)，所以OLT只需要一個(gè)收發(fā)器，只有一種類(lèi)型ONU，由此帶來(lái)很高的經(jīng)濟性，被認為是光接入網(wǎng)共享信道的首選方案。
無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )始于20世紀80年代初，發(fā)展至今，有已經(jīng)標準化的APON、EPON和GPON三種TDM/TDMA-PON類(lèi)型。
在窄帶PON系統概 念提出的同時(shí)，提出了基于A(yíng)TM技術(shù)的寬帶PON，即APON，以使接入網(wǎng)走向寬帶化。
隨著(zhù)IP技術(shù)的不斷完善，大多數運營(yíng)商將IP技術(shù)作為主要承載技術(shù)，使得ATM完全退出了局域網(wǎng)。
在這種背景下，出現了由ITU/FSAN 負責制定替換APON的Gigabit PON(GPON)標準，以及由IEEE802.3ah負責制定的Ethernet PON(EPON)標準。
其中，EPON是基于千兆以太網(wǎng)的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )，繼承了以太網(wǎng)的低成本和易用性以及光網(wǎng)絡(luò )的高帶寬，是FTTH中“性?xún)r(jià)比”最高的一種，EPON的產(chǎn) 業(yè)聯(lián)盟從EPON 的核心芯片、光模塊到系統，產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)日趨成熟。
而GPON在技術(shù)上略具優(yōu)勢，它能支持多種速率等級，可支持上下行不對稱(chēng)速率，與EPON只能支持對稱(chēng) 1Gbit/s單一速率相比，GPON光器件選擇余地更大，而在總效率和等效系統成本方面也有相當的優(yōu)勢。
三種TDM-PON的參數比較如表1所示，它們雖然有許多不同點(diǎn)，但歸根到底都是基于時(shí)分復用機制的，上行方向以時(shí)隙為單位、共享帶寬。
WDM-PON
基于波分復用技術(shù)的WDM-PON把各ONU的上行信號分別調制為不同波長(cháng)(?i ,i=1,2,3,……16,……)的光信號，傳輸至ODN后耦合到同一饋線(xiàn)光纖傳輸到OLT，在OLT中利用分波器取出屬于各ONU的不同波長(cháng)的光信 號，再分別通過(guò)光電探測器解調為電信號。
WDM利用光纖的低損耗波長(cháng)窗口(1310nm/1370nm/……/1550nm)，能 以不同的方式傳輸不同的業(yè)務(wù)。
WDM-PON上行方向采用粗波分CWDM或密集波分DWDM技術(shù)，每個(gè)用戶(hù)獨享一個(gè) 波長(cháng)的帶寬，用戶(hù)最大可用的帶寬可以達到100G。
波分多址WDMA光纖線(xiàn)路有足夠的功率余度，便可方便地擴容與升級，但系統各通道共享光纖線(xiàn)路而不共享 OLT光設備，故系統成本 較高。
綜合比較，由表2可以看出TDM-PON雖然有較低的網(wǎng)絡(luò )快速部署費用，但是可靠性、帶寬及升級擴容方面的表現都不如WDM-PON。
因此隨著(zhù)無(wú)源光器件和其它技術(shù) 的發(fā)展，WDM-PON將成為現行主流TDM-PON的有力競爭者。
混合PON(HPON/xPON)
由前所述，TDM-PON和WDM-PON各有優(yōu)缺點(diǎn)和應用場(chǎng)合，單一地利用一種PON技術(shù)都存在不同程度的問(wèn)題。
因此最近斯坦福大學(xué)的一些研究學(xué) 者提出了如圖4的HPON(Hybrid TDM/WDM PON)的概念，它能夠很好地兼容TDM和WDM技術(shù)，并支持TDM-PON到WDM-PON的平滑過(guò)渡。
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