一、PON系统概述
1、 PON的定义与概念
无源光网络（PON，Passive Optical Network），在我国通信行业标准YD/T 1034《接入网名词术语》中给出的定义是：分配网络（DN）采用无源光分路器的光接入网（OAN）。那么，相对应的应该有有源光网络（AON，Active Optical Network），其定义是：分配网络（DN）采用有源器件（如复用器）的光接入网（OAN）。
由此可知，无论是PON还是AON均是相对于光接入网络（OAN）而言，也就是说，PON和AON并非是一个单独或者是另一个的网络实体，它实质上是指OAN的DN部分或称ODN部分，只是在OAN中的ODN所采用的器件是有源还是无源而已。鉴于PON或称PDN或称（PODN，Passive Optical Distribution Network）具有环境适应能力强，无需供电和维护等特点，在工程实际中得到了广泛地普及与应用，此时，我们称为基于PON的光接入网络（OAN）。基于PON的光接入网络（OAN）主要特点（优、缺点）可见下表1-1。
表1-1：基于PON技术的光纤接入网的特点
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2、PON系统的结构
那么，依据上述定义和OAN的组成，PON在OAN中的位置可如下图1-2所示，也即基于PON技术的OAN的结构。它是由光线路终端（OLT，Optical Line Terminal）、无源光分配网络（PODN）和光网络终端（ONT，Optical Network Terminal）组成。PODN通常是一个点到多点的方式，即多个ONU通过PODN连接到一个OLT。基于PON的OAN，可以实现FTTH、FTTO、FTTC、FTTTB及FTTCab等光接入类型。
图1-2：PON在OAN中的位置
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3、PON技术的分类
PON技术可按信号分配方式来分类：它分为功率分割（Power Splitting）型无源光网络（PSPON）和波分复用（WDM）型无源光网络（WDMPON）。PSPON采用星型耦合器分路，上行、下行传送采用TDMA/TDM方式，实现共享信道带宽，分路器通过功率分配将OLT发出的信号分配到各个ONU上。目前，APON/BPON、GPON、EPON等均属于PSPON。WDMPON则是将波分复用技术运用在PON中，光分路器通过识别OLT发出各种波长，将信号分配到各路ONU。两者的特点比较详见下表1-3-1。
表 1-3-1：PSPON与WDMPON特点对比
相对于PSPON由于技术比较成熟，目前得到广泛的应用。它根据采用的技术体制不同，又分为两大类：GPON类和EPON类。GPON类系列是由全业务接入网（FSAN）联盟与国际电信联盟（ITU-T）推出并标准化，包括APON/BPON、GPON、XG-PON、XGS-PON、NG-PON2等。EPON类系列是由IEEE 802.3中的第一英里以太网工作组（EFM）推出并标准化，包括EPON、GEPON、10G-PON、100G-PON等。EPON系列采用的是以太网（Ethernet）技术体制的PON系统，与GPOM系列相比，主要是在数据链路层采用的技术不同。GPON和EPON的系列演进都是在不断追求PON系统的数据传输速率。下表1-3-2汇总了这些PON系列的基本情况，包括PON名称/全程、对应的数据传输速率、标准编号及发布时间等。
表 1-3-2：GPON系列和EPON系列的基本情况
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另外，PON技术也可按下表1-3-3中的分类方法，它包括按PON采用的网络技术可分为6类；按采用的双向传输技术及多址接入技术可分为8种，可供参考。
表 1-3-3：PON技术的其它分类方法
二、ODN的组成与组网
1、ODN组成
基于PON技术的OAN中，传统的ODN是由无源光器件组成的PODN网络，常用的器件有：光纤与光缆、光连接器、波分复用/解复用器、无源分路元件（即光分路器（OBD））、无源光衰减器、滤波器、光纤接头等，当然还包括光配线设施（配线架、交接箱、配线箱等）。ODN的配置通常为点到多点方式，即多个ONU通过ODN与一个OLT相连。这样多个ONU可以共享同一个光传输媒质和光器件。
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2、ODN的组网
对于点到多点配置的PODN，其组网方式常用的可以构成树型、总线型和环形结构。树型结构如下图2-2-1所示，是PODN最常用的组网结构。它利用了一系列级联的光分路器（OBD）对下行信号进行分路，传给多个用户，同时对多个上行信号进行合路，传给OLT。OBD通常为1 : n型。
图2-2-1：PODN的树型组网结构示例
总线结构的典型示例如下图2-2-2所示。它利用串联的非平衡光分路器以便从总线上检出OLT发送的信号，同时又能将每一ONU发送的信号插入总线送给OLT。采用这种非平衡光分路器会在光总线中引入损耗从而损耗掉一些光功率。无源环形结构实质上是无源总线结构的一个特例，逻辑等效于一折叠的总线结构，其典型示例如下图2-2-3所示。
图2-2-2：PODN的总线型组网结构示例
图2-2-3：PODN的环形型组网结构示例
PODN结构的选择需要考虑多种因素，主要与用户所在地的分布、OLT与ONU之间的距离、不同业务的光通道、可用的技术、光功率预算值、波长的分配、升级的需要、可靠性和可用性、操作管理和维护、ONU供电、安全、光缆容量等相关。
3、智能ODN
目前，关于PODN在实际工程的应用中，其智能光分配网络（Intelligent ODN）得到了广泛地普及。所谓智能ODN就是在传统的ODN的基础之上引入了“电子标签技术”。即利用电子标签对光纤（包括跳纤、尾纤、光分路器尾纤等）的活动连接器插头进行唯一标识，自动存储、导入和导出光配线设施端口资源及光纤连接关系数据，从而光纤信息自动存储、光纤连接信息自动识别、光纤资源信息校准、可视化现场操作指导等智能化功能的光分配网络。
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三、PON系统的技术要求
1、GPON类系列
我们知道，PON技术是成立于1995年的全业务接入网（FSAN）联盟全力打造的光接入网（OAN）的技术方案，然后与ITU-T一起进行了标准化成为了国际标准。为了使PON技术的线路传输速率不断的提升，相继推出了一系列的PON技术，我们统称为GPON类系列，目前它包括：
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第一代PON：APON/BPON。在1997年第一代PON问世，即ATM技术体制的PON，称为APON（ATM-PON），被ITU-T发布为G.983.1建议书。由于ATM技术的复杂性，在2004年又推出了称之为宽带PON（BPON，Broadband PON），被ITU-T发布为G.983.x系列建议书。BPON的目的是使PON技术不仅仅局限于ATM业务。
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第二代PON：GPON。GPON即千兆比特无源光网络（GPON，Gigabit-capable PON）。在2003年3月被ITU-T发布为G.984.x系列建议书，其下/上行的传输速率可达2.488Gbit/s/1.244Gbit/s。它在传输汇聚层（TC）采用了一个全新的称之为GPON封装模式GEM（GPON Encapsulation Mode）。
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第三代PON：10G-PON，包括XG-PON与XGS-PON。第三代PON已达到10Gbit/s级的传输速率，它分为非对称（XG-PON，上/下行均为1Gbit/s /10Gbit/s）与对称（XGS-PON，上下行均为10Gbit/s）两种模式，它们分别于2015年和2017年被ITU-T发布为G.987.x系列建议书和G.9807.x系列建议书。
欲详细了解G.987.x和G.9807.x系列建议书内容的请进入。
第四代PON：NG-PON2。第四代PON又被FSAN联盟称为下一代PON（NG-PON，Next Generation PON）。由于曾将10G-PON被命名为NG-PON1，因此将第四代PON命名为NG-PON2。NG-PON2的传输速率需求为40 Gbit/s，即下行40G、上行40G或10G；可实现20km传输距离和1:64分光。在2015年被ITU-T发布为G.989.x系列建议书。
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2、EPON类系列
当PON技术出现后，IEEE也开始启动了基于以太网（Ethernet）技术体制的PON系统研究，称为EPON（Ethernet PON）。于是在2000年IEEE成立了EFM（Ethernet for the First Mile）工作组（第一英里以太网工作组），归属于制定以太网标准的IEEE 802.3研究组。在2004年4月，EFM工作组正式推出了第一代EPON的标准IEEE 802.3ah，最大对称速率为1.25Gbit/s。2006年，IEEE开始立项制定10Gbit/s速率的EPON系统标准（10G-EPON），最后在2009年发布了IEEE 802.3av。在该标准中，10G EPON也分为非对称方式（下/上行速率为10 Gbit/s/1 Gbit/s）和对称方式（上下行速率均为10 Gbit/s）。当然EFM工作组也一直在致力于更高速率的EPON的研究，如2020年又推出了IEEE 802.3ca标准，即100G-EPON的标准，其定义了三种速率需求：25G、50G和100G。我国也从2006年陆续发布了许多EPON 和10G EPON技术要求方面的通信行业标准。
欲详细了解EPON系统技术要求的请进入：EPON系统；10G-EPON系统
3、WDM-PON类
上述介绍的GPON类和EPON类，可以统称为TDM-PON。TDM-PON是通过使用ODN中的光功率分路器进行分支的。而相对应的有一种WDM-PON，则是通过使用ODN中的波长复用器（WM）进行分支的。我国在2018年开始发布了基于波长路由方式的PON（WDM-PON）系统技术要求的通信行业标准YD/T 3345.x系列。
欲详细了解YD/T 3345.x系列标准内容的请进入。
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