吉比特无源光纤
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2023年2月19日发(作者：)无源光网络技术(PON)
1、概述
光接入网技术通常有两种：有源光网络(AON)和无源光网络(PON)。有源光网络的
局端设备和远端设备通过有源光传输设备相连，其传输技术在骨干
网中已经大量采用，如SDH和PDH技术，以SDH技术为主。有源光网络的拓扑结构通
常采用星型或环型，具技术特点是：传输容量大，目前SDH专输设备一股提供155Mbps、
622Mbps、2.5Gbps的速率；无中继情况下传输距离可达100公里以上；用户信息隔离
度好，有源光网络的拓扑结构无论是星型还是环型，从
逻辑上看，其传输方式一般采用点到点方式。
无源光网络(PON)有APON(BPON)、EPON(GEPON)、GPON之分。其中APON(BPON)、
GPON是由ITU制定的标准，其主要特点是以ATM技术为基础。1998年，ITU-T以ATM
技术为基础，发布了G.983系列APON(ATMPON)标准，后于2001年更名为BPON,即“宽
带的PON\"。2003年3月〜2004年6月,ITU-T在APON的基础上先后颁布了G.984系
列GPON(GbitPON)标准。
EPON是英文EthernetoverPassiveOpticalNetworks即以太无源光网络的缩写，是IEEE
于2004年6月，颁布文号为IEEE802.3ah的基于以太网技术的无源光网络标准。
APON、GPON、EPON的网络拓扑结构相似，其主要差异在于不同的二层技术。
APON、GPON采用的是ATM技术，APON的最高速率为622Mbps,二层采用的是ATM
封装和传送技术，由于存在带宽不足、技术复杂、价格高、承载IP业务效率低等问题，
一直未能取得市场上的成功。而GPONE二层采用ITU-T定义的GFP(通用成帧规程)对
Ethernet、TDM、ATM等多种业务进行封装映射，能提供1.25Gbps和2.5Gbps下行速
率和所有标准的上行速率，并具有OAM功能。
第一英里以太网联盟(EFM-EthernetintheFirstMile)在2001年初定义了两种EPON
勺光接口：1000BASE-PX10-U/D和1000BASE-PX20-U/D,分别工作在
10km范围和20km范围的EPON光接口；定义了MPCP（多点控制协议），使EPON
系统具备了下行广播发送，上行TDMA（时分多址接入）的工作机制；定义了可选白
OAM层功能，为EPON系统提供了一种运营、维护、管理的机制。IEEE802.3ah工作
小组对其进行了标准化，EPON可以支持1.25Gbps对称速率，并能升级到10GbpSo
以下是几种光接入技术的比较:
项目技术特点
PON
A/BPON
利用ATM的集标口统计复
用，业务开发是分阶段实
施，运宫成本低
价格高，不适应现在网络向IP
发展的趋势，且升级困难，一
般只能升级到下行622Mbps上
行155Mbps。
EPON
用最简单的方式实现点到多
点Gbit以太网光纤接入系统，
支持接入速率从1Gbps升级
至I10Gbps
根据测试，实际吞吐量下行可
达950Mbps,上行可达
900Mbps。
GPON
米用动态带域分割技术，可实
现1Gbps的速率，对TDM业
务的支持具有较高的效率，可
用带宽最大
（2.5Gbps
目前正在开发商用芯片
2、技术原理
PON技术原理仅介绍EPON技术。EPON是在PON的基础上，用以太网（Etherne）
协议取代ATM作为数据链路层协议，将以太网技术与PON技术结合，构成了一个可
以提供宽带、低成本和多业务能力的新一代光接入网技术。EPON采用点
到多点结构、无源光纤传输方式，上、下行速率目前可达到1.25Gbps,因此也
称GEPON（G=Gigabit吉比特）。其标准制定的一条基本原则是尽量在802.3体系结
构内进行标准化工作，扩充标准以太网的MAC协议。目前，IEEE已经建
立8023av工作组来制定10GEPON标准。
EPON是一项采用点到多点拓扑结构、利用光纤和光无源器件进行物理层传输、通过以
太网协议提供多种业务的宽带接入技术。这项技术充分结合了无源光网络技术和以太网
技术的优势，为在局端中心机房（CO）和终端客户现场之间配置宽带接入光纤线路提
供了一种低成本的方法。无源光网络技术具备点到多点的拓扑结构、无源器件、后期维
护成本低等特点。
EPON系统主要由以下几部分组成：
ONU（OpticalNetworkUnit/ONT：OpticalNetworkTermination,光网络单元）：ONU
位于用户端，为用户提供数据、视频和电话等业务接口。根据ONU放置的位置，又有
光纤到楼、光纤到户的区别。
OLT（OpticalLineTerminal,光线路终端）：OLT为光接入网提供EPON（统与服务
提供商的核心数据、视频和电话等业务接口，并经一个或多个ODN与
ONU通信，OLT与ONU的关系是主从通信关系。OLT可以直接设置在网络的前端（分
前端），也可以设置在光节点。OLT在物理上可以是独立设备，也可以与其他功能（如
混合、复用）集成在一个设备内。
POS（PassiveOpticalSplitter,无源光分路器/耦合器）：POS是一个连接OLT和ONU
的无源器件，它的功能是分发下行数据和集中上行数据。
ODN（OpticalDistributionNetwork）：位于OLT和ONU之间的由POS和光纤组
成的无源光分配网，其主要功能是完成光功率的分配，按IEEE802.3-2005的要求分光
比例最低能达到1:16或1:32,依据光纤的实际敷设距离分光比例也可以达到1:64或
1:128。ODNS常呈星-树型结构，也可以用环型结构。
EMS（ElementManagementSystemW元管理系统）：EMS是对EPON接入网设备
进行统一管理的后台网管系统。
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1:15,1:32,1:6^1,1:120;ONU
ODN
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图A1EPON无源光网络简图
从结构上看，光信号通过光分路器（POS）把光纤线路终端（OLT）一根光纤下
行的信号分成多路给每一个光网络单元（ONU）,每个ONU上行的信号通过光耦合器
合成在一根光纤传输到OLT。EPON通过采用时分复用TDM或波分复用WDM方式，
通过光分路器将信号分送给最终用户。总带宽为IGbps到
2.4Gbp乱时分复用），或1.6Gbps至I160Gbp乱波分复用）。最大传输距离为10-20Km
（时分复用），或60Km（波分复用）。
在一个EPON系统中，OLT既是一个多业务平台，又是一个交换机或路由器，还
是一个控制中心，提供网络控制和网络管理功能。它向下提供面向无源光纤网络的光
纤接口，向上提供面向服务提供商的光纤接口。上行方向，OLT提供千兆以太网接口，
支持WD播输，还可以支持ATM、FR以及OC3/12/48/192等速率的SDH/SONET的接
口标准，其PSTN接口支持传统的TDM话音、普通电话线（POTS）和其他类型的TDM
通信（T1/E1）的复用。OLT除了提供网络集中和接入的功能外，还可以提供网管功能，
根据用户的QOS/SLA的不同需求进行
带宽分配、网络安全和管理配置。OLT可以根据需要配置多块OLC
（OpticalLineCard）,OLC与多个ONU通过POS（无源光分路器）连接。OLT既负责
向每个ONU广播信息，还接受各ONU发来的信息，并根据各ONU所携带信息的流
量和优先级，动态地为它们分配带宽，并且为运行在同一ONU上的不同业务，如IP-TV、
VoD、互联网和电话，分别提供独立的服务质量（QoS）。
EPON在下行方向采用802.3帧广播技术，上行方向执行时分复用相关接入协议。由于
上行方向上的给定时刻只允许一个用户传输，为了避免不同用户的冲突，采用了多点
控制协议（Multi-pointcontrolprotocol,MPCP）。通过多点控制协议（MPCP）,实现多
个用户共享光网络单元（ONU）,多个光网络单元（ONU）共享光线路终端（OLT）,
实现光接入网。EPON系统其传输方案一般可采用单纤波分复用技术或分纤传输等技
术，大多数EPON系统采用波分复用传输技术。EPON系统可以利用不同波长在一根
光纤中同时传输TDM、IP数据和视频广播信号：双
向数据通信采用1490nm下行、采用1310nm上行，并可通过叠加第三个波长（通常
为1550nm）实现射频电视广播，其中TDM和IP数据采用IEEE802.3以太帧的格式进
行封装。
3、技术实现方式
EPON系统可以采用波分复用技术进行数据和电视信号的单纤传输。使用1490nm
波长传输EPON下行数据信号，使用1310nm波长传输EPON1行数据信号，使用
1550nm波长传输射频模拟和数字电视广播信号。合成光波到达ONU
后，利用解波分复用技术将其分解为数据光波和电视广播光波，分别接收处理后
还原为数据和电视信号，最后通过5类线和同轴电缆或单纯通过同轴电缆传输给最终
用户。
EPON系统也可以采用空分复用技术进行数据和电视信号的双纤传输。其中
一根光纤用于EPON数据信号的波分复用传输（1490nm波长下行，1310nm波长上行），
另一根光纤用于射频模拟和数字电视广播信号的传输（1310nm波长下
行）。数据光波和电视广播光波到达用户驻地后，分别使用ONU和CATV光接
收机接收处理，还原为数据和电视信号，再通过5类线和同轴电缆或单纯通过同轴电
缆传输给最终用户。
在单纤和双纤方式中，射频模拟和数字电视广播信号都占用有线电视的下行频段
（85—862MHz）。由于数据传输在EPON上进行，有线电视的上行频段（5-65MHz）
不再利用。
4、业务承载能力
可承载包括高清/标清数字电视业务、广播、IPTV、VOD、VOIP、高速数据等多种
业务应用。
5、技术特点及应用分析
1、PON技术消除了OLT和ONU一般采用点到多点的结构，减少了局端与用户
端之间的光有源设备，网络拓扑结构简单；
2、相对有源系统成本和运维管理开销方面，费用均相对较低；
3、带宽资源丰富、配置灵活，可以满足用户多种宽带业务的需要；
4、建设投资低、易于扩容升级、业务扩展灵活；
尚未开始网络双向化改造的有线电视网络运营单位，并且光纤管道资源丰
富，可以考虑采用PONK术进行网络双向化改造。