浅析无源光网络(PON)技术及解决方案

蒙川

摘要:为了满足人们日益增长的高带宽需求，接入新技术无源光网络PON应运而生。基于PON的FTTx是根据光纤深入用户的程度而区分的不同组网方式，本文就基于PON的几种常见的FTTx应用场景及解决方案进行介绍。

关键词:无源光网络；PON；FTTx；

中图分类号：TN711文献标识码：A文章编号：

1.引言

截止2010年12月底，中国宽带网民数量达到4.5亿，固网用户中的宽带普及率达到98.3%[1]，而ITV用户也已突破600万。人们对带宽的需求越来越高，未来五至十年，用户对带宽的需求将达到20M（其中1×10M用于高清电视，2×3M用于标清电视，1×4M用于Internet接入）。宽带化已成为接入网发展的必然趋势。传统的xDSL在带宽上明显已不能满足用户今后的高带宽的需求，所以，接入新技术无源光网络PON（Passive Optical Networks）[2]应运而生。

2.PON技术简介

PON是一种点到多点的无源光网络，它由局端的光线路终端 OLT（Optical Line Terminal）、用户侧的光网络单元ONU（Optical Network Unit）/光网络终端ONT（Optical Network Terminal）以及光分配网络 ODN（Optical Distribution Network）组成。

OLT设备放置在中心机房，具备链路分配、实施监控、管理及维护功能。ONU放置在用户侧，ONU与OLT之间通过无源分光器连接，其间没有任何有源电子元件及器件，从而也降低了管理维护成本。

PON 使用波分复用 (WDM) 技术实现单芯双向信号传输，为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号，采用以下两种复用技术：数据从 OLT 到多个ONU 以广播式下行，下行波长为 1490nm；对于上行则采用时分多址 (TDMA) 技术分时隙给 ONU 传输上行数据，上行波长为 1310nm【3】。

2.1PON的分类

PON领域中最重要的三中技术为APON、EPON和GPON，其中APON因为ATM技术发展不顺以及全网IP化趋于明显，已逐渐退出历史舞台。目前市场上应用较为广泛的有EPON和GPON。

EPON是千兆以太网技术与无源光网络的结合，上下行传输速率为 1.25Gbps，典型光分路比为 1：32。它采用点到多点结构、无源光纤传输。在物理层采用了 PON 技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。PON的标准号为IEEE 802.3ah，由IEEE EFM研究小组制定完成。EPON综合了 PON 技术和以太网技术的优点：低成本、高带宽、扩展性强、灵活快速的服务、与现有以太网的兼容性、方便的管理等等。

GPON是 ITU-T 的标准，它最大下行传输速率可高达2.5Gbps，上行最大传输速率达1.25 Gbps，典型光分路比为1：64；GPON遵循ITU-T G.984标准，采用GFP封装技术，既可以支持 TDM 业务也可以支持以太网业务。GPON 可以灵活地提供多种对称和非对称上下行速率，PON接口的告警和性能监视能力更强，具有自动进行光纤网络的维护和诊断能力，能够提供更精细的业务模型。

2.2 PON 的优势

相对于传统的xDSL接入方式，PON有如下优势：首选，铜缆的价格逐年上涨并且失窃严重，xDSL的线路建设成本越来越高，而PON的传输介质是价格低廉且资源丰富的光纤，其网络建设成本要远低于xDSL；其次，光纤为非金属导体，不受雷击，电磁干扰，线路运行维护成本要低于xDSL；不过最为重要的是PON能提供更高的带宽来满足高清电视（ITV）类业务的需求。基于PON的FTTx接入方式已被广泛看好，作为“FirstMile”的理想接入方式。

3.基于PON的 FTTx应用场景及解决方案

3.1 FTTB应用场景及解决方案

3.1.1 FTTB应用场景

FTTB建网模式主要应用于商业楼宇（写字楼、商场、专业市场、宾馆）、住宅小区等。

光纤到楼FTTB建网模式，多个宽带用户共享一套ONU，主要应用于商业楼宇和新建小区场合，提供VOIP语音业务、宽带上网业务、ITV业务、可视通讯等综合业务的接入，该种模式满足高带宽业务接入要求，节省纤芯和上行数据端口资源，建网成本较FTTH模式低。末端采用五类网线，一般铜线接入距离在100米以内，ONU设备主要放在楼内。

3.1.2 FTTB解决方案

FTTB的组网如图2所示：OLT设备放置中心机房，ONU设备通过分光器和光交接箱上联至OLT设备。16层及以上的商业楼宇或高层楼宇：每单元可放置2～3个ONU；9～15层楼宇：每单元可放置1个ONU；5～8层商业楼宇：每个ONU可覆盖2～3个单元；4层以下，每个ONU可覆盖3～5个单元 。当ONU至用户的距离<100米时，OUN可采用内置集成LAN+IAD方式；当ONU至用户的距离>100米市，ONU可采用内置DSLAM+AG方式或ONU分散建设方式。

如图2：FTTB网络拓扑图

3.2 FTTH应用场景及解决方案

3.2.1 FTTH应用场景

FTTH建网模式主要应用在高档住宅小区、别墅区等。每个用户独享一套ONU，支持VOIP语音业务、宽带上网业务、高清电视业务、ITV业务、可视通讯等综合业务的接入，根据业务需求类型，选择不同的ONU终端实现家庭综合通讯业务接入，该种模式的建网成本较高。

3.2.2 FTTH解决方案

FTTH的组网如图3所示：OLT设备放置中心机房，分光器集中放置在光交接箱（高档住宅小区安装在地下室，别墅区优选安装在户外），分线盒放置在楼层弱电井内（别墅区可采用美化分线盒方式挂在外墙），ONU放置于室内用户终端盒内。光纤到用户家中，每个用户都有单独的ONU。FTTH建设模式中的ONU宜采用内置LAN+IAD方式。

图3：FTTH网络拓扑图

3.3FTTV/C应用场景及解决方案

3.3.1FTTV/C应用场景

FTTV/C建网模式主要应用于有高带宽需求的行政村落。由于村落分散，距离较长，每个村落的业务量小，为节省建设和维护成本，优选每个行政村落所有用户共享一套ONU。

3.3.2FTTV/C解决方案

FTTV/C的组网如图5所示：OLT 一般放在乡镇局所；ONU设置在有光缆需求的村，每村一个ONU；根据OLT覆盖范围、ONU需求数量，确定PON分光比；分光器放置在靠近村落路边的光交接箱或者一体化机柜内，主要采用二级分光方式（分光方式须满足光衰耗要求），在局端设置一级光分路器（不均匀分光），在行政村设置二级光分路器（均匀分光）。FTTV/C建设模式中的ONU宜采用内置DSLAM+AG方式。

图5：FTTC/V网络拓扑图

4.结语

在接入网宽带化大趋势下，PON的优势是传统xDSL无法比拟的，PON不仅能满足用户的高带宽需求，而且能降低电信运营商建网和运行维护成本，而对于选择EPON还是GPON，主要取决于各电信运营商的接入环境、网络背景和运营成本等因素。

参考文献:

[1] CNNIC.第27次中国互联网发展状况统计报告[R].http://www.cnnic.cn/research/bgxz/tjbg/201101/t20110120_20302.html. 2011.

[2] 石永辉.卢琨.下一代 PON 技术发展及现状[J].电力系统通信.2011.32(221):39-40

[3] 林刚. FTTx 无源光网络路在何方[J].通信技术.2011.44(05):85-86