PON產品是我們日常家庭都會使用到的設備，就是我們平常說的光貓。基于前段時間，做了幾款PON產品的硬件開發項目，所以自己對PON技術的基礎知識，做了一個簡單的梳理，本文重點介紹目前主流的GPON。

概念：

‌PON（Passive Optical Network）技術是一種基于無源光網絡的寬帶接入技術，它通過純光介質連接局側的光線路終端（OLT）和用戶側的光網絡單元（ONU），整個光分配網絡（ODN）不包含任何有源電子設備，全部由光分路器等無源器件組成。因而被稱為“無源”的光纖網絡技術。

特點：

分類：

PON發展歷程：

GPON標準：

GPON VS EPON：

PON系統網絡架構：

PON由OLT（Optical Line Terminal）、 ONU（ Optical Network Unit）和無源分光器組成；

OLT-Optical Network Unit

表示光線路終端，用于連接光纖干線的終端設備，將承載各種業務的信號在局端進行匯聚，按照一定的信號格式送入接入網絡以便向終端用戶傳輸，另一方面將來自終端用戶的信號按照業務類型分別送入各種業務網中。

ONU-Optical Network Unit

表示光網絡單元，用來連接光纖支線的終端設備。

無源分光器

分光器（ Splitter ）是屬于光學的器件，不需要加電；利用光反、折射等光學原理進行分光；目前主要包括熔融拉錐型分光器和PLC（平面光波導）分光器兩種類型；分光比是指分光器入信號與出信號的比；按照分光器部署的個數分為一級分光和二級分光，二級分光部署2個分光器；兩個分光器支持的分光比的乘積不能超過系統支持的最大分光數。

ONU的位置分類：

GPON光電轉換原理：

電信號在LDD驅動芯片作用下控制激光器發光完成電到光的轉化。光信號在光電二極管的作用下轉化為微弱的電信號，再由TIA放大，最后完成光到電的轉化，最終傳輸給主控處理。

GPON系統原理：

GPON網絡采用單根光纖將OLT、分光器和ONU連接起來，上下行采用不同的波長進行數據承載。上行采用1310nm波長，下行采用1490nm波長。

GPON系統采用波分復用的原理通過上下行不同波長在同一個ODN網絡上進行數據傳輸，下行通過廣播的方式發送數據，而上行通過TDMA的方式，按照時隙進行數據上傳。

所有數據從OLT端廣播到所有的ONU上，下行數據幀采用固定長度125us,所有ONU都能收到OLT下發的所有數據，通過Gemport ID來說識別區分自身的數據流，丟掉非自己的數據。

上行數據采用TDMA時分復用：把時間分成周期性的幀，每一幀再分割成若干時隙，每個時隙就是一個通信信道，分配給一個用戶。系統根據一定的時隙分配原則，使各個移動臺ONU在每幀內只能按指定的時隙向OLT發射信號（突發信號），在滿足定時和同步的條件下，OLT可以在各時隙中接收到各ONU的信號而互不干擾。

ONU的隨機延時法（序列碼獲取階段解決沖突的技術）

由于OLT會向所有處于功率設置狀態和序列碼狀態的ONU發送序列碼請求，那么就可能產生多個ONU的響應。如果多個序列碼同時到達OLT就會出現沖突問題。隨機延時方案用于解決這個問題。

隨機延時方案，由每個ONU產生隨機延時時間將序列碼延時傳輸。內部定義了一個基本的延時單位，隨機延時必須是延時單位的整數倍。ONU每響應一次序列碼請求都會產生一個新的隨機延時數，這樣沖突就可以在一定概率內避免了。

如果發生沖突，將等待下次收到Serial_Number Request消息后回應Serial_Number Response消息，當然也是按照ONU新產生一個隨機延時進行上報。

GPON為什么要測距：

對OLT而言，各個不同的ONU到OLT的邏輯距離不相等，光信號在光纖上的傳輸時間不同，到達各ONU的時刻不同。同時，OLT與ONU的環路時延（RTD：Round Trip Delay）也會隨著時間和環境的變化而變化。因此在ONU以時分復用方式發送上行信元時，可能會出現碰撞沖突。

為了保證每一個ONU的上行數據在光纖匯合后，插入指定的時隙，彼此間不發生碰撞，且不要間隙太大，OLT必須對每一個ONU與OLT之間的距離進行精確測定，以便控制每個ONU發送上行數據的時刻。如下是一個無測距的信元傳輸示意圖。

GPON測距（Ranging）原理：

OLT在ONU第一次注冊時就會啟動測距功能，獲取ONU的往返延遲RTD（Round Trip Delay），計算出每個ONU的物理距離。

再根據ONU的物理距離指定合適的均衡延時參數（EqD：Equalization Delay），保證每個ONU發送數據時不會在分光器上產生沖突。 

Ranging的過程需要開窗，即Quiet Zone，暫停其他ONU的上行發送通道。OLT開窗通過將BWmap設置為空，不對任何ONU授權時隙來實現。

GPON ONU的認證方式：

SN：即serial number，由廠商出廠時設置，每個ONT唯一，可唯一標識一個ONT，共12個字符，前4個字符為廠商ID，華為公司是HWTC。

Password：密碼認證又稱為key認證，GPON支持1～10個字符、16進制HEX時支持1～20個字符。

SN＋password：通過序列號加密碼雙重認證Password認證分為always on和once on兩種模式。always on：第一次認證使用密碼認證，認證通過后，不會自動匹配序列號，后續每一次認證也都使用密碼認證。ONT的序列號修改后，仍然可以上線。

優點：有利于后續的維護，更換ONT不需要修改配置，輸入正確的密碼即可。

缺點：安全性不高，如果其它用戶知道密碼，就能非法享有業務權限。

once on：第一次認證使用密碼認證，認證通過后，自動匹配序列號，后續每一次認證使用序列號方式或序列號+密碼方式，在采用序列號方式時，只有ONT的密碼匹配時才能上線；在采用序列號+密碼方式時，只有ONT的序列號和密碼都匹配時才能上線。這個可以通過命令設置，默認為序列號+密碼方式。

優點：安全性較高。

缺點：在需要更換ONT或密碼修改時，需要重新進行配置，增加了后續維護的工作量。

LOID：由運營商提出的一種認證方式，LOID由各省內部統一規劃，1～24個字符，和Password實現類似，區別是Password還是采用PLOAM消息交互，而LOID在O5狀態時采用OMCI消息交互。

LOID+Checkcode：是由中國電信定義的一種方式。

關于PON的基礎知識就先介紹到這里，業界一直認為無源光網絡（PON）是接入網未來發展的方向。并且“”光進銅退“”的言論也常常在坊間流傳，你怎么認為呢？歡迎留言討論！