1.PON的基本结构

PON是一种采用点到多点(P2MP)结构的单纤双向光接入网络。PON系统由局端的光线路终端(OLT)、光分配网络(ODN)和用户侧的光网络单元(ONU)组成，为单纤双向系统。在下行方向(OLT到ONU)，OLT发送的信号通过ODN到达各个ONU。在上行方向(ONU到OLT)，ONU发送的信号只会到达OLT，而不会到达其他ONU。为了避免数据冲突并提高网络效率，上行方向采用TDMA多址接入方式，并对各ONU的数据发送进行管理。ODN在OLT和ONU间提供光通道。PON的参考结构如图1.11所示。

OLT位于网络侧，放在中心局端，它可以是一个L2交换机或L3路由器，提供网络集中和接入，能完成光/电转换，带宽分配和控制各信道的连接，并有实时监控、管理及维护功能。ONU位于用户侧，实现各种电信号的处理与维护管理，提供用户侧接口。OLT与ONU之间通过无源光分路器连接，光分路器用于分发下行数据和集中上行数据。除了终端设备，PON系统中无需电器件，因此是无源的。

PON在单根光纤上采用下行1490nm/上行1310nm波长组合的波分复用技术(WDM)，上行方向是点到点方式，下行方向是广播方式。图1.12表示了PON的基本结构。

在下行方向，OLT将数据分组以广播的方式传输给所有的ONU，每个分组携带一个具有传输到目的地ONU标识符的信头。当数据分组到达ONU时，由ONU的MAC层进行地址解析，提取出属于自己的数据分组，丢弃其他的数据分组。

上行方向使用时分复用技术(TDM)，多个ONU的上行信息组成一个TDM信息流传送到OLT。

2.光线路终端(OLT)

光线路终端(OLT)的作用是提供业务网络与ODN之间的光接口，提供各种手段来传递各种业务，OLT内部由核心层、业务层和公共层组成。业务层主要提供业务端口，支持多种业务;核心层提供交叉连接、复用、传输;公共层提供供电、维护管理功能。

OLT的存在可以降低上层业务网络对接入侧设备之间的具体接口、承载手段、组网形式、设备管理等的紧耦合，并可以提供统一的光接入网的管理接口。

OLT核心功能包括:汇聚分发功能、DN适配功能。

OLT业务接口功能包括:业务端口功能、业务接口适配功能、接口信令处理、业务接口保护。

OLT公共功能主要包括OAM功能和供电功能。

从OLT发出的光功率主要消耗在如下几处。

l 分路器:分路的数量越多损耗越大。

l 光纤:距离越长，损耗越大。

l ONU:数量越多，需要的OLT发射功率越大。为了保证每一个到达ONU的功率都高于接收灵敏度且有一定的余量，在设计时要根据实际的数量和地理分布进行预算。

3.光分配网

光分配网(ODN)是OLT与ONU之间提供光传输手段，其主要功能是完成OLT与ONU之间的信息传输和分发作用，建立ONU与OLT之间的端到端的信息传送通道。

ODN的配置通常为点到多点方式，即多个ONU通过一个ODN与一个OLT相连，这样，多个ONU可以共享OLT到ODN之间的光传输媒质和OLT的光电设备。

(1)ODN的组成

组成ODN的主要无源器件有:单模光纤和光缆、连接器、无源光分路器(OBD)、无源光衰减器、光纤接头。

(2)ODN的拓扑结构

ODN网络的拓扑结构通常是点到多点的结构，可分为星形、树状形、总线型和环形等。

(3)主备保护的设置

ODN网络的主备保护设置主要是对其传输的光信号设置有主备两个光传输波道，当主信道发生故障时则可自动转换到备用信道来传输光信号，包括光纤、OLT、ONU和传输光纤的主备保护设置。主备传输光纤可以处于同一光缆中，也可以处于不同的光缆中，更可以将主备光缆安装设置在不同的管道中，这样其保护性能更好。

(4)ODN的光传输特性

ODN的设计特性应能保证可以提供任何目前可以预见到的业务，而无需较大的改动，这一要求对各种无源器件的特性存在较大影响。可能直接影响ODN光特性的要求如下。

l 光波长透明性:各种光无源器件不应影响传输光信号的透明性，对设计的光网络要求的光信号所占用的波段应当能全透明地传送，这样为将来的WDM系统应用提供了基础。

l 可逆性:将ODN网络的输出端和输入端互换时，其ODN网络的传输特性不应发生明显的变化，即其传输带宽和光损耗特性的变化应微乎其微。这样可以简化网络的设计。

l 全网性能的一致性:ODN网络对于传输的光信号应保持一致性，即ODN网络的传输特性应当与整个OFSAN乃至整个通信网保持一致，其传输带宽和光损耗特性应适合于整个OFSAN的要求。

(5)ODN的性能参数

决定整个系统光通道损耗性能的参数主要有如下3项。

l ODN光通道损耗:即最小发送功率和最高接收灵敏度的差。

l 最大容许通道损耗:即最大发送功率和最高接收灵敏度的差。

l 最小容许通道损耗:即最小发送功率和最低接收灵敏度(过载点)的差。

(6)ODN的反射

ODN的反射取决于构成ODN的各种器件的回损以及光通道上的任意反射点。一般来讲，所有离散反射必须优于−35dB，光纤接入的最大离散反射则应优于−50dB。

4.光网络单元(ONU)

光网络单元(ONU)位于ODN和用户设备之间，提供用户与ODN之间的光接口和与用户侧的电接口，实现各种电信号的处理与维护管理。ONU内部由核心层、业务层和公共层组成，业务层主要指用户端口;核心层提供复用、光接口;公共层提供供电、维护管理。

5.PON的应用模式

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。与点到点的有源光网络相比，PON技术的主要特点在于维护简单、成本较低(节省光纤和光接口)、传输带宽较高和高性能价格比。这些特点会使其在很长时间内保持竞争优势，PON一直被视为接入网未来的发展方向。

PON最适合的应用是:接入网络靠近客户的末端的部分;ONU服务的客户不强调必须要冗余或迂回保护;OLT可以设立在生存性能好的节点处(例如有迂回保护的节点)，用户地理位置相对集中的地方。PON主要有3种应用模式。

(1)替代现有的二层汇聚网络:PON可以替代现有的二层交换机和光纤收发器，将LAN的接入网引至IP城域网，如图1.13所示。

(2)替代相关段落的接入光缆:PON系统可以替代现有的部分光缆和光交换设备，从而节省相关段落的接入光缆，如图1.14所示。

(3)多业务接入方式(实现FTTH):PON系统可以提供满足不同QoS要求的多业务、多速率接入，能适应用户的多样性和业务发展的不确定性的要求，如图1.15所示。