你可能不知道什么是“PON”（通常讀作“胖”），但你一定聽說(shuō)過(guò)“光纖入戶”。
你可能不知道什么是“ONU”（通常讀作“哦嗯優(yōu)”），但是你打開家里的弱電箱，一定能看到一個(gè)接著光纖的“小盒子”。
這個(gè)“小盒子”就是 ONU（Optical Network Unit，光網(wǎng)絡(luò)單元），俗稱“光貓”。
而今天的主角 ——“PON”（Passive Optical Network，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)），則是實(shí)現(xiàn)光纖入戶的關(guān)鍵，是網(wǎng)絡(luò)和用戶之間“最后一公里”的光纖傳輸技術(shù)。
什么是 PON
每家每戶的光纖，背后連接著一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)，讓我們沿著光纖，追源溯流，一起探索一下吧。
連接光貓的光纖來(lái)自弱電井里的分光器，可以將一路光信號(hào)以一定的比例分成多路。而進(jìn)入分光器的光信號(hào)，則來(lái)自光線路終端 OLT（Optical Line Terminal）。
OLT、ONU 以及兩者之間的“傳輸通道”O(jiān)DN（Optical Distribution Network，光分配網(wǎng)絡(luò)）構(gòu)成了 PON 網(wǎng)絡(luò)。其中：
OLT 是運(yùn)營(yíng)商側(cè)設(shè)備，負(fù)責(zé)為用戶分配上層業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)。
ONU 是用戶側(cè)設(shè)備，負(fù)責(zé)接收 OLT 發(fā)送的數(shù)據(jù)，并直接為用戶提供服務(wù)。
我們可以根據(jù)下圖簡(jiǎn)單了解一下 PON 網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)。
PON 核心技術(shù)
如果將 PON 網(wǎng)絡(luò)看成一個(gè)公司，那么 OLT 相當(dāng)于總部，ONU 相當(dāng)于各地辦事處，分光器相當(dāng)于驛站。我們先來(lái)看一下 PON 的三大核心技術(shù) —— 加密、測(cè)距和動(dòng)態(tài)帶寬分配。
加密
總部 OLT 需要向各地辦事處 ONU 傳遞大量消息，但是不同辦事處間的信息需要保密。此外，路上經(jīng)常會(huì)碰到間諜（流氓 ONU）搞破壞。為了確保信息不泄露，OLT 會(huì)定期與 ONU 協(xié)商不同的密鑰，保證信息安全。
測(cè)距
在全國(guó)范圍內(nèi)劃分轄區(qū)，每個(gè)轄區(qū)內(nèi)有若干個(gè)辦事處，并且設(shè)有驛站（分光器）。各地辦事處 ONU 到驛站的道路不同，花費(fèi)的時(shí)間也不一樣，為了避免各辦事處的辦事員在驛站撞車，產(chǎn)生不必要的沖突，需要提前了解了這些路程。
所以，總部 OLT 會(huì)在 ONU 第一次注冊(cè)時(shí)啟動(dòng)測(cè)距功能，計(jì)算出每個(gè) ONU 的物理距離，并且根據(jù) ONU 的物理距離指定合適的均衡延時(shí)參數(shù)。
動(dòng)態(tài)帶寬分配
為了更好地管理和指導(dǎo)辦事處的工作，總部 OLT 需要及時(shí)收集辦事處 ONU 上報(bào)的信息，并且越多越好。也就是說(shuō)，各地辦事處需要充足的時(shí)間匯報(bào)，同時(shí)還不能浪費(fèi)時(shí)間。但是各地辦事處 ONU 每次匯報(bào)的信息結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r時(shí)多時(shí)少，重要性也不一樣，所以總部 OLT 會(huì)根據(jù)各地的具體情況，動(dòng)態(tài)調(diào)整他們的匯報(bào)時(shí)間和匯報(bào)順序。
基于三大核心技術(shù)，PON 在發(fā)展演進(jìn)的過(guò)程中，產(chǎn)生了 EPON、GPON、10G-EPON 和 XG (S) PON 等技術(shù)。
兩大家族
PON 技術(shù)在演進(jìn)的過(guò)程中，分成了兩大家族 ——EPON（Ethernet PON）和 GPON（Gigabit-capable PON），分別由兩個(gè)不同的組織 ITU-T（國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)分局）和 IEEE（電氣和電子工程師協(xié)會(huì)）提出。
EPON 和 GPON 的區(qū)別主要在數(shù)據(jù)鏈路層，即數(shù)據(jù)封裝成幀的方式不同。
EPON 采用以太網(wǎng)封裝方式，適用于以太網(wǎng)業(yè)務(wù)。
GPON 采用 GEM（GPON Encapsulation Mode，GPON 封裝模式）封裝方式，技術(shù)相對(duì)復(fù)雜，可以承載更多的業(yè)務(wù)種類，包括以太網(wǎng)業(yè)務(wù)、ATM（Asynchronous Transfer Mode，異步傳輸模式）業(yè)務(wù)和 TDM（Time-division multiplexing，時(shí)分復(fù)用）業(yè)務(wù)。
GPON 擁有比 EPON 更高的帶寬，覆蓋范圍更廣，但實(shí)現(xiàn)起來(lái)也更復(fù)雜，成本更高。
傳統(tǒng)的 EPON 和 GPON 技術(shù)能給用戶提供百兆級(jí)別的速率。然而，隨著 4K / 8K、AR / VR 等大視頻、云化業(yè)務(wù)的風(fēng)起云涌，人們迫切需要更高級(jí)的 PON 技術(shù)。
EPON 和 GPON 也開始技術(shù)升級(jí)，10G-EPON 和 XG (S) GPON 逐漸取代 EPON 和 GPON，開啟了千兆光纖時(shí)代。
EPON→10G-EPON
先從 EPON 家族說(shuō)起。
10G-EPON 完美繼承了 EPON 的工作機(jī)制：
OLT 以廣播方式向 ONU 發(fā)送以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，發(fā)起、控制測(cè)距過(guò)程，并記錄測(cè)距信息。為 ONU 分配帶寬，控制 ONU 發(fā)送數(shù)據(jù)的起始時(shí)間和窗口大小，通過(guò) OAM（Operation Administration and Maintenance，操作維護(hù)管理）協(xié)議對(duì) ONU 進(jìn)行管理。
ONU 選擇接收 OLT 發(fā)送的廣播數(shù)據(jù)，響應(yīng) OLT 發(fā)出的測(cè)距命令，緩存用戶數(shù)據(jù)，在 OLT 分配的發(fā)送窗口中向上行方向發(fā)送數(shù)據(jù)。
10G-EPON 最大限度沿用了 EPON 的協(xié)議，滿足用戶高帶寬需求，支持語(yǔ)音、視頻、以太網(wǎng)等多種業(yè)務(wù)，它的繼承性主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。
擴(kuò)大 EPON 標(biāo)準(zhǔn)的上下行帶寬，速率達(dá)到 10Gbps。
10G-EPON 支持對(duì)稱和非對(duì)稱兩種模式，對(duì)稱模式即上下行帶寬相同。實(shí)際使用時(shí)二選一，以適應(yīng)不同客戶的承載需求。
具有超強(qiáng)的兼容性，10G-EPON 的 ONU 與 EPON 的 ONU 可以共存在一個(gè)光分配網(wǎng)絡(luò)中。
10G-EPON 下行波長(zhǎng)獨(dú)立，采用廣播方式發(fā)送信息，ONU 各取所需；上行波長(zhǎng)重合，采用 TDMA（Time division multiple access，時(shí)分多址）方式，實(shí)現(xiàn) EPON ONU 和 10G EPON ONU 共存，支持 EPON 向 10G-EPON 平滑演進(jìn)。
用一張表格簡(jiǎn)單對(duì)比 EPON 和 10G-EPON。
GPON→XG(S)-GPON
再來(lái)看看 GPON 家族。
XG (S)-PON 包括 XGS-PON 和 XG-PON，是一對(duì)師兄弟。
對(duì)稱 XGS-PON，上下行支持 10G，滿足以政企、基站承載等對(duì)稱業(yè)務(wù)的承接需求。
非對(duì)稱 XG-PON，上下行支持 2.5G / 10G ，滿足以家庭寬帶為主的非對(duì)稱業(yè)務(wù)需求。
對(duì)稱 XGS-PON 完全兼容非對(duì)稱 XG-PON，在 XGS-PON 端口下可接入對(duì)稱終端 XGS-PON ONU，也可接入非對(duì)稱終端 XG-PON ONU。
XG (S)-PON 繼承了 GPON 系統(tǒng)的工作機(jī)制：
OLT 以廣播方式向 ONU 發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)起、控制測(cè)距過(guò)程并記錄測(cè)距信息。分配 T-CONT（Transmission Container）上行帶寬，通過(guò) OMCI（ONU Management and Control Interface）協(xié)議對(duì) ONU 進(jìn)行管理。
ONU 選擇接收 OLT 發(fā)送的廣播數(shù)據(jù)，響應(yīng) OLT 發(fā)出的測(cè)距命令。緩存用戶數(shù)據(jù)，在 OLT 分配的 T-CONT 中向上行方向發(fā)送數(shù)據(jù)。
但是，XG (S)-PON 在對(duì) GPON 的兼容性上做得并不好。
GPON 家族當(dāng)初培養(yǎng)下一代時(shí)，重點(diǎn)考慮其承接能力、距離、安全等，對(duì)家族傳承未考慮周全。
XG (S)- PON 上下行波長(zhǎng)與 GPON 的上下行波長(zhǎng)有差異，XG (S)- PON 需要借助外置合波器 WDM1r 才能兼容 GPON 終端，滿足客戶升級(jí)需求。
用一張表格簡(jiǎn)單對(duì)比 GPON、XG-PON 和 XGS-PON。
結(jié)語(yǔ)
相比 EPON 和 GPON，10G-EPON 和 XG (S)-PON 在傳輸帶寬、分光比、效率、安全等方面更能滿足客戶們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需求。
不過(guò)，PON 家族從 EPON、GPON 發(fā)展到 10G-EPON 和 XG (S)-PON 并沒(méi)有結(jié)束。PON 技術(shù)仍然在不斷發(fā)展和完善，XG (S)-PON 和 GPON 之間的兼容問(wèn)題如何解決？5G 時(shí)代，PON 技術(shù)如何發(fā)揮自己的作用？
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