PON技术的发展及演进.doc

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1、PON技术的发展及演进无源光网络（PON）是使用点到多点树形光纤分配网络进行信息传输的技术。点到多点的物理拓扑结构特别适用于有线接入网的场景。PON系统一般由位于局端的OLT设备，位于用户侧的ONU设备和连接两者的无源光分配网构成。PON系统中由于多个ONU设备共享同一光纤媒质与OLT通信，因此主要需要解决不同ONU间的媒质共享问题。解决光纤中媒质共享的主要方式包括时分复用/多址技术、波分复用技术和正交频分复用（OFDM）技术。因此主要的PON技术也可分为TDM-PON、WDM-PON和OFDM-PON三大类。目前技术比较成熟应用

2、比较广泛的EPON、GPON等主要是采用TDM-PON技术。1.PON技术的发展1.1早期的窄带PON及BPON最早的PON系统主要是用于解决多个的窄带接入网（数字用户环路）远端设备的互联，传送n×64kbit/s的语音时隙。但由于价格和业务保护方面均无法与环形拓扑的数字用户环路设备抗衡，因此成为失败的技术。20世纪90年代，随着ATM/B-ISDN的兴起，宽带第一次成为电信技术发展的重要方向，而带宽潜力巨大的光纤技术也成为信息传输技术的宠儿。因此，在1995年全球7个重要的运营商成立了全业务接入网组织（FSAN），致力于光纤接入

3、网的标准和应用的推进工作。在FSAN和ITU-T的共同努力下，第一个关于PON系统的国际标准《基于无源光网络（PON）的宽带光接入系统》（ITU-TG.983.1）于1998年发布，该标准一般也被称为BPON标准。BPON在当时的技术环境下采用了以ATM为内核的设计思路，且限于当时器件水平和价格的因素，PON设备的成本还比较高、光纤接入网的外部配套条件也不成熟，因此BPON仅在北美地区的电信运营商中有一定规模的部署，并未在全球获得广泛的应用。1.2EPON和GPON随着ATM技术的衰落和互联网IP技术的迅速兴起，继BPON之后，业

4、界希望开发一种新型的PON系统，取代过时的BPON技术。在这个背景下，IEEE和ITU-T相继在2000年和2001年启动了EPON和GPON的标准化工作，并分别于2004年发布了完成的标准，为今天EPON和GPON在现网中的大量应用奠定了基础。EPON标准由IEEE的EFM（EthernetintheFirstMile）工作组完成，并在2004年9月被IEEE批准为IEEE802.3ah标准。EPON标准的很多内容继承了以太网的设计思想，重用了吉比特以太网的速率和物理层编码等内容，并对MAC层协议和以太网帧前导码序列进行了修改，

5、以适应PON的点到多点的网络拓扑结构。GPON标准由ITU-T第15研究组进行标准化工作，GPON相关的标准包括G.984.1~G.984.6六个标准，分别涵盖了GPON系统的架构、物理媒质相关层、传输汇聚层、ONU控制管理协议以及对增强的波长使用和距离扩展的规定。GPON标准的设计比较全面地考虑了运营商的业务和运行维护需求，标准体系完备全面，但是内容也相对复杂。EPON系统采用单纤双向传输，上行标称波长为1310nm，下行标称波长为1490nm。按照最大传输距离的不同，标准中将EPON接口光收发指标分为10km（PX10）和20

6、km（PX20）两类规范，实际网络中为了获得较大的光功率预算多采用PX20类型接口，可实现20km传输距离和1∶32分路比。EPON系统的每个PON口的实际有效带宽为800~950Mbit/s。GPON同样采用单纤双向传输，上行标称波长为1310nm，下行标称波长为1490nm。GPON采用GEM封装方式进行多种业务适配，利用GEM封装方式可以直接承载以太网业务、ATM业务或TDM业务。与EPON的类以太网的变长帧传输方式不同，GPON采用125μs固定帧长，这对于精确的传送时钟信号有所帮助。GPON信道编码采用NRZ码，下行速率

7、为2.488Gbit/s，上行速率为1.244Gbit/s，除去系统开销后每个PON口的实际有效带宽约为下行2.45Gbit/s，上行1.1Gbit/s。目前主流的GPON系统采用B+类光器件，可实现20km传输距离下的1∶64分路比，以及支持60km的最大逻辑距离。当前EPON和GPON分别可以提供大约1G和2.4G的下行带宽，在FTTH场景下，如果不考虑并发，最大分路比下（32和64）的每个用户可以保证获得大约30Mbit/s的下行带宽。但在中国现网条件下，运营商大量采用FTTB的方式进行组网，即每个ONU下还连接16~32个

8、用户，最终可能会达到每PON口连接1000个（32×32）左右的用户。这样每个用户可获得的带宽将无法满足现网提速的需求。1.310G-EPON和XG-PON从2005年开始，IEEE和ITU相继开展了对下一代PON系统的标准化研究。根据FSAN对几