第一章 PON技术原理

随着以太网技术在城域网中的普及以及宽带接入技术的发展，人们1 Gbit/s 以上的宽带 PON 技术，主要包括 EPON 和 GPON 提出了速率高达

技术：“E”是指 Ethernet，“G”是指吉比特级。

1987 年英国电信公司的研究人员最早提出了 PON 的概念。1995 年，全业务网络 联盟 FSAN(Full Service Access Network)成立，旨在共同定义一个通用的 PON 标 准。1998 年，国际电信联盟 ITU-T 工作组，以 155Mbps 的 ATM 技术为基础，发 布了 G.983 系列 APON(ATM PON)标准。这种标准目前在北美、日本和欧洲应用 较多，在这些地区都有 APON 产品的实际应用。但在中国，ATM 本身的推广并不 顺利，所以 APON 在我国几乎没有什么应用。

2000 年底，一些设备制造商成立了第一英里以太网联盟(EFMA)，提出基于以太 网的 PON 概念——EPON(Ethernet Passive Optical Network)。EFMA 还促成电气电 子工程师协会(IEEE)在 2001 年成立第一英里以太网(EFM)小组，开始正式研究包 括 1.25Gbit/s 的 EPON 在内的 EFM 相关标准。EPON 标准 IEEE 802.3ah 在 2004 年 6 月正式颁布。

2001 年底，FSAN 更新网页把 APON 更名为 BPON(Broadband PON)。实际上，在2001 年 1 月左右 EFMA 提出 EPON 概念的同时，FSAN 也已经开始了带宽在 1Gbps 以上的 PON，也就是 Gigabit PON 标准的研究。FSAN/ITU 推出 GPON 技术的最 大原因是由于网络 IP 化进程加速和 ATM 技术的逐步萎缩导致之前基于 ATM 技 术的 APON/BPON 技术在商用化和实用化方面严重受阻，迫切需要一种高传输速 率、适宜 IP 业务承载同时具有综合业务接入能力的光接入技术出现。在这样的背 景下，FSAN/ITU 以 APON 标准为基本框架，重新设计了新的物理层传输速率和 TC 层，推出了新的 GPON 技术和标准。2003 年 3 月 ITU-T 颁布了描述 GPON 总 体特性的 G.984.1 和 ODN 物理媒质相关(PMD)子层的 G.984.2GPON 标准，2004 年 3 月和 6 月发布了规范传输汇聚(TC)层的 G.984.3 和运行管理通信接口的 G.984.4 标准。

1.1 PON 组成

PON，Passive Optical Network，无源光网络。

如图 1.1-1，PON 由光线路终端（OLT）、光合／分路器（Spliter）和光网络单元（ONU）组成，采用树形拓扑结构。OLT 放置在中心局端，分配和控制信道的连 接，并有实时监控、管理及维护功能。ONU 放置在用户侧，OLT 与 ONU 之间通 过无源光合／分路器连接。

所谓无源，是指在 OLT(光线路终端)和 ONU(光网络单元)之间的 ODN (光分配网络)没有任何有源电子设备。

图 1.1-1 PON 组成结构

PON 使用波分复用（WDM）技术，同时处理双向信号传输，上、下但在同一根光纤中传送。OLT 到 ONU/ONT 的行信号分别用不同的波长，

方向为下行方向， 反之为上行方向。下行方向采用 1490nm，上行方向采用 1310nm。如图 1.1-2 。

图 1.1-2 PON 单纤双向传输原理

1.2 PON 拓扑

PON 系统的组网方式如下图 1.2-1。有树型拓扑、环型拓扑、总线型拓扑、树型干冗余拓扑等4种，其中最常见的是树形拓扑。其中最常见的是树形拓扑。

图 1.2-1 PON 拓扑

1.3 PON 优势

相对成本低，维护简单，容易扩展，易于升级。PON 结构在传输途中不需电源，没有电子部件，因此容易铺设，基本不用维护，长期运营成本和管理成本的节省大。

无源光网络是纯介质网络，彻底避免了电磁干扰和雷电影响，极适合在自然条件恶劣的地区使用。

PON 系统对局端资源占用很少，系统初期投入低，扩展容易，投资回报率高。 提供非常高的带宽。EPON 目前可以提供上下行对称的 1.25Gb/s 的带宽，并且随着以太技术的发展可以升级到 10Gb/s。GPON 则是高达 2.5Gb/s 的带宽。

服务范围大。PON 作为一种点到多点网络，以一种扇出的结构来节省 CO 的资源， 服务大量用户。用户共享局端设备和光纤的方式更是节省了用户投资。

带宽分配灵活，服务有保证。G/EPON 系统对带宽的分配和保证都有一套完整的体系。可以实现用户级的 SLA。

1.4 EPON 上下行工作原理

如图 1.4-1，下行采用纯广播的方式： 1． OLT 为已注册的 ONU 分配 标示号；

2． 由各个 ONU 监测到达帧的标示号，以决定是否接收该帧； 3． 如果该帧所含的标示号和自己的标示号相同，则接收该帧；反之则丢弃。