1、第五章第五章 无源光网络无源光网络.无源光网络概念无源光网络概念 无源光网无源光网(PON)一般指光传输段采用无源一般指光传输段采用无源器件，实现点对多点拓扑的光纤接入网器件，实现点对多点拓扑的光纤接入网 .无源光器件无源光器件 无源光器件大致可分为连接用的部件和功能性无源光器件大致可分为连接用的部件和功能性部件两大类。连接用的部件有各种光连接器，部件两大类。连接用的部件有各种光连接器，它们不仅可用作光纤和光纤的连接，而且还可它们不仅可用作光纤和光纤的连接，而且还可以组成功能部件及设备的一部分，用于部件以组成功能部件及设备的一部分，用于部件(设设备备)和光纤、或部件和光纤、或部件(设备设备)和
2、部件和部件(设备设备)的连接；的连接；功能性部件有分路、耦合器、光分波合波器、功能性部件有分路、耦合器、光分波合波器、光衰减器、光开关和光隔离器等，它们主要用光衰减器、光开关和光隔离器等，它们主要用于光的分路、耦合、复用、衰减、开关、防反于光的分路、耦合、复用、衰减、开关、防反射等方面。射等方面。 .光纤的连接与光纤连接器光纤的连接与光纤连接器 光纤连接器的基本构成光纤连接器的基本构成 光纤连接器的对准方式光纤连接器的对准方式 光纤连接器的分类光纤连接器的分类 .光纤分路器及耦合器光纤分路器及耦合器 .光波分复用器光波分复用器 光波分复用技术是在一根光纤上同时传输光波分复用技术是在一根光纤上同
3、时传输多个波长光信号的一项技术。光波分复用多个波长光信号的一项技术。光波分复用器是器是WDM技术总的关键部件，将不同光技术总的关键部件，将不同光源波长的信号结合在一起经一根传输光纤源波长的信号结合在一起经一根传输光纤输出得器件称为复用器。反之，把多波长输出得器件称为复用器。反之，把多波长信号分解为个别波长分别输出的器件称为信号分解为个别波长分别输出的器件称为解复用器。解复用器。 .光隔离器光隔离器 永久磁铁轭铁起偏器入射光检偏器45法拉第旋转器反射光0信号光904545反射光起偏器检波器.光开关光开关 光调制光开关光调制光开关 波导调制光开关波导调制光开关 微机械技术微机械技术(MEMS)集成
4、光开关集成光开关 . 光可变衰减器光可变衰减器 光轴衰减片旋转轴衰减片A(可连续变化)衰减片B(阶跃变化)图5-3 光衰减器的基本构成.PON的基本概念和结构的基本概念和结构 在光纤用户网的研究中，为了满足用户对在光纤用户网的研究中，为了满足用户对于网络灵活性的要求，于网络灵活性的要求，1987年英国电信年英国电信公司的研究人员最早提出了公司的研究人员最早提出了PON的概念的概念。后来由于。后来由于ATM技术发展及其作为标准技术发展及其作为标准传递模式的地位，研究人员开始注意到把传递模式的地位，研究人员开始注意到把ATM技术运用到技术运用到PON的可能性，并于的可能性，并于90年代初提出了年代
5、初提出了APON的建议。的建议。.基本概念和特点基本概念和特点 在光接入网在光接入网(OAN)(OAN)中若光配线网中若光配线网(ODN)(ODN)全部由无源器全部由无源器件组成，不包括任何有源节点，则这种光接入网就件组成，不包括任何有源节点，则这种光接入网就是是PONPON。OLTOLT为光线路终端，它为为光线路终端，它为ODNODN提供网络接口并提供网络接口并连至一个或多个连至一个或多个ODNODN。ODNODN为光配线网，它为为光配线网，它为OLTOLT和和ONUONU提供传输手段。提供传输手段。ONUONU为光网络单元，它为为光网络单元，它为OANOAN提供提供用户侧接口并和用户侧接口
6、并和ODNODN相连。如果相连。如果ODNODN全部由光分路器全部由光分路器(optical splitter)(optical splitter)等无源器件组成，不包含任何等无源器件组成，不包含任何有源节点，则这种光接入网就是有源节点，则这种光接入网就是PONPON，其中的光分路，其中的光分路器也称为光分支器器也称为光分支器(OBD,Optical Branching (OBD,Optical Branching Device)Device)。.PON的结构的结构 单星形结构单星形结构 .PON的结构的结构 多星形多星形(树形树形)结构结构 .总线结构总线结构 .环形结构环形结构 .其他的其
7、他的PON技术技术 副载波复用副载波复用PON .其他的其他的PON技术技术 波分复用波分复用PON .其他的其他的PON技术技术 超级超级PON .PON的功能结构的功能结构 .传输复用技术传输复用技术 在在PON中传输复用技术主要完成中传输复用技术主要完成OLT和和ONU连接的功能，其连接可以是点对多连接的功能，其连接可以是点对多点，也可点，也可 以是点对点的方式。多点接人以是点对点的方式。多点接人方式有多种，如时分多址接人方式有多种，如时分多址接人(TDMA)，副载波多址接入副载波多址接入(SCMA) 等。双向传输等。双向传输方式有：空分复用方式有：空分复用(SDM)，时间压缩复用，时间
8、压缩复用(TCM)，波分复用，波分复用(W1)M)，副载波复用，副载波复用 (SCM)。 .波长分配波长分配 1310cm波长区，波长分配范围是波长区，波长分配范围是1260-1360nm；1550nm波长区，波长分配范波长区，波长分配范围是围是14801580nm；测试或监视信号的；测试或监视信号的传输应采用其他波长；当采用光放大器时传输应采用其他波长；当采用光放大器时，以上波长范围可能变窄。，以上波长范围可能变窄。 .ONU的功能结构的功能结构.OLT的功能结构的功能结构.ODN的功能结构的功能结构 .操作维护管理功能操作维护管理功能 OAN子系统特有的子系统特有的OAM功能包括设备子系统
9、、功能包括设备子系统、传输子系统、光的子系统及业务子系统。设备传输子系统、光的子系统及业务子系统。设备子系统包括子系统包括OLT和和ONU的机箱、机框、机架、的机箱、机框、机架、供电及光分路器外壳、光纤的配线盘和配线架供电及光分路器外壳、光纤的配线盘和配线架。传输的系统包括设备的电路和光电转换。光。传输的系统包括设备的电路和光电转换。光的子系统包括光纤、光分支器、滤波器和光时的子系统包括光纤、光分支器、滤波器和光时域反射仪或光功率计。业务子系统包括各种业域反射仪或光功率计。业务子系统包括各种业务与务与OAN核心功能适配的部分核心功能适配的部分(如如PSTN，ISDN)。.PON的传输复用技术的
10、传输复用技术 SDM：空分复用：空分复用 TDM：时间压缩复用：时间压缩复用 FDM：频分复用：频分复用 WDM：波分复用：波分复用 .APON的关键技术的关键技术 基于基于ATM的的PON接入网主要由光线路终接入网主要由光线路终端端OLT(局端设备局端设备)、光分路器、光分路器(Splitter)、光网络单元光网络单元ONU(用户端设备用户端设备)，以及光纤，以及光纤传输媒质组成，一般采用传输媒质组成，一般采用TDMA控制的基控制的基带传输方式。局端到用户端的下行方向上带传输方式。局端到用户端的下行方向上，由，由OLT通过分路器以广播方式发送通过分路器以广播方式发送ATM信元给各个信元给各个
11、ONU。.APON的产生及优点的产生及优点 PON系统最早出现在系统最早出现在20世纪世纪90年代初期。年代初期。1996年年ITU-T完完成了对成了对G982的标准化，其主要目标是对的标准化，其主要目标是对2Mbits以下接以下接入速率的窄带入速率的窄带PON系统进行定义。但是该规范的标准化程系统进行定义。但是该规范的标准化程度很低，只是对系统容量、分路比进行了规定。而对于双度很低，只是对系统容量、分路比进行了规定。而对于双向传输技术、线路速率和帧结构等一系列物理参数都没有向传输技术、线路速率和帧结构等一系列物理参数都没有制定标准。主要原因在于各厂商先有窄带制定标准。主要原因在于各厂商先有窄
12、带PON产品，后有产品，后有规范，而且各厂商规范不一，都认为自己是最好的选择，规范，而且各厂商规范不一，都认为自己是最好的选择，因此到现在为止因此到现在为止ITU-T还没有形成统一完整的规范。规范的还没有形成统一完整的规范。规范的不统一带来的是不能形成器件的大规模生产，以至于价格不统一带来的是不能形成器件的大规模生产，以至于价格居高不下。在全球范围内，日本、德国和美国的一些窄带居高不下。在全球范围内，日本、德国和美国的一些窄带PON系统已在应用。系统已在应用。 .APON系统结构系统结构 . APON系统的技术难点系统的技术难点 测距测距 突发模式同步技术突发模式同步技术 突发信号的收发突发信
13、号的收发 搅码技术搅码技术 媒体接入控制媒体接入控制(MAC)协议协议 .APON的接入控制方案及帧结构的接入控制方案及帧结构 下行帧结构上行帧结构.APON系统的发展趋势系统的发展趋势 ATM技术受挫会在一定程度上影响技术受挫会在一定程度上影响APON的前的前景，但它仍有自己的发展空间。现在日本景，但它仍有自己的发展空间。现在日本NIT、法国电信、美国南方贝尔和英国电信法国电信、美国南方贝尔和英国电信4家运营者家运营者联合推出联合推出APON的大型实验，如果获得成功的的大型实验，如果获得成功的话，有可能大大促进话，有可能大大促进APON系统的商用化。由系统的商用化。由于于APON的标准化程度
14、高，可以实现大觌模生的标准化程度高，可以实现大觌模生产和较低成本的要求。根据产和较低成本的要求。根据FSAN集团估计：如集团估计：如果年产量达到果年产量达到100万单元，某些芯片和光器件的万单元，某些芯片和光器件的集成将会使成本大幅降低。集成将会使成本大幅降低。APON系统价格的系统价格的降低有可能大大加速它的发展，在目前缺乏有降低有可能大大加速它的发展，在目前缺乏有效接人手段的情况下，可以快速占领市场。效接人手段的情况下，可以快速占领市场。 .APON系统所需考虑的问题系统所需考虑的问题 经济性问题经济性问题 系统容量和覆盖范围问题系统容量和覆盖范围问题 系统升级问题系统升级问题 .以太网无源光网络以太网无源光网络 EPON是利用是利用PON(无源光网络无源光网络)的拓扑结的拓扑结构实现以太网的接入。构实现以太网的接入。 .EPON技术的优势技术的优势 与现有以太网的兼容性与现有以太网的兼容性 高带宽高带宽 低成本低成本 为灵活供应和快速的服务重组提供了方便为灵活供应和快速的服务重组提供了方便 .EPON技术的基本网络结构技术的基本网络结构 .
