无源光网络PON概述(EPON)
PON系统简介
PON系统应用简介汇报人:陈伟雄湖北邮电规划设计有限公司传输网络规划咨询设计院2011年6月PON 技术原理1宽带接入网总体架构3目录商用EPON 设备及ODN 材料简介6EPON 系统网元5ODN 设计和典型场景4EPON 关键技术2PON 技术的含义PON 技术是一种宽带接入网技术PON Passive Optical Network 无源光网络ODN Optical Distribution Network 光配线网Splitter光分路器无源光网络(PON)指光配线网(ODN)不含有任何电子器件及电子电源，全部由光分路器(Splitter)等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。
是一种点到多点的光纤接入技术。
无源光网络(PON)指光配线网(ODN)不含有任何电子器件及电子电源，全部由光分路器(Splitter)等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。
是一种点到多点的光纤接入技术。
本质特征光配线网(ODN)全部由无源光器件组成。
本质特征光配线网(ODN)全部由无源光器件组成。
相同的拓扑——无源P2MPAPONEPONGPON协议不同l ITU-T 标准化标准已经成熟；l ATM 技术；l 目前提供的接入速率相对较低，业务提供能力有限，没有得到市场认可。
l IEEE EFM 工作组标准化，编号802.3ah ；l 以太网封装；l 标准完善；l 产品已在市场上广泛应用。
l FSAN 提出，ITU-T 标准化；l ATM 、GEM 封装；l 标准较完善；l 带宽较EPON 2倍开始推广试用。
点对多点光纤接入技术—PON 技术发展点对多点光纤接入技术—PON 技术发展PON 的技术种类各种PON 技术的主要差异在于采用了不同的二层技术各种PON 技术的主要差异在于采用了不同的二层技术点对点方式：需要2N 个收发模块，光纤总长度为N*(D1+D2)。
点对多点方式：需要N+1个收发模块，光纤数量为(D1+N*D2)。
PON网络的技术演进
ITU 是 GPON 标准的制定组织。在 GPON 的演进路线中出现了演进分化。 GPON 先以单波扩容至 10G 的方式演进到非对 称的 10G-GPON 阶段，然后出现演进分 化，部分标准制定者支持以合波方式继 续演进到非对称的 40G-TWDM PON 阶段；部分标准制定者支持演进到 对称的 XGS-PON 阶段。40G-TWDM PON 或 XGS-PON 之后，GPON 将以波分 技术为主向 100G-PON 阶段演进
FASN （全业务接入网论坛)
FSAN 主导完成了 APON， BPON， GPON 设备标准，对于 PON 技术的演 进分为两种方案： NG-PON1 和 NG-PON2。 NG-PON1 是一种共存模式方案，即 在兼容现有 ODN 的基础上，通过标准扩展将 GPON 过渡到 NGPON，其中又分为 XG-PON1 和 XG-PON2两种模式。 NG-PON2 则被称为下一代 PON，是全新的用于 满足长期发展的演进方案，其目标是提供一个独立的下一代光网络接入方案， 如 WDM PON。相关标准正在订定中。
⑤10G-EPON 和 EPON 的指标对比
13
10G-GPON 技术
①XG-PON 系统参考模型
②XG-PON 速率模式 XG-PON只支持一种速率模式，下行9.95328Gbit/s ，上行2.48832Gbit/s 。
③XG-PON 的原理及上下行波长 XG-PON 标准是对 GPON 标准的拓展，其原理与 GPON 相同， 在下行方向采用广播 方式，在上行方向采用 TDMA 方式， 主要在波长上有所区别。
PON基本原理
PON系统采用WDM（波分复用）技术，使得不同的方向使用不同波
长的光信号，实现单纤双向传输。
EPON原理介绍分--光器介绍
EPON的层次结构 的层次结构
根据IEEE802.3ah标准
OSI 7 层模型 OLT 协议分层 协议分层 上层协议栈 MAC MAC MAC 客户 客户 客户 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 PCS PMA PMD MDI 光纤媒质 MDI MAC MAC MAC MAC 子层 协调子层（RS） GMII PCS PMA PMD OAM 子层 多点 MAC 控制子层 ONT 协议分层 协议分层 上层协议栈 MAC 客户 OAM 子层 多点 MAC 控制子层
Internet
OLT
无源分光器
ONU
CATV
Optical Network Unit
光网络单元
PON是一种点到多点（P2MP）结构的无源光网络； 是一种点到多点（ 是一种点到多点 ）结构的无源光网络； PON由光线路终端 ）、光网络单元 由光线路终端OLT（Optical Line Terminal）、光网络单元 ONU（ Optical Network Unit） （ ）、 （ ） 和无源分光器POS（Passive Optical Splitter）组成； 和无源分光器 （ ）组成；
Type A 光纤备份
ONU#1 OLT
2：N分光器 IFpon
IFpon IFpon
ONU#N
IFpon Type B OLT端口备份
EPON网络保护方式（2） 网络保护方式（ ） 网络保护方式
ONU#1
IFpon IFpon
2：N分光器
OLT和ONT上均有两个EPON接 口。OLT的EPON接口要工作在 1:1模式下。 此种保护方式一种全保护光纤倒 换方式，OLT与ONU之间有完全 不同的两条通路，可以保证各种 故障都得到恢复 。 当ONU的主用PON口或用户线 路故障时，ONU会自动将业务倒 换到备用PON口上，业务通过备 用线路和OLT的备份端口上行。 业务基本不会中断。 实现难度较大，成本较高。 其中一个端口试种处于空闲状态， 造成系统带宽利用率低。
EPON基础知识
EPON（以太无源光网络）是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点结构（只需增加ONU数量和少量用户侧光纤即可方便地对系统进行扩容升级，充分保护运营商的投资）、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。
它在物理层采用了PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。
因此，它综合了PON技术和以太网技术的优点：低成本；高带宽；扩展性强，灵活快速的服务重组；与现有以太网的兼容性；方便的管理等等。
EPON采用点到多点结构，无源光纤传输方式，在以太网上提供多种业务。
EPON是由OLT(光线路终端)、ONU(光网络单元)以及ODN(光分配网络)等单元构成的点到多点系统。
其系统拓扑多为星型或树型分支结构。
下行方向(由OLT到ONU)采用针对不同用户加密广播传输的方式共享带宽，通过ODN中的1：N无源分光器分配到PON上的所有ONU单元，，每一个ONU将接收到所有下行信息，根据其LLID提取有用信号；上行方向(由ONU到OLT)采用时分多址方式共享系统，高速宽带，充分满足接入网客户的带宽需求，并可方便灵活的根据用户需求的变化动态分配带宽；通过接入控制机制将各个ONU有序接入。
EPON的上、下行信息速率均为1 Gb/s，由一根光纤采用波分复用实现全双工通信。
数据封装方式：以太网封装方式，数据包长度（64字节）与以太网数据包长度一样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。
OLT既是一个交换机或路由器，又是一个多业务提供平台，根据以太网向城域和广域发展的趋势，OLT上将提供多个1 Gbps和10Gbps的以太接口，可以支持WDM传输。
OLT作为整个网络/节点的核心和主导部分，完成ONU注册和管理、全网的同步和管理以及协议的转换、与上联网络之间的通信等功能；ONU ：Optical Network Unit光网络单元。
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。
EPON网络概述
第一章概述组网图EPON的定义☐无源光网络：Passive Optical Network☐是一种基于P2MP拓朴的技术☐EPON:基于以太网的无源光网络无源光网络的构成☐OLT（Optical Line Terminal）－光线路终端☐ONU（Optical Network Unit）－光网络单元☐ODN（Optical Distribution Network）－光分配网组网图如下：●OLT（Optical Line Terminal）：C200，通常放置在中心机房。
●ONU（Optical Network Unit）：终端，通常放置在用户侧。
●Splitter：无源光分路器。
EPON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输。
为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号，采用以下两种复用技术：☐下行数据流采用广播技术；☐上行数据流采用TDMA技术。
第二章EPON设备叙述2.1、9806H 概述2.1.1、ZXDSL 9806H 外形2.1.2、9806H特点外形：88.1 mm×482.6 mm×240 mm重量: 8kg（满配）供电：-48 V直流（-72 V~-36 V）110 V/220 V交流（85 V~264 V）功耗：ADSL业务满配置功率为135 W。
VDSL业务满配置功率为121 W。
前出线支持单板热插拔2.1.3、9806H面板图和组成部分1，主控板2，24路ADSL/ADSL2+用户板3，电源板4，背板5，风扇部分（包括监控）2.1.4、9806H单板介绍主控板SCCB/SCCBK负责对用户单板进行配置、管理和控制。
完成4×24路ADSL/ADSL2+线路或4×16路VDSL2线路的汇聚，xDSL线路到IP上联线路的ATM信元的汇聚、协议处理和转发。
提供对各路套片的控制和管理。
对外提供2个GE/FE电/光接口或者1个GE＋1个FE电/光接口或1个GPON/EPON 接口。
第二章 PON关键技术
系统工作之关键技术
LLID与仿真子层 MPCP 自动化注册和测距
LLID与仿真子层
仿真子层的目的：
使下层的P2MP网络的处理方式看起来类似于多个P2P链路的集合。 LLID的定义改变了以太网固有的特性，是传输质量获得可以控制的基 础。
实现的方法：
在每一个分组开始之前添加一个LLID，替代前导符的最后两个字节。
FTTN/C 光纤到交接箱
在不具备FTTB应用条件的情况下，可选择此种应用模式； 一般情况下，用于光进铜不退的宽带提速场合。
FTTV 光纤到乡村
农村地区应用，根据农村的光纤光缆资源情况，分为光纤到 行政村和光纤到自然村两种； 该类模式一步到位实现数据和话音综合接入。
FTTH 光纤到户
高端住宅区可考虑该种模式； 投资成本较高，仅适用于投资收益比高的地区。
但是GPON标准复杂且开发较晚，技术尚不成熟，其成本相对EPON仍显较高， 目前未到达商品化阶段。
PON技术基本比较
PON应用环境
APON适用于对带宽要求不高、对业务质量要求高或者需要运行混合业务的企 事业单位的接入。
EPON/GEPON主要面向对带宽要求高、对业务质量和网络安全要求不是太高、 对成本敏感的以太网业务为主的中小型企事业单位的接入；如果成本进一步 下降，也将作为FTTH的主要手段直接面向高端个人用户。
变速率业务，也支持时延要求较小的业务，具有支持多业务多比特率的能力。 对 称 速 率 (155.52Mbit/s) 和 非 对 称 速 率 ( 下 行 622.08Mbit/s ， 上 行
155.52Mbit/s)。
传输距离最大20KM。支持的光分路比在32-64之间。 APON技术具备综合业务接入、QoS服务质量保证等独有的特点；由于标准化时
PON网络组网及设备介绍
05 灵活扩展
PON（Passive Optical Network，无源光网络） 是一种基于光纤传输的接 入网技术，采用点到多点 （P2MP）结构，由光线路 终端（OLT）、光分配网络 （ODN）和光网络单元（ ONU/ONT）组成。
PON网络可提供高带宽接 入，满足大流量业务需求 。
光纤传输距离远，可覆盖 较大范围。
升级需求分析
分析现有PON网络的业务需求和未来 发展趋势，确定网络升级的目标和需求
。
实施计划制定
根据升级方案，制定详细的实施计划 ，包括时间安排、人员分工、资源准
备等。
升级方案制定
根据升级需求，制定相应的升级方案 ，包括设备替换、软件升级、网络结 构调整等。
升级实施与测试
按照实施计划进行网络升级工作，并 进行严格的测试和验证，确保升级后 的网络性能符合预期要求。
04
PON网络维护与故障排除
PON网络维护流程与方法
定期检查
定期对PON网络进行全面检查，包括光纤、光分路器、ONU等设 备，确保网络正常运行。
数据备份
定期备份PON网络配置数据，以便在出现故障时能够快速恢复网 络。
性能监控
实时监控PON网络的性能参数，如光功率、误码率等，及时发现 潜在问题。
常见故障类型及原因分析
加强产业链合作
加强PON产业链上下游企业之间的合 作，形成产业协同和共赢的局面，推 动PON产业的健康发展。
完善标准和规范
制定和完善PON网络的标准和规范， 促进不同厂商和设备之间的互联互通 ，降低网络建设和运维成本。
关注网络安全和隐私保护
在PON网络的发展过程中，应重视网 络安全和隐私保护问题，加强相关技 术和措施的研究和应用，确保用户数 据的安全和隐私。
Epon技术
From SYSU
结构组成：局端的OLT（光线路终端设备）、用户端的 ONU（光网络单元）和ODN（光分配网络）。
From SYSU
From SYSU
除了做FTTx的应用以外，Epon+EOC方式是广电行 业非常重视的解决方案，在其进入电信领域过程中，应用 Epon实现承载，应用EOC解决入户问题，更加稳定和高 效。
利用Epon技术传输距离远、带宽高的特点，可以高 效优质的传输视频监控画面。
From SYSU
Epon与以太网优劣势分析
展可以升级到10Gb/s.
From SYSU
Epon技术应用
公众客户接入 大客户、商业客户 “全球眼”等高带宽 村村通接入 Epon+EOC 视频监控技术
From SYSU
From SYSU
EPON 就是一种新兴的宽带接入技术，FTTH 是宽带接入的最 终解决方式，而EPON 也将成为一种主流宽带接入技术。 由于EPON网络结构的特点，宽带入户的特殊优越性，以 及与计算机网络天然的有机结合，使得全世界的专家都一 致认为，无源光网络是实现“三网合一”和解决信息高速 公路“最后一公里”的最佳传输媒介。业务时，显 得力不从心。
●在FTTH业务时，成本 偏高。
●兼容现有以太网 ●具有Pon的优点 ●高带宽 ●低成本
From SYSU
Epon的技术特点 ●有效节省建设和运营维护成本； ●采用单纤波分复用技术，大大降低OLT和主干光纤的成本
压力； ●高速宽带，充分满足接入网客户的带宽需求，并可方便灵
GPON和EPON
GEPON采用无源光网络（PON）的接入协议有以A TM为传输平台的APON/BPON和以以太网技术为传输平台的EPON/ GEPON以及以通用帧结构为传输平台的GPON三种类型。
EPON/GEPON是将以太网(Ethernet ，最具有发展潜力的链路层协议)与无源光网络(PON，接入网的最佳物理层协议)结合在一起形成的能很好适应IP数据业务的接入方式。
由于最早的EPON标准基于100M快速以太网传送，市场上很多被称为EPON的产品实际上都是基于百兆以太网PON技术，为区别于原有的技术和产品，一般基于千兆以太网的PON技术被称为GEPON，它根据IEEE802.3协议，包长可变至1518字节传送数据。
同以往的其它PON技术相比，GEPON技术同样采用点到多点的用户网络拓扑结构，利用光纤实现数据、语音和视频的全业务接入的目的。
但与以往基于ATM技术的APON/BPON相比，GEPON实现在用户接入网中传输以太帧，非常适合IP业务的传送。
此外，由于目前IP网络的普遍建设，基于以太网的技术的元器件结构比较简单，性能高且价格便宜，使得GEPON相比其它PON技术更容易大规模商用；而基于IP的各种业务的高速发展以及下一代网络IP融合的趋势使得GEPON可以适用的范围更广并且符合未来网络的发展趋势，成为最重要的FTTH技术。
EPONEPON(Ethernet Passive Optical Network 以太网无源光网络)无源光网络（PON）的概念由来已久，它具有节省光纤资源、对网络协议透明的的特点，在光接入网中扮演着越来越重要的角色。
同时，以太网（Ethernet）技术经过二十年的发展，以其简便实用，价格低廉的特性，几乎已经完全统治了局域网，并在事实上被证明是承载IP数据包的最佳载体。
随着IP业务在城域和干线传输中所占的比例不断攀升，以太网也在通过传输速率、可管理性等方面的改进，逐渐向接入、城域甚至骨干网上渗透。
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带宽
功率预算 全业务承载
EPON
1.25G/1.25G
28/28dB 32/33dB
10G EPON
10.3125/10.3125G 10.3125/1.25G
GPON
2.488G/1.244G
28/28dB 32/32dB
10G GPON
9.95328/2.48832G 对称类型搁置
29/29dB 33.5/34dB
相同的拓扑——P2MP光纤
APON
FSAN提出，ITU-T标 准化；
EPON
GPON
IEEE EFM工作组标准化， FSAN提出，ITU-T标 编号802.3ah； 准化 G.984.x；
ATM封装；
目前标准化最完善； 没有得到市场认可。
以太网封装；
国内标准已经制定完成； 产品开始在市场上迅速 应用。
~20km 实况TV VoD HDTV 2010 时间
2002
PON（Passive Optical Networks） 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 or 1G/上行1.25G（物理层）；
3、分光特性：局端单根光纤经分光后引出多路到户光纤，节省光纤资源。 PON支持Triple－play业务，可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，PON是三网 合一的上佳方案。 PON标准完善，综合业务支持好，技术要求高
PON的定义和组成（续）
用户驻地网 接入网 核心网
ONU
IP骨干网 分支比最大可为 1：128
splitter
LAN
TelephoneFra bibliotekTelephone
Telephone
PBX
OLT
ONU
可采用PON的保护结构 对ODN和需要保护的 OLT、ONU实现冗余保护
PSTN
Video Service
ONU
PON技术发展历程
• • • • • 上世纪90年代初提出PON概念 1995年成立FSAN（Full Service Access Networks)组织 1996年ITU-T颁布G.982 (PON标准建议） 1998年ITU-T 颁布G.983（APON标准建议） 2000年12月成立IEEE 802.3ah工作组，制定EPON标准 建议 2003年3月ITU-T颁布G.984（GPON标准建议） 上世纪90年代末APON开始商用 2003年6月 美国三大运营商开始APON招标 2003年8月日本NTT开始EPON招标 2005年中国电信开始测试并部署EPON试验网
ITU-T
追求完美，复杂严格 吸纳其他标准组织研究范畴，覆盖各种 业务与管理
基于GEM/XGEM技术的全业务承载 尽最大可能覆盖欧美运营商需求，PON 标准自身完备性好 欧美主流运营商支持 全面完备带来标准收敛慢 指标苛刻，产业发展速度慢
优劣势
总结
标准理念有差异，各有侧重 均能够满足应用需求
主流PON技术对比
无源光网络PON概述(EPON)
无源光网络PON概述
提 纲 • PON无源光网络概述 • EPON原理 • EPON在光进铜退中的应用模式
什么是PON？
Passive Optical Network 无源光网络
Optical Line Terminal Passive Optical Splitter
光线路终端
无源分光器
ONU
ONU
PSTN Internet CATV
Optical Network Unit
OLT
Passive Optical Splitter
无源分光器
ONU
光网络单元 PON是一种点到多点（P2MP）结构的无源光网络,上下行WDM复用，单纤双向传输，全双工； PON由光线路终端 OLT（Optical Line Terminal）、光网络单元 ONU（ Optical Network Unit） 和无源分光器POS（Passive Optical Splitter）组成； •下行采用广播方式 •上行采用TDMA方式
ATM、GEM封装； 标准已经完成； 支持厂家极少。
封装协议不同
PON标准体系的异同
模式
标准理念 全业务特征 完备性
IEEE
追求融合，简单实用 与整个以太网体系无缝融合 PON＝点到多点的以太网
基于Ethernet/IP的全业务承载 规范运营商公共需求，由以太网标准体 系保障其完备性 高效承载基于Ethernet/IP的业务 运营商可扩展性强 标准较稳定，变动与歧义少，收敛快 产业易于快速成熟
PON单纤双向传输机制
• PON系统采用WDM技术，实现单纤双向传输。
1490nm
1310nm
• 为了分离同一根光纤上多个用户的来去方向的信号，采用 以下两种复用技术：
– 下行数据流采用广播技术； – 上行数据流采用TDMA技术。
PON系统组网方式
PON保护方式
骨干光纤保护方式
全保护方式
PON技术概述
为什么选择PON？
<1Mbps 3M 接入技术
ADSL/ADSL2+ Copper Based
8M
25M
VDSL / ADSL2+ Copper Based
100M
PON Fiber Based
带宽
覆盖半径 <3km 业务需求 互联网 视频会议 远程控制
<2km
<1km VoD 标清电视 视频会议 Game 2003 2006
• • • • •
PON的定义和组成
• PON（Passive Optical Network）无源光网络的定义
– PON是一种应用于接入网，局端设备（OLT）与多个用户端设备 （ONU/ONT）之间通过无源的光缆、光分/合路器等组成的光分 配网（ODN）连接的网络。 – 在OLT(光线路终端)和ONU(光网络单元)之间的ODN (光分配网络) 没有任何有源电子设备的光接入网。
• 无源光网络的构成
– – – –
OLT（Optical Line Terminal）－光线路终端 ONU（Optical Network Unit）－光网络单元 ONT（ Optical Network Terminal）－光网络终端 ODN（Optical Distribution Network）－光分配网
29/29dB 31/31dB 有源放大待定