11.4 ATM-PON系統(tǒng)
11.4.1 PON系統(tǒng)概述
1、PON（無源光網(wǎng)絡(luò)）：
PON作為一種新興的覆蓋最后一公里的寬帶接入光纖技術(shù)，其在光分支點(diǎn)不需要節(jié)點(diǎn)設(shè)備，只需安裝一個(gè)簡(jiǎn)單的光分支器即可，因此具有節(jié)省光纜資源、帶寬資源共享、節(jié)省機(jī)房投資、設(shè)備安全性高、建網(wǎng)速度快、綜合建網(wǎng)成本低等優(yōu)點(diǎn)。PON將是一種非常優(yōu)秀的寬帶接入解決方案，并最終將鋪設(shè)到每條街、每條路和每棟大樓”。
2、分類
PON包括ATM-PON（APON，即基于ATM的無源光網(wǎng)絡(luò)）和Ethernet-PON（EPON，基于以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡(luò)）兩種。
APON在傳輸質(zhì)量和維護(hù)成本上有很大優(yōu)勢(shì)，其發(fā)展目前已經(jīng)比較成熟，國(guó)內(nèi)都有實(shí)用化的APON產(chǎn)品。2000年11月，為了彌補(bǔ)APON標(biāo)準(zhǔn)缺乏視頻能力、不充分的帶寬、過于復(fù)雜、造價(jià)過高等因素，同時(shí)以太網(wǎng)開始進(jìn)入城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)領(lǐng)域，為了實(shí)現(xiàn)各網(wǎng)的無縫連接，人們考慮將以太網(wǎng)和PON相結(jié)合，EPON應(yīng)運(yùn)而生。
事實(shí)上，APON和EPON具有很多PON的共同優(yōu)點(diǎn)，APON和EPON之爭(zhēng)本質(zhì)上是核心網(wǎng)中的ATM和IP之爭(zhēng)在接入網(wǎng)中的繼續(xù)。對(duì)于傳統(tǒng)的電信公司、綜合的電信運(yùn)營(yíng)商來說，采用的很可能是APON；而在CATV領(lǐng)域，以及對(duì)于以數(shù)據(jù)為中心的新生的電信公司和運(yùn)營(yíng)商來說，可能會(huì)傾向于采用EPON。
基于ATM技術(shù)的APON因?yàn)锳TM技術(shù)和光網(wǎng)泡沫的原因而沒有真正應(yīng)用，而后來的EPON由于采用單一的基于以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)，處理話音時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生QoS問題，無論如何，作為解決“最后一公里”瓶頸的理想技術(shù)，作為成本最低且功能最全面的接入方法，PON技術(shù)必將在未來十年成為電信企業(yè)的首選。
3、強(qiáng)調(diào)概念：
（1）無源光網(wǎng)絡(luò)PON是OAN的一種，成本低、業(yè)務(wù)透明易于維護(hù)得到廣泛運(yùn)用。
（2）OLT為ODN提供網(wǎng)絡(luò)接口并連接一個(gè)或多個(gè)ONU；ODN為OLT與ONU 提供傳輸手段。若ODN 全部用光分路器（OBD）等無源器件組成，則為無源光網(wǎng)絡(luò)PON。ONU 為OAN提供用戶側(cè)接口并和ODN相連。
（3）無源光網(wǎng)絡(luò)PON使用的綜合技術(shù)：雙工、復(fù)用、多址、光偶合技術(shù)：
（4）按照上下行復(fù)用方式不同：TCM（單纖：時(shí)間壓縮復(fù)用）/SDM（雙纖：空分復(fù)用）。當(dāng)前實(shí)際工程多使用SDM方式。
（5）OLT到ONU 的下行信號(hào)傳輸采用TDM技術(shù)，以連續(xù)廣播方式由OLT向ONU發(fā)送，ONU根據(jù)各自的ID號(hào)從下行數(shù)據(jù)流中提取屬于自己的信息；上行信號(hào)傳輸采用TDMA方式，將上行信道分為若干個(gè)時(shí)隙，各ONU的信號(hào)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)以突發(fā)模式向上發(fā)送信息。
（6）OLT與各個(gè)ODN的距離不同，必須測(cè)量ODN到OLT的信號(hào)延遲時(shí)間。根據(jù)不同時(shí)延，OLT控制ONU在特定的時(shí)隙發(fā)送，稱測(cè)距。
（7）PON的傳輸方案是以1310nm波長(zhǎng)區(qū)傳送窄帶業(yè)務(wù)信號(hào)，以1550nm波長(zhǎng)區(qū)傳送寬帶業(yè)務(wù)信號(hào)。這樣做的好處是：1310/1550nm波分復(fù)用器件價(jià)格便宜，能經(jīng)濟(jì)地傳送窄帶業(yè)務(wù)，同時(shí)1550nm波長(zhǎng)區(qū)的光纖損耗小，宜于傳送寬帶信號(hào)。由于 PON是一種采用添加分光技術(shù)的以光纖為主的結(jié)構(gòu)，故不適合采用總線型結(jié)構(gòu)，多采用無源雙星（DSP）或樹型結(jié)構(gòu)。
（8）PON的主要傳輸技術(shù)有FDM、TDM和DWDM等多種方式，并且還將進(jìn)一步發(fā)展。在一些PON系統(tǒng)中，CATV在同一光纜上作為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行基帶傳輸，但波長(zhǎng)不同。由于PON采用波分復(fù)用和光源光功率分離技術(shù)，網(wǎng)上的設(shè)備共享，業(yè)務(wù)透明，從而可以支持良好的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，使運(yùn)營(yíng)費(fèi)用較低，實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)綜合。
11.4.2 A-PON系統(tǒng)特點(diǎn)
1．A-PON系統(tǒng)模型：
A-PON系統(tǒng)模型如圖所示。
2、APON系統(tǒng)主要特點(diǎn)
在寬帶光纖接入技術(shù)中，電信運(yùn)營(yíng)者和設(shè)備供應(yīng)商普遍認(rèn)為APON是最有效的，它構(gòu)成了既提供傳統(tǒng)業(yè)務(wù)又提供先進(jìn)多媒體業(yè)務(wù)的寬帶平臺(tái)。根據(jù)G.983.1規(guī)范的ATM無源光網(wǎng)絡(luò)，OLT最多可尋址64個(gè)ONU，PON所支持的虛通路（VP）數(shù)為4096，PON尋址使用ATM信元頭中的12位VP域。
APON系統(tǒng)采用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用、動(dòng)態(tài)帶寬分配技術(shù)。電信網(wǎng)的核心網(wǎng)部分正在ATM化，接入網(wǎng)也正在開始大量應(yīng)用PON系統(tǒng)。為了使接入網(wǎng)部分的PON和核心網(wǎng)的ATM化趨勢(shì)相兼容，合乎邏輯的作法是使PON攜帶的信息ATM化，這種ATM化的PON稱為ATPON。
主要有下述特點(diǎn)：
（1）理想的光纖接入網(wǎng)：無源純介質(zhì)的ODN對(duì)傳輸技術(shù)體制的透明性，使APON成為未來光纖到家、光纖到辦公室、光纖到大樓的最佳解決方案。
（2）低成本：樹型分支結(jié)構(gòu)，多個(gè)ONU共享光纖介質(zhì)使系統(tǒng)總成本降低；純介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，徹底避免了電磁和雷電的影響，維護(hù)運(yùn)營(yíng)成本大為降低。
（3）高可靠性：局端至遠(yuǎn)端用戶之間沒有有源器件，可靠性較有源OAN大提高。
（4）綜合接入能力：能適應(yīng)傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)PSTN/ISDN；可進(jìn)行Internet Web瀏覽；同時(shí)具有分配視頻和交互視頻業(yè)務(wù)（CATV和VOD）能力。
（5）基于ATM的APON是OAN的發(fā)展趨勢(shì)。APON是一個(gè)支持寬帶業(yè)務(wù)的無源光纖網(wǎng)。在這種結(jié)構(gòu)中，ONU到端局距離可長(zhǎng)達(dá)10公里。下行速率為155Mb/s或622Mb/s，上行速率為155Mb/s。在下行方向和上行方向上均采用基于信元的傳輸方案?？芍苯优cATM的VOD網(wǎng)絡(luò)兼容。APON在下行方向采用時(shí)分復(fù)用（TDM）技術(shù)，上行方向執(zhí)行TDMA協(xié)議。上行方向上的給定時(shí)刻只允許一個(gè)用戶傳輸。
（6）A-PON設(shè)備復(fù)雜、傳輸帶寬比較有限。
3、APON的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
APON、EPON通常都采用星形拓?fù)浣Y(jié)。APON的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖所示。