pon技术的特点与原理

　　什么是pon

　　PON（Passive Optical Network：无源光纤网络）。 PON（无源光网络）是指（光配线网中）不含有任何电子器件及电子电源，ODN全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。一个无源光网络包括一个安装于中心控制站的光线路终端（OLT），以及一批配套的安装于用户场所的光网络单元（ONUs）。在OLT与ONU之间的光配线网（ODN）包含了光纤以及无源分光器或者耦合器。

　　PON系统结构主要由中心局的光线路终端（OLT： Optical Line Terminal）、包含无源光器件的光分配网（ODN： Optical Distribution Network）、用户端的光网络单元/光网络终端（ONU/ONT Optical Network Unit / Optical Network Terminal）组成，其区别为ONT直接位于用户端，而ONU与用户之间还有其它网络，如以太网） 以及网元管理系统（EMS）组成，通常采用点到多点的树型拓扑结构。

　　PON网络的突出优点是消除了户外的有源设备，所有的信号处理功能均在交换机和用户宅内设备完成。而且这种接入方式的前期投资小，大部分资金要推迟到用户真正接入时才投入。它的传输距离比有源光纤接入系统的短，覆盖的范围较小，但它造价低，无须另设机房，维护容易。因此这种结构可以经济地为居家用户服务。

　　PON工作原理

　　基本思想：在一定的物理限制和带宽限制条件下，让尽可能多的终端设备ONT来共享局端设备OLT和馈送光纤。

　　工作原理：OLT将送达各个ONU的下行业务组装成帧，以广播的方式发给多个ONU，即通过光分路器分为N路独立的信号，每路信号都含有发给所有特定ONU的帧，各个ONU只提取发给自己的帧，将其它ONU的帧丢弃；上行方向从各个ONU到OLT的上行数据通过时分多址（TDMA）方式共享信道进行传输，OLT为每个ONU都分配一个传输时隙。这些时隙是同步的，因此当数据包耦合到一根光纤中时，不同ONU的数据包之间不会产生碰撞。

　　仍以EPON系统为例。

　　EPON下行串行传输原理图如下：

　　对应于N个ONU，OLT有N个MAC端口（接口）。在下行方向，OLT为每个已注册成功的ONU分配一个唯一的链路ID（LLID）。EPON下行帧由一个被分成固定长度帧的连续信息流组成，每帧携带多个可变长度的数据包（时隙）。OLT在帧中插入发出该帧的MAC端口的LLID，并将数据以可变长度的数据包广播传送给所有在EPON上与OLT相连的ONU。数据到达ONU时，由ONU的MAC层进行地址解析，提取出符合自己的LLID的数据包，丢弃其他的数据包。注意，每个ONU只能在预先分配的时隙内接入并取出属于自己的信息。

　　PON技术的特点

　　PON是一种接入网技术，定位在常说的“最后一公里”，即在服务提供商、电信局端和商业用户或家庭用户之间的解决方案。

　　PON网络的突出优点是消除了户外的有源设备，所有的信号处理功能均在交换机和用户宅内设备完成。而且这种接入方式的前期投资小，大部分资金可以等到用户真正接入时才投入。它的传输距离比有源光纤接入系统的短，覆盖的范围较小，但它造价低，无需另设机房，维护容易。因此这种结构可以经济地为居家用户服务。

　　优点：

　　1） 多业务：PON系统要求提供语音，数据，视频等业务接入，业务透明性好，实现真正意义的全业务接入与“三网合一” 。

　　2） 高带宽：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。

　　3） 长距离接入：光纤的传输距离高达数百公里，所以实际上物理传输层的距离瓶颈在收发光信号的设备光器件上，目前PON标准规定距离为20km，这样的长度对社区网络来说已是绰绰有余；

　　4） 成本相对低：由于PON系统的ODN部分没有电子部件，无需电源供应，因此容易铺设，基本不用维护，建设维护成本低。设备相对简单，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。

　　5） 扩展性好：目前PON网络一般采用树型网络结构，作为一种点到多点网络，以一种扇出的结构既节省光纤的资源，同时这种共享带宽的网络结构能够提供灵活的带宽分配。对终端的接入无需增加主干部分的线路，另外，系统在设计增加了动态测距和分配时隙的技术，终端的增加和拆除不影响整个系统的稳定运行，所以，当系统需要扩充时，所需改动的部分最小，为工程实施提供了灵活的解决方案。

　　6） 良好的QoS保证；PON系统设计中，由于本身就是为电信运营商提供多业务接入而设计的技术方案， G/EPON系统对带宽的分配和保证都有一套完整的体系。在不同业务的服务质量、优先级保证等技术措施上，提供了多种应用解决手段，实现用户级的SLA，因此，用户可根据接入的设备重要性的不同，分别设置不同的服务等级，对重要的用户或重要的应用设备，设置及时、可靠的响应机制，从而实现了多业务、不同服务等级的综合接入系统。

　　7） 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。

　　缺点：

　　1） 建网需要重新布线，但布线成本低于铜缆。

　　2） 网络拓朴以星树形为主。虽然有环形保护的变通方案，但成本效率不是最优，PON最适合的就是末端接入。

　　3） 国内应用规模尚小，设备成本降低尚未到位。