无源光网络
无源光网络
在光接入技术领域，无源光网络(PON)无疑是话题最多，也是最受系统开发商推崇的技术。大家知道目前商用的PON以EPON和GPON为主，实际系统又以EPON 居多，事实上真正的GPON系统并不多见。随着IPTV、HDTV、双向视频、数字家庭娱乐等多元化业务的发展，现有PON的容量已日显捉襟见肘。随之下一代PON(NG-PON)的开发和商用开始被系统开发商提上技术储备日程。关于这方面的技术研究和预测很多。这里我想就我自己的知识背景和研发经验，对NG-PON的发展步骤，和每一步非常有潜力的技术做一些预测和总结分析。
就NG-PON，综合现有商用系统和潜力技术两方面综合考虑，其发展趋势大致分为三个步骤，可以将其归纳为EPON/GPON无缝升级(NG1)、WDM-PON(NG2)和超高速超大容量PON(NG3)。以爱立信为例，其希望能在2010年推出10Gb/s的NG1系统，在2015年推出至少40Gb/s的NG2系统。而NG3目前更多的是停留在实验原理研究阶段。
如果我们将现有PON的技术起点定在EPON/GPON，以GPON为例，能提供
2.5Gb/s的下行传输和1.25Gb/s的上行传输。就NG1而言，其概念要点在于成本考虑，即我们不希望对现有EPON、GPON网络做太多的改变，希望通过平滑的技术升级，在不影响已有服务的情况下，对系统做升级，支持具有更高容量需求的新业务。通常这种升级希望下行至少实现10Gb/s的容量，上行至少实现2.5Gb/s的传输。就这一步，我将重点分析潜在的“无缝”升级技术，目标是对已存在的EPON/GPON用户接入不产生任何影响情况下，实现最低成本的系统升级。此外，我将重点介绍在这一步里非常具有应用潜力的两项技术，光学双二进制调制和电子色散补偿。
就NG2，通常指的是容量超过40Gb/s的系统。我们知道时分复用(TDM)在这个容量要求上已经无能为力。但就这一步而言，究竟采用何种技术还没有定论，在没有更好替代技术前提下，无疑WDM-PON会被提上应用日程。我们知道WDM-PON原理上有数不清的优势，但之所以这些年来，被开发商和运营商冷遇，原因在于其高昂的成本。要让其走向实用化，如何有效降低成本是关键。也许有朋友已经获悉，今年爱立信刚从欧盟拉到一个数额庞大的资助项目，并成立了一个名为GigaWaM的小组，专门致力于WDM-PON成本降低的研究。欧洲力图重点攻关，解决WDM-PON推广的最大瓶颈——价格。就我所知，除了爱立信，欧洲还有Tellabs Inc., France Telecom SA, Intracom Holdings S.A., FiconTEC GmbH等公司或机构正开展着相似的工作。因此在这一步里，我将重点分析降低WDM-PON成本的关键技术。
就NG3，目标锁定在几百Gb/s，甚至Tb/s的超高速，超大容量系统。这似乎离眼前的市场需求相去甚远。但技术的开拓是永无止境的，很多知名公司的预研部门，如NTT、Bell实验室等都开展着相关研究。在这一步里，我将就现有提出的，对超高速，超大容量的NG3系统应用最具潜力的三项技术，偏振复用、DQPSK调制和相干检测做概括介绍。并重点揭示这些技术结合使用的集团性优势。
一、对EPON/GPON的无缝升级(smooth update):
就NG1而言，前面已经提到了，开发原则归纳为两个字，就是兼容。即开发的10Gb/s的新系统只能是对现有EPON/GPON的升级，让新系统同时支持已有
EPON/GPON的用户和新购买更大带宽的新用户。以下行GPON为例，就是要让系统同时传输2.5Gb/s的老服务和10Gb/s以上的新服务，且要求两者互不干扰。即升级指导思想是两个，一是平滑，二是低成本。要做到平滑的无缝升级，就不可能对现有系统的传输骨干网做任何改动，而只能在收发端略作调整。
图1. NG1的构成示意图
图1是爱立信的NG1传输网络示意图，其符合我们上述描述的应用模式，让骨干网里同时传输两种服务模式。爱立信这里并没有直接告诉我们如何实现这种无缝对接。但已有很多技术性论文阐述了这一点。如果要把图1的模式现实化，最容易想到是把图中的Co-exister用一个WDM器取代，即采用波分复用，使用两个不同的波长来传输两种不同的服务。但简单的这样做，会带来很多麻烦。最直接的问题是在ONU端，新旧用户通过分束器都会接收到两种业务，如何区分开呢，通常我们必须要在每个ONU前加一个粗解复用器。这对用户数量巨大的局域网，显然不是一个经济性的解决方案。换个角度，我们所期望的无缝升级就是不对已存在的ONU做任何改进，而只对新服务使用的那些ONU做一些小的客户端升级，让其享受更新的带宽服务。类似的实现方式也有不少，比较典型的是图2所示，Bell实验室的一个方案。
图2. Bell实验室建议的NG1方案
图中可以看到，该计划仍使用四个波长，两个支持原EPON/GPON服务上下行传输，另两个支持新的10Gb/s服务上下行传输。而在下行方向上，新服务使用略大的波长做载波。在OLT，新老服务被独立调制后经过一个波分复用器复用到骨干网传输。这里有特色的是新服务信号的调制方式，可以从图2看到，新服务没有被调制在载波基带上，而被调制在边带上。而老服务信号采用正常的调制方式。在ONU 端，我们知道每个ONU的构成上，通常都含有一个电子的低通滤波器(LPF)。因此在信号被探测后，在电子域，对老的那些ONU，可以容易的通过LPF滤除加载新服务的那些边带信号(近似于噪声的影响)。而享用新服务的那些ONU则需要一个CWDM器来区分两个波长信号。从图2可看到，采用这样的技术策略，对原有老用户，没有做任何改动，却避免了来自新服务的串扰影响。而对新用户，则需要使用一个2×1的粗波分复用器，这样的器件，采用光纤熔融拉锥工艺，单个成本通常在几十块钱以内。
总结来看，NG1将仍使用时分复用模式，如何对现有系统做最小改动，实现最大兼容才是关键。而新服务毕竟具有更高传输速率，特别对超过10Gb/s的系统，色散成为影响信号质量的最关键系统损伤因素。如何有效维持数据在原有系统里稳定传输，抑制串扰呢,显然，
我们在前述的技术框架下，只能对新服务的OLT和ONU做适当改进。我认为，以下两种技术非常适合NG1支持高比特率新服务应用:
1.光学双二进制调制: 如图3所示
图3. 光学双二进制调制原理示意图
通常的强度调制，以两个不同的强度阶表示数字信号的“1”和“0”。所谓光学双二进制调制最直观的想法是在“1”和“0”间引入一个新的强度阶“0.5”，这样频谱利用效率便得到加倍。但显然这样的三阶强度调制会给信号检测带来压力，对探测器要求大大提高，不是经济的选择。因此通常所说的光学双二进制调制是指图3最右边所示，仍使用两个强度阶来表示“1”和“0”，但使用两个不同的相位“0”和“π”来产生“1”和“-1”，实现类似的三个阶。具体到实现方式上，就是先对信号进行一次OOK强度调制，再进行一次相位调制，产生AM-PSK这样的强度-相位混合调制。
为什么建议进行光学双二进制调制呢,原因有两个，其一自然是频谱利用效率得到翻倍，但这只是次要原因;其二是该格式的色散公差比起单纯的强度调制得到翻倍，这才是该技术受到瞩目的关键所在。通常的光学双二进制调制能达到?600 ps/nm的色散公差，这对大多数城域接入都足够了，不必再使用很多价格昂贵的色散补偿光纤。
图4. 不同调制格式下的信号谱宽比较
通常存在这样一个经验关系，信号传输的色散公差与其谱宽的平方成正比。图4比较了几种常见信号调制格式的谱宽，可见到红线所示的光学双二进制调制具有
最窄的线宽，这说明其天然具有良好的色散抵御力，甚至好于我们常提到的DPSK 格式。
2.电子色散补偿(EDC):
前面提到的光学双二进制是从调制上来对色散的影响打了一个预防针。但对长距离传输，色散的累积影响，不可避免的会恶化高速信号质量，导致误码。这就需要对色散进行补偿。前面说了对NG1，补偿只能发生在新客户的ONU端。这里我推荐的是EDC，电子色散补
偿。但对该技术，一直以来都是富有争议的话题。很多公司推崇具有强大补偿能力的光学色散补偿方法，例如具有很多相关成品的Civcom和TeraXion公司。而另一派则推崇灵活且廉价的EDC技术，比如AMCC、Broadcom 和Scintera等公司，都有成熟的EDC模块，可以与探测器直接集成使用。从我的角度，我更推荐使用EDC技术，特别是对NG1应用，毕竟提倡的概念是升级，当然成本是最重要的考量因素。更何况，EDC的补偿力也并不弱。且其实现起来非常灵活，信号经过探测器转换为电信号后，经过一个DSP模块，以数据图像处理的方式，滤除色散影响，恢复出传输信号。简单又实用。
二、WDM-PON的成本降低:
时分复用到了10Gb/s以上的传输，已经越来约接近容量极限。因此如果要推广更大容量的系统，必须要采用新技术。而比较来比较去，似乎只有WDM-PON最有希望。需要特别注意的是，与NG1不同，NG2由于基于新的技术组网，因此我们不再是对原系统进行升级，而是重新组网，新铺设主干线。这时候考虑对旧服务的兼容不再是关键，而应该把重点放在如何有效降低整个网络的建设和运营成本上。而WDM-PON哪都好，就是价格不好。所以，目前的问题就卡在这，如何有效降低WDM-PON的成本是这一步如何走的关键。
就原理上，降低WDM-PON成本，有两个主要考虑方向，一是优化网络结构，二是降低器件成本。优化网络结构，可做的工作有很多，举个例子，我们可以优化网络拓扑结构，在使用最小数量EDFA、色散补偿光纤的情况下，获得相对最优的性能。对器件成本的降低，最主要的是降低光源成本。我们知道WDM技术，最终目标是用波长取代IP的作用，每个目标用户分配一个波长。在下行方向上，我们可以通过一个宽带光源，调制不同波长信号，经过复用器复用在一根光纤上传输，到终端通过解复用器，各个波长分开到达目标客户端。这并没有什么问题。但上行端就不容易了。要知道对典型的点对多点网络，存在数量庞大的ONU群体，如果我们在每个ONU上都使用一个光源，那整个系统的成本就是无法接受的了。为此，眼下有个非常时髦的概念，就是“无色”光源。所谓光源的无色，就是说将光源中心化，局域化，在ONU尽量不使用光源，而力求对已有波长信息再利用。通过减少光源数目，甚至只用一个光源来降低整个系统成本，实现波分复用应用。现有的光源无色化方案有很多，这里仅举一个例子，
图5. 光源无色化应用的WDM-PON
如图5所示，整个网络中仅在OLT存在一个宽带光源，其光谱范围至少覆盖使用波分复用器AWG的两个相邻自由光谱范围(FSR)。在发射端，仅第二个FSR的波长被用来调制信号，下行传输用。由于AWG是典型的线性器件，因此具有环形光谱响应特性，这样在RN，使用解复用器后，对特定的ONU，例如ONUn，将有两个波长输出，如图中标识的λUn和λDn。对每个ONU，通过一个WDM滤波器，将λUn
和λDn分开，其中λDn信号被探测解调。而空白波长λUn直接照射在一个反射式的半导体放大器(RSOA)上，用于上行信号调制。这里的RSOA起到三个作用，其实是可以对信号预放大，其二是相当于一个强度直
接调制器，对上行信号调制，其三是由于其工作于增益饱和区，因此对噪声具有较强抑制力。图5所示的系统，通常被称为使用RSOA的无色WDM-PON。这里以它为例，主要是因为该模式简单，且原理非常清晰，能够容易的解释无色化的含义。但并不是说该方式是最好的，最起码来说RSOA的调制速率不高，不可能用于超过2.5Gb/s的调制。因此，近年来类似的系统时有报道，原理类似，但采用不同的器件，例如RSOA可换成反射式电吸收调制器等。但这些方法至少从目前来看，都是互有优劣，不存在绝对最佳的方案。
至于爱立信从成立GigaWaM小组以来，这几个月是否有什么实质性的突破，来降低WDM-PON的成本，目前尚是个未知数。
三、超高速超大容量PON:
由于WDM-PON的信息复用模式与TDM不同，因此对40Gb/s的系统，如果采用了WDM-PON，例如使用的AWG有32个通道，那么单通道的调制速率也仅仅
1.25Gb/s，这样色散、非线性的影响都并不强烈。而第三代PON，所说的超大容量，超高速，是说单通道调制就达到或超过40Gb/s的系统。与单通道10Gb/s的系统不同，此时不仅色散会严重恶化信号质量，非线性，以及PMD同样会对传输产生致命影响。因此，这里我对这样的系统，概括近来最有应用潜力的三项技术，并重点揭示他们的整合优势:
1.偏振复用技术:
偏振作为光的一个基本物理属性，和波长、时间、频率等参数一样，都可以用于信息复用。而传统系统要使用偏振复用并不容易，因为光纤中的偏振态会随着传输距离的增加而改变，特别对于高速系统，由于偏振相关损耗(PDL)和偏振模式色
散(PMD)的交互影响，信号质量的稳定性值得商榷。但对于超高速，超大容量系统，偏振复用的使用能够简单的让单通道传输容量加倍，其常规现方式如图6所示。
图6. 偏振复用的实现
2.差分四相相移键控(DQPSK)调制格式:
DQPSK是近年来非常受关注的信号调制格式。和偏振复用一样，使用DQPSK调制也能将频谱利用效率加倍。两者的差别可以从图7看到。
图7. 偏振复用与DQPSK概念比较示意图
我们知道相位漂移监控(DPSK)是非常受关注的调制格式，因为其是基于相位上的“0”和“π”来表示两个不同的信号阶，因此强度上维持了常数的包络。这对高调制速率信号很有意义，因为常数强度包络对非线性具有良好的抵御力。但是从图中可以看到，DPSK是典型
的二进制调制，频谱利用率不高。为了进一步提高频谱利用率，有两种技术可以被采用。其一是上面提到的偏振复用技术，其二就是DQPSK调制格式的采用。我们对比图7和图3就可以容易的理解，DQPSK本质上就是一种光学双二进制调制，在“0”和“π”之间引入了“π/2”这个中间参考阶，进而将频谱利用率翻倍。
当然，如图7所示，如果我们同时采用偏振复用和DQPSK调制，就可以将频谱利用率提高四倍。和前面提高的光学双二进制调制类似，DQPSK格式除了在频谱利用率上具有优势，同时也能提高对色散、非线性以及PMD的公差。
3.相干检测技术:
我们知道现有的光通信系统都是非相干系统，当然采用的检测技术基本都是以直接探测为基础的非相干检测。相干探测则常采用零差和外差两种方式。显然其实现起来比非相干检测要难很多，要求也高很多。但相干检测从性能上具有明显优势，首先其高灵敏度特性能有效提高无中继传输距离，其次相干检测能显著抑制噪声的影响，降低带间串扰的影响，这对密集波分复用系统尤为有利。
4.三种技术结合使用的集团优势:
以上谈到的三种技术，都是近年来研究密集，受关注颇多的技术。但可以看到，单独用任何一项，尽管具有很多优势，但也具有很多难点。如果权衡性价比要求，似乎为改善性能带来的额外成本问题，会让技术推广得不偿失。但我们结合使用这些技术，却能实现良好的优势互补，产生1+1>2的独特效果。
例如，我们知道偏振复用能将频谱利用率加倍，但其对偏振非常敏感，特别对高速系统，由于PMD的影响，偏振态的微小变化既会影响复用效果，也会影响信号传输质量。显然，单独应用偏振复用，我们必须对偏振严格控制，并对PMD监控，补偿。但如果我们同时使用偏振复用和DQPSK调制格式，因为DQPSK对色散、非线性、PMD都具有很高的公差，使得两种技术结合使用时，偏振复用也不再对PMD影响那么敏感。起到了优势互补的作用。
图8. 结合使用偏振复用、DQPSK的相干检测系统
此外，对偏振复用的系统解复用也是一个难点，需要附加的元器件和子系统都相对昂贵。图8给出了对偏振复用、DQPSK混合使用系统的相干检测系统。从图中可以看到，相干检测系统本身就可以用于对相位调制的DQPSK信号解调。同时在相干探测，将光信号转换为电信号后，就能在电子域对偏振复用的信号进行偏振解复用。使得三者变得都很容易。这样的混合系统既集成了各自的独立优势，又能难点互补。总结来看，三者的混合技术具有如下特点:
(1) DQPSK+偏振复用，能获得最大化的频谱利用率，每字符加载四字节信号;
(2) DQPSK为系统提供了对色散、非线性和PMD最大化的公差; (3) 相干检测可以和相位解调并行使用，且能在电子域对偏振复用信号解复用; (4) 用于偏振解复用的DSP模块同时也能用于电子色散补偿功能，并可对非线性、PMD在电子域进一步补偿。
作一个总结，我在这里就个人知识背景，总结了未来一段时间内，无源光网络的发展趋势，就技术选择和预期提供的网络容量来讲，可分三个台阶。每个台阶都有自己的焦点问题，和富有潜力的技术。
以太网无源光网络介绍
以太网无源光网络介绍(EPON) 原理： EPON是一种光纤接入网技术，它采用点到多点结构、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，他有低成本；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 以下是网络拓扑图：. 接入系统的特点 系统由局端机房设备﹙OLT﹚、用户终端设备（ONU）、光配线网（ODN）三个部分组成。 局端（OLT）与用户（ONU）之间仅有光纤、光分路器等光无源器件，无需租用机房、无需配备电源、无需有源设备维护人员，因此，可有效节省建设和运营维护成本； 采用单纤波分复用技术（下行1490nm，上行1310nm），仅需一根主干光纤和一个OLT，传输距离可达20公里。因此可大大降低OLT和主干光纤的成本压力；
设备介绍 华为 SmartAX MA5680T(OLT) 华为 SmartAX MA5680T-EPON/GPON系统OLT光接入设备是华为EPON/GPON系统中OLT （Optical LineTerminal）设备，和终端ONU（Optical NetworkUnit）设备配合使用，可以提供EPON/GPON接入业务，满足FTTH（Fiber To The Home）光纤到户、FTTB（FiberTo The Building）光纤到楼、基站传输、IP专线互联、批发等组网需求。MA5680T拥有海量的交换容量达到400G，每槽位带宽高达10G，并且支持20G的上行带宽。MA5680T是目前业界第一款T比特（1000G）的宽带接入产品。 MA5680T支持目前所有的光接入方式，包括：EPON、GPON、千兆光以太网、百兆光以太网，只需插入不同的接口板就可以支持不同的光接入方式，各种光接口板可以随意的混插，为运营商提供了一个极其灵活的光接入平台：可以提供EPON和GPON的接入方式，实现FTTX，并且可以避免技术选择的风险；可以提供千兆光以太网接口，作为DSLAM或交换机的光汇聚设备；可以提供百兆光以太网接口，作为大客户的高速接入；MA5680T作为接入层光纤接入的汇聚平台，可以为运营商提供丰富的光纤接入手段，满足接入层多样化的接入需求和多元的光接入手段相配套的，是多样化的远端ONU，根据光纤延伸的位置不同，MA5680T可以提供不同类型的ONU，包括家庭型、楼道型、户外型等，为运营商提供完整的FTTX解决方案。特别是MDU设备，上行支持EPON/GPON/GE接口，下行支持ADSL2+/VDSL2双绞线接入，与MA5680T配合，实现光进铜退，在现有的铜缆网上提供高速的宽带接入。 光分路器（ODN）：光网络系统也需要将光信号进行耦合、分支、分配，这就需要光分路器来实现。光分路器又称分光器，是光纤链路中最重要的无源器件之一，是具有多个输入端和多个输出端的光纤汇接器件，常用M×N来表示一个分路器
无源光网络(PON)和有源光网络(AON)技术比较
无源光网络（PON）和有源光网络（AON）技术比较 深圳市首迈通信技术有限公司 摘要：本文对无源光网络（PON）和有源光网络（AON）在网络结构和技术性能进行比较，分析两者在我国FTTH市场的适应性，阐述我国对FTTH接入技术的选择。 光纤到户（Fiber To The Home——FTTH）接入技术作为未来最终的、一劳永逸的宽带接入解决方案，在日本和美国已得到广泛应用（共有用户约500万）。在我国FTTH尚处于明芽阶段，尚未有商用的FTTH接入网络，但FTTH在我国已得到了越来越多的关注。现有的FTTH技术主要包括无源光网络（Passive Optical Network——PON）和有源光网络（Active Optical Network——AON），AON 接入技术又称小区交换有源光网络接入技术（Remote Office AON——RAON），它们各有优势，适合于不同的应用环境。本文在对它们的网络结构和技术性能进行比较，并结合我国住宅小区的特点，比较上述两种FTTH技术在我国住宅小区应用的优劣，浅析我国住宅小区对FTTH接入技术的选择。 1. 几种FTTH接入技术 最早的FTTH技术是光纤从电信运营商中心机房拉至用户家里以点对点（P2P）的方式组网，如图1.1所示。其能轻易提供100M或1G带宽，网络结构简单，运营维护成本低，支持数据、话音和视频等多种业务，支持目前和未来各种宽带应用的能力。但这种接入方式显然有其明显缺点：过分依赖光缆资源，光纤链路过长过多；由于中心机房离用户较远（一般平均距离在4—5km），这种大芯数远距离光缆铺设成本非常高，尤其在国内城市几乎不可能；一般中心机房覆盖区域大，用户众多，设备和光缆配线集中在中心机房需要大量空间。目前，这种P2P的FTTH技术只应用在大客户（如大型企业、重点单位等），在FTTH接入中将很少使用。 目前谈论最多的FTTH接入技术是基于一点对多点（P2MP）网络拓扑结构的无源光网络（Passive Optical Network—PON）的FTTH接入网，如图1.2所示，在靠近用户时使用光分配器（Splitter）实现一点对多点（P2MP）的网络结构。PON根据其传输协议的不同又分为基于ATM的APON、基于Ethernet的EPON、和基于General Frame Protocol的GPON三种技术标准。下行采用广播方式，而上行采用TDMA方式。PON从中心机房至用户的整个接入网为无源网络，具有易于维护、节约大量光缆资源、减少中心机房设备与配线等技术优势，同样具有支持数据、话音和视频等多种业务的能力。但PON自身存在的缺陷也制约了它的发展。首先，多种技术标准的存在，何种将成为未来主流标准尚无法确定；其次，系统的光发射模块要求高功率激光器和突发性收发能力，要求系统具有测距、带宽动态分配和信号加密等复杂功能，使设备成本高昂；再次，多用户共享有限带宽（一般16或32个用户共享622M或1.25G），带宽升级技术复杂。迄今为止，PON在世界范围内尚未能得到大规模应
全光网络介绍-论文型
1 全光网络技术及发展 一、前言 21世纪的到来，人类社会进入了信息化高速发展的时代，随着Internet的迅速发展，信息网络的应用渗透到社会的各个领域。信息通讯量的急剧增加和全业务服务的需要，使得现有的基础网络难以适应。现有通信网络中，各个节点要完成光/电、电/光的转换，而其中的电子器件在适应高速、大容量的需求上，存在着带宽限制、时钟偏移、严重串话、高功耗等缺点，因此产生了通信网中的“信息瓶颈”现象。而光纤通信技术凭借其巨大潜在带宽容量的特点，成为支撑通信业务中最重要的技术之一。为了充分发挥光纤通信的极宽频带、抗电磁干扰、保密性强、传输损耗低等优点，人们提出了全光网的概念。 二、全光网的概念 全光网的含义是指网络中端到端用户节点之间的信号通道保持着光的形式，信号传输与交换全部采用光波技术，即数据从源节点到目的节点的传输过程都在光域内进行，在各网络节点的交换则使用高可靠、大容量和高度灵活的光交叉连接设备。由于网络中不用光电转换器，允许存在各种不同的协议和编码形式，信息传输具有透明性。为区别于现有光通信网络，上述性能的光通信网络我们称为全光网。
三、全光网的主要技术 全光网的主要技术有光纤技术、SDH、光交换技术、OXC、光复用／去复用技术、无源光网技术、光纤放大器技术等。 3.1光纤技术 光纤作为传输光信息的载体，光纤技术的发展直接决定着光网络技术的发展。当光纤的直径减小到一个光波波长时，光在其中无反射地沿直线传播，这种光纤称为单模光纤。单模光纤传输具有内部损耗低、带宽大、易于升级扩容和成本低的优点。下面介绍一下单模光纤传输的特性及对传输速率的影响： 1、频带宽，通信容量大。目前可用的850nm波长区、1310nm波长区和1550nm波长区所对应的固定带宽就有约60THz。巨大的频带带宽是光纤最突出的优点，这对传输各种宽频带信息意义十分重要。 2、损耗低，中继距离长。单模光纤的衰减特性有随波长递增而减小的总趋势，除了靠近1385nm附近由OH根造成的损耗峰外，在1310nm-1600nm间都趋于平坦。现在一般都使用1310nm波长区和1550nm波长区，由于最低衰减常数（0.2dB/km）位于1550nm附近，因此长距离光纤传输系统仍就都采用1550nm波长区。 3、色散。色散是指光脉冲在光纤中传播的过程中会散开的现象。随着传输速率的提高，色散成为传输系统中不可忽视的因素。它会导致脉冲间的干扰，造成不可接受的误码率，其数量和波长有关。 4、非线性效应。系统中使用EDFA，使送进光纤的光功率增强很多，
H3C S3600-2P-OLT 以太网无源光网络(EPON)产品彩页
H3C S3600-2P-OLT 以太网无源光网络（EPON） 产品 1 产品概述 H3C S3600-2P-OLT 是杭州华三通信技术有限公司（以下简称H3C公司）推出的新一代盒式OLT设备，同时兼备EPON接入和二层交换机功能。 H3C EPON系列产品包括机架式光线路终端（OLT：Optical Line Terminal）设备和S3600-2P-OLT 1U盒式OLT设备，及ET系列、 S31系列光网络单元（ONU：Optical Network Unit）设备。 H3C S3600-2P-OLT设备提供上行2 GE电口+2 SFP Combo接口。下行2个千兆EPON 接口，分光器最大提供64个光分支，系统最大可支持128个ONU。产品主要面向电信运营商提供最后一公里光纤接入，大客户宽带接入解决方案，同时也适用于广电企业HFC双向改造，以及政府、公安、大型企业的高清晰视频监控传输和融合语音、视频综合接入的三网合一应用。 该产品基于H3C自主知识产权的Comware V5操作系统，充分考虑稳定性、维护性、易用性和可操作性，在提高用户生产效率的同时，保证了网络最大正常运行时间，从而降低了客户的总拥有成本（TCO）。 2 产品特点 z高可靠性设计： 上行链路支持Smart-Link双上行控制协议，支持链路聚合负载分担；PON接口支持光纤备份。上下行链路均支持保护机制，无单点故障。 z丰富的软件功能： S3600-2P-OLT设备支持丰富的2层协议，如ACL、MSTP、Smart-Link、RRPP、DLDP、LACP等，满足多业务运营需要。 z完善的安全保护机制： 内置安全机制，可从控制、管理、转发三平面全方位保障网络设备的安全。内置协议报文攻击识别模块，防止协议报文攻击；安全的SNMPv3网管协议；IP、VLAN 、MAC和端口等多种
吉大19春学期《无源光网络技术及应用》在线作业二
(单选题)1: 管理单元（AU）是提供高阶通道层和复用段层之间适配的（）。 A: 网络结构 B: 通路 C: 信息结构 D: 逻辑结构 正确答案: (单选题)2: 光纤通信指的是（）。 A: 以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式 B: 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式 C: 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式 D: 以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式 正确答案: (单选题)3: （）主要完成城域网内部信息的高速传送与交换，实现与其他网络的互联互通。 A: 核心层 B: 通道层 C: 汇接层 D: 接入层 正确答案: (单选题)4: 目前实用的（）骨干网是由高速光纤传输通道相连接的大容量（）路由器构成的。 A: 核心、SDH B: 分组、共享 C: 数据、高端 D: 传送、交换 正确答案: (单选题)5: 光网络是由（）、城域网和光接入网构成。 A: 骨干网 B: 交换网 C: 管理网 D: 业务网 正确答案: (单选题)6: 在波分复用系统中的OTU负责将（）光信号转换成符合G.957技术标准的光信号。 A: 非标准波长 B: 放大 C: 整形 D: 非线性 正确答案:
(单选题)7: 多业务传送平台的英文缩写是（）。 A: WDM B: SDH C: ASON D: MSTP 正确答案: (单选题)8: 宽带城域网分为核心层、汇聚层和( )。 A: 通道层 B: 接入层 C: 复用段层 D: 应用层 正确答案: (单选题)9: （）负责将MAC客户的帧、OAM PDU和环回帧分别传递给相应的实体。A: 复用器 B: 传送器 C: 解析器 D: 控制器 正确答案: (单选题)10: 不属于无源光器件的是（）。 A: 光定向耦合器 B: 半导体激光器 C: 光纤连接器 D: 光衰减器 正确答案: (多选题)11: 光耦合器的性能指标包括（）。 A: 插入损耗 B: 附加损耗 C: 反射损耗 D: 方向性和均衡性 正确答案: (多选题)12: LMDS可采用的波道配置方案有4种，基本信道间隔为（）。 A: 3.5MHz B: 7MHz C: 14MHz D: 28MHz 正确答案: (多选题)13: MSTP支持多种业务接口，主要包括（）。
无源光网络技术及应用
一、问答题（每小题10分，共60分） 1.简述PON网络中的OLT的作用 OLT的作用是为光接入网提供网络侧与业务节点（对于窄带业务，业务节点设备就是本地交换机）之间的接口， 并经一个或多个 ODN与用户侧的ONU通信，OLT与ONU的关系为主从通信关系。OLT可以位于交换局内，也可位于远端。 2.简述PON网络中，ONU的服务功能模块的功能 ONU服务功能块提供用户端口功能，包括提供用户服务接口并将用户信息进行有效的适配（将其适配到64kbps或 N×64kbps。）。该功能可以提供给单个用户或一群用户，也能按照物理接口来提供信令变换功能。 3.简述低幅伪随机码测距法测距过程 测距时，OLT先向需测距的ONU发出测距指令；ONU收到指令后，向上发出特定的一个幅度很小的伪随机码。由于此信号幅度很小，相对于业务数据不会产生误判，所以测距过程中不用中断其他在ONU中运行的业务。在OLT接收端，利用相关检测的方法，将信号到达相位提取出来从而得到ONU的环路时延。 4.简述多点MAC控制子层产生的MAC控制帧有哪几种？ 有5种 ：分别是 授权MAC控制帧 ： 报告MAC控制帧 ：注册请求MAC控制帧 ：注册MAC控制帧 ：注册确认MAC控制帧 ： 5.简述GPON核心模块组成及各部分功能 GPON 由ONU、OLT 和无源光分配网组成 OLT 为接入网提供网络侧与核心网之间的接口, 通过ODN与各ONU 连接。 作为PON 系统的核心功能设备, OLT 具有集中带宽分配、控制各ONU、实时监控、运行维护管理PON 系统的功能。ONU 为接入网提供用户侧的接口, 提供话音、数据、视频等 多业务流与ODN 的接入, 受OLT 集中控制。 在同一根光纤上, GPON 可使用波分 复用(WDM)技术实现信号的双向
浅谈无源光网络技术在电力系统中的应用
浅谈无源光网络技术在电力系统中的应用 发表时间：2018-06-25T15:39:02.747Z 来源：《电力设备》2018年第5期作者：钟建锋陈杰[导读] 摘要：随着我国智能电网的不断发展，配网自动化建设显得更加紧迫，而无源光网络在配网自动化建设中显得十分重要，且具有可靠性高、成本低等优点。 (国网浙江瑞安市供电有限责任公司 325200) 摘要：随着我国智能电网的不断发展，配网自动化建设显得更加紧迫，而无源光网络在配网自动化建设中显得十分重要，且具有可靠性高、成本低等优点。本文根据以往工作经验，对无源光网络结构及各部分功能进行总结，并从网络架构和组网方式、配电主站至变电站 通信网络建设、变电站至配电终端通信网建设、安全防护方案设计四方面，论述了无源光网络技术在电力系统中的应用。 关键词：无源光网络技术；电力系统；网络架构前言：近年来我，我国电力行业进行了深入改革，促使了该行业迅速发展。为此，我国相关部门提升了对电力行业发展的重视程度，并加大对配单自动化建设的投入。在此环节之中，主要是对通信系统进行建设，使得10kV配电子网与主网之间实现了信息传输，这种网络具有数量大、分布广等优点，但工作环境相对较差。因此，相关部门在保证价格低廉、网络稳定的同时，还需要为维护工作提供方便。 1.无源光网络结构及各部分功能 无源光网络的结构图如图1所示，从图中也可以看出，，无源光网络属于一种树型网络结构，各种模块的功能如下：首先是OLT，该结构可以为光接入网提供网络与业务之间的连接点，并通过ODN与用户侧实现通信。整体来看，OLT与ONU之间的关系以主从关系为主，在实际运行过程中，OLT可以存在于交换局内部，也可以位于较远端，可实现数字交叉功能和传输复用功能等。其次是ODN，它可以在OLT 和ONU之间提供合理的传输手段，帮助整个系统完成信号功率分配和合成任务。在制作过程中，ODN主要由无源光器件、配网线等组成，主要以树型分支结构为主，可发挥出业务复用等功能。最后是ONU，它主要是为接入网提供用户侧接口，位于ODN用户侧，主要功能是将ODN信号进行终结，并为用户提供合理的业务接口。 图 1 无源光网络结构图 2.无源光网络技术在电力系统中的应用 2.1网络架构和组网方式 在整个电力通信系统之中，主要包括以下两个部分：骨干通信网和通信接入网，其中通信接入网又分为10kV通信接入和0.4kV通信接入网。从以往应用过程来看，第一层为电力主网架骨干通信网，该网络在应用过程中将会覆盖所有35kV以上的全部变电所、个人用户等组织，可以涉及到变电站的所有业务。该层次在通信网络中处于核心地位，具有极高的应用可靠性。例如，在某项工程建设之中，所使用的SDH设备传输容量为622M，基本上与应用带宽的需求相符，但为了保证带宽的稳定运行，可进一步提升太网板和路由器设备数量，最终实现纯IP接入的接入方式。第二层为通信接入网，主要由变电所低压出线侧传导至各级储能装置之中。该层在通信网络之中始终处于中间位置，为馈线的自动化发展提供主要的通信支撑条件。整体来看，该层对业务可靠性、运行环境等具有较高需求，可提供的接入方式也有很多，如IP、RS232等[1]。 2.2配电主站至变电站通信网络建设 例如，在朔州市城区配电自动化主站建设过程中，距通信机房地点仅有200米，为了满足信息的交互性和安全性，同时对枢纽节点进行容灾备份，在本次建设过程中，工作人员应用了一套ZXMPS385Aa设备，对城区自动化主站进行合理调配，调配的对象包括南门变电站、城西变电站等6条光缆，从而实现配电站信息点的全面建设。另外，还可以通过GPRS通信网络，利用各大运营商与配网主站进行相应连接。在此过程中，终端设备只有一个固定的接入点，与相对应的GPRS网络进行连接，在完成远程数据参数设置的同时，实现远程操作等功能。 2.3变电站至配电终端通信网建设 首先是接入层的技术比较，在配电通信网之中，无源光网络技术可以利用已经建成的SDH骨干层光纤进行网络通信，而在变电站和配电终端解决方案过程中，必须采取多种通信方式。另外，无源光网络主要以太网无源光网络技术为基础，并采用多点结构、无源光纤传输等提供多种业务，该方式在应用过程中具有成本低、扩展性强等优势，与现有的太网可以完全的兼容在一起，实现配电自动化的有效应用。而在有源光纤专用网通信技术应用过程中，如工业以太网、SDH技术等，具有资源浪费大、无法抗多点失效等缺点，一般在电力系统中不会被采用。最后是无线公网技术的应用，目前，无线公网通信主要包括GPRS、CDMA等，该技术既有优点，也有明显的缺点，不能对配电自动化的整体需求进行满足，只能在过渡期的分遥控站点中进行使用。 2.4安全防护方案设计 在主站安全防护之中，配电网调度自动化系统与其他系统连接之中会采用逻辑隔离防护措施，但无论是对哪一种通信进行应用，自动化主站在建设过程都应该与国家规定的标准相符。而在专用的传输通道建设过程中，可选取串联配网安全网关等安全模块，并对控制指令和参数指令进行相关签名操作，从而实现对主站身份的鉴别性保护。而在重要子站和终端通信过程中可以实施双向认证加密，并实现身份的双向鉴别，确保文件的机密性和完整性。除此之外，在无源光网络技术在电力系统应用过程中，需要使用专用的正反隔离装置，实现自动化系统的有效隔离[2]。
pon 无源光网络总结
OLT提供网络侧接口并连至一个或多个ODN，完成下行电到光、上行光到电的转换，以及分配和控制各信道的连接，并对各个光电接口实施监控，提供OAM功能。ODN为OLT和ONU提供光传输手段，主要功能是完成光信号功率的分配，完全出光纤无源器件组成，这也是PON名称的由来。ONU提供用户侧接口并和ODN相连，完成下行光到电和上行电到光的转换，还要完成对语音信号的数／模和模／数转换、复用、信令处理和维护管理功能，实现各类业务的接入。AF(Adaption Facility适配设施)为ONU和用户设备提供适配功能，它可以包含在ONU内，也可以完全独立。 无源光网络中采用的接入方式主要有：光纤到家(FTTH：Fiber to the Home)、光纤到 大楼(FTTB：Fiber to the Building)、光纤到路J,2／(FTTC：Fiber to the Curb)、光纤到办公室 (F’兀O：Fiber to the Office)、光纤到小区(FTTZ：Fiber to the Zone)及光纤到节点(FTTN：Fiber to the Node)等等。各种接入方式的主要区别在于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(从OLT到ONU)是点对多点网络，OLT始终拥有整个下行带宽。在上行方向(ONU到OLT)，PON是多点对一点的网络，多个ONU都向一个OLT发送数据，共享干路光纤带宽资源。因此，在上行方向应该采用信道分割机制来避免发生碰撞，公平 有效地利用主干光纤的传输资源。根据信道分割机制的不同，实用的PON技术大致分为两类：一是基于时分复用技术的无源光接入网(TDM．PON)；二是基于波分复用技术的无源光接入网(WDM—PON)。 PON网络的突出优点是消除了户外的有源设备，所有的信号处理功能均在交换机和用户宅内设备完成，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。而且这种接入方式的前期投资小，大部分资会可以等到用户真J下接入时才投入。它的传输距离比有源光纤接入系统的短，覆盖的范围较小，但它造价低，无需另设机房,维
以太网无源光网络浅析
在电力系统中分配电能的网络称为配电网，它是将高压电变成农业用电、商业用电和居民用电的电网，由架空线或配电线路、配电所或柱上降压器构成。配电自动化系统（DAS，Distribution Automation System）利用现代计算机及通信技术，将配电网的实时运行、电网结构、设备、用户以及地理图形等信息进行集成，实现配电网运行状态监控及管理的自动化、信息化。DAS主要由配电主站系统、配电子站监控系统、通信系统、配电网现场终端组成。其中，现场终端包括：安装在变电站、开闭所的站内监控终端，即RTU（Remote Terminal Unit,远方终端单元）；安装在线路环网柜内、柱上开关上的线路监控终端，即FTU(Feeder Terminal Unit,馈线终端单元)；安装在配电变压器上的配变监测终端，即TTU （Transflrmer Terminal Unit,变压器终端单元）。这些终端向主站传送断路器、负荷开关、变压器等配电设备的运行数据，接收主站控制命令，完成开关的操作。综上所述，DAS需要借助有效的通信手段将控制中心的命令准确地传送到远方终端，并将反映远方设备运行状况的数据信息收集到控制中心。由于DAS中远方终端数量庞大，因此，如何合理选取通信方式来最大限度在满足DAS的性价比要求是值得关注的一个问题。 1.EPON技术介绍 1.1概述 EPON（以太网无源光网络）是一种新兴的宽带接入技术，由IEEE 802.3 EFM 研究组提出，在物理层采用了PON技术，在链路层使用了以太网协议，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，即频带宽、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 一个典型的EPON系统由光线路终端（OLT）、光网络单元（ONU）和无源光分路器（POS）组成，系统结构如图1所示。
无源光网络分析
无源光网络[浏览次数：约272次] ?无源光网络（PON）技术是为了支持点到多点应用而发展起来的光接入技术。 由于采用光纤作为传输媒质，并使用无源光分配网，P ON避免了外部设备的电磁干 扰和环境影响，减少了线路和外部设备的故障率，提高了系统的可靠性，同时节约了维护成本。窄带PON几乎没有怎么实际应用就被宽带PON（BPON）取代了，BPON目 前出现了APON、EPON和GPON这3种技术。 目录 ?无源光网络优势与核心构成 ?无源光网络原理 ?无源光网络（PON）需要FPGA设计的支持 ?无源光网络发展趋势 无源光网络优势与核心构成 目前，作为新一代接人技术的PON已经成为当前实现丌Tx的首选方案，下属BPON、EPON、GPON和WPON等多种技术，其应用范围也包含了宽带接人、TDM专线和基站回传等多个领域。与传统的网络结构相比，PON技术具有以下优点： (1)PON是无源的，因此会节省更多的网络建设费和网络运营维护费。 (2)PON可以实现多用户分担成本。PON协议所固有的安全性和带宽共享机制，可以确保用户共用线路的安全和透明。 (3)为相同数量客户提供业务的PON设备的体积更小，占用中心局的空间更少。 (4)PON同时支持传统语音业务和宽带业务，具备良好的业务扩展性，能平地滑向NGN 网络演进，还能轻松加载各种增值业务。 (5)PON支持所有住宅用户和许多商业用户共享一个接入网(包括物理层和协议层)，因而减少了分散的接入网的数量。 PON中最主要的三个部分，包括位于局端的OLT(OpticalLineTerminal，光线路终端)、终端ONU(OpticalNetwork Unit，光网络单元)以及ODN(Optical Distribution Network，光配线网)。PON“无源”是指ODN全部由光分路器(Splitter)等无源器件组成，不含有任何电子器件及电源。如图1所示。
无源光网络
无源光网络 1简介 概述 无源光网络（PON），是指在OLT和ONU之间是光分配网络（ODN），没有任何有源电子设备，它包括基于A TM的无源光网络APON及基于IP的无源光网络E/GPON。 具体原理 APON的业务开发是分阶段实施的，初期主要是VP 专线业务。相对普通专线业务，APON提供的VP专线 业务设备成本低，体积小，省电、系统可靠稳定、性能 价格比有一定优势。第二步实现一次群和二次群电路仿 真业务，提供企业内部网的连接和企业电话及数据业 务。第三步实现以太网接口，提供互联网上网业务和VLAN业务。以后再逐步扩展至其它业务，成为名副其实的全业务接入网系统。 PON的业务透明性较好，原则上可适用于任何制式和速率信号。特别是一个ATM化的无源光网络（APON）可以通过利用ATM的集中和统计复用，再结合无源分路器对光纤和光线路终端的共享作用，使成本可望比传统的以电路交换为基础的PDH/SDH接入系统低20%—40%。 APON采用基于信元的传输系统，允许接入网中的 多个用户共享整个带宽。这种统计复用的方式，能 更加有效地利用网络资源。APON能否大量应用的 一个重要因素是价格问题。第一代的实际APON 产品的业务供给能力有限，成本过高，其市场前景 由于ATM在全球范围内的受挫而不确定，但其技 术优势是明显的。特别是综合考虑运行维护成本， 在新建地区，高度竞争的地区或需要替代旧铜缆系统的地区，此时敷设PON系统，无论是FTTC，还是FTTB方式都是一种有远见的选择。在未来几年能否将性能价格比改进到市场能够接受的水平是APON技术生存和发展的关键。IPPON的上层是IP，这种方式可更加充分地利用网络资源，容易实现系统带宽的动态分配，简化中间层的复杂设备。基于PON的OAN不需要在外部站中安装昂贵的有源电子设备，因此使服务提供商可以高性价比地向企业用户提供所需的带宽。 组件 其概念是将光纤中继线从服务提供商的头端辐射到用户（如图5所示）。此系统具有以下组件： OLT （光线路终端）PON光纤在服务提供商设施处的终端。ONT（光网络终端）在用户位置的终端。OAS（光接入交换机）位于服务提供商处的交换机，它聚合来自所有用户的
无源光网络综述
一、无源光网络的概念 无源光网络（PON），是指在OLT(光线路终端)和ONU(光网络单元)之间的光分配网络(ODN)没有任何有源电子设备. PON（无源光网络）技术是一种点对多点的光纤传输和接入技术，下行采用广播方式、上行采用时分多址方式，可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓朴结构，在光分支点不需要节点设备，只需要安装一个简单的光分支器即可，因此具有节省光缆资源、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。 PON包括ATM-PON（APON，即基于ATM的无源光网络）和Ethernet-PON（EPON，即基于以太网的无源光网络）两种。 二、无源光网络的优势 无源光网络（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，是电信维护部门长期期待的技术。无源光网络的优势具体体现在以下几方面： （1）无源光网络设备简单，安装维护费用低，投资相对也较小。 （2）无源光设备组网灵活，拓扑结构可支持树型、星型、总线型、混合型、冗余型等网络拓扑结构。 （3）安装方便，它有室内型和室外型。其室外型可直接挂在墙上，或放置于"H"杆上，无须租用或建造机房。而有源系统需进行光电、电光转换，设备制造费用高，要使用专门的场地和机房，远端供电问题不好解决，日常维护工作量大。 （4）无源光网络适用于点对多点通信，仅利用无源分光器实现光功率的分配。 （5）无源光网络是纯介质网络，彻底避免了电磁干扰和雷电影响，极适合在自然条件恶劣的地区使用。 （6）从技术发展角度看，无源光网络扩容比较简单，不涉及设备改造，只需设备软件升级，硬件设备一次购买，长期使用，为光纤入户奠定了基础，使用户投资得到保证。三、基于ATM的无源光网络 1．APON技术简介 近年来，在接入网上使用ATM技术以提供视频广播、远程教育以及数据通信等多种业务的趋势越来越明显。在无源光网络上使用ATM，不仅可以利用光纤的巨大带宽提供宽带服务，也可以利用ATM进行高效的业务管理。自1993年以来，许多国家都竞相开始研究ATM-PON技术及其应用，并认为A TM-PON是最有前途的、能以较低成本提供宽带接入的方案。 APON技术发展得比较早，它还具有综合业务接入、QoS服务质量保证等独有的特点，ITU-T的G.983建议规范了ATM-PON的网络结构、基本组成和物理层接口，我国信息产业部也已制定了完善的APON技术标准。 A TM-PON采用的是点到多点的无源光网络，主要由OLT、ODN、ONU组成，由无源光分路器件将OLT的光信号分到树形网络的各个ONU。其应用包括FTTH、FTTB／C、FTTCab等多种配置结构。FTTB／C和FTTCab网络结构只是在应用上略有区别，可以看成一类。 FTTB／C／Cab可以提供PSTN、ISDN业务以及其它对称或非对称的宽带业务。 FTTH应用提供的业务大致同上，另外，FTTH可以考虑使用户内置ONU，使ONU的工作环境得以改善，再加上网络全部为光纤，使得维护工作量减少、成本降低。对于网络将来可能的带宽或业务升能，ONU可不作改动。 根据G.983规范，ATM无源光网络中，OLT最多可寻址64个ONU，PON所支持的虚通路（VP）数为4096，PON寻址可以使用A TM信元头中的12位VP域。由于OLT具有VP
吉比特无源光网络(GPON)技术及其标准化
吉比特无源光网络（GPON）技术及其标准化 陈 洁 摘要：本文对GPON的主要技术特征进行了描述，并进一步详细解释了协议分层功能、DBA 机制、ONU激活注册、OMCI等关键技术和原理，同时还介绍了GPON承载TDM业务的二种具体方式，以及GPON技术的标准化情况。 一．GPON技术的提出 GPON（Gigabit-Capable Passive Optical Network，吉比特无源光网络）技术是无源光网络（PON）家族中一个重要的技术分支，其它类似技术包括APON/BPON和EPON技术等。GPON是当前和未来2到3年内最受关注的光接入技术之一。 GPON的概念最早由FSAN（Full Service Access Network，全业务接入网联盟）在2001年提出，在此之前，FSAN/ITU还提出并标准化了APON/BPON技术（ITU-T G.983.x系列标准），IEEE也已经开始EPON技术的标准化工作并很快于2003年正式发布IEEE 802.3ah，这标志着EPON技术标准化工作的完成。FSAN/ITU推出GPON技术的最大原因是由于网络IP化进程加速和ATM技术的逐步萎缩导致之前基于ATM技术的APON/BPON技术在商用化和实用化方面严重受阻，迫切需要一种高传输速率、适宜IP业务承载同时具有综合业务接入能力的光接入技术出现。在这样的背景下，FSAN/ITU以APON标准为基本框架，重新设计了新的物理层传输速率和TC层，推出了新的GPON技术和标准。 二．GPON系统的构成 和其它PON技术类似，GPON也是一种采用点到多点拓扑结构的无源光接入技术，由局侧的OLT（Optical Line Terminal，光线路终端）、用户侧的ONU （Optical Network Unit，光网络单元）以及ODN（Optical Distribution Network，光分配网络）组成，其系统参考配置如图1所示。所谓“无源”，是指ODN中不含有任何有源电子器件及电子电源，全部由光纤和光分/合路器（Splitter）等无源光器件组成，没有昂贵的有源电子设备。 15
以太无源光网络技术在区域宽带网络中的应用
以太无源光网络技术在区域宽带网络中的应用 摘要近年来，伴随着我国经济的高速发展，我国的信息化建设取得了举世瞩目的进步，各种高新信息通信技术得到了广泛应用，电信业务也在逐渐向多样化发展，区域宽带网络成为提高信息网络利用率的重要组成部分。在区域宽带网络设计和建设中，应用以太无源光网络技术来实现区域宽带网络的优化是保证区域通信网络质量的关键。本文首先简介了宽带光网络技术，然后探讨了在区域宽带网络中应用以太无源光网络技术来实现区域宽带网络优化的方法，以期为区域宽带网络建设提供参考。 关键词以太无源光网络；区域宽带网络；优化 引言 随着网络技术的发展，区域宽带网络已经成为人们日常生活中必不可少的工具。為了充分满足人们对网络通信的需求，做好区域宽带网络优化尤为重要。在科学技术高速发展的当今社会，已经有不少宽带光网络技术出现在人们的视野当中。EPON网络技术属于其中一种，将其运用于区域宽带网络优化当中意义重大。 1 宽带光网络技术 1.1 无源光网络 无源光网络简称PON，是一种由光网络单元、光合/分路器、光线路终端组成的光网络技术。其主要采用树形拓扑结构，在中心局端放置光线路终端，连接和分配好控制信道，从而实现维护、监控、管理等功能。PON使用波分复用技术，可以同时处理上行、下行信号[1] 。无源光网络拓扑则是一种系统组网方式，最常见的无源光网络拓扑为光线路终端引出单线或者双线的组网方式。在无源光网络技术当中，还需要从接入网的角度做好无源光网络保护，从而确保接入网的可靠性。 1.2 以太无源光网络 以太无源光网络简称EPON，是一种采用无源光纤传输、点到点结构的新型光纤接入技术[2]。该技术能够利用以太网为用户提供更多的业务，同时，该技术的以太网协议运用在链路层，而无源光网络技术则运用在物理层，因此，以太无源光网络技术结合了以太网技术、无源光网络技术两者的优点，具有低成本、高宽带、扩展性强等突出优点，兼容性强，管理方便。因此，以太无源光网络技术目前已经被广泛运用到各种区域宽带网络当中，为人们的生活带来极大的便利。 2 应用以太无源光网络技术来实现区域宽带网络优化的方法
无源光网络EPON技术简介
无源光网络EPON技术简介 一、无源光网络的概念 1、光纤接入网 近年来，以互联网为代表的新技术革命正在深刻地改变传统的电信概念和体系结构，随着各国接入网市场的逐渐开放，竞争的日益加剧和扩大，新业务需求的迅速出现，有线技术（包括光纤技术）和无线技术的发展，接入网开始成为人们关注的焦点。在巨大的市场潜力驱动下，产生了各种各样的接入网技术。光纤通信具有通信容量大、质量高、性能稳定、防电磁干扰、保密性强等优点。在干线通信中，光纤扮演着重要角色，在接入网中，光纤接入也将成为发展的重点。光纤接入网是发展宽带接入的长远解决方案。 光纤接入网(OAN)，是指用光纤作为主要的传输媒质，实现接入网的信息传送功能。通过光线路终端(OLT)与业务节点相连，通过光网络单元(ONU)与用户连接。光纤接入网包括远端设备——光网络单元和局端设备——光线路终端，它们通过传输设备相连。系统的主要组成部分是OLT和远端ONU。 OLT的作用是为接入网提供与本地交换机之间的接口，并通过光传输与用户端的光网络单元通信。它将交换机的交换功能与用户接入完全隔开。光线路终端提供对自身和用户端的维护和监控，它可以直接与本地交换机一起放置在交换局端，也可以设置在远端。 ONU的作用是为接入网提供用户侧的接口。它可以接入多种用户终端，同时具有光电转换功能以及相应的维护和监控功能。ONU的主要功能是终结来自OLT的光纤，处理光信号并为多个小企业，事业用户和居民住宅用户提供业务接口。ONU的网络端是光接口，而其用户端是电接口。因此ONU具有光/电和电/光转换功能。它还具有对话音的数/模和模/数转换功能。ONU通常放在距离用户较近的地方，其位置具有很大的灵活性。 光纤接入网（OAN）从系统分配上分为有源光网络(AON，Active Optical Network)和无源光网络(PON，Passive OpticaOptical Network)两类。
无源光网络(PON)
无源光网络（PON）系统概述2008年12月12日 23:38 中电网 述PON技术沿革 第一代的PON采用TDM信号，例如DS1/E1信号等。其下行帧(downstream frame)是一个TDM帧，其时间槽是被指派给每一ONT之数据资料。对任何TDMA协定来说，上传的数据资料必需被分割成几个区块，以脉冲的方式传输。这些早期的PON从它们的上传TDM时间槽收集数据资料，并在所指定的上传脉冲时间槽中以较高的速度传送。对语音信号来说，这样可反应出许多语音样品。对封包数据资料来说，在一个对应的点对点信号中，就只是包在帧里要传输的一堆封包字节。 第二代的PON采用ATM，在将上传资料分割成区块做上传脉冲时提供了一个方便的协议。ATM则提供一个运载TDM流量和封包的机制来支持QoS。此时的ATM被认为是下一代网路的基础，并已经被用在DSL系统中的宽带接入。由OLT分配给ONT的上传脉冲时间槽主要是所允许传送的ATM信元数目。ITU-T G.983 Broadband PON (B-PON) 系列定义了一个由Full-Service Access Network (FSAN) 联盟所发展出的ATM PON (APON) 系统和协定。 由於IP封包包括更多的用户数据资料，同时IP封包一般都是在以太网帧中，因此在路由的过程中采用封包技术是有道理的。所以為了避免复杂性以及和ATM相关的高带宽用量，第三代的PON系统就采用了以太网帧。两个主要的高速PON标准包括了ITU-T(G.984 系列)的Gigabit PON(GPON)和 IEEE(802.3ah)的Ethernet PON (EPON)。 一、B-PON 目前大部份在北美和欧洲所采用的PON系统包括了Verizon的雄心勃勃的FiOS专案，它采用ITU-T G.983系列的B-PON。此G.983系列包括ONT和OLT功能区块的规格、上行和下行帧率及格式、TDMA上行接入协议、实体接口、ONT管理以及控制接口、存活度之强化、以及DBA。表一是B-PON功能特性之摘要。 下行传输是一串ATM信元的传输，对于155Mbit/s的下行速率，一个下行帧包含56个单元槽，每个单元槽发送53个字节；对于622 Mbit/s 的下行速率，下行帧含有4 x 56=224个单元槽。每28个单元槽中有一个物理层OAM(PLOAM)信元。PLOAM包含一个帧定位比特(framing bit)以找出PLOAM 信元。此外，PLOAM信元是可程控的，并包括一些资讯，例如上行带宽以及OAM消息。这些ONT使用ATM VPI/VCI地址在下行信号中找出它们的数据资料。 上行帧包含53个时间槽，每个时间槽发送56个字节。每一个时间槽包含一个ATM/PLOAM信元和24比特(3字节)的其他用量。该用量包括了防护时间(guard time)、一个前导码(preamble)好让OLT来复原计时以及信号水平，还有一个分隔符号来指示此资料的终点。该资料群之长度及内容可由OLT来程控。ONT会根据OLT的要求定时传送PLOAM信元。 从OLT分配的带宽资料会告知每一ONT会使用哪一个上行时间槽(upstream time slots)来传送它的上行资料。B-PON DBA 协定可让OLT 知道ONT带宽的需求，方式是经由ONT明确的报告或观察ONT传送出来的ATM 空闲信元数目。在ONT传送空闲信元时OLT会减少其分配带宽，在ONT的上行时间槽中充满了数据资料时，OLT则会增加其带宽。 OLT会定期中止上传，因此可以请任何新的ONT来宣告自己。新的ONT在此期间传来一个反应，如果有多个新ONT时，会使用随机时间延迟以降低碰撞的风险。该OLT会给新的ONT发送一个范围的讯息并测量接到此反应之时间，来确定至每一新ONT的距离。然后该OLT会发送给该ONT一个等化的延迟时间值，让每一个 ONT都会有相同的来回和等化延迟。如此可使从各ONT出来的上行传输译最小的防护时间到达OLT。 表1 – B-PON、GPON和EPON之特性比较
无源光网络技术及应用大作业答案
EPON与GPON技术的比较 （从技术指标、技术成熟度、多业务和安全性等方面进行论述） 答案： 这是两个颇为引人注目的PON标准，其中一个是由ITU/FSAN制定的Gigabit PON(GPON)标准，另一个是由IEEE 802.3ah工作组制定的Ethernet PON(EPON)标准。EPON和GPON 谁将主导FTTH大潮已成为当前新的争论热点。 一、技术指标比较 性能GPON EPON 下行线路速率(Mbit/s) 1244/24881250 上行线路速率(Mbit/s) 155/622/1 244/2 4881250 线路编码NRZ8B/10B 以太网传送效率上行93%，下行94%上行61%，下行73% 分路比64-12832-64 最大传输距离(km)60 20 TDM支持能力TDM over ATM或Packet TDM over Ethernet 视频支持能力支持有线电视和IPTV不支持有线电视 安全性支持高级封装标准(AES)未定义 管理（OAM）提供标准ONT管理控制标准以太（可选SNMP） GPON和EPON的技术差别很小。两者的区别主要是接口，其交换、网元管理、用户管理都是类似、甚至相同的。比较而言，GPON在多业务承载、全业务运营上更有优势，这主要是由于GPON标准是FSAN组织制定的，而FSAN是运营商主导的。 二、成本因素比较 在芯片方面，EPON继承了以太网“简单即是美”的优良传统，尽量只做最小的改动来提供增加的功能。EPON从技术角度“进入门槛”很低，容易吸引大批厂商加入EPON产业联盟。GPON芯片功能比较复杂，需要全新设计封装格式，GPON芯片厂商数量太少，芯片价格也难以下降。在这方面，ATM就是一个前车之鉴。 在光模块方面，由于GPON的光模块要满足很高的突发同步指标，对模块中的驱动和前后放大器芯片的要求很高；还要满足三类ODN的功率预算，对ONU发射机功率和OLT 接收机的灵敏度也有很高要求，只能采用DFB发射机和APD的接收机，而它们的成本几乎是EPON模块中使用的传统FP发射机和PIN接收机的6倍。 从技术上看，EPON设计原则就是以牺牲性能（如带宽、速度）来降低技术复杂度和实现难度，从而可以较好地控制初期成本。从技术适应场景看，EPON技术比较适合互联网接入的应用类型。 GPON在成本上难以和EPON竞争。