PON:无源电子设备-中文百科频道

网络简介

PON技术是一点到多点的光纤接入技术，它由局侧的OLT、用户侧的ONU ，以及ODN组成。所谓“无源”是指在ODN中不含有任何有源电子器件及电子电源，全部都由光分路器等无源器件组成。

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，是通信行业长期期待的技术。同有源系统比较，PON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。

无源光这种技术发挥功效的主要介质便是无源光的各种元件，同时光纤也发挥了重要作用，所以就成本而言，这种网络技术的花费较少，不仅如此，此种技术还有另外一个优点，即可防止来自外部环境的各类干扰，像电磁、雷电等等，因此在安全性方面，此种技术和有源技术相比具有一定的优越性。现阶段的无源技术由多种技术结合而成，包括APON、GPON，同时EPON也是其中重要的技术之一，但这几种技术的不同之处在于二层技术上的差异。

发展历程

PON(无源光网络)是一种点到多点的无源光纤接入技术，起源于20世纪90年代。从窄带PON技术发展到现在的各种宽带PON技术，PON技术的发展经历了多个阶段。

窄带PON技术

窄带PON技术是最早被提出的PON技术，仅能提供业务接入速率在2Mbit/s以下的POTS或者ISDN等窄带业务。由于各厂商先有窄带PON产品，后有标准规范，而且各厂商规范不统一，厂商间无法达成一致，因此至今仍没有对窄带PON技术形成统一完整的标准。标准的不统一带来的是不能形成器件的大规模生产，以至于价格居高不下。由于接入业务类型单一并且速率过低，远远不能满足当前互联网发展的需要，窄带PON技术已经基本退出历史舞台，被宽带PON技术所替代，仅在少数农村边远地区有所应用。

APON技术

APON技术是20世纪90年代中期开发完成的，当时ATM被视为能够提供各种类型通信的唯一协议，而PON是最经济的宽带光纤解决方案，因此，将数据链路层ATM技术与物理层PON技术相结合的APON是当时的最佳组合。APON系统由于技术协议成熟完备，因此产品的标准化和成熟度也比较高，设备性能和功能在PON系列产品中是最好的。但随着ATM协议的逐渐退出，同时APON的产品价格仍显偏贵，使得APON无法得到广泛应用。

EPON技术

随着Ethernet技术的高速发展，把简单经济的Ethernet技术与PON的传输结构结合起来的EthernetoverPON概念开始引起技术界和网络运营商的广泛重视。与基于ATM协议的APON相比，EPON最大的优越性在于允许设备制造商运营商放弃复杂昂贵的ATM和SONET器件，消除WAN/LAN连接中ATM和IP之间的协议转换，从而使网络大为简化，成本降低。同时，以Ethernet技术为核心的EPON还有许多其他优点，包括协议成熟，技术简单，易于扩展，面向用户等，非常适合目前IP业务量飞速发展的应用环境。随着10G以太网技术的成熟，EPON系统的传输的速率将会由目前的1000Mbit/s增加至10Gbit/s。

GPON技术

在APON技术应用严重受挫后，FSAN(全业务接入网联盟)在2001年提出了GPON的概念。在FSAN以及ITU—T的努力下，GPON成为光接入网一种全新的解决方案——不但提供高速的比特率，而且支持各种接入服务，特别是非常有效地支持原有格式的数据分组和TDM流。

WDM—PON或其他

WDM—PON被认为是未来PON技术的发展方向，它在PON技术中引入了WDM技术，通过使用多个波长信道来增加系统容量，具有支持大量ONU的能力。WDM—PON由于各用户独享波长，因此不需要复杂的MAC协议来进行上行带宽的调度处理，在协议上比较简单。但由于WDM—PON的系统性能和容量过分依赖光器件的性能，因此技术发展受到光器件和光传输技术发展程度的限制。

基于全光连接的工业PON技术

是指基于ITU-T/IEEE/ETSI的PON标准体系所提出的全光网连接技术。该技术采用开放软硬件平台架构、SDN管控模型，可构建抗干扰能力强、传输带宽高、异构协议互转、网络安全性高、部署经济性好的工厂网络。该技术可应用于企业信息网、工业生产网（包括车间级生产网以及现场级工业闭环控制网络），促进人工智能、大数据、云计算融合，助力产业数字化转型升级。

技术特点

综述

目前广泛使用的PON技术在现有的网络包括两种主流技术：EPON和GPON。EPON上行和下行带宽是1.25Gbit/s GPON带宽为2.5Gbit/s的下游和上游的带宽为1.25Gbit/s，大多数EPON/GPON只配置了以太网接口，可选POTS和2M接口。

技术现状

传统的PON系统下行数据流采用广播技术、上行数据流采用TDMA技术，以解决多用户每个方向信号的复用问题。传统PON技术采用WDM技术，在光纤上实现单纤双向传输，解决2个方向信号的复用传输。PON一般由光线路终端(OLT)、分光器(ODU)、用户终端(ONU)3个部分构成。目前在现网中广泛应用的PON技术包括EPON和GPON 2种主流技术，EPON上下行带宽均为1.25 Gbit/s，GPON下行带宽为2.5 Gbit/s，上行带宽为1.25 Gbit/s.

目前在实际的FTTx应用场景中，大多数EPON/GPON只配置了以太接口，可选配置POTS和2M接口。但从技术标准要求上，EPON/GPON均可实现IP业务和TDM业务等多业务接入，并可实现QoS分类。

EPON/GPON均可传递时钟同步信号，可通过OLT的STM-1接口或GE接口，从外部线路中提取频率同步信号，此时OLT需要支持同步以太网;也可以在OLT设备上从外部BITS输入时钟信号，作为该PON的公共时钟源，ONU与该时钟源保持频率同步。

标准发展

虽然10G EPON和PON尚未大规模商用，但10 Gbit/s以上速率的PON技术是近2年ITU-T和FSAN研究的重点和热点。XG-PON1的相关技术标准已经趋于成熟，XG-PON1之后的NG-PON2标准框架也已基本完成。向多波长扩展是近期技术研究的重点，FSAN已经明确TWDM-PON是未来NG-PON2的技术选择，但在ITU-T SG15中规范多种技术的G.multi标准也已基本完成，这说明有关多波长扩展的多个技术流派之争远没有结束。表1是ITU-T关于GPON、XG-PON1和NGPON2相关标准的制定和成熟情况。