PON网络基础知识
PON基础知识介绍
PON基本知识介绍1、PON是一种点到多点的(P2MP)结构的无源光网络，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。
2、PON由光线路终端(OLT)、光网络单元(ONU)、光分配网络(ODN)组成。
3、GPON三大优势：1、更远的传输距离：采用光纤传输，接入层的覆盖半径20KM；2、更高的带宽：对每用户下行2.5G/上行1.25G(物理层)；3、分光特性：局端单根光纤经分光后引出后多路多户光纤，节省光纤资源；4、GPON可以提供全业务竞争方案可以有效解决双绞线接入的带宽瓶颈，满足用户对高带宽业务的需求，如高清电视、实况转播等，GPON是三网融合的上佳方案。
5、GPON采用WDM技术，实现单纤双向传输；分光比为1：16、1：32、1：64，可升级为1：128。
6、GPON广播方式：下行为广播方式，下行帧长固定为125us，所有的ONU都能收到相同的数据，但是通过GEMPORT ID来区分不同的业务的数据，ONU 通过过滤来接收属于自己的数据；上行采用TDMA方式(时分复用)传输数据，上行链路被分成不同的时隙，根据下行帧的字段来为给每个ONU分配上行时隙，这样所有的ONU都可以按照一定的秩序发送自己的数据了，不会产生为了争夺资源而冲突，每帧共有9120个时隙。
7、GPON的关键技术：1、突发光电技术：快速开启和关断能力2、测距：通过Ranging测距过程获取ONU的往返延迟，从而指定合适的均衡延迟参数，保证每个ONU发送数据时不会在分光器上产生冲突。
8、ONU需在OLT中注册使用。
9、GPON的保护方式：10、GPON系统可支持的最大物理距离，当光分路比为1:16时，应支持20km的最大物理距离；当光分路比为1:32时，应支持10km的最大物理距离。
11、光纤接入网的形式：FTTB（光纤到大楼）；FTTC（光纤到路边）；FTTZ（光纤到小区）；FTTH（光纤到用户）；FTTO（光纤到办公室）；FTTF（光纤到楼层）；FTTP（光纤到电杆）；FTTN（光纤到邻里）；FTTD（光纤到门）；FTTR（光纤到远端单元）。
PON网络知识介绍
PON网络知识介绍PON网络（Passive Optical Network）又称为无源光纤网络，是一种基于光纤传输技术的宽带接入网络。
与传统的以电信号为传输媒介的网络相比，PON网络具有更高的带宽、更远的传输距离和更低的成本。
PON网络的原理是在光纤传输链路中使用无源光纤设备，将光纤传输链路划分为不同的分支，每个分支连接到终端用户。
光信号从中心节点传输到终端用户的过程中，不需要额外的光源和光放大器进行增强，而是通过分光器进行分配和光栅进行反射，实现信号的传输。
这种设计使得光信号可以同时传输给多个用户，提高了网络的利用率。
光线路终端（OLT）是PON网络的中心节点，负责管理和控制整个网络。
OLT与电信运营商的核心网相连，并通过光纤链路将信号传输给ONU。
同时，OLT也负责对网络中的光信号进行调度和控制，以满足不同用户的需求。
光网络单元（ONU）是连接到终端用户的设备，通过PON网络接收和发送光信号。
每个终端用户都会有一个独立的ONU。
ONU可以是家庭用户的宽带接入设备，也可以是办公楼、学校等机构的网络终端设备。
ONU负责与OLT进行通信，将光信号转换成电信号，并将数据传输到用户终端设备。
光纤分配器（ODN）是将光信号从OLT分发到不同的用户分支的装置。
ODN将光信号分成不同的波长，然后通过分光器将其传输到不同的终端用户。
这种设计使得光信号可以在不同的用户之间共享，提高了网络的利用率。
PON网络具有许多优点。
首先，它提供了高带宽的网络接入，可以满足用户对高速互联网和大带宽应用的需求。
其次，PON网络的传输距离可以达到几十公里，远远超过了传统的电线传输距离。
此外，PON网络的构建成本较低，因为它使用了无源光纤设备，减少了能耗和维护成本。
然而，PON网络也存在一些挑战和限制。
首先，由于光纤传输链路的共享特性，网络的带宽会随着用户数量的增加而减少。
其次，由于是无源光纤网络，因此在信号传输过程中可能会存在一些损耗和衰减。
PON网络分光器基本常识汇总,,一般弱电工程常用方案知识模板
PON网络分光器基本常识汇总
工作原理：在单模光纤传导光信号的时候，光的能量并不完全是集中在纤芯中传播，有少量是通过靠近纤芯的包层中传播的，也就是说，在两根光纤的纤芯足够靠近的话，在一根光纤中传输的光的模场就可以进入另外一根光纤，光信号在两根光纤中得到重新的分配。
分光器损耗计算
•光功率损耗与光分支的数量相关(每次1：2 的分光产生~3.5dB 的损耗)
•光功率的损耗大小决定了可传输的距离
•带宽 vs. 成本：平均每户的可用带宽取决于光分比的大小，光分比越大则OLT每户分摊成本越低。
分光器类型
分光器按照制造工艺的不同,分光器主要分为两大类：FBT型(熔融拉锥式分光器)和PLC型(平面光波导功率分光器)。
熔融拉锥技术是将两根或多根光纤捆在一起，然后在拉锥机上熔融拉伸，拉伸过程中监控各路光纤耦合分光比，分光比达到要求后结束熔融拉伸，其中一端保留一根光纤(其余剪掉)作为输入端，另一端则作为多路输出端。
FBT型分光器工艺原理
平面光波导技术是基于光学集成技术的，利用半导体工艺制作光波导分支器件，分路的功能在芯片上完成。
PLC型分光器工艺原理
按照应用范围划分可分为：盒式分光器、托盘式分光器、机架式分光器、壁挂式分光器等。
盒式分光器主要应用于机房ODF架内，光缆交接箱内等。
盒式分光器
托盘式分光器只能安装在机房ODF 架或者光缆交接箱内。
托盘式分光器
机架式分光器只能安装在标准机架内。
户外型分光器。
PON网络知识介绍
EPON具有高带宽、低成本、易扩展和标准化程度高等优点，广泛应用 于接入网领域。
GPON技术
定义
GPON（千兆比特无源光网络）是一种基于千兆比特速率 的无源光网络，它能够提供更高的带宽和更远的传输距离。
工作原理
GPON采用ITU-T G.984标准，通过OLT和ONU之间的无 源光分配网络，实现数据的上下行传输。GPON支持多种 传输速率和传输距离，满足不同业务需求。
PON网络与5G的融合
5G前传
PON网络作为5G前传的主要传输方 式，能够提供大带宽、低时延、高可 靠性的传输通道，满足5G网络的需求。
5G回传
PON网络与5G回传相结合，可以实 现灵活的组网和低成本的网络建设， 提高网络覆盖和容量。
PON网络的智能化发展
AI在PON网络中的应用
利用人工智能技术对PON网络进行智能分析和优化，提高网络性能和用户体验。
特点
APON具有传输质量高、支持多媒 体业务和标准化程度高等优点，但 由于技术复杂度高、成本较高等因 素，应用相对较少。
EPON、GPON和APON的比较
带宽和速率
GPON具有更高的带宽和速率，能够满足未来更高带宽的需求。
传输距离
GPON支持更远的传输距离，适合覆盖范围较大的区域。
业务支持
APON主要应用于电信级多媒体业务，而EPON和GPON则支持多种业务类型。
网络维护问题
总结词
PON网络的维护涉及到多个方面，需要采取有效的措施来确保网络的 稳定性和可靠性。
1. 故障诊断与排除
建立完善的故障诊断和排除机制，及时发现和解决PON网络中的故障 和问题。
2. 定期巡检与维护
对PON网络设备和线路进行定期巡检和维护，确保设备和线路的正常 运行。
PON网络基础知识PPT(共30页)
2008年5月
内容
Pon的基本概念 Epon网络的构架 Onu的构架 光模块 测试项目介绍
内容
1.1 PON-Passive Optical Network
通信网络中从共享网络分配到最终用户端的网络叫做接入网 接入有多种方式— 点对点（以太网）、铜线、XDSL、无线
Study Group）专门研究EPON标准 2004年IEEE公布EPON标准：IEEE Std 802.3ah-2004 国内在1998年就已开展PON模块的研发工作
1.3 PON技术特点
在OLT到ONU下行方向采用TDM(Time Division Multiplexing) 方式，以广播方式送至每一个ONU。OLT的发送部分和ONU的接 收部分都是连续工作方式
目前的PON模块几乎都采用单纤双向收发一体小型化（SFF， SFP）结构，其外形尺寸及引脚均符合多源协议MSA8472
SFF封装---焊接小封装光模块，一般速度不高于千兆，多 采用LC接口
SFP封装---热插拔小封装模块，用于高速率的传输环境， 多采用LC接头
4.3光收发一体化模块构成
4.4单纤双向光组件-BOSA
3.2 CPU的构架
3.2 CPU的构架
EPON Interface and MAC - 提供基于EPON连接收发数据 所需的功能实现
Packet Processing Engine –作为EPON MAC和UNI MAC间 的桥接，可以细分为上行流控制和下行流控制
UNI –产生到用户终端设备的10/100/100 – 完成对该设备所有模块的配置；监控 所有的对外接口；监控并执行实时的进程，比如读写计数 器。
4.1 光模块作用
PON基础知识材料
PON基本概念 接入网概述 GPON协议分析 GPON关键技术 GPON系统的管理和业务发放模式
GPON网络保护方式
GPON网络保护方式
GPON网络保护方式
PON基本概念 接入网概述 GPON协议分析 GPON关键技术 GPON系统的管理和业务发放模式
GPON管理中的基本消息类型
嵌入式OAM（物理层和GTC层进行管理）：带宽授权，动态带宽分配信令 PLOAM（物理层和GTC层进行管理）：onu注册、加密等 OMCI提供了更高层次的统一的管理系统通道，用于管理在GTC层上层定义的业务
✓ APON,BPON和GPON是ITU-T标准； EPON是IEEE标准
✓ EPON用最简单的技术为大多数的主流业务 提供足够的功能和性能的支持
✓ GPON用最复杂的方式为全部的业务提供完 美的功能和性能的支持
PON技术的标准化进展
PON基本概念 FTTH：Fiber To The Home，光纤到户
PON的组成
PON基本概念
✓ OLT：Optical Line Terminal光线路终端。 在PON 的统一管理方面，OLT是主要的管理 中心，实现网络管理的主要功能
✓ ONU：Optical Network Unit光网络单元。 放在用户侧，接入用户终端。
PON的分类
✓ PON=ATM PON，Broadband PON， Gigabit PON，Ethernet PON
GPON管理中的基本消息类型
PON网络基础知识
•2000万FTTB/FTTH用户 万 用户 •韩国KT：08年建设 万线 ： 年建设 万线PON，2010年实现全 年建设80万线 ， 年实现全 韩国90％ 韩国 ％用户覆盖 •新加坡IDA：2008年～2012年完成 年 年完成120万家庭用 年完成 万家庭用 户和50万企业用户 户和 万企业用户
GPON标准基 本定稿，其大规 模部署已指日可 待， FSAN致力 于解决互通、光 线路故障检测、 绿色终端等业界 热点问题 G.984.6暂时只 考虑了GPON的 LR
IEEE 802.3av 2008年7月中 发布draft 2.0， 2009年9月正式 发布： 定义1Gbit/s上 行， 10Gbit/s下 行不对称网络架 构和10Gbit/s上 下行对称网络架 构
7
泉州市电信分公司
具体的来说呢？ 具体的来说呢？
8
泉州市电信分公司
EPON技术有哪些优点？ EPON技术有哪些优点？ 技术有哪些优点
低成本： 低成本： 1:N 以太网 高带宽：100M、1000M接入； 接入； 高带宽：100M、1000M接入 兼容性：兼容现有城域网； 兼容性：兼容现有城域网；
S8505
T64G BRAS
2*GE
汇聚POP 汇聚
T64G进行业务分流 上网业务上行到 BRAS设备
水头 OLT
东海 OLT
.. OLT
OLT
组播和语音业务直 接上行到IPTV头端和 IPTV NGN设备 OLT添加PVLAN区 分不同的OLT和业务 分光器根据组网模 式选择合适的分光比
PON网络知识介绍
TDM/WDM复用技术可以显著提高 PON网络的传输容量和灵活性，但同 时也增加了网络的复杂性和成本。
04 PON网络性能指标与评估方法
传输性能指标
带宽
PON网络提供的上下行带宽，决定了网络 传输数据的能力。
传输时延
传输速率
PON网络设备的传输速率，包括线路速率 和设备端口速率。
数据在PON网络中传输所需的时间，影响 网络的实时性。
03 PON网络关键技术
无源光分路器技术
原理
无源光分路器（Passive Optical Splitter）是PON网络中的关键设备，它采用光学原 理将一路光信号分成多路光信号，或将多路光信号合成一路光信号。
类型
常见的无源光分路器有熔融拉锥型、微光学型、光波导型等。
特点
无源光分路器具有无需电源、体积小、重量轻、可靠性高等优点，但同时也存在插入损 耗、分光比限制等缺点。
OLT设备安装
选择合适的位置，固定OLT设备，连接电源和接地线，配置网络 接口。
ONU设备安装
根据网络规划，确定ONU设备的安装位置和数量，连接电源和 网络接口。
光纤连接
使用合适的光纤和连接器，按照规定的光纤连接方式进行连接， 确保光信号的传输质量。
系统调试与测试
设备配置
对OLT和ONU设备进行配置，包括网络参数、业务参数、安全参 数等。
特点
突发光通信技术可以提高PON网络的带宽利用率和传输效 率，但同时也对光器件的性能提出了更高的要求。
TDM/WDM复用技术
01
02
03
原理
实现方式
特点
时分复用（TDM）和波分复用（ WDM）是PON网络中常用的复用技 术，它们分别将多路信号在时域和频 域上进行复用和解复用。
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4.4光发射组件-TOSA
将光发射模块输出的(NRZ码)光信号送入取样示波器,就可 以观察到光信号波形的“眼图”
光脉冲信号的质量都可以在光眼图上观察到 光脉冲波形的上升时间、下降时间、过冲和下冲应加以控
制,以免降低接收灵敏度 光脉冲形状特性由眼图模板给出,眼图模板在光通信系统
的标准中都已做了具体的规定
PON网络基础知识
2020/11/3
PON网络基础知识
内容
l Pon的基本概念 l Epon网络的构架 l Onu的构架 l 光模块 l 测试项目介绍
内容
PON网络基础知识
1.1 PON-Passive Optical Network
通信网络中从共享网络分配到最终用户端的网络叫做接入网 接入有多种方式— 点对点（以太网）、铜线、XDSL、无线
4.4光发射组件-TOSA
PON网络基础知识
4.4光发射组件-TOSA
l 消光比(ER)的定义: ER=P1/P0 其中: P1是‘1’码的光功率值 P0是‘0’码的光功率值 用对数表示: ER=10lg(P1/P2)
l 消光比是光发射机的一个非常重要的指标,因为它反映了 光信号的相对幅度
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高，同时系统可以根据用户优先级设置不同的服务等级。
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2.2 EPON关键技术
l 突发信号同步
EPON是一个网同步体系面需要实现ONU与OLT之间的快 速同步。OLT接收机必须迅速恢复从不同节点传来的每个 突发信号的正确时钟，在上行信元到达OLT 的前几个bits 内实现快速突发比特同步。否则一旦发生bit错位或则相 位突变，数据接收的错位就会导致数据严重丢包，甚至不 断重传导致网络拥塞或瘫痪。
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3.2 CPU的构架
PON网络基础知识
3.2 CPU的构架
l EPON Interface and MAC - 提供基于EPON连接收发数据 所需的功能实现
l Packet Processing Engine –作为EPON MAC和UNI MAC间 的桥接，可以细分为上行流控制和下行流控制
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4.2光模块封装
光模块的封装形式有：1×9，SFF，SFP，GBIC，XENPAK， XFP
目前的PON模块几乎都采用单纤双向收发一体小型化（SFF， SFP）结构，其外形尺寸及引脚均符合多源协议MSA8472
SFF封装---焊接小封装光模块，一般速度不高于千兆，多 采用LC接口
测距方法有扩频法、带外法和带内开窗法。按照测距 时ONU 上有、无业务，又分为静态测距和动态测距。
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2.2 EPON关键技术
l 动态带宽
上行信道中的带宽是根据ONU的需要，由OLT分配。各 个ONU收集来自用户的信息并高速向OLT发送数据，不同的 ONU发送的数据占用不同的时隙，提高上行带宽的利用率。 根据不同用户的业务类型合理分配带宽。动态带宽分配 (DBA)算法是实时地改变各ONU 上行带宽的机制。由于数 据业务的带宽不确定性，如按峰值速率静态分配带宽则整 个系统带宽很快就被耗尽，带宽利用率很低；而DBA根据 各ONU的业务情况动态分配带宽，使带宽利用率大幅度提
右图是ITU-T G.983.1
G.984.2 规定的上行 光信号的眼图模板
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4.4光接收组件-ROSA
l 接收灵敏度：指光接收机满足 指定比特误码率(如10-10或1012)时可接收的最小平均光功率 (dBm) 这是光接收机的重要指标之一
l 噪声是限制接收灵敏度的最主 要因素
l 右图就是误码率和信噪比的关 系曲线
PON网络 l 平均光功率（AOP） l 眼图 l 消光比（ER） l 抖动（Tj） l 中心波长（CW） l 谱宽（RMS） l 接收部分： l 灵敏度（SEN） l 最小过载光功率
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5.1测试-系统软件测试
l OAM l WEB l L2 功能 l QoS l 组播 l 压力测试
Study Group）专门研究EPON标准 l 2004年IEEE公布EPON标准：IEEE Std 802.3ah-2004 l 国内在1998年就已开展PON模块的研发工作
PON网络基础知识
1.3 PON技术特点
在OLT到ONU下行方向采用TDM(Time Division Multiplexing) 方式，以广播方式送至每一个ONU。OLT的发送部分和ONU的接 收部分都是连续工作方式
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5.2生产测试
l Flash/EEPROM烧录
l PCBA电源测试 l 焊接光模块 l MAC地址烧录 l 光功率测试 l 性能测试（流量、 VOIP 、 CATV） l 整机装配 l 45℃老化 l 老化后测试
PON网络基础知识
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/11/3
PON网络基础知识
PON网络基础知识
1.2 PON的发展历程
l 1982年英国电信实验室发明PON（Passive OpticalNetwork） l 1987年在英国进行了早期试验 l 1993年在德国电信在东德安装PON l 1998年日本NTT开始安装PON l 1998年国际电信联盟（ITU）公布APON标准：ITU-T G.983 l 1999年美国Bellsouth完成400户PON试验设备的安装测试 l 2003年国际电信联盟（ITU）公布GPON标准：ITU-T G.984 l 2000年IEEE 成立EFM研究组（Ethernet in First Mile
吞吐量是指在没有帧丢失的情况下，设备能够接受的最大速率
l Latency（时延）
从发送端接收到第一个字节数据到接收端串口输出数据的第一个字节 所需要的时间
l Package loss（丢包率）
测试中所丢失数据包数量占所发送数据包的比率
l Back-to-Back（背靠背）
背靠背是考察连续不丢包所具备的缓冲能力，当网络流量突增而设备 一时无法处理时，它可以把数据包先缓存起来发送。
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5.1测试-环境可靠性测试
l 低温工作 l 高温工作 l 高低温循环工作 l 恒温恒湿工作 l 温升测试
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5.1 测试-硬件信号测试
l 电源信号 l 时钟信号 l 复位信号 l 系统总线 l 板级接口信号
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5.1 测试-转发性能测试
l Throughput（吞吐量）
ONU到OLT的上行信号的传输采用TDMA(Time Division Multiple Access)技术。OLT的接收部分和ONU的发送部分都 是突发模式工作
OLT光接收机必须能够适应不同ONU 信号的不同光功率，接收 机需要有一个很大的动态范围，并设定门限，以最快的速度 来判决；OLT光接收机必须能够迅速恢复从不同节点传来的每 个突发信号的正确时钟，在上行信元到达OLT 的前几个bits 内实现快速突发比特同步
ONU光发送机必须能够快速开/关；当发送机不发送时只能 “泄漏”极小的光功率—比接收灵敏度低10dB
PON网络基础知识
2.1 EPON系统参考模型
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2.2 EPON关键技术
l 测距
对OLT 而言，各个不同的ONU 到O L T 的距离不相等； OLT 与各ONU 间的环路时延还会随时间和环境而变，因此 会引起上行信元的碰撞。为防止碰撞，可通过实时测量每 个ONU 和O L T 间的环路时延，ONU 调解发送时延，插入 相应的均衡时延Td，使所有ONU 到OLT的逻辑距离相同。 使得不同物理距离的onu所发的信号能在OLT上准确的复用 在一起。
（WLAN）、XPON等 无源光网络（PON）一直被认为是光接入网中颇具应用前景的
技术，它打破了传统的点到点解决方法，在解决宽带接入问 题上是一种经济的、面向未来多业务的用户接入技术 PON自出现以来，已经过多年的发展，形成了APON、BPON、 GPON、EPON等一系列概念、规范及产品序列 PON作为一种点到多点的光网络，从源头到目的节点间都是 通过无源器件完成的，包括光纤光缆、光分路器/耦合器、连 接器和光放大器等等
SFP封装---热插拔小封装模块，用于高速率的传输环境， 多采用LC接头
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4.3光收发一体化模块构成
PON网络基础知识
4.4单纤双向光组件-BOSA
BOSA是将光源（FP-LD或DFB-LD），PIN-TIA，分光片， 光纤等零部件用同轴耦合工艺全部集成于一体
PON网络基础知识
l UNI –产生到用户终端设备的10/100/1000 Mbps以太网接 口
l CPU Subsystem – 完成对该设备所有模块的配置；监控 所有的对外接口；监控并执行实时的进程，比如读写计数 器。
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4.1 光模块作用
完成光电转换和电光转换，信号通过光模块实现传输媒介 的转换。（光纤 铜线）
l 只要知道了TIA的等效输入噪声 电流,应用此曲线就可推算出接 收灵敏度
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4.4光接收组件-ROSA
l 最小过载光功率定义为: 接收机满足指定比特误码率(如10-10或10-12)时可接收的 最大平均光功率(dBm)
l 最小过载和灵敏度之间的差值(dB)就是接收机的动态范围 l 接收机的过载能力主要取决于TIA的AGC性能
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3.1 ONU的构架
PON网络基础知识
3.1 ONU的构架
l Optical transceiver–千兆光接口 l Ethernet PHY –10/100/1000 M的以太网接口
（UNI） l Packet buffer extension –外部数据队列的存储