无源光网络技术及应用
无源光网络技术分析与应用研究
（ 中国电子科技 集 团公 司第 ８研 究所 ， 安徽 淮 南
摘
２ ２０ ） ３ ０ １
要 ：网络 已经成 为 当今 人们 交流信 息 的一 种 方式 ， 源光 网络技 术 （ Ｏ 是 一种 新 兴 的覆 盖 无 Ｐ Ｎ）
“ 最后 一 公里 ” 宽带 光纤接 入技 术 。较详 细 地 介 绍 Ｐ Ｎ技 术 的基 础 知识 、 Ｐ Ｎ 的基 本特 点与 的 Ｏ 各 Ｏ
数 目， 并且 可 以重新 利用 部分 现有 的铜 缆设施 ； 者 后
则采 用无 源光 功率 分 配 器 、 合 器 将 信 息送 至 各 个 耦
用户， 易于扩 容和 拓展业 务 ， 维护 费用 低 ， 雷 电 、 抗 电 磁 干扰 等 ， 对光 器件 要求 较高 ， 但 需要 较为 复杂 的多 址 接入 协 议 。其 突 出 优 点 是 消 除 了 户 外 的有 源 设
等优点 ， 使得 光 纤 接入 成 为发 展 的 重 点 。根 据 光接
入 网室外传 输设 施 是 否 含有 有 源 设 备 ， 分 为有 源 划
光 网络和无 源光 网络 。前 者采 用有 源 的电复用 器 分
路 ， 以延 长 传 输 距 离 ， 大 光 网络 单 元 （ Ｎ 的 可 扩 Ｏ Ｕ）
Ａ ｂｓｒ ｃ ： Ｎｏ ｉ ｔｒ ｅ ｓ ｂｅ ｏ ｅｈ ｄ ｏ ｏ ｔ ａ ｔ ｗ ｎ ｅ ｎ ｔｈａ ｃ ｍｅ ａ ｍ ｔ ｏ ｆ ｃ ｍｍ ｕ ｉ ａｉｎ ｗｈ ｌ ０Ｎ ｓ ａ ｍｅ ｇｎ ｒ ａ ｂ ｎ ｎ ｃ ｔ ｉｅ Ｐ ｏ ｉ ｎ ｅ ｒｉ ｇ ｂ ｏ ｄ ａ ｄ ｏ ｔｃ ｌｆ ｒａ ｃ ｓ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｃ ｖ ｒｎ ｈｅｌ ｓ ｉｏ ｔ ｒ Ｔｈ ｒ ｓ ｎ ｕ ｏ ｉ ｅ ｎ ｉｔｏ ｕ ｔｏ ｆｔ ｅ ｐ ｉ ａ ｂｅ ｃ ｅ ｓｔ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｅ ｇ ｔ ａ ｔｋ ｌ ｍｅｅ ． ｉ ｉ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔａ ｔ ｒｇ ｖ ｓ ａ ｎ ｒ ｄ ｃ ｉｎ ｏ ｈ ｈ ＰＯＮ ’ ａ ｉ ｎ ｗｌｄｇ Ｓｂ ｓｃ ｋ ｏ ｅ ｅ，ｃ ａ ａ ｔ ｒｓｉｓ，ｔ ｅ ｒ ｎ ｙ ｔｃ ｎ ｌｇ ，ｂａ ｅ ｎ ｗｈ ｃ ｅ ａｓ ｏ ｎ ｓ ｏ ｔ ｈ ｒ ｃ ｅ ｔｃ ｉ ｈ ｏ ｙ ａ ｄ ｋｅ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｓ ｄ ｏ ｉｈ ｈ ｌｏ ｐ ｉ ｔ ｕ ｔ ａ ｓｄ ｓ ｔ ｅ ａ ｃ ｓ ｅ ｗｏ ｋ ａ ｅ ｈ ｔｂｅ ｉ ｅ ｃ ｅ ｓ ｎ ｔ ｒ ｒ ａ， Ｐ ｈ ＯＮ ｏ ｌ ｐ ｌｅ ｓ ｗｅｌｔ ｉｅ ｔｌ ｃ ｍｍ ｕ ｉ ａｉｎ ｍｏ ｉｏ ｃ ｕ ｄ ｂｅ ａ ｐ ｉｄ ａ ｌ ｏ ｍ ｎ ｅｅ ｏ ｎｃ ｔ ｎｔ－ ｏ
无源光网络(PON)技术应用策略
Ｓｔ ａｔ ｒ ｅｇｙ ｏｒ Ｐａｓｓｉ ｆ ｖｅ
年 代 中期 就 被 Ｉ 和 全 业 务 接 入 网 论 坛 ＴＵ
ｌ８ ２
６ ４
３ ／４ ２６
Ｔ ＤＭ 业务
Ｔ ＤＭ ｖｒ Ｔ ｏ ｅ Ａ Ｍ
Ｔ ＭＯ Ｄ Ｅ
Ｔ Ｍ ｖｒ Ｅ Ｄ ｏ ｅ Ｇ Ｍ
支 持 话 音 、 视 频 等 实 以太 网技术成 熟 设 备成 载 快 速 以 太 网 承 时 业 务 ； 良好 的 服 务 本低 ；灵活支持基于 Ｉ Ｐ的 （０ ｌＯ ｐ ）和 １／ Ｏ Ｍｂ ｓ
式之间转换 ，效率低、
技 术复 杂 ，成 本 高 。
支 持 的 厂 家 数 量 但 在 ＦＴＴＢ／Ｆ ＴＴＣ 场 合 ＰＯＮ 有 了一 定 较多 多 较 少
表 ｌ 主 要 Ｐｏ Ｎ 技 术 比 较
４８
中 电 ｔ ｏｅ４ＪＣＮ 一 信设２￣／５ ＨＡ ｏ ／ Ｉ ６３ ￣
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，
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的 应 用 市 场 ，而 且 利 用 ＰＯＮ 来 实 现 ＦＴＴ Ｈ 在 日本 等 发 达 国 家 也 取 得 了 很 大
Ａ ｐｐ¨Ｃａｔ ｏｎ ｉ
的进 展 。 目前 Ｐ ＯＮ 技 术 主 要 有 ＡＰＯＮ 、
不 能使 不 同 厂 家 的 网 要 承 载 Ｅ １业 务 时 ；无 本 比Ｅ Ｏ 高 ；在 Ｐ Ｎ
卡互通 ；用 ＡＰ Ｎ 传 法 传 送 高 质 量 保 证 的 仅 承 载 以 太 网 业 Ｏ 送数 据还 需在 Ｉ 包 和 实 时性 业务 ；缺乏 电信 务 时优 势不 明 显 。 Ｐ Ａ Ｍ 信元及 Ｓ Ｈ 格 级 的 网络 和 业 务 管 理 。 Ｔ Ｄ
无源光网络(pon)技术
无源光网络(PON)技术1. PON技术的概述无源光网络(PON)技术是最新发展的点到多点的光纤接入技术。
无源光网络由光线路终端(OLT)、光网络单元(ONU)和光分配网络(ODN)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型、星型、总线型等拓扑结构(典型结构为树形结构)，PON的本质特征就是ODN全部由无源光器件组成，不包含任何有源电子器件。
这样避免了外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，简化了供电配置和网管复杂度，提高了系统可靠性，同时节省了维护成本，是电信维护部门长期期待的技术,越来越受到业界的关注和重视,发展非常迅猛。
与点到点的有源光网络相比，PON技术的主要特点在于维护简单，成本较低(节省光纤和光接口)和较高的传输带宽，其高性能价格比的特点会使其在很长时间内保持竞争优势，PON一直视被为接入网未来的发展方向。
PON网络由于其简洁、廉价、可靠的网络拓扑结构被普遍认为是宽带接入网的最终解决方案，支持光纤到户FTTH。
与核心网不同的是，FTTH对成本更加敏感。
成本的突破很大程度上意味着条件的成熟。
剖析FTTH成本因素，主要有两个方面，一是设备采购成本，二是运营成本。
根据NTT公布的数据，FTTH的这两项成本已经与高速ADSL基本接近。
值得一提的是，目前ADSL设备的价格下降潜力已经不大，但是FTTH的成本随着规模增长有望继续下降。
从整体上看，在接入网领域光通信酝酿着新一轮的发展。
所以FTTH技术目前已被证实不仅技术上是成熟的，而且经济上是可行的。
继1998年ITU-T通过了基于ATM的G.983系列建议，2001年开始，两大通信标准化组织IEEE和ITU-T开始研究制订新一代PON技术标准,以满足未来宽带接入网的要求。
PON作为FTTH唯一的实现方式，它的三个同胞兄弟APON、EPON和GPON似乎从一开始就注定了要在竞争中不断完善和发展。
无源光网络
无源光网络无源光网络是一种新兴的通信技术，它采用光波传输信号，具有高速、大带宽、低延迟等优点。
本文将从无源光网络的基本原理、应用领域和未来发展等方面进行探讨。
无源光网络是一种基于光传输的通信网络，它主要通过利用光的特性传输信号。
光波在光纤中传输速度非常快，因此无源光网络具有极高的传输速率。
同时，光信号不受电磁干扰，在传输过程中很少有信号损耗，因此具有较低的传输延迟和可靠性。
无源光网络的基本原理是利用光纤传输信号，其中无源表示无需外界能量输入的光源。
在无源光网络中，光信号通过光纤进行传输，光信号的发射和接收通常由半导体器件完成。
发射端的激光器可以将电信号转化为光信号，而接收端的光电二极管则将光信号转化为电信号。
无源光网络可以应用于多个领域。
首先，它在电信领域具有广泛的应用。
由于无源光网络具有高速、大带宽的特点，可以满足高清视频传输、大容量数据传输等需求。
其次，无源光网络在计算机领域也有很大的用途。
现代计算机的数据处理速度越来越快，对通信速率有更高的要求，无源光网络可以满足这些需求。
此外，无源光网络还可以应用于军事通信、智能交通等领域。
未来，无源光网络有着广阔的发展前景。
随着网络技术的不断进步，无源光网络将得到进一步的优化和改进，可以适应更多的应用场景。
例如，随着5G技术的普及，对通信速率和延迟的要求将更高，无源光网络可以满足这些需求。
此外，随着物联网的快速发展，无源光网络也可以成为连接智能设备的主要手段。
值得注意的是，虽然无源光网络在传输速率和可靠性方面具有很大优势，但也存在一些挑战。
首先，无源光网络的建设和维护成本相对较高，需要大量的光纤和相关设备。
其次，无源光网络对环境要求较高，例如温度、湿度等因素对光信号的传输有一定影响。
此外，无源光网络在安全性方面也需要加强，以防止信息泄露和黑客攻击。
综上所述，无源光网络是一种基于光传输的新兴通信技术，具有高速、大带宽、低延迟等优点。
它可以应用于电信、计算机、军事通信等多个领域，并在未来有着广阔的发展前景。
无源光网络技术发展及应用
目前 应 用 于 宽 带 光 纤 接 入 网 的 技 术 主 要 有 三
番 。 这 种 用 户 接 人 的 Ｉ 趋 势 也 反 映 在 普 通 居 Ｐ化
民用户群 中 ， 因特 网业 务正成 为普 通居 民用户 日益 重要 的接人业 务 。从 电子 邮件到 Ｗ ｅ ｂ浏 览乃 至视 频业 务 、 １ Ｉ ＇ Ｐ ｖ等 业 务 ， 带宽 要 求正 以几倍 、 十倍 几 的速度增长 。与之相适应 ， 接入 网的宽带化和 Ｉ Ｐ化 将 成为 未来接 入 网发展 的主要技 术趋 向。 因此 ， 当 前 摆 在 电信运 营 商 面前 的主 要 问题 是 如何 建立 一 个宽带 高速 、 数字化 的接入 网
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《 山西置信斟技》 Ｏ６年囊 ２期 ２０
无源 光 网络 技 术发 展 及 应用
贺瑞 明
（ 西省 通 信 公 ａ计 划 建设 部 ） 山 － － ］
摘 要 ：无源光 网络 （ ｏＮ） 目前 实现接入 网宽带化 的理 想接入技 术 ， Ｐ 是 文章探 讨 了 Ｐ ＯＮ 技 术 的发
收 稿 日期 ： ０ ６— — ４ ２０ ４ ２
作者简介： 贺瑞 明 ， １７－ ，９ ３＃￣ａ －太原工 业 大学 自动化 系， 男（９ ２ ）１９ － － Ｚｔ － 现在 山西省通信 公 司计 划建设 部工 作 。 工程 师。
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专文综遵
合对业 务质量 和安全 性等要 求非 常高 的大用户 ， 不 适合普通 家庭用户 ： （ ） 多 业 务 点 对 点 光 端 机 的 星 状 网络 拓 扑 与 ２
网 络 ） 成 。 各 ＯＮ ＯＮＴ 共 享 Ｏ Ｔ 和 ｏ 组 Ｕ／ Ｌ ＤＮ 之
无源光网络技术EPON
一、无源光网络的概念无源光网络（PON），是指在OLT(光线路终端)和ONU(光网络单元)之间的光分配网络(ODN)没有任何有源电子设备.PON（无源光网络）技术是一种点对多点的光纤传输和接入技术，下行采用广播方式、上行采用时分多址方式，可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓朴结构，在光分支点不需要节点设备，只需要安装一个简单的光分支器即可，因此具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点。
PON包括A TM-PON（APON，即基于A TM的无源光网络）和Ethernet-PON（EPON，即基于以太网的无源光网络）两种。
二、无源光网络的优势无源光网络（PON）是一种纯介质网络，避免了外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，提高了系统可靠性，同时节省了维护成本，是移动维护部门长期期待的技术。
无源光网络的优势具体体现在以下几方面：（1）无源光网络设备简单，安装维护费用低，投资相对也较小。
（2）无源光设备组网灵活，拓扑结构可支持树型、星型、总线型、混合型、冗余型等网络拓扑结构。
（3）安装方便，它有室内型和室外型。
其室外型可直接挂在墙上，或放置于"H"杆上，无须租用或建造机房。
而有源系统需进行光电、电光转换，设备制造费用高，要使用专门的场地和机房，远端供电问题不好解决，日常维护工作量大。
（4）无源光网络适用于点对多点通信，仅利用无源分光器实现光功率的分配。
（5）无源光网络是纯介质网络，彻底避免了电磁干扰和雷电影响，极适合在自然条件恶劣的地区使用。
（6）从技术发展角度看，无源光网络扩容比较简单，不涉及设备改造，只需设备软件升级，硬件设备一次购买，长期使用，为光纤入户奠定了基础，使用户投资得到保证。
三、基于A TM的无源光网络1．APON技术简介近年来，在接入网上使用A TM技术以提供视频广播、远程教育以及数据通信等多种业务的趋势越来越明显。
无源光网络技术及其应用分析
ＰＯＮ技 术 可 分 为 ＡＰＯＮ、ＥＰＯＮ、ＧＰＯＮ，主要 区
任 何 电子 器件 及 电子 电源 ，包 括光 纤 和 光分 路 器 或 别体现在数据链路层和物理层的不同。其 中，ＡＰＯＮ
耦 合 器 ，用 于 连 接 一 个 ＯＬＴ和 多 个 ＯＮＵ。ＯＬＴ到 以 ＡＴＭ作 为数据链路层技术 ；ＥＰＯＮ使用以太网作
ＰＯＮ的重要 发展方 向。但技 术优 势并 不 能带来 业 务 对接 人带宽的要求相对 于大用户较 低 ，可 以采用 优 势 ，ＧＰＯＮ成 本要 高 于 ＥＰＯＮ，再 加上 ＧＰＯＮ标 准 ＦＴＴＢ（光纤到大楼 ）的应用方案 。每栋商业大楼共用
尚不成熟 ，支持 的产 品稀少 ，因此距 离大 规模 商 用 还 一 个 ＯＮＵ，在楼 内再 通过 接人 交换 机和 ５类线把 以
断涌现 ，接入 网的带宽瓶颈问题 日益突出 ，传统 的铜 设备 ，中间的 ＯＤＮ采用稳定性高 、体积小巧 、成本低
缆接入 网已经无 法满足通信业 务量增 长的需求 。在 的无源分光器 ，无须提供 电源等机房设备 ，不 占用机
这 种 形 势 下 ，ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ，无 源 光 网 房 空 间 ，易 于 维护 。（４）容 量 大 、传 输 距离 长 、寿命 长 。
中国凝通信 ２００８．１１
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Ｃ Ｈ Ｉ Ｎ Ａ Ｎ Ｅ Ｗ Ｔ Ｅ Ｌ Ｅ Ｃ Ｏ Ｍ Ｍ Ｕ Ｎ ＩＣ Ａ ＴＩＯ Ｎ Ｓ … … …一 一 … 一 ．… 一
以太 网技术 与 ＰＯＮ技术 完 美结 合 ，成为 非 常适 合 ＩＰ 路由的环网保护 ，也可以采用同侧路 由的 １：１保护 ，
ＰＯＮ是一 种树 状结 构 的全光 网络 ，采 用点 到多 电缆 。
无源光网络技术应用的浅析
传 输 系统 。 采 用 统 计 复 用 的 方 式 使 它 能 够
因为它 允许 接 入 统 的可 靠 性 ， 符 合 电信 维 护 部 门 的 期 待。 同 混 合 形 等 多种 类 型 的 网络 拓 扑结 构 。（ ５ ） 无 更 为 高效 的利 用 网络 资源 ， 网中的 多个 用户共 享 整 个带 宽 。 但 是现 有的
网络 技 术 节省 了 系统 的维 护 成本 ， 提高 了系 便 ， 能 够 支 持总 线 形 、 树形、 星形、 冗 余 形、
时节 省 了维 护 成 本 ， 是 电信维 护 部 门长 期 期 源 光 网络 的投 资 较 低 ， 安 装 维 护 费 用低 ， 设 待的技 术。 该 文 对 其应 用 和 发 展 方 向探
Ｎ ｅ ｔ Ｗ０ ｒ ｋ， Ｐ０Ｎ）是 一 种 光 分 配 网 络 立专 门 的机 房 ， 也 就 避 免了远 端 供 电 问题 、
减 少了 日常 维 护 问题 。（ ２ ） 目前 的 技 术 发 展
（ Ｆ ＴＴＢ ） 的 解决 方案 。 一 个 商业 大 楼 内的
种 纯介质网络， 包 括基于Ｉ Ｐ 的 无 源 光 网 趋 势 是 网络 带 宽 经 常 需 要 扩 容 ， 无 源 光 网 所 有用 户 共用 一 个 ＯＮＵ， 在 楼 内 设 置 交 换 通 过 以 太 网使每 位 用户连 接 到 网络 中。 络 由于不 涉及 设备 改 造 ， 因此 扩 容过 程 较 为 机 ，
文章编号： １ ６ ７ ４ － ０ ９ ８ Ｘ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ （ ｃ ） － ０ ０ ２ ８ － ０ １
无源光网络 （ Ｐａ ｓ ｓ ｊ ｖ ｅ ０Ｐ ｔ ｊ Ｃ ａ ｌ
（ ０ＤＮ）， 它 架 设 于 ０ＬＴ和 ０ＮＵ之 间 ， 是
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一、问答题（每小题10分，共60分）
1.简述PON网络中的OLT的作用
OLT的作用是为光接入网提供网络侧与业务节点（对于窄带业务，业务节点设备就是本地交换机）之间的接口，并经一个或多个 ODN 与用户侧的ONU通信，OLT与ONU的关系为主从通信关系。
OLT可以位于交换局内，也可位于远端。
2.简述PON网络中，ONU的服务功能模块的功能
ONU服务功能块提供用户端口功能，包括提供用户服务接口并将用户信息进行有效的适配（将其适配到64kbps或 N×64kbps。
）。
该功能可以提供给单个用户或一群用户，也能按照物理接口来提供信令变换功能。
3.简述低幅伪随机码测距法测距过程
测距时，OLT先向需测距的ONU发出测距指令；ONU收到指令后，向上发出特定的一个幅度很小的伪随机码。
由于此信号幅度很小，相对于业务数据不会产生误判，所以测距过程中不用中断其他在ONU 中运行的业务。
在OLT接收端，利用相关检测的方法，将信号到达相位提取出来从而得到ONU的环路时延。
4.简述多点MAC控制子层产生的MAC控制帧有哪几种？
有5种：分别是授权MAC控制帧：报告MAC控制帧： 注册请求MAC控制帧： 注册MAC控制帧： 注册确认MAC控制帧：5.简述GPON核心模块组成及各部分功能
GPON 由ONU、OLT 和无源光分配网组成
OLT 为接入网提供网络侧与核心网之间的接口, 通过ODN与各ONU 连接。
作为PON 系统的核心功能设备, OLT 具有集中带宽分配、控制各ONU、实时监控、运行维护管理PON 系统的功能。
ONU 为接入网提供用户侧的接口, 提供话音、数据、视频等多业务流与ODN 的接入, 受OLT 集中控制。
在同一根光纤上, GPON 可使用波分复用(WDM)技术实现信号的双向传输。
根据实际需要, 还可以在传统的树型拓扑的基础上采用相应的PON 保护结构来提高网络的生存性。
6.简述GPONU平面中的GEM传输模式
在下行方向，GEM帧是通过封装在GEM块中传输到ONU。
ONU成帧子层对GEM帧进行解压，然后GEM TC适配器根据GEM帧头中的Port-ID进行过滤，使含有正确Port-ID的GEM帧到达GEM客户端。
在上行方向，GEM流通过一个或多个T-CONT进行传输，每一个T-CONT只和一个或多个GEM流相关，因此在复用时不会产生错误。
当OLT端接收到相关的由Alloc-ID定义的T-CONT以后，信元通过ATM TC适配器然后到达ATM客户端。
二、作图题（20分）
简单画出EPON二波长结构，并通过结构图说明EPON二波长结构的光路波长分配。
其中：下行: 用1510nm波长来携带下行数据、语音和数字视频业务；
上行: 用1310nm波长来携带上行用户语音信号和点播数字视频、下载数据的请求信号。
使用1.25Gbit／s的双向PON，即使分光比为32，也可以传输20km。
三、综合题（20分）
如图是GPON在接入网中的一种接入应用方式示意图，请根据图示结构说明其是什么接入方式，并简单文字说明其结构特点。
答;是光钎到楼下FTTB接入方式，这种接入结构的特点是：ONU设在办公楼或者居民楼的某个公共地方，用户到ONU之间引入线，用UTP5类线或者更高等级的线连接，采用点到多点结构，一个ONU为多个用户提供接入。
本图采用的是FTTB+ETHERNET技术的结合方式。