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1、PON的原理和构成接入网是用户进入城域网/骨干网的桥梁，是信息传送通道的“最后一公里”。过去几 年，网络的核心部分发生了翻天覆地的变化，无论是交换、还是传输都己更新换代，而接入 网由于经济性问题如用户的业务需求、用户密度、用户的经济承受能力等多方面原因发展缓 慢，成为制约网络向宽带化、全业务化发展的瓶颈。随着我国经济的迅速发展，高带宽的消 耗业务逐步涌现，带宽提速成为迫切需求。为了满足用户的需求，各种新技术不断涌现，接 入网技术己成为设备制造商、运营商和电信研究部门关注的焦点和投资的热点。我国目前主流的有线接入技术包括ADSL、LAN、HFC、PLC和FTTH，其中部分LAN 采用了 PON+
2、LAN的方式，而无线接入技术中又有WLAN、WiMAX、WiFi、Bluetooth、3G 等技术。目前宽带接入网有两个主要的研究目标，第一是向高速、安全、智能化方向发展， 要求网络更灵活、面向用户更多和成本更低，这方面FTTH是有线接入领域的杰出代表。 另一个则是多业务的融合，即在同一个平台上灵活提供IPTV、有线电视视频、传统语音、 数据业务的接入。在各种宽带接入技术中，无源光网络以其容量大、传输距离长、较低成本、全业务支持 等优势成为热门技术。目前已经逐步商用化的无源光网络主要有TDM-PON（APON、EPON GPON）和WDM-PON，它们的共同特点是：；可升级性好、低成本，接入网
3、中去掉了有源设备，从而避免了电磁干扰和雷电影响， 减少了线路和外部设备的故障率，降低了相应的运维成本；业务透明性较好，高带宽，可适用于任何制式和速率的信号，能比较经济地支持模拟 广播电视业务，支持三重播放（Triple play，语音、视频、数据）业务；高可靠性，提供不同业务优先级的QoS保证，适应宽带接入市场IP化的发展潮流， 适于大规模应用。PON核心构成如图1，PON（无源光网络）中最主要的三部分包括位于局端的OLT（Optical Line Terminal，光线路终端）、终端 ONU（Optical Network Unit，光网络单元）、以及 ODN（Optical Distrib
4、ution Network，光配线网）。PON“无源”是指ODN全部由光分路器（Splitter）等无源器 件组成，不含有任何电子器件及电源。交祺式数字 视颖和数据局端。LT ； 光线路终端VDSL我对300-1500m图1基于PON的宽带接入方式基于PON的接入方案TDM-PON如图2基于时分复用技术的TDM-PON,其原理是将上行传输时间分为若干时隙ti （i=1,2,3,32,在每个时隙内只安排一个ONU以分组的方式向OLT发送分组信息， 各ONU按OLT规定的顺序依次发送TDM要求OLT测定它与各ONU的距离后对各ONU 进行严格的发送定时，各ONU从OLT发送的下行信号获取定时信息，
5、并在OLT规定的时 隙内发送上行分组信号。TDM允许使用单一的波长，OLT以TDM下行广播时使用1490nm波长（1550nm下行 传输视频），ONU以TDMA上行多址接入使用1310nm波长，所以OLT只需要一个收发器， 只有一种类型ONU，由此带来很高的经济性，被认为是光接入网共享信道的首选方案。图2 TDM-PON模型无源光网络始于20世纪80年代初，发展至今，有已经标准化的APON、EPON和GPON 三种TDM/TDMA-PON类型。在窄带PON系统概念提出的同时，提出了基于ATM技术的 宽带PON，即APON，以使接入网走向宽带化。随着IP技术的不断完善，大多数运营商将IP技术作为
6、主要承载技术，使得ATM完全 退出了局域网。在这种背景下，出现了由ITU/FSAN负责制定替换APON的Gigabit PON(GPON)标准，以及由 IEEE802.3ah 负责制定的 Ethernet PON(EPON)标准。其中，EPON是基于千兆以太网的无源光网络，继承了以太网的低成本和易用性以及 光网络的高带宽，是FTTH中“性价比”最高的一种，EPON的产业联盟从EPON的核心芯 片、光模块到系统，产业链已经日趋成熟。而GPON在技术上略具优势，它能支持多种速 率等级，可支持上下行不对称速率，与EPON只能支持对称1Gbit/s单一速率相比，GPON 光器件选择余地更大，而在总效率
7、和等效系统成本方面也有相当的优势。三种TDM-PON的参数比较如表1所示，它们虽然有许多不同点，但归根到底都是基 于时分复用机制的，上行方向以时隙为单位、共享带宽。表1 EPON GPON A POM奉致对此TDM-PON 类型EEE EPONITLTT GPONITLMAPON下行线路速率(Mbps)25(j244/24 815 5/622/ 244上行线路更率(Mbpsj12501 55.22-1244 24SS5S622支持分比6412864支持传撕距雇20k m60 km20km数奉参路层为议Eilieme LEthernet.ATMATM表1 EPON GPON APON参数对比WD
8、M-PON如图3基于波分复用技术的WDM-PON把各ONU的上行信号分别调制为不同波长(i,i=1,2,3, .16,)的光信号，传输至ODN后耦合到同一馈线光纤传输到OLT，在 OLT中利用分波器取出属于各ONU的不同波长的光信号，再分别通过光电探测器解调为电 信号。WDM利用光纤的低损耗波长窗口(1310nm/1370nm/./1550nm)，能以不同的方 式传输不同的业务。图3 WDM-PON模型WDM-PON上行方向采用粗波分CWDM或密集波分DWDM技术，每个用户独享一个 波长的带宽，用户最大可用的带宽可以达到100G。波分多址WDMA光纤线路有足够的功 率余度，便可方便地扩容与升级
9、，但系统各通道共享光纤线路而不共享OLT光设备，故系 统成本较高。综合比较，由表2可以看出TDM-PON虽然有较低的网络快速部署费用，但是可靠性、 带宽及升级扩容方面的表现都不如WDM-PON。因此随着无源光器件和其它技术的发展， WDM-PON将成为现行主流TDM-PON的有力竞争者。表 2 TDM-PON 与 WDM-PON 对比辰2 TDV-PON 与 WDM-PON比类型费用升履魔易可靠性带宽TDM-P0X低困雄_般VDM-POSr高简革蚌好混合 PON(HPON/xPON)由前所述，TDM-PON和WDM-PON各有优缺点和应用场合，单一地利用一种PON 技术都存在不同程度的问题。因
10、此最近斯坦福大学的一些研究学者提出了如图4的 HPON(Hybrid TDM/WDM PON)的概念，它能够很好地兼容TDM和WDM技术，并支持 TDM-PON到WDM-PON的平滑过渡。WDM-PON与TDM-PON的结合，主要指在单根光纤上提供多个WDM通道，但是每 对WDM通道上还是利用时分复用的接入机制，TDM-PON的问题依然存在。这种技术仅仅是一种扩容的手段，一种过渡性的技术。图4混合TDM/WDM的HPON模型HPON 除了 TDM-PON+WDM-PON 混合模型外，WDM-PON+ OCDMA-PON 也是 HPON 一种未来理想的组合方式和发展方向。其中，OCDMA-PON
11、上行方向采用光码分多 址技术，每个用户分配一个码字，不需要复杂的控制协议和时钟同步技术。在这种组合中， WDM技术实现用户的大带宽传输，结合OCDMA灵活、安全以及大容量用户接入的特点， 实现最终用户所需的随机安全接入。PON发展趋势当今，光通信技术正在往单波长的大容量以及密集波分复用方向发展，作为下一代接入 网中首选的PON技术也有朝着这两个方向发展的趋势。从长远的角度来看，1Gbits/p的传 输速率远不能满足下一代光接入网，用户终端对业务和服务的需求随着互联网的持续快速发 展，如视频会议、实时游戏、IPTV等高带宽应用不断涌现，尤其是HDTV、网真等视频业 务，对网络接入带宽提出了更高的
12、要求，也推动着新的PON技术层出不穷。新生的无源光网络技术代表像WDM-PON、OCDMA-PON、WDM/TDM HPON等等。 从目前国际研究的现状看，这些新技术集中的表现在三方面：一个是高带宽、高利用率，包 括提供超过100km长距离传输，多于1000用户的大用户量的接入，以及每户大于50Mbps 的带宽。第二是新的网络结构、新的应用，例如把PON和LAN、OFDM、WiMAX等技术 相结合，体现了网络与业务的融合。第三是新材料、新器件的使用，例如基于硬金属塑料光 纤hard plastic clad fiber (HPCF)-PON,应用于WDM-PON中，可以实现均匀光分路比和 低插入损耗。图5更形象的说明目前PON的发展趋势,WDM-PON和10G EPON是代表方向之一， 其标准化也在进程中。S3图5宽带接入网络和技术的发展趋势结语无论是核心网、传输网还是接入网，其发展的首要因素就是业务，是终端用户的需求。从业务发展现状来看，高带宽的消耗业务逐步涌现，带宽提速成为迫切需求，而PON以其 容量大、传输距离长、较低成本、全业务支持等优势成为宽带接入的热点，它在提供业务组 合的同时，实现了高可靠性和高性能，已经成为了下一代光接入网的发展方向。
