有关光纤测试最佳实践、标准、规范等的全面指南
无源光网络 (PON)
了解无源光网络的所有信息,包括不同类型的 PON、PON 的各种应用、PON 的优势、PON 架构等等!
什么是无源光网络
无源光网络 (PON) 是一种光纤网络,利用点对多点拓扑和光分路器将数据从单个传输点传送到多个用户端点。在此上下文中,无源是指光纤和拆分/组合组件的未通电状态。
与有源光网络相比,仅在发送和接收点需要电力,从运行成本的角度来看,这使得 PON 具有固有的效率。无源光网络用于同时在上行和下行方向上向用户端点和从用户端点传输信号。
无源光网络组件和设备
光纤和分路器是 PON 真正的“无源”构件,不需要供电。光分路器不是波长选择性的,只是在下行方向上分割任何光波长,当然,光信号的分割会引起功率损耗,这取决于信号分割的方式数量。分路器不需要有源网络组件(例如光放大器)固有的冷却或其他持续维护,如果不受干扰,可以持续数十年。除了无源组件外,完全创建 PON 网络还需要有源终端设备。
光线路终端 (OLT) 是无源光网络的起点。它通过以太网可插拔设备连接到核心交换机。OLT 的主要功能是对 PON 网络的信号进行转换、成帧和传输,并协调光网络终端 (ONT) 复用以实现共享的上行传输。您还可以看到称为光网络单元 (ONU) 的最终用户设备,这只是两个主要标准机构(使用 ONT 的 ITU-T 和使用 ONU 的 IEEE)在术语上的不同,这两个术语实际上是可互换的,但取决于所使用的 PON 服务和标准(见下文)。
ONT 是位于网络的相对(用户)端的无源光网络系统的供电设备,并且包括用于家庭设备或网络连接的以太网端口。
无源光网络架构
PON 网络采用点对多点 (P2MP) 结构,利用光分路器将来自单个 OLT 的下行信号分成多条到达最终用户的下行路径,由相同的分路器将从最终用户返回到 OLT 的多条上行路径组合在一起。
点对多点光纤接入网具有光纤共享和低功耗的固有效率,被选为最可行的无源光网络架构。此架构于 1998 年通过 ATM-PON G.983.1 规范进行了标准化。
今天,由于不再使用异步传输模式 (ATM),用于 G-PON 的 ITU-T G.984 标准已经取代了 ATM 标准。
PON 网络从位于服务提供商源位置的光线路终端 (OLT) 开始,通常称为本地或中心局,有时称为交换机或头端。从那里,光纤馈线电缆(或馈线光纤)被路由到无源分路器,以及备用光纤(如果使用的话)。然后,分配光纤从分路器连接到引入终端,引入终端可以位于街道机柜中,也可以位于安装在坑中、电线杆上甚至建筑物侧面的加固外壳中。然后,引入光纤提供从引入终端端口到最终用户 ONT/ONU 的最终一对一连接。在某些情况下,串联使用多个分路器,这称为级联分路器架构。
馈线光纤上承载的信号可以被拆分,以向多达 128 个用户提供服务,其中 ONU 或 ONT 转换信号并为用户提供互联网接入。下行 OLT 信号在到达最终用户之前被分割或拆分的方式的数量被称为分路器或分流比(例如 1:32 或 1:64)。
在更复杂的配置中,其中射频视频与 PON 数据业务并行广播,或者附加的 PON 业务在相同的 PON 网络上共存,在中心/本地局使用无源 (MUX) 组合器来将视频覆盖波长和附加的 PON 业务波长合并到出站 OLT 馈线光纤上。
无源光网络操作
PON 操作中不可或缺的一项创新是波分复用 (WDM),用于根据激光的波长(颜色)分离数据流。一个波长可用于传输下行数据,而另一个波长用于传输上行数据。这些专用波长因使用的 PON 标准而异,可以同时存在于同一根光纤上。
时分多址 (TDMA) 是另一种技术,用于在由 OLT 管理的特定时间段内为每个最终用户分配上行带宽,以防止由于多个 ONT/ONU 同时上行传输数据而导致的 PON 分路器或 OLT 处的波长/数据冲突。这也被称为用于 PON 上行的突发模式传输。
PON 业务的类型
自 20 世纪 90 年代问世以来,无源光网络 (PON) 技术不断发展,形成了多次迭代的 PON 网络拓扑结构。最初的无源光网络标准 APON 和 BPON 已经逐渐让位于新版本的带宽和整体性能优势。
PON 应用
PON 有时被称为提供商和用户之间的“最后一英里”,或者光纤到 X (FTTX),其中“X”表示家庭 (FTTH)、建筑物 (FTTB)、驻地 (FTTP) 或其他位置,具体取决于光纤的终端位置。到目前为止,光纤到户 (FTTH) 是 PON 的主要应用。
无源光网络减少的布线基础设施(无有源元件)和灵活的媒体传输属性使其成为家庭互联网、语音和视频应用的理想选择。随着 PON 技术的不断完善,其潜在的应用领域也在不断扩大。
5G 的推出仍在继续,PON 网络出现了一个新的应用,即 5G 前传。前传是基带控制器和基站远程无线电头端之间的连接。
由于 5G 对带宽和延迟的要求,利用 PON 网络完成前传连接可以在不影响性能的情况下减少光纤数量并提高效率。就像 FTTH 的源信号在用户之间进行分配一样,来自基带单元的信号可以分配到一系列远程无线电头端。
非常适合无源光网络的其他应用包括大学校园和商业环境。对于校园应用,PON 网络在速度、能耗、可靠性和接入距离方面具有明显优势,但主要会有建设/部署和持续运行的成本。
PON 通过减少专用设备、布线和管理系统,实现了建筑物管理、安全和停车等校园功能的集成。同样,大中型商业综合体可以从无源光网络的实施中立即获益,安装和维护成本的降低会直接影响利润。
无源光网络的优势
无源光网络的限制
总体而言,无源光网络的固有优势大大超过了这些限制。
随着 PON 技术的不断提高,PON 部署的战略优势和经济优势越来越引人注目。未来几代产品的设计师面临的挑战包括更高的范围容量和更高的分路器比率,以进一步降低电缆成本。这些改进,加上现在达到 10 Gbps 及以上的速度,将有助于无源光网络继续扩展到智能城市、大学、医院和企业,构成未来的互联世界。
Download white paper to learn about evolving standards, new challenges, and much more.
Access on demand webinar and learn about emerging PON standards, like XGS-PON and NG-PON2, their deployment, and more.