无源光网络 (PON)

PON 网络采用点对多点 (P2MP) 架构，利用光分路器将来自单个 OLT 的下行信号分成多条到达最终用户的下行路径。相同的分路器将从最终用户返回到 OLT 的多条上行路径组合在一起。 

由于光纤共享的固有效率和低功耗，点对多点被选为光接入网最可行的 PON 架构。此架构于 1998 年通过 ATM-PON G.983.1 规范进行了标准化。 

今天，由于不再使用异步传输模式 (ATM)，用于 G-PON 的 ITU-T G.984 标准已经取代了 ATM 标准。 

PON 网络从位于服务提供商源位置的光线路终端 (OLT) 开始，通常称为本地或中心局，有时称为交换机或头端。从那里，光纤馈线电缆（或馈线光纤）被路由到无源分路器，以及备用光纤（如果使用的话）。然后，分配光纤从分路器连接到引入终端，引入终端可以位于街道机柜中，也可以位于安装在坑中、电线杆上甚至建筑物侧面的加固外壳中。然后，引入光纤提供从引入终端端口到最终用户 ONT/ONU 的最终一对一连接。在某些情况下，串联使用多个分路器。这被称为级联分路器架构。 

馈线光纤上承载的信号可以被拆分，以向多达 256 个用户提供服务，其中 ONU 或 ONT 转换信号并为用户提供互联网接入。下行 OLT 信号在到达最终用户之前被分割或拆分的路数被称为分路器或分流比（例如 1:32 或 1:64）。

在更复杂的配置中，其中射频视频与 PON 数据业务并行广播，或者附加的 PON 业务在相同的 PON 网络上共存，在中心/本地局使用无源复用器 (MUX) 来将视频覆盖波长和附加的 PON 业务波长合并到出站 OLT 馈线光纤上。 

PON 操作中不可或缺的一项创新是波分复用 (WDM)，用于根据激光的波长（颜色）分离数据流。一个波长可用于传输下行数据，而另一个波长用于传输上行数据。这些专用波长因使用的 PON 标准而异，可以同时存在于同一根光纤上。

由 OLT 管理的时分多址 (TDMA) 技术用于在特定的时间段内为每个终端用户分配上行带宽。这防止了由于多个 ONT/ONU 同时向上游传输数据而引起的 PON 分路器或 OLT 处的波长/数据冲突。这也被称为用于 PON 上行的突发模式传输。

自 20 世纪 90 年代问世以来，无源光网络 (PON) 技术不断发展，形成了多次迭代的 PON 网络拓扑结构。最初的无源光网络标准 APON 和 BPON 已经逐渐让位于新版本的带宽和整体性能优势。

由 ITU-T 开发的千兆位无源光网络（或 G-PON）利用基于 IP 的协议，因其在业务类型（包括语音、互联网和电视的“三网融合”应用）方面的出色灵活性而被公认。通用 G-PON 封装方法能够封装 IP、以太网、VoIP 等多种数据类型。

G-PON 被认为是当今使用的事实上的 PON 标准，单模光纤上的网络覆盖距离在 20 到 40 千米之间，具体取决于采用的分流比。下行波长配置为 1490 纳米，上行波长配置为 1310 纳米，下行速率为 2.4 Gbps，上行速率为 1.2 Gbps。

IEEE 的另一个无源光网络标准是以太网 PON（或 E-PON），它是为与以太网设备无缝兼容而开发的。基于 IEEE 802.3 标准，E-PON 不需要额外的封装或转换协议就可以连接到基于以太网的网络。这适用于上行和下行数据传输方向。

传统的 E-PON 可以支持高达 1.25 Gbps 的上行和下行对称速度。与 G-PON 非常相似，E-PON 同样根据分流比提供 20 到 40 千米的范围，并且使用类似的 1310 纳米上行波长和 1490 纳米下行波长，因为此 E-PON 和 G-PON 不能部署在相同的 PON 网络上。IEEE E-PON 标准的新修正案于 2020 年推出，以支持单股光纤上的 25 Gbps 和 50 Gbps E-PON 操作。

更先进的 10G-EPON 标准将上行和下行的速度提高到对称的 10 Gbps，此外，它使用 1577 纳米的下行波长和 1270 纳米的上行波长在与 E-PON 不同的波长上操作，这使得相同的 PON 能够同时用于 E-PON 和 10G-EPON，作为允许在现有的 PON 网络上无缝服务升级和容量增加的机制。

10G 版本的 G-PON 称为 XG-PON。此新协议支持下行 10 Gbps 和上行 2.5 Gbps 的速度。虽然物理光纤和数据格式化约定与最初的 G-PON 相同，但与 10G-EPON 非常相似，波长已变化为下行 1577 纳米，上行 1270 纳米。同样，此调整使得相同的 PON 网络能够同时用于 G-PON 和 XG-PON。XG-PON 的增强版本是 XGS-PON，它使用与 XG-PON 相同的波长，并提供对称的 10 Gbps 上行和下行速率。

超越 XG(S) 的是 NG-PON2，该技术利用具有多个 10G 波长的波分复用（上行和下行）来提供对称的 40 Gbps 服务。同样，NG-PON2 对 G-PON 和 XG/XGS-PON 使用不同的波长，使得这三种波长可以在同一个 PON 网络上共存。

随着速度需求逐年持续增长，XG-PON、XGS-PON 和 NG-PON2 将提供一条升级路径，在大型多租户或企业客户端设置中以及作为无线 5G 网络的一部分，应该特别有益。

ITU-T 为下一代 G-PON 选择了 50 Gbps 的线速率，并于 2021 年发布了第一个非对称（50Gbps/12.5Gbps，50Gbps/25Gbps）50G-PON 标准，随后于 2022 年发布了定义对称 50 Gbps 服务的修正案。通过在 1286 纳米上行波长和 1342 纳米下行波长下工作，新标准旨在与 G-PON 和 XG(S)-PON 共存。 

50G-PON 标准代表着满足苛刻的住宅和 5G 前传需求的重要一步。虽然得到了领先的 PON 设备、器件和芯片供应商的全力支持，但 50G-PON 的首次商业部署预计将在 2024 年实现。

通过将射频 TV 信号（模拟或数字）调制到通常使用 1550 纳米波长的单个波长的光上，可以在 PON 上广播射频 TV 信号，这称为射频视频覆盖。