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【医院床边呼叫系统厂家】PON网络概述（无源光网络详解）

2023-10-21 09:33

    PON（Passive Optical Network）是一种典型的无源光纤网络，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)，以及一批配套的安装于用户场所的光网络单元 (ONUs) 。主要分为EPON和GPON。  

与AON相比，PON的覆盖范围和传输距离要�。捎诨獠话性瓷璞福岣吡� 抗干扰能力，可靠性更高，而且大大简化了接入途中的安装条件，价格更低，安装维护更方 便，是光接入网最具发展潜力的技术。从最初的基于异步传输模式（ATM, Asynchronous Transfer Mode）的APON技术，到基于以太网的EPON和吉比特以太网无源光网络（10G EPON, Gigabit Ethernet Passive Optical Network）技术，再到 GPON,每一次 PON 标准的提 出都极大地促进了接入网技术的迅猛发展。

PON产生背景 光接入网根据OLT到各ONU之间是否含有源设备，可以划分为无源光网络（PON）和 有源光网络（AON）,前者采用无源光分路器，后者采用有源电复用器。有源光接入网主要 是指综合的数字环路载波系统。有源光网络采用电复用器分路，可延长传输距离，并具有技 术简单、易于实现、组网能力强的特点，但考虑到有源设备仍然无法完全摆脱电磁干扰和雷 电影响以及有源设备固有的维护问题，使得有源光网络的发展受到了限制。

PON的概念最早是由英国电信公司的研究人员于1987年提出，主要是为了满足用户对 网络灵活性的要求。由于PON中不包含任何有源器件，价格低，安装、维护方便，因而PON 技术成为光接入网技术中的热点，发展十分迅速。

最早的PON标准是1998提出的ITU-T G.983标准，即基于异步传输模式（ATM）的无 源光网络（APON）,主要目的是使接入网部分PON和核心网的ATM能相互兼容。在2000年年底，第一英里以太网联盟(EFMA, Ethernet in the First Mile Alliance)提出了以太网无源 光网络，即在PON基础上传输以太网帧。随着以太接入网的发展，EPON最终被纳入到以太 接入网IEEE 802.3ah-2004标准中。差不多在EFMA提出EPON的同时，全业务接入网(FSAN, Full Service Access Network)组织考虑到APON的低效率和EPON对语音和视频等实时业务 不能提供服务质量(QoS, Quality of Service)保证的不足，于2002年提出了吉比特无源光 网络(GPON),并在 2003 年通过了 GPON 系列标准：ITU-TG984.1、G.984.2, G.984.3,并 于2004年4月完成了 G.984.4标准。 从长远看，光接入网，特别是无源光网络(PON)是比较理想的接入解决方案。首先， 其在接入网中去掉了有源设备，避免了电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障 率，降低了相应的运维成本；其次，PON的业务透明性好，具有丰富的带宽资源，可适用于 任何制式和速率的信号，能比较经济地支持模拟广播电视业务，具备三重业务功能；再者， 由于其局端设备和光纤由用户共享，线路成本较其他点到点方式低，初建成本也明显降低。 PON的每用户成本随着分享光线路终端(OLT)的用只数量的增加而迅速下降，因而适合于 ",
分散的小企业和居民用户，特别是那些区域较分散，而每一区域用户又相对集中的小面积密 集用户地区。 PON主要类型 PON技术始于20世纪80年代初，目前市场上的PON产品按照其采用的技术，主要分 为 APONZBPON、EPON 和 GPON。 1. APON/BPON APON (ATM-PON)是FSAN于20世纪90年代中期开发完成的，并将其定为国际电信 联盟(ITU)的标准，即G.983标准。APON是结合ATM多业务多比特率支持能力和无源光 网络透明宽带传送能力的解决方案。
APON的模型结构如图1-17所示。其中UNI为用户网络接口，SNI为业务节点接口， ONU为光网络单元，OLT为光线路终端。

图1-17 APON的模型结构

APON是基于ATM信元的传输系统，为点到多点的传输系统的复用和多路接入方式提供了良好的基�。庵执浣峁刮嘤没Ч蚕碚龃硖峁┝嘶　PON传送的是固定长 度的数据，可釆用两种速率结构，即上下行均为155.52Mbit/s的对称结构和下行622.08Mbit/s、 上行155.52Mbit/s的不对称结构。 APON的工作原理 OLT将到达各个ONU的下行业务组装成�。捎霉悴シ绞酱� 信号，ONU通过信元头中的虚拟电路标识(VPL Virtual Path Identifier)/虚拟通道标识(VCL Virtual Channel Identifier)来识别数据信元，从而接收属于自已的信号，并丢弃其他信号；在 上行方向上，由OLT轮询各个ONU,得到ONU的上行带宽请求，OLT合理分配带宽后， 以上行授权的形式允许ONU发送上行信元，即只有收到有效上行授权的ONU才能在上行帧 中占有指定的时隙。G.983协议定义APON系统主要面向宽带业务，并没有考虑对窄带业务 的支持。在下行的信元流中插有专门的物理层运行、管理和维护(PLOAM, Physical Layer Operation Administration and Maintenance)信元。上行传输的是突发形式的ATM信元，为了 实现突发发送和接收，每53个字节的信元前面插入3个字节的物理开销。 APON系统的主要特点 釆用统计时分复用技术；动态带宽分配；提供非常丰富完备的 操作管理维护(OAM)功能，包括误码率监测、告警、自动发现与自动搜索以及扰码加密等。 然而，APON有两大缺点：一是业务提供能力有限，数据传输速率和效率低；二是ATM层 上适配和提供业务复杂，成本较高。这些原因致使APON虽然发展多年，但是仍没有真正进 入市场。
2001年年底，FSAN将APON更名为BPON,即“宽带PON”，速率为155Mbit/s或者 622Mbit/So BPON使用ATM作为其载体协议。BPON的名称被引入是因为APON容易让人 们误认为系统只能为终端使用者提供ATM业务。修改名称的目的在于表明这样一个事实： BPON系统能够提供宽带业务，包括以太网接入、视频分布和高速租赁线业务。但是第一代 FSAN系统最普遍和知名的称谓仍然是APON。 2. EPON (10GEPON) 为了提供适合多种环境下的IP业务，ONU需要进行复杂的协议转换，且难以提供高带 宽来满足突发性的光传输和接入需求的缺陷日益明显。2000年11月，电子电气工程师协会 (IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers)成立了 802.3 EFMA 工作组，提出了 EPON。EPON将Ethernet技术与PON技术结合起来，其目标是用最简单的方式实现一个点 到多点结构的吉比特以太网光纤接入系统。EPON属于IEEE以太网标准的范畴，对于向全 IP网络过渡是一个很好的选择。EPON的主要优点是消除了 ATM和同步数字系列(SDH, Synchronous Digital Hierarchy)层，降低了初始成本和运行成本；可以大量釆用以太网技术成 熟的芯片，实现和维护简单，相对成本低，容易扩展和升级。EPON的主要缺点是总体效率 较低，难以支持以太网之外的业务，当遇到语音和TDM业务时，就会引起QoS问题。
以太网无源光网络(EPON)是基于以太网技术的宽带接入系统，它利用PON的拓扑结 构实现以太网的接入。它在PON上传送Ethernet�。没峁┛煽康氖�、语音和视频等多种业务。EPON比APON提供了更高的带宽，更低的成本和更广的服务能力，其所提供的 带宽远大于现有接入技术。
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