1、無源光網絡次瀏覽次數：約 272無源光網絡 （ PON ）技術是為了支持點到多點應用而發展起來的光接入技術。為傳輸媒質，并使用無源光分配網，由于采用P 光纖 ON 避免了外部設備的電磁干作擾和環境影響，減少了線路和外部設備的故障率，提高了系統的可靠性，同時節約了維護成本。窄帶PON幾乎沒有怎么實際應用就被寬帶PON （ BPON）取代了，BPON目前出現了APON、EPON和GPON這 3 種技術。目錄無源光網絡優勢與核心構成無源光網絡原理無源光網絡（PON ）需要FPGA設計的支持無源光網絡發展趨勢無源光網絡優勢與核心構成目前，作為新一代接人技術的PON已經成為當前實現丌Tx的首選方案， 下

2、屬BPON、EPON、GPON 和 WPON 等多種技術，其應用范圍也包含了寬帶接人、TDM域。與傳統的網絡結構相比，PON 技術具有以下優點：(1)PON是無源的，因此會節省更多的網絡建設費和網絡運營維護費。專線和基站回傳等多個領(2)PON可以實現多用戶分擔成本。PON協議所固有的安全性和帶寬共享機制，可以確保用戶共用線路的安全和透明。(3) 為相同數量客戶提供業務的PON 設備的體積更小，占用中心局的空間更少。(4)PON同時支持傳統語音業務和寬帶業務，具備良好的業務擴展性，能平地滑向NGN網絡演進，還能輕松加載各種增值業務。(5)PON支持所有住宅用戶和許多商業用戶共享一個接入網( 包

3、括物理層和協議層) ，因而減少了分散的接入網的數量。PON中最主要的三個部分，包括位于局端的OLT(OpticalLineTerminal，光線路終端) 、終端 ONU(OpticalNetwork Unit，光網絡單元 ) 以及 ODN(Optical DistributionNetwork，光配線網 ) 。PON “無源” 是指示。 1 不含有任何電子器件及電源。如圖ODN全部由光分路器(Splitter)等無源器件組成，所圖 1 基于 PON 的寬帶接入方式面對未來運營商的多種需求，PON 技術以其高帶寬、高可靠性以及強大的全業務接入能力已成為兀 Tx 的主流技術， 并配合“光進銅退”

4、的發展戰略， 在光通信 市場占據領先地位。無源光網絡原理PON 是在所謂的“最后一公里”中缺少帶寬時的解決方案。家庭用戶為了獲得快速因特網接入可以選擇的方法極其有限( 電話或電纜系統) 。同樣 , 企業也局限于T1 和 T3 載波提供的性能, 雖然目前的無線、光纖和衛星業務都已更加成熟。PON 提供了城域中的另一種解決方案。它主要用于解決寬帶最終用戶接入終端局的問題，由于這種接入技術使得接入網的局端(OLT) 與用戶,(ONU) 之間只需光纖、光分路器等光無源器件，不需租用機房和配備電源，因此被稱為無源光網絡。它用于 FITH( 光纖到家庭 )。混合 PON 系統將光纜延伸到通信公司的遠程終端

5、, 然后利用銅線在DSL PON業務進入家庭。的架構中，一個光纖終端（OLT ）下可以有多個無源光網絡（PON ）的單元。每一個單元均可形成一個獨立的PON網，藉由并不昂貴的分波器和光纖分布連接多種不同類型的ONT。對于接入網絡的無源性設計，減少了對電子元件的需求，如此一來便可以降低維修成本的支出。無源光網絡是“復興的”光纜技術,它最初是為有線電視網絡設計的。最近以來, 它作為一種能在城域提供高速接入的體系結構而得到關注。PON現在是ITU規范。通過 PON ，單根光纖從服務提供商的設備延伸到靠近居民區或商務中心的位置。“無源”是指該系統在服務提供商和客戶之間不需要電源和有源的電子組件。它僅由

6、光纖、 分路器、 接頭和連接器組成。 一根光纖可為多個客戶提供服務, 而此前的系統要求每個客戶都有獨立它是農村地區的理想選擇。, 可遠距離使用PON 的光纖。在圖中描述了基本的PON 體系結構。其概念是將光纖中繼線從服務提供商的頭端輻射到用戶。此系統具有以下組件:OLT ( 光線路終端) PON光纖在服務提供商設施處的終端。ONT( 光網絡終端 )在用戶位置的終端。OAS( 光接人交換機)位于服務提供商處的交換機,它聚合來自所有用戶的信元/ 數據分組并提供向因特網和PSTN 的連接。POS( 無源光分路器 ) 或“分路器”在沿著進入多點樹狀拓撲的路徑的任意點分離中繼線和光信號。ONU( 光網絡

7、單元 ) 提供對用戶的扇出連接。每條 PON中繼線最多可支持32 次分路和 64個0NU 。用戶與 ONU 的連接可以使用同軸電纜、雙絞線、光纜,甚至是無線連接。I0T( 智能光終端 ) 主要指設計用于商業連接的0NU 。它為企業提供多種話音和數據業務, 與綜合接入設備非常類似。PON 中繼線的帶寬范圍從l55Mbit/s到 622Mbit/s。每一次分路都會減少帶寬, 因此用戶可用的帶寬取決于在他和頭端設備之間的分路次數。例如,對 622Mbit/s的中繼線 , 如果對其分路以支持 32 個 0NU, 則與 0NU 相連的用戶最多可獲得19.5Mbit/s的帶寬。該帶寬由所有用戶分享。為了組

8、織此纜路上的通信,可以采用許多技術,包括 ATM 、以太網、 FDM( 頻分復用 ) 以及WDM( 波分復用 ) 。FSAN ( 全業務接入網絡) 聯盟對 ATM PON(APON)作出了決定 ,APON 變成 ITUG.983 標準。 APON 使用眾所周知的技術, 并提供有保障的QoS( 因為 ATM 信元有固定的大小以及 ATM 專用的 QoS 協議功能 ) 。 APON 是一種基于ATM 信元的 TDM TDMA技術，由于ATM 在實現不同業務的復用以及適應不同帶寬方面的靈活性，使 APON 成為一種結合多業務多比特率支持能力和無源光網絡透明寬帶傳送能力的比較理想的長遠解決方ATM 案

9、，是未來寬帶接入技術的發展方向，其標準遵循 ITU TG.983 建議，最高速率為 622Mbit/s。因為 APON 二層采用的是ATM 封裝和傳送技術，因此存在帶寬不足、技術復雜、價格高、承載IP 業務效率低等問題。為更好適應IP 業務，第一英里以太網聯盟（EFMA ）在 2001年初，IEEE802.3ah工作小組對其進行了標準化，太網 PON 的使用。他們稱以太網比ATM由 Cisco 更有理由成為和 CorningPON 的選擇牽頭的數家公司正在促進以 , 因為大多數企業都使用以太網連接，所以提出了在二層用以太網取代ATM的EPON技術。IEEE組成了“ Ethernet in th

10、eFirst Mile Study Group(EPON 可以支持1.25Gbit/s第一英里以太網研究組) ”對以太網對稱速率，將來速率還能升級到PON 以及其他接入技術進行評估。10Gbit/s， EPON 產品得到了更大程度的商用。設計的支持 FPGA 無源光網絡（ PON ）需要FPGA 技術、低成本光學器件以及無源架構都為無源光網絡(PON) 以及這些網絡的演進做出了巨大貢獻。系統級 OEM 廠商不斷發現， FPGA 能夠提供技術性設計和經濟方面的優勢，特別是在網絡側的中心局 (CO) 基礎設施端。2002 年之前，低性能的FPGA 主要用于原型創建工具。而如今的FPGA 具有強大的

11、性能和豐富的功能，能更好地滿足日益提高的PON 設計需求。另外，更低設計成本、靈活和可擴展的FPGA 對于競爭激烈的無源光網絡市場來說也是關鍵。PON 是點到多點 (P2MP)光纖到駐地 (FTTP) 的網絡拓撲技術，也常被定義為光纖到路邊(FTTC) 和光纖到家庭 (FTTH) 。在 PON 定義中采用了FTTP 或 CPE( 用戶駐地設備 ) 。通過無需供電或無源的光分離器，單路光纖可以服務于多個駐地。分離器通常為32 路，不過有時會多達64 路。一個 PON 網絡包括一個位于業務提供商中心局的光線路終端(OLT) 和眾多的光網絡終端(ONT) ，后者也被稱為進入駐地的光網絡單元(ONU)

12、。下行的 OLT 信號以廣播方式送到共享一根光纖的各個ONT 。目前的 PON 標準規定下行的數據率高達 2.5Gb/s(Gbps)。上行信號則利用時分多路(TDM)技術組合在一起。與數字用戶線(DSL) 或電纜相比， PON 具有無可比擬的帶寬優勢，可以提供高速三重播放業務( 語音，視頻和數據)。根據 Infonetics的預測，到2010年，北美和亞太地區PON 用戶的年度復合增長率可高達150%。吉比特 PON(GPON)在北美正在取得強勁的增長，而以太網PON (EPON)主要用在日本。日本政府的津貼政策正在推動PON 市場的逐年增長， 而中國正在仔細權衡EPON 和 GPON的優劣。

13、寬帶 PON(BPON)或者國際通信聯盟(ITU-T) G.983x是流行的美國 PON標準。其最大下行數據速率為 622Mb(Mbps)，上行數據率為155 Mbps。安裝在光纖鏈路中的無源分離器允許一根光纖最多連接64 個家庭。今年， GPON或 ITU-T G.984，即 BPON 的演進版本，有望進入更多的美國家庭。它支持TDM 和分組數據，下行和上行數據率最高分別可達2.5 Gbps 和1.24Gbps 。 GPON 的關鍵優點是無需增加IP 就能支持交換式數字視頻和原有的TDM 語音。成本敏感性是目前使 DSL 系統具有高度的成本敏感度。PON 用于提供寬帶接入的不管哪種標準，用最

14、為廣泛的寬帶接入技術。由于具有龐大的用戶數量，DSL 為每端口設置了極低的成本標桿。因此， DSL 對 PON 提出了強大的挑戰。不過PON 系統在過去兩年里在降低成本和增強功能方面也取得了長足的發展。隨著 PON 市場的發展，系統級OEM 廠商和運營商正密切關注其成本的降低，尤其是OLT 的成本。在 ONT 側，數量有望增加到百萬臺，因為PON 將為數以百萬計的駐地提供服務。許多ASIC和 ASSP 供應商盯上了ONT ，并提供各種芯片產品。由于ONT 是一個量很大的市場，ASIC和 ASSP 芯片廠商能夠幫助降低成本，從而幫助系統級OEM 和運營商提供較低的價格。另一方面， OLT 系統數

15、量為數萬臺而非數百萬臺，故成本較高。例如，PON 家用調制解調器的成本為 100 到 300 美金，而 PON網絡中 OLT 系統的成本則高達10000 美金。實際上， OLT的成本對運營商來說極為關鍵，因此大都集成了多端口線路卡，可以處理越來越多的駐地數量。OLT 線路卡的期望數量在可預見的未來將保持在中等到較低的水平，這有兩個原因。首先，64 個 ONT 只需要一個OLT ，其次， 每個 OLT線路卡的數量和所用的元器件要遠遠少于大批量的設計復雜性使成本問題更加嚴重。PON OLT線路卡可以支持4 到 8 個 OLT 端口。 于是， OLTONT 設備。和 ONT 拓撲結構是一個共享的媒體

16、架構，這為系統OEM設計師提出了挑戰。由于PON標準中采用了TDM技術，因此OLT和各個ONT之間的交互非常復雜。TDM用來共享不同駐地間的容量。早期的PON標準使用靜態TDM ，因此每個駐地接收相同的容量。但是，最新的PON 標準要求能夠根據駐地的需求變化，為不同的駐地動態分配容量。這種動態帶寬分配 (DBA)功能需要利用ONTOLT 也需要將分配的容量通知給每個和 OLT 之間傳送的信令通知ONT 。該協議基于從ONT到OLT 每個 ONT 所需的容量。OLT 的請求消息。OLT 確定最佳的容量分配，并用確認消息予以響應。另外，與較簡單的點對點以太網端口不同的是，由于存在動態TDM 要求，

17、更復雜的P2MP 。因此 OLT 端口必須在多個ONT 駐地之間進行連續切換。每個PON 端口是一種ONT 分配得到32 或64個可用時隙中的一個與OLT進行交互通信。OLT必須快速且連續地依次鎖定到每個ONT 數據流上，用的是眾所周知的突發模式。為了支持這一極快的鎖定方案，需要一個高度專用的媒體訪問控制器 (MAC) 、串行 / 解串器 (SerDes) 以及時鐘和數據恢復 尤其重要。 PON MAC 的訪問， ONT 功能。為了協調對每個(CDR) 圖 1 ： DSL 和 PON 拓撲共存。基于 FPGA 的設計針對上述背景，系統級OEM廠商在實現低成本和高效的OLT設計方面可選擇性很少。

18、一種方法是選用ASIC技術。但這種方法的投資成本極高。由于一些原因，ASSP也無法較好地實現。ASSP 在支持PON升高而升高。 ASSP演進需求方面的靈活性有限，缺乏設計可擴展性，并且功耗隨著時鐘速率的在提供可競爭的差異化產品方面的能力也很有限，還面臨著器件停產的風險。另外，擁有成本也越來越高，上市時間較長。然而，FPGA 卻能為 OLT 的設計提供低成本高效率的開發平臺。 當設計無縫移植到結構化 ASIC 進行大批量生產時成本還能進一步降低。這種方法由于省去了大型且耗時的 ASIC 開發，系統OEM廠商可以省去較大的成本，并縮短上市時間。像圖 2 ：OLTSTratix這類線路卡采用的分布式與集中式架構的比較FPGA 器件，能夠為實現和集成主要的OLT線路卡功能( 見圖2) 提供所需的高性能邏輯。而且，FPGA 也是用于實現，從而在一個芯片上實現MAC 和 PHYCO OLT或者