无源光纤网络(PON)的发展及演进
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发布时间：2022-04-23 01:07
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时间：2023-10-02 09:51
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前言
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×64
kbit/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-T
G.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。
1.2
EPON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(Ethernet
in
the
First
Mile)工作组完成，并在2004年9月被IEEE批准为IEEE
802.3ah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，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。
