11.4 ATM-PON系统
11.4.1 PON系统概述
1、PON（无源光网络）：
PON作为一种新兴的覆盖最后一公里的宽带接入光纤技术，其在光分支点不需要节点设备，只需安装一个简单的光分支器即可，因此具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点。PON将是一种非常优秀的宽带接入解决方案，并最终将铺设到每条街、每条路和每栋大楼”。
2、分类
PON包括ATM-PON（APON，即基于ATM的无源光网络）和Ethernet-PON（EPON，基于以太网的无源光网络）两种。
APON在传输质量和维护成本上有很大优势，其发展目前已经比较成熟，国内都有实用化的APON产品。2000年11月，为了弥补APON标准缺乏视频能力、不充分的带宽、过于复杂、造价过高等因素，同时以太网开始进入城域网和广域网领域，为了实现各网的无缝连接，人们考虑将以太网和PON相结合，EPON应运而生。
事实上，APON和EPON具有很多PON的共同优点，APON和EPON之争本质上是核心网中的ATM和IP之争在接入网中的继续。对于传统的电信公司、综合的电信运营商来说，采用的很可能是APON；而在CATV领域，以及对于以数据为中心的新生的电信公司和运营商来说，可能会倾向于采用EPON。
基于ATM技术的APON因为ATM技术和光网泡沫的原因而没有真正应用，而后来的EPON由于采用单一的基于以太网的帧结构，处理话音时可能会产生QoS问题，无论如何，作为解决“最后一公里”瓶颈的理想技术，作为成本最低且功能最全面的接入方法，PON技术必将在未来十年成为电信企业的首选。
3、强调概念：
（1）无源光网络PON是OAN的一种，成本低、业务透明易于维护得到广泛运用。
（2）OLT为ODN提供网络接口并连接一个或多个ONU；ODN为OLT与ONU 提供传输手段。若ODN 全部用光分路器（OBD）等无源器件组成，则为无源光网络PON。ONU 为OAN提供用户侧接口并和ODN相连。
（3）无源光网络PON使用的综合技术：双工、复用、多址、光偶合技术：
（4）按照上下行复用方式不同：TCM（单纤：时间压缩复用）/SDM（双纤：空分复用）。当前实际工程多使用SDM方式。
（5）OLT到ONU 的下行信号传输采用TDM技术，以连续广播方式由OLT向ONU发送，ONU根据各自的ID号从下行数据流中提取属于自己的信息；上行信号传输采用TDMA方式，将上行信道分为若干个时隙，各ONU的信号在规定的时间内以突发模式向上发送信息。
（6）OLT与各个ODN的距离不同，必须测量ODN到OLT的信号延迟时间。根据不同时延，OLT控制ONU在特定的时隙发送，称测距。
（7）PON的传输方案是以1310nm波长区传送窄带业务信号，以1550nm波长区传送宽带业务信号。这样做的好处是：1310/1550nm波分复用器件价格便宜，能经济地传送窄带业务，同时1550nm波长区的光纤损耗小，宜于传送宽带信号。由于 PON是一种采用添加分光技术的以光纤为主的结构，故不适合采用总线型结构，多采用无源双星（DSP）或树型结构。
（8）PON的主要传输技术有FDM、TDM和DWDM等多种方式，并且还将进一步发展。在一些PON系统中，CATV在同一光缆上作为数字信号进行基带传输，但波长不同。由于PON采用波分复用和光源光功率分离技术，网上的设备共享，业务透明，从而可以支持良好的网络管理系统，使运营费用较低，实现多种业务综合。
11.4.2 A-PON系统特点
1．A-PON系统模型：
A-PON系统模型如图所示。
2、APON系统主要特点
在宽带光纤接入技术中，电信运营者和设备供应商普遍认为APON是最有效的，它构成了既提供传统业务又提供先进多媒体业务的宽带平台。根据G.983.1规范的ATM无源光网络，OLT最多可寻址64个ONU，PON所支持的虚通路（VP）数为4096，PON寻址使用ATM信元头中的12位VP域。
APON系统采用统计时分复用、动态带宽分配技术。电信网的核心网部分正在ATM化，接入网也正在开始大量应用PON系统。为了使接入网部分的PON和核心网的ATM化趋势相兼容，合乎逻辑的作法是使PON携带的信息ATM化，这种ATM化的PON称为ATPON。
主要有下述特点：
（1）理想的光纤接入网：无源纯介质的ODN对传输技术体制的透明性，使APON成为未来光纤到家、光纤到办公室、光纤到大楼的最佳解决方案。
（2）低成本：树型分支结构，多个ONU共享光纤介质使系统总成本降低；纯介质网络，彻底避免了电磁和雷电的影响，维护运营成本大为降低。
（3）高可靠性：局端至远端用户之间没有有源器件，可靠性较有源OAN大提高。
（4）综合接入能力：能适应传统电信业务PSTN/ISDN；可进行Internet Web浏览；同时具有分配视频和交互视频业务（CATV和VOD）能力。
（5）基于ATM的APON是OAN的发展趋势。APON是一个支持宽带业务的无源光纤网。在这种结构中，ONU到端局距离可长达10公里。下行速率为155Mb/s或622Mb/s，上行速率为155Mb/s。在下行方向和上行方向上均采用基于信元的传输方案。可直接与ATM的VOD网络兼容。APON在下行方向采用时分复用（TDM）技术，上行方向执行TDMA协议。上行方向上的给定时刻只允许一个用户传输。
（6）A-PON设备复杂、传输带宽比较有限。
3、APON的拓扑结构
APON、EPON通常都采用星形拓扑结。APON的拓扑结构如图所示。