无源光网络的技术发展历程

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无源光网络（PON）技术是一种点到多点的光纤接入技术，它由局侧的OLT（光线路终端）、用户侧的ONU（光网络单元）以及ODN（光分配网络）组成。    一般其下行采用TDM广播方式、上行采用TDMA（时分多址接入）方式，而且可以灵活地组成树形、星形和总线式拓扑结构（典型结构为树形结构）。所谓“无源”，是指ODN中不含有任何有源电子器件及电子电源，全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成，因此其管理维护的成本较低。
    PON系统的关键技术主要包括三个方面。一是测距技术。由于各ONU距OLT的光纤路径的不同和各ONU元器件的不一致性造成OLT与各ONU间的环路时延不同，而且由于环境温度的变化和器件老化等原因，环路延时也会发生不断的变化。因此必须引入测距技术对上述原因引发的时延差异进行补偿，以确保不同ONU所发出的信号能够在OLT处准确地按时隙复用在一起。
    二是快速突发同步技术。PON上行为多点对一点的TDMA通信方式，且光发射采用突发模式。PON系统的测距机制保证不同ONU发送的信元在OLT端互不碰撞，但精度有限，且不同ONU发送的时隙之间也有相位突变。因此，必须在信元到达前的保护时间内实现快速突发比特同步。
    三是实现光功率在一定范围内的动态调整。每个ONU与OLT间的路径损耗是不同的，OLT的光接收机必须能够适应从一个突发到另一个突发信号的不同光接收功率，即接收机需要有个很大的动态范围，并设定门限，以最快的速度来判断。因此，OLT中应采用具有自适应功能的光接收机，在一定衰耗范围内能够正确恢复信号；也可以根据该节点的路径损耗对每个ONU的输出功率进行调节，从而降低对OLT接收机动态范围的要求。
    PON技术的概念是20世纪90年代初提出的，可分为用于窄带TDM业务接入的窄带PON技术和用于宽带接入的基于ATM传送的BPON（APON）、基于Ethernet分组传送的EPON技术以及兼顾ATM/Ethernet/TDM综合化的GPON技术。应该说，经过10多年的变迁，PON技术经历了从窄带PON到BPON（ATMPON）再到EPON及GPON的发展历程，其中，ITU-T在PON技术的标准化工作中发挥了主导作用，相继出台了G.982(窄带PON)、G.983系列（BPON）以及G.984系列（GPON）等一系列标准建议，而IEEE近几年来在PON标准化上也非常活跃，并推出了IEEE802.3ahEPON标准。
    近年来，在已发展成熟的窄带PON和APON技术基础之上，随着IP技术的崛起和飞速发展，大多数运营商已将IP技术作为数据网络的主要承载技术，同时，千兆比以太网技术也得到了广泛应用，因此把简单经济的以太网技术与PON的传输结构结合起来的千兆比无源光网络技术，包括E－PON技术以及兼顾EPON/APON/窄带PON特点的GPON技术，自2000年开始引起技术界和网络运营商的广泛重视。
    EPON保留了APON的物理层PON，但却用Ethernet技术代替ATM技术作为数据链路层协议，构成一个可以提供更高带宽、更低成本和更强业务能力的新的结合体。这样，EPON系统在承载IP业务时不需要经过复杂的协议转换，而是可直接承载到PON帧上，从而使其更适合于接入IP业务。EPON的标准化工作主要由IEEE的802.3ah即EFM（EthernetFortheFirstMile，第一英里以太网）工作组来完成，其制订EPON标准的基本原则是尽量在802.3体系结构内进行E－PON的标准化工作，工作重点放在EPON的MAC协议上，最小程度地扩充以太网MAC协议。
    GPON是ITU提出的G比特级的无源光网络。ITU在2003年正式通过并颁布了GPON标准系列中的三个标准：G.984.1、G.984.2和G.984.3。由于GPON标准是ITU在APON标准之后推出的，因此G.984标准系列不可避免地沿用了G.983标准的很多思路。GPON与EPON都是千兆比特级的PON系统，与EPON力求简单的原则相比，GPON更注重多业务和QoS保证，因此更受运营商的青睐。但由于GPON标准复杂且开发较晚，技术尚不成熟，因此目前GPON产品还未到商品化阶段。
    目前IEEE提出的EPON实现方案是：在与APON类似的结构和G．983的基础上，设法保留APON的物理层PON，而以Ethernet技术代替ATM技术作为数据链路层协议，构成一个可以提供更高带宽、更低成本和更强业务能力的新的结合体EPON。而ITU提出的GPON技术的主要目标是实现Gbit速率，并能支持多种业务，对所有业务最优化。