一文读懂PON无源光网络

PON是一种点到多点的无源光纤接入技术，起源于20世纪90年代，是英文Passive Optical Network(无源光网络)的简称，国际电联ITU-T G.982建议给出了PON的功能参考配置，主要包含3个基本功能模块：光线路终端OLT、光网络单元ONU、光分配网络ODN。

各个模块的功能如下：

OLT：光线路终端（Optical Line Terminal），简单理解就是光纤网络传输的“上游”运营商侧设备端，作用是通过一个或多个ODN光纤分配网与用户侧的ONU通信，OLT与ONU的关系为主从通信关系，OLT对来自ONU的信令和监控信息进行管理，OLT设备一般部署于运营商基站，或业务节点机房。

ONU：光网络单元（Optical Network Unit），位于ODN光纤分配网和用户之间，属于用户侧设备用来负责接收OLT发送的数据，并直接为用户提供服务。ONU的网络侧具有光接口，而用户侧为电接口。

ODN：光分配网络（Optical Distribution Network），是光纤接入网中的传输设施，即光纤网络，为ONU和OLT提供光传输通道，作为两者之间的物理连接。ODN包含光纤、光缆交接箱、光连接器（尾纤）、无源光分路器（Optical Branching Device，OBD）（分光器）和光纤接头等。这些光纤网络的组成部分，都是由无源光器件组成，这也是PON无源光网络名称的来源。

PON网络架构

PON在不同的时间段发展演进出了各种技术方案，根据采用的技术不同，PON可以分为APON，即基于ATM技术的无源光网络，后来更名为BPON宽带无源光网络；EPON是基于以太网的无源光网络；GPON吉比特无源光网络，GPON是BPON的扩展。

目前广泛使用的PON技术包括：EPON和GPON，以及10G-EPON和XG-PON。不同PON技术间的区别虽然很大，但从用户使用的角度看，主要区别在线路速率、可用带宽和工作波长几个方面。

EPON技术特点

运营成本低，维护简单：无源器件容易敷设，维护简单，可节省长期运营成本和管理成本。

可提供较高的传输速率：EPON目前可以提供上下行对称的1.25G的速率，并且可以升级到10G，以及未来的25G/50G。

服务范围大，容易扩展：EPON作为一种点到多点网络，可以利用局端单个光模块及光纤资源，服务大量终端用户，而且网络容易扩展。

GPON技术特点

业务支持能力强，具有全业务接入能力：可以提供包括E1电路业务、ATM业务、CATV等在内的全业务接入能力、能够提供语音、数据和视频综合业务接入。

较高的带宽和较远的覆盖距离：最多可以支持128个ONU，最长传输距离可达60公里。

带宽分配灵活

服务质量有保证，安全性高

GPON和EPON适用范围不同，从性能指标上GPON要优于EPON，但是EPON拥有了时间和成本上的优势，两者在应用场景上也有重叠的地方，展望未来的宽带接入市场也许并非谁替代谁，应该是共存互补。由于技术特点不一样，EPON和GPON技术实际是两个不同的市场应用，EPON技术比较适合对于成本敏感、QoS、安全性要求不高的客户群以及互联网接入的应用类型；GPON技术对于带宽、多业务，QoS和安全性要求较高、ATM技术作为骨干网的客户以及全业务运营和三网融合的应用类型比较适合。

PON网络的优势

PON（无源光网络）作为接入网技术，随着相关技术、设备型号的日趋成熟，已被商用部署超过十五年的时间，积累了丰富的建设实施和运营维护经验，相比传统以太网，PON在介质成本、资源利用、空间占用等方面都具有一定的优势：

相对成本低：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很大。

纯介质网络：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。

资源占用少：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。

带宽高：EPON/GPON随着以太技术的发展速率向1G/2.5G-10G-25/50G升级。

服务范围大：PON由于采用点到多点的接入模式，因此中心局到用户间铺设光纤的基建费用由用户们共同承担，可以提高网络建设投资的回报。与为每个用户都配置端到端光纤的方法相比，为相同数量客户提高业务的PON 设备的体积更小，占用中心局的空间更少。

带宽分配灵活，服务质量（QoS）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（服务级别协议）。

PON光模块发展趋势

全球知名调研机构Omdia在光纤和铜缆接入设备预测报告中对2022年2月的预测显示，PON设备端口收入预计在2020年至2027年期间以12.3%的年复合增长率增长，到2027年将达到163亿美元，远高于2020年的82亿美元。

EPON和GPON，都是1Gbps级别的PON，PON开始向10Gbps级别演进，而10G PON也并不是PON技术的终点，随着25G/50G/100G更高的网络速率需求，PON模块速率也会随之增加。

升级路径

GPON：GPON → 二代：XGPON（非对称）/XGS PON（对称） → 三代：NG-PON2

EPON：EPON → 二代：10G EPON → 三代：NG-EPON

PON的发展历程

由于初期的GPON远远大于EPON，则升级路线依然是XGPON/XGS PON大于10G EPON，NG-PON2大于NG-EPON。

从PON的纵深角度来看：一个是速率不断提高，1G/2.5G-10G-25/50G PON；另一个是不断的节点延伸，FTTB就是光纤到building大楼，FTTH是光纤到Home用户，现在是FTTR，光纤到room房间，之后有可能是FTTT，光纤到Table桌面。FTTR的用户数虽然总体数量还比较少，2022年FTTR的用户数占据FTTx总用户数的1%，其中中国是FTTR的主要市场，在今年上半年已经超过60个城市在部署FTTR。

随着宽带业务的普及，PON技术的不断完善，光纤接入也应用的越来越广泛，与传统光模块相比较，PON光模块光信号的传输模式为点到多点（P2MP），模块不成对使用，主要应用于接入网，采用PON技术可以大量节约光缆资源和网络层次，而PON光模块则是光纤到户必不可少的配件之一。

纳多德PON光模块产品

作为光网络解决方案的领先供应商，纳多德可为光纤接入网提供EPON、GPON/XG PON/XGS PON等全线PON光模块，在长距离传输条件下可提供双向高带宽能力，支持多种应用场景。

目前纳多德可提供各种PON光模块以满足不同需求：

纳多德1G/10G系列PON光模块采用成熟的芯片工艺和光传输技术，可为FTTx网络、5G无线网络等各种通信环境提供高质量的PON网络连接，同时具有以下明显优势：

性能指标：更高的输出功率与接收灵敏度，以满足不断增长的系统链路预算要求。

稳定性：传输过程中稳定的输出功率，可避免上行干扰并提高带宽效率。

质量保证：每个产品都经过全面测试，以确保完美运行。

可靠性：所有PON系列光模块都通过了IEEE 802.3、ITU-TG.984.x以及多源协议(MSA)等国际QM认证。

审核编辑：汤梓红