无源光纤网络(Passive Optical Network简称PON),是一种不含有任何电子器件及电子电源的光纤网络,与有源光接入技术相比,PON由于消除了局端与用户端之间的有源设备,从而使得维护简单、可靠性高、成本低,而且能节约光纤资源,是未来FTTH的主要解决方案。
PON由光线路终端(OLT)、光配线网(ODN)及光网络单元(ONU)三部分组成。如图1。OLT位于本地交换局或远端,为ODN提供网络接口并与一个或多个ODN相连,其功能是为ONU所需业务提供必要的传输方式;ODN位于ONU和OLT之间,全部由无源器件构成,具有无源分配功能;ONU位于用户侧,提供用户侧接口并与ODN相连,一般在大楼或者用户家中,用于实现光接入网的用户接入。
网络结构图中基本功能块有:光线路终端(OLT)(局端)、光配线网(ODN)、光网络单元(ONU)(远端)及适配设备(AF)。主要参考点包括光发送参考点S、光接收参考点R、业务节点间参考点T以及AF与ONU之间的参考点a。接口包括网络管理接口G3以及用户与网络间接口UNI。
1.无源光网络为纯介质网,网络对业务透明传输,带宽不受限制,易于升级扩容,有利于未来新业务的接入,便于向宽带PON网(ATM PON)过渡,APON网可为用户提供多媒体传输平台或引入波分复用(WDM)技术扩展业务。
2.PON网一般采用星形/树形分支结构,便于构建灵活的光传输网络,用户可共享光纤和OLT光收发设备,经济性好,适应性强,系统可靠性高。
3.网络外部现场没有有源电子设备,因而基本不需要维护,设备无需特制的机箱,减少了雷电危害和电磁干扰,提高了网络的可靠性。由于采用了无源的光功率分配器,使功率降低,因此适合短距离使用(一般在20公里内)。
4.可灵活配置接入1至16个E1,并可增加V24/V28或V11接口。
5.需要时可配置光链路备份、2Mbit/s电接口备份,进行综合保护。
6.下行方向的传输过程是:OLT送至ONU的信息通过时分复用(TDM)的方式组成复帧在光纤中传输,再通过无源光分路器以广播式送至每个ONU。ONU接收到下行信号后取出属于自己的那部分信息;上行方向的传输过程是:ONU至OLT的上行信号主要采用时分多址(TDMA)、或码分多址(CDMA)、波分多址(WDMA)及空分多址(SDMA)等多址接入方式。由于各ONU与OLT的距离不同,因此要对ONU进行测距以防止各ONU的上行信号的碰撞。但本系统具有复杂准确的测距功能和先进的远端光功率控制能力。
7.功能完善的网管系统能对一个或多个系统进行集中监视管理。直观的图形化界面网络管理系统可完成:配置管理(设备清单、方框图、创建链路等);故障管理(查看告警信息、重新配置等);性能管理(传输质量的测量、性能描述等);安全管理(接入等级的管理、口令等)。
8.复接2Mbit/s和V24/V28或V11接口信号。两种时钟源同步:外同步时钟信号和OLT的2Mbit/s输入信号。在无外部时钟源时,使用局端OLT的内部振荡器时钟源。
目前PON技术主要有APON、EPON 和GPON等几种,其主要差异在于采用了不同的二层技术。
APON是上世纪90年代中期就被ITU和全业务接入网论坛(FSAN)标准化的PON技术,FSAN在2001年底又将APON更名为BPON,APON的速率为622Mbps,二层采用的是ATM封装和传送技术,因此存在带宽不足、技术复杂、价格高、承载IP业务效率低等问题,未能取得市场上的成功。
为更好适应IP业务,英里以太网联盟(EFMA)在2001年初提出了在二层用以太网取代ATM的EPON技术,IEEE 802.3ah工作小组对其进行了标准化,EPON可以支持1.25Gbps对称速率,将来速率还能升级到10Gbps。EPON产品得到了更大程度的商用,由于其将以太网技术与PON技术完美结合,因此成为了非常适合IP业务的宽带接入技术。对于Gbit/s速率的EPON系统也常被称为GE-PON。
在EFMA提出EPON概念的同时,FSAN又提出了GPON,FSAN与ITU已对其进行了标准化,其技术特色是在二层采用ITU-T定义的GFP(通用成帧规程)对Ethernet、TDM、ATM等多种业务进行封装映射,能提供1.25和2.5Gb/s下行速率和所有标准的上行速率,并具有强大OAM功能。在高速率和支持多业务方面,GPON有明显优势,但成本目前要高于EPON,产品的成熟性也逊于EPON。
PON系统是一个开放的透明支线网传输平台,任何厂家的基于2Mbit/s、G .703接口的任何业务,均能在网上传输分配。
在城市接入网中,连接商业用户及住宅用户的业务复用设备,包括:交换机远端模块、V5接口的接入网用户设备(ONU)、PABX中继、租用线复用器、LAN网关等,用于FTTC、FTTB、FTTZ光纤支线工程。可以构成具有独立、集中网管的基站光纤传输网。由于基站所需2Mbit/s数量较少,点多容量小,基站分散,因此,PON网是的选择。
在通信网中,PON完成一点对多点的光纤支线延伸。根据石油系统各气田的具体情况,对于生产井相对密集的气田采用PON结合多业务复用设备,可实现生产数据、语音、图像传输等多种业务,能达到高效、可靠、低成本的效果。