PON

PON技術是一點到多點的光纖接入技術，它由局側的OLT、用户側的ONU ，以及ODN組成。所謂“無源”是指在ODN中不含有任何有源電子器件及電子電源，全部都由光分路器等無源器件組成。 ^[2] 

PON是一種純介質網絡，避免了外部設備的電磁干擾和雷電影響，減少了線路和外部設備的故障率，提高了系統可靠性，同時節省了維護成本，是通信行業長期期待的技術。同有源系統比較，PON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，建網速度快，綜合建網成本低等優點。 ^[2] 

無源光這種技術發揮功效的主要介質便是無源光的各種元件，同時光纖也發揮了重要作用，所以就成本而言， 這種網絡技術的花費較少，不僅如此，此種技術還有另外一個優點，即可防止來自外部環境的各類干擾， 像電磁、雷電等等，因此在安全性方面，此種技術和有源技術相比具有一定的優越性。現階段的無源技術由多種技術結合而成，包括APON、GPON，同時EPON也是其中重要的技術之一，但這幾種技術的不同之處在於二層技術上的差異。 ^[3] 

PON(無源光網絡)是一種點到多點的無源光纖接入技術，起源於20世紀90年代。從窄帶PON技術發展到現在的各種寬帶PON技術，PON技術的發展經歷了多個階段。 ^[4] 

窄帶PON技術是最早被提出的PON技術，僅能提供業務接入速率在2Mbit/s以下的POTS或者ISDN等窄帶業務。由於各廠商先有窄帶PON產品，後有標準規範，而且各廠商規範不統一，廠商間無法達成一致，因此至今仍沒有對窄帶PON技術形成統一完整的標準。標準的不統一帶來的是不能形成器件的大規模生產，以至於價格居高不下。由於接入業務類型單一併且速率過低，遠遠不能滿足當前互聯網發展的需要，窄帶PON技術已經基本退出歷史舞台，被寬帶PON技術所替代，僅在少數農村邊遠地區有所應用。 ^[4] 

APON技術是20世紀90年代中期開發完成的，當時ATM被視為能夠提供各種類型通信的唯一協議，而PON是最經濟的寬帶光纖解決方案，因此，將數據鏈路層ATM技術與物理層PON技術相結合的APON是當時的最佳組合。APON系統由於技術協議成熟完備，因此產品的標準化和成熟度也比較高，設備性能和功能在PON系列產品中是最好的。但隨着ATM協議的逐漸退出，同時APON的產品價格仍顯偏貴，使得APON無法得到廣泛應用。 ^[4] 

隨着Ethernet技術的高速發展，把簡單經濟的Ethernet技術與PON的傳輸結構結合起來的EthernetoverPON概念開始引起技術界和網絡運營商的廣泛重視。與基於ATM協議的APON相比，EPON最大的優越性在於允許設備製造商運營商放棄複雜昂貴的ATM和SONET器件，消除WAN/LAN連接中ATM和IP之間的協議轉換，從而使網絡大為簡化，成本降低。同時，以Ethernet技術為核心的EPON還有許多其他優點，包括協議成熟，技術簡單，易於擴展，面向用户等，非常適合目前IP業務量飛速發展的應用環境。隨着10G以太網技術的成熟，EPON系統的傳輸的速率將會由目前的1000Mbit/s增加至10Gbit/s。 ^[4] 

在APON技術應用嚴重受挫後，FSAN(全業務接入網聯盟)在2001年提出了GPON的概念。在FSAN以及ITU—T的努力下，GPON成為光接入網一種全新的解決方案——不但提供高速的比特率，而且支持各種接入服務，特別是非常有效地支持原有格式的數據分組和TDM流。 ^[4] 

WDM—PON被認為是未來PON技術的發展方向，它在PON技術中引入了WDM技術，通過使用多個波長信道來增加系統容量，具有支持大量ONU的能力。WDM—PON由於各用户獨享波長，因此不需要複雜的MAC協議來進行上行帶寬的調度處理，在協議上比較簡單。但由於WDM—PON的系統性能和容量過分依賴光器件的性能，因此技術發展受到光器件和光傳輸技術發展程度的限制。 ^[4] 

是指基於ITU-T/IEEE/ETSI的PON標準體系所提出的全光網連接技術。該技術採用開放軟硬件平台架構、SDN管控模型，可構建抗干擾能力強、傳輸帶寬高、異構協議互轉、網絡安全性高、部署經濟性好的工廠網絡。該技術可應用於企業信息網、工業生產網（包括車間級生產網以及現場級工業閉環控制網絡），促進人工智能、大數據、雲計算融合，助力產業數字化轉型升級。 ^[7] 

目前廣泛使用的PON技術在現有的網絡包括兩種主流技術：EPON和GPON。EPON上行和下行帶寬是1.25Gbit/s GPON帶寬為2.5Gbit/s的下游和上游的帶寬為1.25Gbit/s，大多數EPON/GPON只配置了以太網接口，可選POTS和2M接口。 ^[5] 

傳統的PON系統下行數據流採用廣播技術、上行數據流採用TDMA技術，以解決多用户每個方向信號的複用問題。傳統PON技術採用WDM技術，在光纖上實現單纖雙向傳輸，解決2個方向信號的複用傳輸。PON一般由光線路終端(OLT)、分光器(ODU)、用户終端(ONU)3個部分構成。目前在現網中廣泛應用的PON技術包括EPON和GPON 2種主流技術，EPON上下行帶寬均為1.25 Gbit/s，GPON下行帶寬為2.5 Gbit/s，上行帶寬為1.25 Gbit/s.

目前在實際的FTTx應用場景中，大多數EPON/GPON只配置了以太接口，可選配置POTS和2M接口。但從技術標準要求上，EPON/GPON均可實現IP業務和TDM業務等多業務接入，並可實現QoS分類。 ^[5] 

EPON/GPON均可傳遞時鐘同步信號，可通過OLT的STM-1接口或GE接口，從外部線路中提取頻率同步信號，此時OLT需要支持同步以太網;也可以在OLT設備上從外部BITS輸入時鐘信號，作為該PON的公共時鐘源，ONU與該時鐘源保持頻率同步。 ^[5] 

雖然10G EPON和PON尚未大規模商用，但10 Gbit/s以上速率的PON技術是近2年ITU-T和FSAN研究的重點和熱點。XG-PON1的相關技術標準已經趨於成熟，XG-PON1之後的NG-PON2標準框架也已基本完成。向多波長擴展是近期技術研究的重點，FSAN已經明確TWDM-PON是未來NG-PON2的技術選擇，但在ITU-T SG15中規範多種技術的G.multi標準也已基本完成，這説明有關多波長擴展的多個技術流派之爭遠沒有結束。表1是ITU-T關於GPON、XG-PON1和NGPON2相關標準的制定和成熟情況。 ^[5] 

1) 相對成本低，維護簡單，容易擴展，易於升級。PON結構在傳輸途中不需電源，沒有電子部件，因此容易鋪設，基本不用維護，長期運營成本和管理成本的節省很大。 ^[6] 

2) 無源光網絡是純介質網絡，徹底避免了電磁干擾和雷電影響，極適合在自然條件惡劣的地區使用。 ^[6] 

3) PON系統對局端資源佔用很少，系統初期投入低，擴展容易，投資回報率高。 ^[6] 

4) 提供非常高的帶寬。EPON目前可以提供上下行對稱的1.25Gb/s的帶寬，並且隨着以太技術的發展可以升級到10Gb/s。GPON則是高達2.5Gb/s的帶寬。 ^[6] 

5) 服務範圍大。PON作為一種點到多點網絡，以一種扇形的結構來節省CO的資源，服務大量用户。用户共享局端設備和光纖的方式更是節省了用户投資。 ^[6] 

6) 帶寬分配靈活，服務質量（QoS）有保證。G/EPON系統對帶寬的分配和保證都有一套完整的體系。可以實現用户級的SLA。 ^[6]