摘要：随着我国光进铜退，三网融合的时代日益迫近，PON（尤其是EPON）技术作为一个标准技术并且能提供语音、视频、数据等多种业务，而且系统架构简单、高带宽的接入和运营维护简单等诸多优点而备受通讯运营商和诸多广电运营商的青睐。本文介绍了PON系统的主要组成以及该系统的基本工作原理，并且总结了几点PON技术的优势及网络架设方案。
关键词：PON；EPON；ONU；ODN；FTTB；FTTH；FTTC
1.引言
从整个网络的结构来看，由于光纤的大量铺设，DWDM等新技术的应用使得主干网络在几年之内已经有了突破性的发展。同时由于以太网技术的进步，由其主导的局域网带宽也从10M，100M到1G甚至10G。而目前大家关注，最需要突破的地方就在于连接网络主干和局域网以及家庭用户之间的一段，这就是常说的“最后一公里”，这是个瓶颈，必须打破这个瓶颈，才可能迎来网络世界的新天地。PON（尤其是EPON）技术作为一个标准技术并且能提供语音、视频、数据等多种业务，而且系统架构简单、高带宽的接入和运营维护简单等诸多优点而备受通讯运营商和诸多广电运营商的青睐。
2.PON（Passive Optical Network）系统的组成
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（ONU）。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。
OLT（Optical Line Terminal）作为系统的头端设备位于中心机房和二级站，主要负责EPON系统外部资源与终端用户的连接，汇聚外部业务，协调远端ONU。在下行方向，OLT提供面向无源光纤网络的光接口（PON口）。在上行方向，OLT提供GE口（Gigabit Ethernet）。
ODN（Optical Distribution Network）作为无源的光分配网络包括了光缆接续盒、无源分光器（Splitter）和光纤等器件。
ONU（Optical Network Unit）作为光网络单元负责用户的接入，业务的覆盖，它安放的位置，可以将EPON分为三种接入方式：
FTTH—ONU安置在用户家中，即光纤到户；
FTTB—ONU安置在楼头，即光纤到楼；
FTTC--ONU安置在街边，即光纤到街边；
软件系统是指PON的网管系统，应该集成网元管理、业务管理和用户管理功能于一身，提供全面的错误定位、配置、计帐、性能和安全（FCAPS）工具，全面的OAM功能、严格的故障管理和安全访问机制。
3.PON系统的工作原理
如上图所示PON在单根光纤上采用下行1490nm/上行1310nm波长组合的波分复用技术（WDM），上行方向是点到点方式，下行方向是广播方式。下行方向（由OLT到ONU）采用广播方式。ONU上电后系统会自动发现并完成注册而无需人工干预完成。每一个ONU完成注册后分配一个唯一的LLID（逻辑链路标识），ONU接收数据时，仅接收符合自己的LLID的帧或者广播帧。如下图所示。
上行方向（由ONU到OLT）采用时分方式共享系统。为了避免数据碰撞和公平的信道共享，采用OLT分配静态或者动态带宽的方式，给每个ONU分配一个时间没有重叠、时隙可变的传输窗口，用于ONU数据的传递。为了实现时隙的管理，IEEE802.3ah中采用了多点控制协议（MPCP），采用Report 和GATE两个MAC控制消息来实现。OLT发送“门（GATE）消息”给ONU用来分配时隙，而ONU采用“报告（Report）消息”向OLT获取时隙或者请求时隙。通过接入控制机制将各个ONU有序接入。如下图所示
4.PON技术的优势
经过上面对PON系统架构和基本工作原理的阐述可用总结出PON技术备受通讯运营商和诸多广电运营商的青睐的优势如下：
1、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；
2、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。
3、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；
4、提供非常高的带宽。光纤带宽容量大使用寿命长。
5、服务范围大。PON作为一种点到多点网络，以一种扇形的结构来服务大量用户。用户共享局端设备和光纤的方式更是节省了用户投资。
6、带宽分配灵活，服务有保证。G/EPON系统对带宽的分配和保证都有一套完整的体系。
5.基于FTTH的EPON网络方案
接入网链路和有线电视网络链路相同
在接收端万兆IP信号处理器相当于传统机顶盒的高频头。按着收看节目指令的控制，把被选择的IP节目流通过千兆/百兆交换芯片送到IP解码器解出所要收看的节目。
用户光交引入光纤规划：
引入光缆芯数按配置，应预留维护及FTTH业以外务使用的纤芯；
分散居住区：采取全光网、双平面纤芯规划，500-1000户设置1台用户光交，覆盖距离500-1500米，引入光缆需求一般为12-24芯；
集中居住区采取分散居住区相同的纤芯规划原则，200-500户设置1台用户光交，覆盖距离100-300米，引入光缆需求一般为6-12芯。
用户光纤段设计：
户线光缆采用2芯蝶形光缆，新建网络一次布放到位，改造网络视需求而定；
集中居住区：户线光缆随新建住宅的桥架、暗管进入家居配线箱位置户线光缆优先选用线路侧成端的室内蝶形光缆，用户侧热熔成端；
分散居住区：户线光缆优先选用定长、双侧成端的自承式蝶形光缆。户线光缆施工：家居配线箱内通过小型化熔接盒分为2根单芯跳线，SC/APC接口连接用户光收，SC/UPC接口连接ONU。
配线光缆段设计：
集中居住区：采用集中分光的一级分光ODN网络，配线光缆芯数不小于住宅楼总住宅户数，采用楼内分光的两级分光ODN网络，一般多层应选用6-12芯光缆，对于100户住宅以上的高层可选用12-36芯光缆；
分散居住区：对于同一路由上的分光箱，出光交采用12-48芯的光缆，每
个分光箱引入4-6芯光缆，分光箱容量为32芯或48芯。
结束语：
通过上述不难看出，针对目前宽带业务大发展刚刚起步的现状，对于上网质量要求一般、资费敏感度高的普通个人用户，采取低廉的EPON技术就可满足用户上网、低资费的需求；对于上网质量要求高、业务需求种类多、后续发展空间大的商业和高端用户，采用价格较高的GPON技术一步到位。
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[4] 王鑫.PON技术在光纤接入网中的应用分析[J].科技创新与应用，2013（29）：79.
论文作者:王鸿刚
论文发表刊物:《基层建设》2018年第14期
论文发表时间:2018/7/10
标签：光缆论文; 无源论文; 光纤论文; 用户论文; 网络论文; 技术论文; 系统论文; 《基层建设》2018年第14期论文;