pon(PON分类 CPON)

CPON系统性能分析：

PON传输系统设计

pon

PON（Passive Optical Network：无源光纤网络）。 PON（无源光网络）是指（光配线网）中不含有任何电子器件及电子电源，ODN全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。一个无源光网络包括一个安装于中心控制站的光线路终端（OLT），一级一批配套的安装于用户场所的光网络单元（ONUs）。在OLT与ONU之间的光配线网（ODN）包含了光纤以及无源分光器或者耦合器。

基于时分复用（TDM）的无源光网络技术受到电路器件和功率的限制，不能充分利用光纤巨大的带宽资源满足用户对高带宽的需求。而WDM-PON方案多采用对宽带光源进行频谱分割作为光源和阵列波导光栅作为远端节点的复用和解复用器。频谱分割导致很大的插入损耗与线性串扰，同时列阵波导光栅具有较大的温度系数，必须采取信道温漂和波长监控技术。这将导致初期投资大，而接入网对成本非常敏感，所以WDM-PON目前很难达到实用要求。

PON分类

目前PON技术主要有APON、CPON、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的最高速率为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，第一英里以太网联盟（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。

CPON

针对接入网环境中下行业务量大的特点，采用TDM和WDM技术相结合的复合PON（简称为CPON）升级原有的PON是一种很好的过渡方案。CPON在下行方向采用WDM技术，OLT端使用多波长光源，为每一个ONU分配一个1550nm波段波长，波长间隔一般在0..8nm～2nm左右，甚至小于0.8nm，光源把不同用户信息发射在不同的波长上，在远端节点光波解复用器把各波长分离出来，并送到各自的ONU中。上行方向仍然采用原来的TDMA技术。

下行应用WDM技术增加用户带宽，适用于下行数据量大，上行数据量相对较小的接入网环境。复合PON的远端节点要同时具有波长窗口路由和功率藕合功能，采用单独的波长路由器和无源星型藕合器，需要两根光纤分别传输上行和下行信号。目前看来，如果下行带宽需求增加，CPON是把WDM技术引进PON的一种最简单的途径。

CPON系统性能分析：

（1）带宽：在TDM-PON中，因为带宽能被动态地进行分配，所以带宽能被有效地、灵活地加以利用，即用户可共享带宽。这一灵活性的代价是0LT和ONU中的电和光电器件必须工作在集合比特率上，因而622Mbit/s的线路速率要求给1×16PSPON中的每一个用户平均39Mbit/s的速率。然而，在保持相对低的线路速率的条件下，WDM技术能给每个用户提供一个较大的带宽，电和光电器件工作在每个ONU比特率上而不是集合比特率上。

（2）功率预算：在下行方向引入WDM器件在功率预算方面具有优点。一是WDM接收机工作在较低比特率上，因而具有更高的灵敏度；二是对于较大的分路比，解复用器的插入损耗比分路器的小。上行信号功率预算和TDM-PON相同。

（3）可升级性：无须对网络的物理拓扑和光缆线路进行改动，只须在树形分支节点上用无源波分复用器代替无源分路器，在OLT端采用多波长光收发机，便可完成对网络的升级。只要PON的最大损耗预算没有超出，发射机和接收机不必为不同的分路比进行重新设计。集合比特率也将保持不变。

（4）保密性：CPON下行方向采用DWDM技术，去向不同的ONU的信号通过波长进行分路。只要分波器的串音性能足够好，就可避免使用加密技术，保证了用户信息安全。

（5）可维护性：对于上行方向，因为其分路器以外的所有分支的反向散射和反射会叠加在一起，用光时域反射计（OTDR）检查光纤断路非常困难，其解决方案是储存OTDR轨迹，以用来与错误发生后的信号进行比较。对于下行方向，在分波器之外的光纤分支可用波长调谐OTDR进行探测。

（6）成本：ODN仍使用价格较低的无源分路器，无须采用全WDM-PON中价格昂贵的光电器件，如AWG，从而不需要对波长和温度进行监控。

PON传输系统设计

1、总体结构 为了解决人们对接入网下行带宽的巨大需求，在无源光网络下行方向采用密集波分复用（DWDM）技术，为一个或多个用户分配固定波长，能够大大提高带宽利用率。而在上行方向，由于流量较小，仍然采用传统的时分复用方式。由于基于时分多址技术的上行接入方式已经比较成熟，因此本文主要进行下行方向传输系统的研究。

实现密集波分复用技术的关键是性能稳定的复用/解复用器件，传统的复用/解复用方法是在发送端使用波分复用器，在PON的远端节点使用解复用器。这时，远端节点既要完成下行方向密集波长的解复用，又要完成上行方向功率的合路，功能实现较复杂，不易维护，且能够满足上述要求的器件成本偏高。同时由于远端节点位置和环境因地而异，使解复用器难以稳定的工作。

在OLT端，下行链路使用波长稳定、温度性好、输出功率大的多波长激光器作为光源，发射波长符合WDM标准信道波长，信道间隔0.8nm。上行链路仍然使用突发模式接收机。通过调制后的信号光经过复用器耦合进入光纤，传输距离为20km，能够覆盖目前绝大多数用户接入范围。在远端节点，使用光无源分路器进行功率分路。

在用户端，下行链路使用光纤光栅作为解复用器。光纤光栅具有易耦合，附加损耗小、可微型化的特点，和环行器组合可以构成高边模抑制特性的窄带滤波器。通过调节光纤光栅的Bragg波长，使之与信道波长相对应，就可以完成对应的波长光信号解复用。采用1×N分路器+N个光纤光栅窄带滤波器就构成了1×N路解复用器。因此，在原有网络的基础，将远端1×N光分路器作为解复用器的一部分，而将光纤光栅滤波器布置到用户接收端。在上行方向仍然使用突发模式激光器作为光源。

服务商可以在不改变网络结构的基础上，仅仅在OLT端和ONU端加入设备，就可以完成网络的升级。同时，光纤光栅可以集成在ONU内，避免室外环境的影响。对于传输网络，服务提供商可在带宽需要非常高的区域配置1×16分路，而在需求低的区域使用1×32或1×64分路器。只要PON的最大损耗预算没有超出，发射机和接收机不必为不同的分路比进行重新设计，集合比特率也将保持不变。