1、OLT提供網絡側接口并連至一個或多個ODN，完成下行電到光、上行光到電的轉換，以及分配和控制各信道的連接，并對各個光電接口實施監(jiān)控，提供OAM功能。ODN為OLT和ONU提供光傳輸手段，主要功能是完成光信號功率的分配，完全出光纖無源器件組成，這也是PON名稱的由來。ONU提供用戶側接口并和ODN相連，完成下行光到電和上行電到光的轉換，還要完成對語音信號的數(shù)模和模數(shù)轉換、復用、信令處理和維護管理功能，實現(xiàn)各類業(yè)務的接入。AF(Adaption Facility適配設施)為ONU和用戶設備提供適配功能，它可以包含在ONU內，也可以完全獨立。無源光網絡中采用的接入方式主要有：光纖到家(FTTH：Fi

2、ber to the Home)、光纖到大樓(FTTB：Fiber to the Building)、光纖到路J,2(FTTC：Fiber to the Curb)、光纖到辦公室(F兀O：Fiber to the Office)、光纖到小區(qū)(FTTZ：Fiber to the Zone)及光纖到節(jié)點(FTTN：Fiberto the Node)等等。各種接入方式的主要區(qū)別在于ONU放置的位置不同，其中最典型的方式是FTTB、FTTC和FTTH。PON在下行方向(從OLT到ONU)是點對多點網絡，OLT始終擁有整個下行帶寬。在上行方向(ONU到OLT)，PON是多點對一點的網絡，多個ONU都向一

3、個OLT發(fā)送數(shù)據(jù)，共享干路光纖帶寬資源。因此，在上行方向應該采用信道分割機制來避免發(fā)生碰撞，公平有效地利用主干光纖的傳輸資源。根據(jù)信道分割機制的不同，實用的PON技術大致分為兩類：一是基于時分復用技術的無源光接入網(TDMPON)；二是基于波分復用技術的無源光接入網(WDMPON)。PON網絡的突出優(yōu)點是消除了戶外的有源設備，所有的信號處理功能均在交換機和用戶宅內設備完成，避免了外部設備的電磁干擾和雷電影響，減少了線路和外部設備的故障率，提高了系統(tǒng)可靠性，同時節(jié)省了維護成本。而且這種接入方式的前期投資小，大部分資會可以等到用戶真J下接入時才投入。它的傳輸距離比有源光纖接入系統(tǒng)的短，覆蓋的范圍較

4、小，但它造價低，無需另設機房,維護容易。因此這種結構可以經濟地為居家用戶服務。PON應用于光接入網的獨特優(yōu)勢：(a)PON使端局到用戶的距離更長?；赑ON的本地環(huán)路的距離可達20Km，這遠遠超過了DSL的最大覆蓋范圍。(b)PON最小化了戶外和端局內光纖敷設工程量。PON在端局僅需要一根光纖、一個PON端口，這樣能使端局設備耗電更少、占空間更少。(c)PON提供更寬的帶寬(由于光纖更靠近用戶)。光纖到樓、光纖到家、甚至光纖到PC機達到了光纖貫穿到用戶所有路徑的目標，而光纖Nd,區(qū)路邊是目前來說是最經濟的。(d)作為點到多點的網絡，PON適合下行視頻組播廣播。通過波分復用可以疊加其他信道到PO

5、N上而不用改變設備電路。(e)PON去掉了遠置的復用解復用設備，這樣免去了網絡運營商供電、維護之苦，取代有源復用解復用設備的無源光分合路器可埋在地下。(f)PON方便通過波分復用或提高速率升級，因為無源的光分合路器對信號傳輸是完全透明的。以上這些優(yōu)勢使得PON技術成為“第一英里”解決方案的最佳候選者。22 TDMPON介紹TDMPON就是上行采用TDMA復用技術傳輸、下行采用TDM技術傳輸?shù)腜ON。人們考慮把TDMPON應用到用戶技術入已經有相當長的時間了。隨著PON技術的發(fā)展，相關標準化組織規(guī)范了幾種TDMPON技術網，它們的主要區(qū)別在于承載協(xié)議的不同。目前已標準化的有：基于ATM的無源光網

6、絡(AtON)、基于以太網的無源光網絡(EPON)、采用GEM的吉比特無源光網絡(GPON)。它們之間的主要區(qū)別如下：221 EPON基本結構*nT作原理【17】【19】EPON標準是由IEEE的EFM工作小組最早提出的，在很大程度上繼承了ITUT和FSAN制定的APON標準ITUT G983，并采用了符合IEEE8023協(xié)議的以太幀承載業(yè)務信息。EPON是單纖雙向系統(tǒng)j采用波分復用技術實現(xiàn)了上下行數(shù)據(jù)在一根光纖上的全雙工通信模式，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣染鶠?Gbs(由于其物理層編碼方式為8B10B碼，所以其線路碼速率為125G bs)。EPON的下行方向(即由OLT到ONU)采用廣播方式，ONU將接

7、收到所有的下行數(shù)據(jù)，根據(jù)不同的LLID值提取屬于各自的數(shù)據(jù)并去掉LLID標簽。LLID是指邏輯鏈路標識，OLT為每一個注冊上的ONU都分配一個LLID標簽，根據(jù)此LLID來識別不同的ONU。下行傳輸?shù)慕Y構示意圖如圖22所示。上行方向(由ONU到OLT)采用TDMA多址接入方式共享系統(tǒng)，任一時刻只能有一個ONU發(fā)送上行數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)首先在ONU處打上各自的LLID標簽，然后根據(jù)OLT分配的時隙傳送到OLT，其結構示意圖如圖23所示。223 EPON的關鍵技術概述【211EPON的關鍵技術包括動態(tài)帶寬分配、OAM功能、實時業(yè)務傳輸質量、安全性考慮等等多個方面，下面進行簡單介紹。動態(tài)帶寬分配：EPON中

8、上行方向信道的傳輸是采用時分復用接入方式束共享光纖的，各個ONU收集來自用戶的信息并向OLT發(fā)送數(shù)據(jù)，不同的ONU發(fā)送的數(shù)據(jù)占用不同的時隙，為了避免產生沖突，OLT必須對上行信道的帶寬進行仲裁、分配。目前EPON動態(tài)帶寬分配算法都是狀態(tài)報告類型的。ONU通過上行報告幀報告帶寬請求，OLT根據(jù)各ONU帶寬請求情況和帶寬分配策略決定各ONU的授權，通過下行授權幀(GATE)通知各ONU。關于EPON動態(tài)帶寬分配策略或者說DBA算法，IEEE8023ah并沒有規(guī)定，由各個制造廠商自行規(guī)定。隨著各種寬帶業(yè)務的發(fā)展，用戶對帶寬的需求將會越來越大，如何根據(jù)不同用戶的業(yè)務類型與業(yè)務特點合理分配信道帶寬，使網

9、絡提供者以一套最有效的手段利用網絡資源，是決定EPON系統(tǒng)性能的關鍵技術之一。動態(tài)帶寬分配也是目前EPON研究的熱點，目前已經提出多種EPON DBA算法，其中具有代表性的是IPACT(Interleaved Polling with AdaptiveCycle Time)算法【22】、IPAQG(Integrated Periodic and QuasiPeriodic Granting)DBAt41等等。安全性考慮：在點對多點的模式下，EPON的下行信道以廣播的方式發(fā)送給與此相連接的所有ONU，每個ONU都可以接收OLT發(fā)送給所有ONU的信息，所以產生了一些安全隱患，必須對發(fā)送給每個ONU

10、的下行信號進行加密。加密算法主要有DES(Data EncryptionStandard)、AES等，相比而言，AES更為理想。加密和解密可以在數(shù)據(jù)鏈路層、物理層或者三層以上進行。MAC層以上的加密控制只加密凈負荷，而幀頭和MAC地址信息都保留，MAC層以下的加密可以使OLT對整個MAC幀各個部分都加密，給每個合法的ONU分配不同的密鑰，利用密鑰對MAC的地址字節(jié)、凈負荷、校驗字節(jié)甚至整個MAC幀加密。在物理層加密也是一種比較有效的方法，它能對整個比特流(包括幀頭和循環(huán)冗余校驗)進行加密。在接收端，物理層首先對數(shù)據(jù)進行解密然后將解密的數(shù)據(jù)傳送給MAC層驗證。但是，這種方案要求OLT的物理層對不

11、同的ONU使用不同的密鑰，由于物理層無連接特性使得實現(xiàn)起來比較困難。在第三層加密，需要對有效負荷進行加密，而且要確保OAM信息對MAC客戶層的可見性。 以太網管理：EPON在OLT和ONU之間定義了OAM子層，提供檢測鏈路的操作，如遠端故障指示和遠端環(huán)回控制，OAM為網絡管理員提供了監(jiān)控網絡以及快故障定位和錯誤告警的能力。OAM功能的實現(xiàn)是可選的，可在系統(tǒng)的某些端單獨實現(xiàn)可選的OAM功能，OAM不包括狀念管理、帶寬分配和提供功能。 實時業(yè)務傳輸質量：傳輸話音和視頻業(yè)務時要求延時既恒定又很小，延時抖動也要小。為了保證實時語音業(yè)務和IP視頻業(yè)務的傳輸，需要有與ATM或SONET相同的QoS并且需要

12、系統(tǒng)易于管理。一種方法是對不同服務質量要求的信號設置不同的優(yōu)先權等級。另一種技術是采用保留帶寬的方法，提供一個開放的高速通道，不傳輸數(shù)據(jù)，而專門用來傳輸語音業(yè)務，以確保POTS(Plain Old Telephone Service)等需要保證響應時實時的業(yè)務能得到高速傳送。23 WDMPON介紹126IWDMPON是基于WDM(波分復用)方式實現(xiàn)的點到多點無源光網絡，即采用波長作為用戶端ONU的標識，利用波分復用技術實現(xiàn)多址接入，能夠充分利用光纖的巨大傳輸帶寬。WDMPON采用WDMA協(xié)議解決信道爭用問題。在OLT側可使用多波長光源，下傳給ONUl、ONU2、NUn的數(shù)據(jù)以直接調制或外調制方

13、式，加到波長為九l、九2、九n的光載波上發(fā)送。RN處的WDM復用解復用器用來將每個ONU與特定的波長相對應。每個ONU分配一對波長分別用于上下行傳輸，這樣就提供了OLT到各ONU固定的虛擬點對點連接。下行傳輸時，通過波分復用器把信號分配給目的ONU。上行傳輸時，每個ONU使用一個特定的波長，通過波分復用器復用到一根光纖上，傳送到OLT。因為各個波長相互獨立，上傳信號不會發(fā)生碰撞，因而不需要定時和網絡同步。WDMPON以其高帶寬、協(xié)議透明、線路速率獨立、虛擬點對點連接、高安全性和可擴展性在接入領域中同益突出?？梢哉f，WDMPON將是無源光網絡發(fā)展的長期目標，但目前出于光器件還未成熟，穩(wěn)定性高成本

14、成為其發(fā)展的一大障礙，短期內在接入網中實現(xiàn)WDMPON還不實際。 TDMPON與WDMPON的比較a)帶寬：在TDMPON中，用戶共享帶寬，雖然帶寬可以靈活有效地動態(tài)分配，但是對算法的要求較高，并要考慮具體的情況，增加用戶就會影響其他用戶帶寬的使用，而且OLT和0NU及其相關的器件都要工作在線速率下。而在WDMPON中，用戶獨享帶寬，每個用戶都有連接到OLT的點到點的光通道，因此不需要動念帶寬分配，WDMPON能夠在相對低的速率下為每個用戶提供高帶寬。b)功率預算：在TDMPON中，隨著ONU數(shù)量的增加，由于分路器的原因信號的光功率損耗也隨著增加。而WDMPON用的是高效的復用解復用器(如膜干

15、涉濾光片、聲光濾波器、光纖光柵、陣列波導光柵等)，WDMPON的插入損耗比TDMPON的分路損耗小，并且WDMPON接收機工作在較低的比特率，因此具有極高的靈敏度。在激光器輸出功率相等的情況下，WDMPON傳輸距離更遠，網絡覆蓋范圍更大。c)透明性：TDMPON中數(shù)據(jù)分組由TDM復用器的處理，過程復雜。而WDMPON系統(tǒng)將數(shù)據(jù)分組直接映射至波長信道，使得對各種協(xié)議和速率透明，將使網管、保護等任務相對簡單，可以提供更強大的OAM&P功能。d1高效性：TDMPON系統(tǒng)在上行方向上，各ONU必須采用TDMA協(xié)議，才能完成共享傳輸通道信息訪問。速率和幀結構的任何改變都會使MAC層協(xié)議及整個網絡設備發(fā)生改變。而WDMPON在上行傳輸時，每個ONU使用一個特定的波長，因此不需要專門的MAC控制協(xié)議，降低了系統(tǒng)復雜度，提高了傳輸效率。e1安全性：在TDMPON中，由于下行信號采用廣播方式，所有ONU都可接收全部的下行數(shù)據(jù)，安全性無法保證，必須采用加密技術。在WDMPON中，去往不同ONU的信號要通過波長選路，