CPON

PON（Passive Optical Network：無源光纖網路）。 PON（無源光網路）是指（光配線網）中不含有任何電子器件及電子電源，ODN全部由光分路器（Splitter）等無源器件組成，不需要貴重的有源電子設備。一個無源光網路包括一個安裝於中心控制站的光線路終端（OLT），一級一批配套的安裝於用戶場所的光網路單元（ONUs）。在OLT與ONU之間的光配線網（ODN）包含了光纖以及無源分光器或者耦合器。

pon

基於時分復用（TDM）的無源光網路技術受到電路器件和功率的限制，不能充分利用光纖巨大的頻寬資源滿足用戶對高頻寬的需求。而WDM-PON方案多採用對寬頻光源進行頻譜分割作為光源和陣列波導光柵作為遠端節點的復用和解復用器。頻譜分割導致很大的插入損耗與線性串擾，同時列陣波導光柵具有較大的溫度係數，必須採取信道溫漂和波長監控技術。這將導致初期投資大，而接入網對成本非常敏感，所以WDM-PON目前很難達到實用要求。

PON分類

目前PON技術主要有APON、CPON、EPON 和GPON等幾種，其主要差異在於採用了不同的二層技術。

APON是上世紀90年代中期就被ITU和全業務接入網論壇（FSAN）標準化的PON技術，FSAN在2001年底又將APON更名為BPON，APON的最高速率為622Mbps，二層採用的是ATM封裝和傳送技術，因此存在頻寬不足、技術複雜、價格高、承載IP業務效率低等問題，未能取得市場上的成功。

為更好適應IP業務，第一英里乙太網聯盟（EFMA）在2001年初提出了在二層用乙太網取代ATM的EPON技術，IEEE 802.3ah工作小組對其進行了標準化，EPON可以支持1.25Gbps對稱速率，將來速率還能升級到10Gbps。EPON產品得到了更大程度的商用，由於其將乙太網技術與PON技術完美結合，因此成為了非常適合IP業務的寬頻接入技術。對於Gbit/s速率的EPON系統也常被稱為GE-PON。

在EFMA提出EPON概念的同時，FSAN又提出了GPON，FSAN與ITU已對其進行了標準化，其技術特色是在二層採用ITU-T定義的GFP（通用成幀規程）對Ethernet、TDM、ATM等多種業務進行封裝映射，能提供1.25和2.5Gb/s下行速率和所有標準的上行速率，並具有強大OAM功能。在高速率和支持多業務方面，GPON有明顯優勢，但成本目前要高於EPON，產品的成熟性也遜於EPON。

CPON

針對接入網環境中下行業務量大的特點，採用TDM和WDM技術相結合的複合PON（簡稱為CPON）升級原有的PON是一種很好的過渡方案。CPON在下行方向採用WDM技術，OLT端使用多波長光源，為每一個ONU分配一個1550nm波段波長，波長間隔一般在0..8nm～2nm左右，甚至小於0.8nm，光源把不同用戶信息發射在不同的波長上，在遠端節點光波解復用器把各波長分離出來，並送到各自的ONU中。上行方向仍然採用原來的TDMA技術。

下行套用WDM技術增加用戶頻寬，適用於下行數據量大，上行數據量相對較小的接入網環境。複合PON的遠端節點要同時具有波長視窗路由和功率藕合功能，採用單獨的波長路由器和無源星型藕合器，需要兩根光纖分別傳輸上行和下行信號。目前看來，如果下行頻寬需求增加，CPON是把WDM技術引進PON的一種最簡單的途徑。

CPON系統性能分析

（1）頻寬：在TDM-PON中，因為頻寬能被動態地進行分配，所以頻寬能被有效地、靈活地加以利用，即用戶可共享頻寬。這一靈活性的代價是0LT和ONU中的電和光電器件必須工作在集合比特率上，因而622Mbit/s的線路速率要求給1×16PSPON中的每一個用戶平均39Mbit/s的速率。然而，在保持相對低的線路速率的條件下，WDM技術能給每個用戶提供一個較大的頻寬，電和光電器件工作在每個ONU比特率上而不是集合比特率上。

（2）功率預算：在下行方向引入WDM器件在功率預算方面具有優點。一是WDM接收機工作在較低比特率上，因而具有更高的靈敏度；二是對於較大的分路比，解復用器的插入損耗比分路器的小。上行信號功率預算和TDM-PON相同。

（3）可升級性：無須對網路的物理拓撲和光纜線路進行改動，只須在樹形分支節點上用無源波分復用器代替無源分路器，在OLT端採用多波長光收發機，便可完成對網路的升級。只要PON的最大損耗預算沒有超出，發射機和接收機不必為不同的分路比進行重新設計。集合比特率也將保持不變。

（4）保密性：CPON下行方向採用DWDM技術，去向不同的ONU的信號通過波長進行分路。只要分波器的串音性能足夠好，就可避免使用加密技術，保證了用戶信息安全。

（5）可維護性：對於上行方向，因為其分路器以外的所有分支的反向散射和反射會疊加在一起，用光時域反射計（OTDR）檢查光纖斷路非常困難，其解決方案是儲存OTDR軌跡，以用來與錯誤發生後的信號進行比較。對於下行方向，在分波器之外的光纖分支可用波長調諧OTDR進行探測。

（6）成本：ODN仍使用價格較低的無源分路器，無須採用全WDM-PON中價格昂貴的光電器件，如AWG，從而不需要對波長和溫度進行監控。

PON傳輸系統設計

1、總體結構 為了解決人們對接入網下行頻寬的巨大需求，在無源光網路下行方向採用密集波分復用（DWDM）技術，為一個或多個用戶分配固定波長，能夠大大提高頻寬利用率。而在上行方向，由於流量較小，仍然採用傳統的時分復用方式。由於基於時分多址技術的上行接入方式已經比較成熟，因此本文主要進行下行方向傳輸系統的研究。

實現密集波分復用技術的關鍵是性能穩定的復用/解復用器件，傳統的復用/解復用方法是在傳送端使用波分復用器，在PON的遠端節點使用解復用器。這時，遠端節點既要完成下行方向密集波長的解復用，又要完成上行方向功率的合路，功能實現較複雜，不易維護，且能夠滿足上述要求的器件成本偏高。同時由於遠端節點位置和環境因地而異，使解復用器難以穩定的工作。

在OLT端，下行鏈路使用波長穩定、溫度性好、輸出功率大的多波長雷射器作為光源，發射波長符合WDM標準信道波長，信道間隔0.8nm。上行鏈路仍然使用突發模式接收機。通過調製後的信號光經過復用器耦合進入光纖，傳輸距離為20km，能夠覆蓋目前絕大多數用戶接入範圍。在遠端節點，使用光無源分路器進行功率分路。

在用戶端，下行鏈路使用光纖光柵作為解復用器。光纖光柵具有易耦合，附加損耗小、可微型化的特點，和環行器組合可以構成高邊模抑制特性的窄帶濾波器。通過調節光纖光柵的Bragg波長，使之與信道波長相對應，就可以完成對應的波長光信號解復用。採用1×N分路器+N個光纖光柵窄帶濾波器就構成了1×N路解復用器。因此，在原有網路的基礎，將遠端1×N光分路器作為解復用器的一部分，而將光纖光柵濾波器布置到用戶接收端。在上行方向仍然使用突發模式雷射器作為光源。

服務商可以在不改變網路結構的基礎上，僅僅在OLT端和ONU端加入設備，就可以完成網路的升級。同時，光纖光柵可以集成在ONU內，避免室外環境的影響。對於傳輸網路，服務提供商可在頻寬需要非常高的區域配置1×16分路，而在需求低的區域使用1×32或1×64分路器。只要PON的最大損耗預算沒有超出，發射機和接收機不必為不同的分路比進行重新設計，集合比特率也將保持不變。