passiveopticalnetwork詳解

所谓“无源”，是指ODN中不含有任何有源电子器件及电源，全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成，因此其管理维护的成本较低，这是PON在接入网发展中最具优势的一面。 在PON的架构中，一个光纤终端（OLT）下可以有多个无源光网络（PON）的单元。 每一个单元均可形成一个独立的PON网，藉由并不昂贵的分波器和光纤分布连接多种不同类型的ONT。

APON使用众所周知的技术，并提供有保障的QoS（因为ATM信元有固定的大小以及ATM专用的QoS协议功能）。 因为APON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。 为更好适应IP业务，第一英里以太网联盟（EFMA）在2001年初，IEEE802.3ah工作小组对其进行了标准化， 由Cisco和Corning牵头的数家公司正在促进以太网PON的使用。 他们称以太网比ATM更有理由成为PON的选择，因为大多数企业都使用以太网连接，所以提出了在二层用以太网取代ATM的EPON技术。 IEEE组成了“Ethernet in the First Mile Study Group（第一英里以太网研究组）”对以太网PON以及其他接入技术进行评估。 EPON可以支持1.25Gbit/s对称速率，将来速率还能升级到10Gbit/s，EPON产品得到了更大程度的商用。

• 对于接入网应用，应尽量将ONU设置在用户家里，避免安装在门口或楼道内。
• 每条PON中继线最多可支持32次分路和64个0NU。
• 接入网是用户进入城域网/骨干网的桥梁，是信息传送通道的“最后一公里”。
• 目前PON是解决接入网“最后一公里”、实现FTTx的最具吸引力的技术。
• MFL的波长间隔由阵列波导光栅中的波导长度差决定，可以精确控制，各波长可以通过控制同一个温度统一调节，便于波长监控。

对于接入网络的无源性设计，减少了对电子元件的需求，如此一来便可以降低维修成本的支出。 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%。 由于AWG器件隔离度的不理想和非线性光学效应的影响，其他光通道的信号会泄露到传输通道形成噪声，从而对系统性能造成影响。

光环回技术避免了使用ONU光源，但也存在一些缺点。 它要求OLT光源输出功率很大，以支持上下行传输。 如果没有高功率的OLT光，替代方法是放大上行信号。 为了在OLT和ONU间保持无源设备，放大器必须放在ONU内，这样就导致了ONU成本的增加。 光环回的另一个缺点是，为了避免瑞利后向散射造成的较大干扰，必须将上下行信号分离在不同的光纤里进行传输，这样导致了光纤和路由器端口数量成倍增加，设备安装维护的复杂度提高。 PON是在所谓的“最后一公里”中缺少带宽时的解决方案。

XPON建设初期，宜采用集中设置，在传输汇聚节点设置OLT节点覆盖一定区域内的零散用户。 在xPON应用成熟期，宜采用分散设置的原则，将OLT设置在条件较好的有线接入或无线接入点机房，逐步向接入网接入和无线接入点相统一进行过渡，充分实现基础资源的综合利用。 采用大容量的OLT设备，充分利用光接入的距离优势，减少局所，降低维护成本。 接入网是用户进入城域网/骨干网的桥梁，是信息传送通道的“最后一公里”。

由于DFB激光器阵列输出光谱可以通过控制温度统一调谐，容易实现波长监控，但由于DFB激光器输出波长随波导有效折射率变化，很难精确控制输出光谱与波长路由器信道间隔的匹配。 MFL是一种基于集成半导体放大器和WGR（Waveguide Grating Router，波导光栅路由器）技术的新型WDM激光器。 MFL包含N个光放大器和一个1×N的阵列波导光栅，阵列波导光栅的每个输入端集成一个光放大器。 在光放大器和阵列波导光栅输出端之间形成一个光学腔，如果放大器的增益克服腔内的损耗，则有激光输出，输出波长由阵列波导光栅的滤波特性决定。 通过直接调制各个放大器的偏置电流，就可以产生多波长的下行信号。 MFL的波长间隔由阵列波导光栅中的波导长度差决定，可以精确控制，各波长可以通过控制同一个温度统一调节，便于波长监控。

WDMPON系统中普遍采用窄带光滤波器对宽频谱的光源进行频谱分割，使每个WDM信道获得惟一光波作为上行光源。 频谱分割WDMPON系统采用宽带光源（如LED），与可调谐单频激光器相比，宽带光源具有设备简单、成本低的优点，因此对成本敏感的接入网很有吸引力。 在WDMPON系统中，AWG器件一般都放在野外，环境温度变化比较大，由于AWG主要材料是石英，而石英的折射率随温度变化而变化，因此AWG复用的信道波长容易受温度的影响。 因此当温度变化时，如何保证信道波长的稳定性是一个值得研究的问题。

OLT passiveopticalnetwork （光线路终端） PON光纤在服务提供商设施处的终端。 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信元/数据分组并提供向因特网和PSTN的连接。 POS（无源光分路器） 或“分路器”在沿着进入多点树状拓扑的路径的任意点分离中继线和光信号。 每条PON中继线最多可支持32次分路和64个0NU。 用户与ONU的连接可以使用同轴电缆、双绞线、光缆，甚至是无线连接。 I0T（智能光终端） 主要指设计用于商业连接的0NU。

已经开发出16信道间隔为200 GHz和20信道间隔为400 GHz的MFL产品，直接调制速率为622 Mbit/s。 它使用了一个飞秒级（10-15，）光纤激光器来产生一个1.5μm附近70 nm谱宽的脉冲，这一脉冲被22 km长的标准单模光纤啁啾。 随着脉冲的传输，数据可在高速调制器中以比特交错的方式被编码。 PON自出现以来，经过多年发展，形成了APON、EPON、GPON、WDMPON等一系列技术，而WDMPON结合了WDM技术和PON拓扑结构的优点，日益成为一种高性能的接入方式。

根据网络部署的不同阶段（也就是建设阶段和维护阶段），选择正确的OTDR非常重要。 能够对PON网络测试的OTDR的特征包括能够利用相对短的脉冲、灵敏的光学检测电路和优化的软件分析提供足够大的动态范围。 在WDMPON系统中，波分复用器通常被称为波长分路器，它解复用下行信号，并分配给指定的ONU，同时把上行信号复用到一根光纤，传输到OLT。 在波长分路器实现当中需要关注的问题有串扰问题、温度稳定性问题和色散效应。 passiveopticalnetwork 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。

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。 建设PON网络实现接入网/FTTB时，宜尽量选用内置语音模块的设备实现综合业务接入。 ONU应根据FTTx网络的应用模式、业务需求进行设置。 对于接入网应用，应尽量将ONU设置在用户家里，避免安装在门口或楼道内。 passiveopticalnetwork 对普通公众用户，可将ONU设置在用户终端智能盒内提供保护，或者放置于桌面(采用光纤信息插座)。

相反，OTDR会显示噪音，这可能会令技术人员认为是光纤或分路器有缺陷，或熔接不良。 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ATM的无源光网络APON及基于IP的无源光网络E/GPON。 新一代OTDR可用作FTB-200和FTB-400主机的插件模块，这些主机可兼容其它很多光学、传输和数据通信测试模块。

基于波分复用技术的WDMPON采用波长作为用户端ONU标识，利用波分复用技术实现上行接入，能够提供较高的工作带宽，可以实现真正意义上的对称宽带接入。 同时，它还可以避免TDMA技术中ONU的测距、快速比特同步等诸多技术难点，并且在网络管理以及系统升级性能方面都有着明显的优势。 随着技术的进步，波分复用光器件的成本，尤其是无源光器件成本大幅度下降，质优价廉的WDM器件不断出现，WDMPON技术将是接入网一个可以预见的发展趋势。 passiveopticalnetwork 下面对WDMPON中的OLT光源、ONU光源、光分路器所涉及的核心技术问题进行分析。 一种方法是选择一组波长接近的、离散的、可调谐的DFB激光器（DFB激光器阵列），利用温度调谐产生多波长的下行信号。

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。 passiveopticalnetwork 该方法允许执行端到端链路鉴定，甚至可以通过分路器进行。 为了测试每段引入光纤或配线光纤，技术人员必须在配线终端或ONT位置连接OTDR，并在上行方向测试光纤。

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。 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。

其中，有利用折射率随温度作反方向变化的波导或在阵列波导之间刻蚀不同长度的凹槽的方法来实现温度控制，这些方法可以让AWG的光谱响应在-20～80 oC几乎没有变化。 passiveopticalnetwork 另外，也有利用聚合物材料制造阵列波导光栅，如丙稀盐酸和聚硅树脂，这些材料减少了热膨胀系数，使折射率得到控制。 光环回技术是利用OLT发出的一部分下行光信号作为载波，在ONU中调制上行信号，再发送到OLT。

PON按信号分配方式可以分为PSPON（功率分割型无源光网络）和WDMPON（波分复用型无源光网络）。 APON、BPON、EPON和GPON均属于PSPON，PSPON采用星型耦合器分路，上/下行传送采用TDMA/TDM方式实现信道带宽共享，分路器通过功率分配将OLT发出的信号分配到各个ONU上。 WDMPON技术则是将波分复用技术运用在PON中，光分路器通过识别OLT发出的各种波长，将信号分配到各路ONU。 例如，在上行的TDMA复用测距方面，光缆中信号每米传输时间大约为5 ns，而STM-1、STM-16、GE系统的比特周期分别只有6.4 ns、0.4 ns和0.8 ns。 可见，随着速率的提高，测距和上行成帧的难度将会大幅度增加。

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