1、寬帶PON技術

采用無源光分支器的寬帶PON技術，可以節省OLT（光線路終端）的光接口和光纖，系統擴展性好，便于維護管理，是光纖接入的主要實現方式。寬帶PON技術主要包括基于ATM的BPON/APON（寬帶無源光網絡/ATM無源光網絡）技術、基于以太網的EPON（無源光纖以太網）技術和具有Gbit/s傳送能力的GPON（吉比特無源光網絡）技術。APON/BPON技術發展最早，但由于技術復雜、成本高、速率有限、IP業務映射效率低等原因，目前中國國內基本不再采用。EPON、GPON 技術是未來光纖接入的主要實現方式，受到業界的廣泛關注。

1.1　EPON技術

EPON技術基于IEEE 802.3ah 標準，采用8B/10B線路編碼，支持10 km、20 km兩種最大傳輸距離和雙向對稱1 Gbit/s以太網速率，最大分光比可達32路，采用波分復用技術實現單纖雙向傳輸。IEEE 802.3ah在傳統以太網體系架構基礎上定義了一種擴展的802.3 MAC MPCP（多點控制協議）作為EPON數據鏈路層協議，實現點到多點PON中以太幀的時分多址接入。EPON系統利用以太網控制幀傳送多點控制拉信息，利用OAM（運營、維護、管理）幀傳遞OAM信息，具有較強的OAM&P（運營、維護、管理和配置）能力，可以實現對終端的遠程管理；利用PON系統具有的廣播功能實現單拷貝廣播（SCB），適合視頻組播業務的開展。

與BPON、GPON技術相比，EPON協議簡單，對光收發模塊的技術指標要求低，所以系統成本相對較低。由于成本較低、速率高、擴展性好、對數據業務的適配效率高，能夠以較低成本高效率地傳送IP業務，EPON成為目前光纖接入的主要實現技術之一。

目前EPON技術已基本成熟，從芯片到設備的產業鏈較為健全，國內外有較多的廠家提供EPON設備并獲得了較大規模的應用。

1.2　GPON技術

GPON技術基于ITU G.984.x系列標準，定義了新的TC（傳輸匯聚）子層，規定TC子層可采用GEM和ATM兩種封裝方式，GEM封裝方式采用ITU-T G.7041定義的GFP（通用成幀規程）實現多業務的映射封裝，使得多業務接入環境下的總傳輸效率高；ATM封裝方式主要是考慮對ATM業務的承載，不過由于ATM技術的復雜性和實際網絡IP化趨勢，基本上不采用這種方式。GPON可以支持622 Mbit/s、1.25 Mbit/s和2.5 Gbit/s上下行對稱或非對稱速率,支持10 km和20 km兩種最大傳輸距離，支持的最大分光比可達64甚至128。GPON采用125 μs的幀長及定時機制，能夠很好地承載TDM和語音業務，提供了豐富的OAM&P功能，具有良好的擴展性。

與EPON技術相比，GPON技術具有傳輸速率高、業務承載效率高、OAM功能和擴展能力強等特點，具有較好的發展前景。但GPON協議較復雜，成本較高，技術不夠成熟，尚無完整的商用芯片解決方案，目前主流設備廠商都是采用自主研發搭建FPGA（現場可編程門列陣）的方式實現GPON系統。

1.3　寬帶PON系統測試

與其他技術一樣，寬帶PON技術在使用前需要經過嚴格測試，只有其功能、性能符合要求才可以規模應用。由于標準推出時間不長，關于寬帶PON測試目前還沒有成熟的國際標準和國內行業標準。為了推進技術的成熟和應用，中國國內的運營商紛紛根據自己的業務需求，編制相關企業標準用于設備評估。如中國電信已經制定了《中國電信EPON設備測試規范》和《中國電信GPON設備測試規范》，進行了EPON和GPON設備的測試評估工作。

寬帶PON系統測試結構如圖1所示，PON系統由局端OLT、ODN（光分配網絡）和用戶端ONU（光網絡單元）組成，為單纖雙向系統。在下行方向（OLT到ONU），OLT發送的信號通過ODN到達各個ONU；在上行方向（ONU到OLT），各ONU在指定時間發送信號到OLT。ODN由光纖和無源光分路器等無源光器件組成，在OLT和ONU間提供光通道。

圖1　寬帶PON系統測試結構

寬帶PON系統測試主要是驗證其光口指標、功能、性能等是否滿足相關行業和企業技術標準要求，測試過程中用得最多的儀表是數據流量發生、分析儀，要求儀表能提供GE、FE接口，支持組播和路由協議功能。目前有很多儀表可以選擇，業界用得最多的儀表有Smartbit、AX4000、 Routetester等。

1.4　EPON系統測試

EPON系統測試主要包括以下幾個方面。

（1）光接口指標測試

光接口指標測試包括OLT和ONU測試兩部分，主要驗證被測試設備PON光口的平均發送光功率、工作波長、消光比、光接收機靈敏度、眼圖、邊模抑制比、無輸入信號時的發射光功率、過載光功率等指標是否滿足相關行業標準。需要使用的測試儀表有光譜分析儀、光功率計、光示波器等。

（2）PON的基本功能

PON基本功能主要包括PON測距和PON加密。PON測距功能主要驗證OLT和ONU是否支持測距、支持的測距范圍和測距精度，需要使用一定長度的光纖及驗證測試過程中業務流是否正常的數據流量發生、分析儀表，要求測距功能不影響業務的正常運行。PON加密功能主要驗證OLT到各個ONU下行方向數據的加密，要求只有符合加密規則的ONU才能接收屬于自己的數據流，且 采用加密功能時不影響業務性能。測試需要使用數據流量發生、分析儀驗證業務性能是否受影響。

（3）多點控制協議功能

MPCP定義了點到多點光網絡的MAC控制機制。MPCP功能在測試方面體現于OLT對ONU的認證功能，包括對單個ONU的認證、認證拒絕，對多個ONU的認證、認證拒絕及對特定ONU的強制解注冊功能。要求正確序列號（或 MAC地址）/密碼的ONU能正常注冊并收發數據，非法ONU注冊失敗、不能收發數據，且OLT可以強制去激活某個特定的ONU。測試需要使用數據流量發生、分析儀，以驗證正常注冊后的ONU是否能收發數據。

（4）動態帶寬分配功能

DBA（動態帶寬分配）功能主要驗證OLT到各ONU的動態帶寬分配功能、帶寬控制精度。DBA功能是使EPON系統鏈路帶寬得到有效利用的保證，要求系統支持DBA功能且帶寬控制粒度不大于256 kbit/s。測試需要使用數據流量發生、分析儀以確保DBA功能的正常支持和帶寬控制粒度符合要求。

（5）傳輸能力

傳輸能力測試包括最大分路比、最大傳輸距離和以太吞吐量測試等內容。要求在10 km距離條件下，最大分路比不小于32，在20 km距離條件下，最大分路比不小于16；在32分路比情況下，傳輸距離大于10 km，在16分路比情況下，傳輸距離大于20 km。以太吞吐量測試是針對不同幀長的數據包，測試無丟包情況下OLT到各ONU的以太流量之和，需要使用數據流量發生、分析儀產生流量進行測試和驗證。

（6）TDM業務支持能力

TDM業務支持能力測試EPON系統提供TDM業務時的時延、抖動和12 h誤碼率及提供TDM業務所需要的帶寬和承載效率。要求系統支持的E1業務時延小于1.5 ms，12 h無誤碼。測試需要SDH分析儀和流量發生儀以驗證其誤碼性能和TDM業務承載效率。

（7）組播功能

組播功能主要測試EPON系統所支持的IGMP（Internet組管理協議），包括組播復制、組播控制、組播管理和組播加入離開時延等內容。需要使用支持組播測試功能的數據流量發生儀表以測試系統支持的組播協議、組播相關功能。

（8）2、3層功能

2層功能測試跟其他以太網設備的測試方法相同，主要包括VLAN（虛擬局域網）、VLAN Stacking（VLAN堆疊）、MAC地址學習、802.1p優先級控制、廣播包抑制和組播包控制等功能。測試需要數據流量發生、分析儀表。

由于PON系統屬于接入設備，對其3層功能的要求不高，所以3層功能測試主要是驗證系統支持的一些簡單功能，包括支持的路由協議，基于源IP、目的 IP、源TCP、目的TCP、源UDP、目的UDP、協議號的ACL（訪問控制列表）功能和3層ToS控制功能等。測試需要使用支持路由協議和ToS QoS功能的流量發生儀表。

（9）OAM功能

EPON系統的OAM功能包括對OLT的配置、故障、性能和安全管理及OLT通過OAM方式對ONU的遠程管理功能。IEEE 802.3-2005定義了一些基本的OAM功能和一些擴展OAM功能，擴展功能沒有明確，需要進行細化。為了滿足運營需要，多數運營商對這些擴展功能進行了明確界定，形成了自己的企業標準。測試OAM功能需要網管系統和相關的遠程管理功能模塊。

（10）互通性測試

EPON互通目的是實現EPON終端的開放性，終端的開放有利于降低網絡建設和運維成本，是EPON技術規模化發展的保障。EPON互通性包括傳輸、業務和管理3個層面的互通，只有3個層面實現了互通，才能保證終端的完全開放性。具體測試項主要包括驗證不同廠商的OLT和ONU能否完成注冊過程、實現正常的MPCP、DBA、OAM功能等。

1.5　GPON系統測試

GPON系統測試的主要測試項與EPON基本相同，包括光接口指標、PON基本功能、ONU認證、帶寬和流量控制（含DBA功能）、傳輸能力、組播功能、TDM業務能力、2層功能、3層功能、OAM功能和互通能力等方面。測試方案和所采用的儀表與EPON系統相同。

2、寬帶PON芯片和設備進展

2.1　EPON芯片和設備進展

EPON技術目前已基本成熟，從芯片到設備的產業鏈較為健全，商用芯片和設備均較多，成本不斷下降，在國外有幾百萬線的規模商用，特別是在日本的NTT有上百萬線的應用。規模生產EPON芯片的廠家主要有Passave（已被PMC收購）、Teknovus、格林威爾、Conexant和Immenstar。

中國國內的運營商對EPON技術十分關注，特別是中國電信一直在積極推動EPON技術的發展，在EPON技術研究、實驗驗證等方面做了很多工作：

●在技術研究和實驗測試的基礎上，制定了《中國電信EPON設備技術要 求》企業標準，正在負責制定中國《EPON互通性技術要求》行業標準；

●根據技術要求，自2005年以來針對上述主流芯片廠家進行了兩輪互聯互通測試，基本實現了幾個主流EPON芯片廠商之間的互通，在改進的MPCP注冊方法、三重攪動、攪動密鑰的更新與同步、擴展的OAM發現、DBA參數配置和Report幀格式、FEC等影響EPON互通的幾個主要方面都實現了互通；

●組建了基于EPON技術的FTTH試驗網，從現場試驗情況來看，EPON系統基本運行穩定，能夠滿足當前主要寬帶業務的發展要求。

不過，由于標準推出時間不長，產品開發時間短，EPON技術和設備還存在一些需要完善的地方：

●芯片互聯互通還存在數據丟包、吞吐量達不到1Gbit/s、協議細節需要完善等問題，有待進一步改進；

●OAM能力不足，有待完善，特別是由于IEEE 802.3ah僅規范了鏈路監控、環回測試等簡單的OAM功能，企業定義的擴展OAM功能還需要不斷完善，對ONU的遠程管理功能不足，還沒有足夠多的廠家支持TR-069協議；

●設備的穩定性和可靠性有待加強，在實驗測試和試驗中還存在設備運行不穩定的現象。

2.2　GPON芯片和設備進展

由于GPON協議復雜且標準定稿較晚，目前技術不夠成熟，尚無完整的商用芯片解決方案，GPON設備也不多。

主流芯片廠商Broadlight、Freescale、Broadcom、Conexant、PMC、AMCC等都在進行GPON ASIC芯片的開發，其中AMCC和PMC兩個廠家同時生產EPON和GPON芯片。但目前尚無完整的商用芯片解決方案，Broadlight公司的芯片進展最快， 2005年推出了用戶端ONT芯片，但局端OLT目前仍是FPGA產品，ASIC產品要2007年推出。Conexant也計劃近期推出ONT芯片，其 OLT芯片將在2006年第4季度或更晚的時間推出。現有的ASIC（專用集成電路）產品的成熟性也有待驗證。總體來看，目前業界還沒有真正可商用的包括 OLT和ONU的完整的ASIC解決方案。

2004年，GPON的主體標準G.984.3推出后，只有Flexlight、 Optical Solutions兩家新興公司提供了GPON設備，Flexlight公司是最早推出GPON產品的廠商，其產品通過FPGA方式實現了核心功能， Optical Solutions公司推出的是基于ATM封裝的GPON產品。2005年G.984.4標準定稿后，GPON標準完整體系形成，更多設備商開始介入 GPON領域。由于歐美和亞洲運營商對GPON技術的重視和推動，特別是北美大型運營商對GPON技術的明確選擇，許多設備廠商對GPON的前景非常看好，開始加緊GPON設備的開發。由于OLT芯片開發的滯后，設備商為了盡快推出相關產品，均采用自主研發搭建FPGA的方式實現GPON系統。目前，市場上有少數廠家能提供GPON設備，但其功能、性能和成熟度有待評估。中國國內運營商對GPON技術也十分關注，部分運營商正在進行相關技術研究和設備評估測試工作，少數運營商已將GPON設備用于組建網絡。

根據芯片廠商的相關開發計劃，預計2006年底將出現OLT到ONU的完整ASIC解決方案。從DSLAM等設備規模化商用進程來看，芯片推出到設備成熟商用至少需二三年時間，所以，預計GPON技術完全成熟并能夠大規模商用至少要到2008年以后。

3、寬帶PON應用展望

寬帶光纖接入具有傳輸容量大、傳輸距離遠、傳輸質量高、可靠性好、維護成本低、抗電磁干擾和保密性強等優點，是寬帶接入的發展方向。EPON、GPON技術由于成本相對較低、可擴展性好、維護管理能力強，是光纖接入的主要實現方式。EPON技術較成熟，成本在不斷下降，速率高、擴展性好、對數據業務的適配效率較高，是目前光纖接入的主要實現技術之一。GPON技術將在芯片商、設備商、運營商的共同推動下逐步發展成熟，很可能成為未來光纖接入的首選，但EPON和GPON的最終走向還得靠市場來抉擇。

光纖到戶（FTTH）是光纖接入的最終發展方向。但由于技術成熟度、成本、業務需求等原因，FTTH的大規模實現還需要經歷較長的時間，光纖接入將以FTTB+LAN、FTTN+ADSL2+、FTTN/B+VDSL2等方式長期存在。寬帶PON將長期與DSL（數字用戶線環路）、LAN（局域網）和其他接入方式互為補充，共同促進發展。