无源光网络技术

作者：张梅梅

来源：《网络与信息》2008年第12期

摘要：本文描述了几种无源光网络技术，与BPON、EPON、GPON相比，WDM—PON可提供更高的带宽和安全性，必将拥有广阔的前景。 关键词：PON；WDM-PON 1 概述

随着宽带接入的普及，以及业务类型从简单的邮件收发发展到在线游戏等对实时性和带宽需求较高的业务，一部分用户提出了更高带宽需求，因此“光纤到户”成为最具发展潜力的宽带接入解决方案。FTTH分为点到点（以下简称P2P）和点到多点（以下简称P2MP）两种。P2P的光纤接入技术就是使用光纤收发器的以太网接入；P2MP的光纤接入技术有一个专用的名词叫做PON（无源光网络），PON技术可以细分为BPON、EPON、GPON和WDM—PON等多种。

2 无源光网络技术

2.1 BPON（APON）

BPON以前被称为APON，以ATM 作为承载协议，下行传输的是连续的ATM 流，比特率为155.52 Mb/s或622.08 Mb/s；上行传输的是突发形式的ATM 信元，速率为155M。实现BPON 的关键技术有多址和接入控制技术(在使用TDMA上行接入时包括测距、带宽分配等)、突发信号的发送和接收技术、快速比特同步技术以及安全保密等方面的技术。

BPON的特点在于多业务和灵活的组网。BPON系统有两大缺点，一是数据传送效率低，二是在ATM 层上适配和提供业务复杂，不适合向所有用户推广应用。 2.2 EPON

EPON以以太网为载体，采用点到多点结构、无源光纤传输方式，下行速率为1Gbit/s，上行以突发的以太网包方式发送数据流，也提供一定的运行维护和管理(OAM)功能。和传统的以太网相比，EPON 主要增加了两部分功能：位于媒体接入控制(MAC)层之下的仿真子层和被作为MAC层一部分的多点控制协议（MPCP）。

基于千兆以太网的无源光网络(EPON)设备通过树形光分配网的拓扑结构，实现一个局端设备（OLT）一根光纤与多个远端设备（ONU）通信。其下行通信为连续方式，发送的以太网数据帧中载有各个目的ONU的标识LLID，广播发送给每个ONU，在ONU设备中实现数据帧的过滤，将其它ONU的数据帧丢弃；上行通信采用TDMA方式实现多点接入，每个ONU 在由局端设备统一分配的时隙中发送数据帧，所分配的时隙补偿了各个ONU距离的差距，避免了各个ONU之间的碰撞。目前成熟的EPON已经引领接入网新境界。 2.3 GPON

GPON继承了BPON的动态带宽分配等OAM机制。采用了125s定长的帧结构，每秒8千帧。比较其他的PON，GPON具有以下优点：多业务支持。看SDH帧，同样采用每秒8千帧，125μs 帧长，是TDM的基本格式，它当然与TDM几乎无缝适应，抖动和延时指标都容易满足。

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，仍处在宣传和培养市场阶段，离普遍应用还有相当一段距离。

3 无源光网络技术的发展WDM—PON

一个典型的WDM—PON系统通常由OLT、RN和若干ONU组成。WDM—PON系统中，OLT只需一根馈线光纤便可与各ONU之间建立点对点连接,为每个用户提供100Mbit/s以上的可用带宽。这种点对点的连接也使得整个系统具有较高的安全性，为用户提供隐私保护。在每个波长上承载业务时，也具有对协议和速率透明的特点，物理层为WDM，可承载任意二层协议，每一波长（每一ONU）也可工作在不同的速率下。AWG的插入损耗也远远低于TDM—PON中所使用的分路器，因此传输距离更长，或可容纳更多用户。此外，WDM—PON系统工作在连续模式下，无需突发模式下的高速同步技术，也不需要实现复杂的TDM、MAC协议进行资源分配。

与TDM—PON相比，WDM—PON可提供更高的带宽、灵活性和安全性，但目前面临的主要问题还是成本较高。此外，由于具体业务尚未全面开展，如高清视频、3D视频和游戏等，短期内多数用户还不需要这么大的带宽，而且很多运营商已部署EPON、GPON等TDM—PON网络，在日后的升级中会充分考虑保护既有投资。因此WDM—PON部署呈现为一个逐步演进的过程，将从TDM—PON平滑、经济地过渡到WDM—PON，并且在一段时期内会形成TDM—PON和WDM—PON同时为用户提供服务的HPON（混合PON）架构。 相信随着技术的不断发展，其在关键器件成本、性能以及方案的标准化方面所存在的诸多问题会逐步解决，这一成长中的PON技术必将在未来的接入网络建设中发挥更大的作用。 参考文献

[１]何岩.XPON系统的多业务接入体系结构与机制.电信技术,2008(10):26-30. [２]林如俭,李力,宋英雄,张瑞峰.一种基于EPON的全业务光纤接入网.有线电视技术,2003(16):102-106.