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无源光网络(PON)技术概述
摘 要:
简单介绍无源光网络(PON)技术,包括它们的组成、分类和性能特点,实际应用中的组网方式和光功率计算等。
关键词:
无源光网络EPONGPONFTTx
中图分类号:
TN915.6 文献标识码:
A 文章编号:
1672-3791(2012)10(a)-0019-02
我国目前的主流有线宽带接入技术主要包括ADSL、FTTB+LAN、FTTx等,其中光纤接入(FTTx)技术是今后一定时期内的发展方向,它主要通过无源光网络(PON)技术实现。
1光纤传输的优势
光纤传输具有带宽高、线路直径小且重量轻、传输质量高和成本低等优势。
如今光纤的带宽理论上已经超过10GHz,每公里衰减小于0.3db,随着技术的发展,未来10~100Gb/s的传输也将成为可能;光纤即便包裹着保护套,也比同等的铜线尺寸小重量轻;更为突出的是,光纤传输抗干扰能力强,几乎可以忽略附近各种电子噪声源的干扰;此外,传输途中的低损耗可以增加中继器间的距离,因此减少了外部设备的成本,降低了维护运行费用。
2无源光网络(PON)的组成与分类
无源光网络(PON)系统由局端设备(OLT)、用户端设备
(ONU/ONT)和光分配网(ODN)组成。
所谓“无源”,是指ODN全部由无
源光分路器和光纤等无源器件组成,不包括任何有源器件。
PON技术采用点到多点的拓扑结构,下行和上行分别采用时分复用(TDM)的广播方式和时分多址(TDMA)方式传输数据。
PON技术可以细分为很多种,目前常见的有APON(ATM PON)、EPON(Ethernet PON)和GPON(Gigabit PON),它们的主要区别体现在数据链路层和物理层的不同。
其中,APON以ATM作为数据链路层;
EPON使用以太网作为数据链路层,并扩充以太网使之具有点到多点的通信能力;GPON则结合了APON和EPON的优点,使用ATM/GEM作为数据链路层,能够对多种业务提供良好支持,同时引入了更多的来自电信业的网络管理和运行维护思想。
目前,APON技术由于成本高,宽带低,已经基本被市场淘汰,主流代表技术为EPON和GPON。
简而言之,EPON用简单的技术为大多数的主流业务提供足够的功能和性能支持,GPON用复杂的方式为全部的业务提供完美的功能和性能支持。
GPON较EPON具有明显的优势,它们两者的简单对比如表1所示。
3PON网络的组网方式
PON技术是一种点到多点的网络接入技术,它是实现光纤接入
(FTTx)的主要技术,如图1所示,它由以下部分组成。
(1)光线路终端(OLT):
OLT作为局端设备,上行接入Internet和公共交换电话网(PSTN),下行提供网络侧接口并经过一个或多个ODN和用户侧的ONU通信,OLT和ONU的关系为主从通信关系。
(2)光分配网络(ODN):
ODN为OLT和ONU之间提供光传输手段,主要功能是完成光信号功率的分配,ODN是由无源光器件(光纤,光连接
器和无源分光器等)组成的光分配网。
(3)光网络单元(ONU):
ONU为光接入网提供远端用户侧接口,用户侧的终端设备(计算机,机顶盒,电话机等)通过ONU接入光网络。
在PON网络中,下行数据和语音信号使用1490nm波长传输,上行数据和语音信号使用1310nm波长传输。
在某些国家,还使用1550nm波长传输视频广播信号(CATV)。
4光功率预算
光信号在PON网络的传输过程中,不可避免的存在信号衰减。
因此,在规划设计PON网络时,必须进行光功率预算,以保证光信号传输到ONU端时有足够强的功率,满足数据通信的需要。
光信号的传输损耗主要来自以下几个方面:
每公里光纤上的损耗、分路器上的损耗、连接器上的损耗、接头处的损耗等。
PON的损耗预算基于ITU建议G983.4,B类PON总损耗预算为
22dB,C类PON为27dB,区分B类和C类PON在于使用激光的功率和光器件的质量,损耗预算非常紧,特别是在设计上使用高端口数分路器时。
PON中的分路器会产生内在损耗,因为输入功率被分发到几路输出,分路器损耗要看分路比,1∶2分路器损耗大约为3dB,1∶32分路器损耗至少
15dB。
上行和下行信号都有该损耗,结合考虑接头处,连接器和光纤本身的损耗,很容易理解为什么安装时必须准确双向测量端到端的光损耗。
例如,系统的光功率预算为28dB,1∶16分路器损耗为13.8dB,连接器和接头处损耗为3dB,老化损耗为1dB,光纤衰减分别为下行
0.3dB,上行0.42dB。
(28-13.8-3-1)/0.42=24.28km
由此可以得出结论,对于该系统,OLT和ONU之间的最大传输距离约为24km。
图2是在ITU-TG984标准下,不同分光比情况下的最优和最差传输距离。
5结语
随着Internet的高速发展,特别是三网融合、云计算、物联网等新技术的应用,用户对于网络带宽的需求不断提高。
在这样的大背景下,成本低、性能可靠的PON技术必将逐步取代传统的DSL等接入方式,走进千家万户,这也就是人们通常所说的“光进铜退”。
在不久的将来,通过PON接入技术,我们的家中只要拉进一根细细的光纤,就能够同时实现互联网冲浪、拨打电话和收看电视节目,从而真正实现三网融合。
因此,PON技术在我国信息产业的发展过程中,有着非常光明的应用前景。
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