无源光网络的现状与趋势

    接入网是用户进入城域网/骨干网的桥梁，是信息传送通道的“最后一公里”。过去几年，网络的核心部分发生了翻天覆地的变化，无论是交换、还是传输都己更新换代，而接入网由于经济性问题如用户的业务需求、用户密度、用户的经济承受能力等多方面原因发展缓慢，成为制约网络向宽带化、全业务化发展的瓶颈。随着我国经济的迅速发展，高带宽的消耗业务逐步涌现，带宽提速成为迫切需求。为了满足用户的需求，各种新技术不断涌现，接入网技术己成为设备制造商、运营商和电信研究部门关注的焦点和投资的热点。

    我国目前主流的有线接入技术包括ADSL、LAN、HFC、PLC和FTTH，其中部分LAN采用了PON+LAN的方式，而无线接入技术中又有WLAN、WiMAX、WiFi、Bluetooth、3G等技术。目前宽带接入网有两个主要的研究目标，第一是向高速、安全、智能化方向发展，要求网络更灵活、面向用户更多和成本更低，这方面FTTH是有线接入领域的杰出代表。另一个则是多业务的融合，即在同一个平台上灵活提供IPTV、有线电视视频、传统语音、数据业务的接入。

    在各种宽带接入技术中，无源光网络以其容量大、传输距离长、较低成本、全业务支持等优势成为热门技术。目前已经逐步商用化的无源光网络主要有TDM-PON(APON、EPON、GPON)和WDM-PON，它们的共同特点是：

    ·可升级性好、低成本，接入网中去掉了有源设备，从而避免了电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，降低了相应的运维成本;

    ·业务透明性较好，高带宽，可适用于任何制式和速率的信号，能比较经济地支持模拟广播电视业务，支持三重播放(Tripleplay，语音、视频、数据)业务;

    ·高可靠性，提供不同业务优先级的QoS保证，适应宽带接入市场IP化的发展潮流，适于大规模应用。

    PON核心构成

    如图1，PON(无源光网络)中最主要的三部分包括位于局端的OLT(OpticalLineTerminal，光线路终端)、终端ONU(OpticalNetwork Unit，光网络单元)、以及ODN(Optical Distribution Network，光配线网)。PON“无源”是指ODN全部由光分路器(Splitter)等无源器件组成，不含有任何电子器件及电源。

    图1基于PON的宽带接入方式

    基于PON的接入方案

    TDM-PON

    如图2基于时分复用技术的TDM-PON，其原理是将上行传输时间分为若干时隙?ti(i=1,2,3,……32,……)，在每个时隙内只安排一个ONU以分组的方式向OLT发送分组信息，各ONU按OLT规定的顺序依次发送。TDM要求OLT测定它与各ONU的距离后对各ONU进行严格的发送定时，各ONU从OLT发送的下行信号获取定时信息，并在OLT规定的时隙内发送上行分组信号。

    TDM允许使用单一的波长，OLT以TDM下行广播时使用1490nm波长(1550nm下行传输视频)，ONU以TDMA上行多址接入使用1310nm波长，所以OLT只需要一个收发器，只有一种类型ONU，由此带来很高的经济性，被认为是光接入网共享信道的首选方案。

    图2TDM-PON模型

    无源光网络始于20世纪80年代初，发展至今，有已经标准化的APON、EPON和GPON三种TDM/TDMA-PON类型。在窄带PON系统概念提出的同时，提出了基于ATM技术的宽带PON，即APON，以使接入网走向宽带化。

    随着IP技术的不断完善，大多数运营商将IP技术作为主要承载技术，使得ATM完全退出了局域网。在这种背景下，出现了由ITU/FSAN负责制定替换APON的GigabitPON(GPON)标准，以及由IEEE802.3ah负责制定的EthernetPON(EPON)标准。

    其中，EPON是基于千兆以太网的无源光网络，继承了以太网的低成本和易用性以及光网络的高带宽，是FTTH中“性价比”最高的一种，EPON的产业联盟从EPON的核心芯片、光模块到系统，产业链已经日趋成熟。而GPON在技术上略具优势，它能支持多种速率等级，可支持上下行不对称速率，与EPON只能支持对称1Gbit/s单一速率相比，GPON光器件选择余地更大，而在总效率和等效系统成本方面也有相当的优势。

    三种TDM-PON的参数比较如表1所示，它们虽然有许多不同点，但归根到底都是基于时分复用机制的，上行方向以时隙为单位、共享带宽。

    WDM-PON

    如图3基于波分复用技术的WDM-PON把