PON-一文读懂无源光网络

什么是PON

PON代表无源光网络。PON系统将光纤布线和信号全部或大部分从互联网服务提供商(ISP)传送到最终用户。PON系统旨在通过将您作为用户连接到ISP来为您的家庭或办公室提供宽带互联网接入。根据PON的结束位置,该系统将被视为光纤到路边(FTTC)、光纤到建筑物(FTTB)或光纤到户(FTTH)。
PON网络

PON的组成部分

无源光网络中使用的组件包括:
  • 光线路终端(OLT),它是ISP中央集线器上的设备
  • 光网络终端(ONT),即靠近您家或办公室的设备
  • 光网络单元(ONU),实际上与ONT相同。
  • 这些组件相互关联的方式会影响PON的功能。
与点对点系统(有源光网络或AON)相比,PON减少了所需的光纤量。

PON的工作原理

PON的架构是点对多点的,这意味着单根光纤电缆通过使用无源光纤分路器为多个端点提供服务。无源分路器使其成为无源光网络。这就是PON得名的地方。
这些分路器也称为光分配网络(ODN)。在PON和ODN中,OLT将单个下游流量流发送到所有ONT/ONU。OLT是一个点,多个ONT/ONU设备是多个点。(点对多点。每个ONT/ONU设备读取寻址到它的特定下游数据包的内容。加密可防止窃听下游流量,因为PON是共享网络。
同样,OLT也会分配上游流量。ODN是共享的,这意味着随机时间发送上行传输的ONU可能会发生冲突。OLT发送消息以延迟这些传输以均衡延迟,以便PON上的所有ONU设备都有机会进行清晰的传输。
 

PON的类型

有几种不同类型的PON和术语需要了解:
  • APON代表异步传输模式(ATM)无源光网络。APON是第一个PON标准,用于商业应用。与使用可变数据包大小的数据以太网或互联网不同,APON使用固定大小的信元。
  • BPON代表宽带无源光网络。BPON类似于APON,但它引入了对波分复用(WDM)的支持,允许多个ISP在同一根光纤上以不同的波长传输。
  • EPON代表以太网无源光网络。EPON使用以太网数据包而不是ATM小区。EPON还使用互联网协议(IP)来传输数据,语音和视频数据。它通常提供1G对称带宽,这使其成为一个受欢迎的选择。
  • GPON代表千兆以太网无源光网络。GPON使用ATM进行语音,以太网用于数据,专有封装用于语音。它在下行和上行带宽上提供比EPON更快的Gbps。“GPON”有不同的变体,本质上增强了下游/上行波长、速度和整体传输范围。这些变体类似于XG-PON或XGS-PON。
这些PON协议之间的共同点是它们都作为无源光网络运行。区别在于它们如何支持和传输波长以及整体速度。

PON有什么好处?

PON开发于1990年代中期,最初旨在允许互联网服务提供商(ISP)向住宅用户提供宽带三重播放服务(数据、语音和视频)。
其目的是减少到达多个最终用户位置所需的光纤运行次数,并消除为中央局(也称为头端)和最终用户之间的传输设备供电的需要。这两个问题在当时都阻碍了FTTP(光纤到户)服务的部署。
虽然PON最初专注于与家庭的光纤连接,但其他类型的网络用户(如酒店,医院和高密度住宅楼)现在通过部署这项技术在“最后一英里”配电和光纤效率方面看到了类似的优势。

PON如何工作?

OLT和ONT

在PON网络中,称为光线路终端(OLT)的设备放置在网络的前端。单根光纤电缆从OLT连接到无源(无源)分束器,该分束器将信号乘以并将其中继到许多光网络终端(ONT)。PC和电话等最终用户设备连接到ONT。
由于拆分功能是同一数据流的一对多广播,因此ONT负责过滤用于各种连接的端点设备的数据包。加密可确保每个ONT仅读取寻址到连接到它的终结点的内容。

被动光分光

光分路器采用单个光源(单根光纤束)并将其多次折射和复制到“出站”光纤。在最简单的形式中,分束器通过使用两个背靠背棱镜将光源一分为二。
典型的千兆位无源光网络(GPON)部署使用1:32或1:64的分光比。当前的GPON标准规定在单个GPON端口上最多有128个拆分。这些相同的标准将有源设备之间的距离设定为20公里

波分复用和分调复用

由于PON使用相同的光纤链来发送和接收数据,因此无源光分路器还充当光合路器,从相同的连接终端设备接收数据流量。为了实现这一目标,PON利用了两种不同类型的长期建立的电话复用概念:波分和时分。
波分复用(WDM)允许通过对每个流量方向使用不同的波长来通过单个光纤进行双向流量:1490纳米(nm)波长用于下行流量,1310nm波长用于上行流量。1550nm波长保留用于可选的叠加服务,通常是RF(模拟)视频。

PON标准的未来迭代将定义单独的波长以实现向后兼容性。时分复用(TDM)允许多个终端设备通过在数据流中保留时隙,通过单根光纤发送和接收独立的信号。PON使用两种这样的技术:用于下行流量的TDM和用于上行流量的时分多址(TDMA)。

作为被动设备,拆分器充当分发点,将下游数据的单个馈送广播到所有连接的ONT端点。ONT接受分配给其TDM通道(帧时隙)的数据包。它过滤并丢弃用于其他ONT的数据包。TDMA允许将多个发射器连接到一个接收器。对于PON,TDMA用于重新组合耦合器上的多个上游馈电。分路器和耦合器通常位于一个设备中。

GPON 标准

ITU-T G.984系列标准定义了GPON。第一版于2003年获得批准。然后对标准进行了修订,以支持与未来的WDM PON技术和REACH扩展共存。

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