無源光網絡技術

摘要：本文描述了幾種無源光網絡技術，與BPON、EPON、GPON相比，WDM—PON可提供更高的帶寬和安全性，必將擁有廣闊的前景。

關鍵詞：PON；WDM-PON

1 概述

隨著寬帶接入的普及，以及業務類型從簡單的郵件收發發展到在線游戲等對實時性和帶寬需求較高的業務，一部分用戶提出了更高帶寬需求，因此“光纖到戶”成為最具發展潛力的寬帶接入解決方案。FTTH分為點到點（以下簡稱P2P）和點到多點（以下簡稱P2MP）兩種。P2P的光纖接入技術就是使用光纖收發器的以太網接入；P2MP的光纖接入技術有一個專用的名詞叫做PON（無源光網絡），PON技術可以細分為BPON、EPON、GPON和WDM—PON等多種。

2 無源光網絡技術

2.1 BPON（APON）

BPON以前被稱為APON，以ATM 作為承載協議，下行傳輸的是連續的ATM 流，比特率為155.52 Mb/s或622.08 Mb/s；上行傳輸的是突發形式的ATM 信元，速率為155M。實現BPON 的關鍵技術有多址和接入控制技術(在使用TDMA上行接入時包括測距、帶寬分配等)、突發信號的發送和接收技術、快速比特同步技術以及安全保密等方面的技術。

BPON的特點在于多業務和靈活的組網。BPON系統有兩大缺點，一是數據傳送效率低，二是在ATM 層上適配和提供業務復雜，不適合向所有用戶推廣應用。

2.2 EPON

EPON以以太網為載體，采用點到多點結構、無源光纖傳輸方式，下行速率為1Gbit/s，上行以突發的以太網包方式發送數據流，也提供一定的運行維護和管理(OAM)功能。和傳統的以太網相比，EPON 主要增加了兩部分功能：位于媒體接入控制(MAC)層之下的仿真子層和被作為MAC層一部分的多點控制協議（MPCP）。

基于千兆以太網的無源光網絡(EPON)設備通過樹形光分配網的拓撲結構，實現一個局端設備（OLT）一根光纖與多個遠端設備（ONU）通信。其下行通信為連續方式，發送的以太網數據幀中載有各個目的ONU的標識LLID，廣播發送給每個ONU，在ONU設備中實現數據幀的過濾，將其它ONU的數據幀丟棄；上行通信采用TDMA方式實現多點接入，每個ONU 在由局端設備統一分配的時隙中發送數據幀，所分配的時隙補償了各個ONU距離的差距，避免了各個ONU之間的碰撞。目前成熟的EPON已經引領接入網新境界。

2.3 GPON

GPON繼承了BPON的動態帶寬分配等OAM機制。采用了125s定長的幀結構，每秒8千幀。比較其他的PON，GPON具有以下優點：多業務支持。看SDH幀，同樣采用每秒8千幀，125μs 幀長，是TDM的基本格式，它當然與TDM幾乎無縫適應，抖動和延時指標都容易滿足。

GPON與EPON都是千兆比特級的PON系統，與EPON力求簡單的原則相比，GPON更注重多業務和QoS保證，因此更受運營商的青睞。但由于GPON標準復雜且開發較晚，技術尚不成熟，因此目前GPON產品還未到商品化階段，仍處在宣傳和培養市場階段，離普遍應用還有相當一段距離。

3 無源光網絡技術的發展WDM—PON

一個典型的WDM—PON系統通常由OLT、RN和若干ONU組成。WDM—PON系統中，OLT只需一根饋線光纖便可與各ONU之間建立點對點連接，為每個用戶提供100Mbit/s以上的可用帶寬。這種點對點的連接也使得整個系統具有較高的安全性，為用戶提供隱私保護。在每個波長上承載業務時，也具有對協議和速率透明的特點，物理層為WDM，可承載任意二層協議，每一波長（每一ONU）也可工作在不同的速率下。AWG的插入損耗也遠遠低于TDM—PON中所使用的分路器，因此傳輸距離更長，或可容納更多用戶。此外，WDM—PON系統工作在連續模式下，無需突發模式下的高速同步技術，也不需要實現復雜的TDM、MAC協議進行資源分配。

與TDM—PON相比，WDM—PON可提供更高的帶寬、靈活性和安全性，但目前面臨的主要問題還是成本較高。此外，由于具體業務尚未全面開展，如高清視頻、3D視頻和游戲等，短期內多數用戶還不需要這么大的帶寬，而且很多運營商已部署EPON、GPON等TDM—PON網絡，在日后的升級中會充分考慮保護既有投資。因此WDM—PON部署呈現為一個逐步演進的過程，將從TDM—PON平滑、經濟地過渡到WDM—PON，并且在一段時期內會形成TDM—PON和WDM—PON同時為用戶提供服務的HPON（混合PON）架構。

相信隨著技術的不斷發展，其在關鍵器件成本、性能以及方案的標準化方面所存在的諸多問題會逐步解決，這一成長中的PON技術必將在未來的接入網絡建設中發揮更大的作用。

參考文獻

[１]何巖.XPON系統的多業務接入體系結構與機制.電信技術，2008(10):26-30.

[２]林如儉，李力，宋英雄，張瑞峰.一種基于EPON的全業務光纖接入網.有線電視技術，2003(16):102-106.