PON：“最後一英里”？我會做的

PON：“最後一英里”？我會做的

PON技術仍在發展和完善中。如何解決XG(S)-PON與GPON的兼容性問題？ 5G時代，PON技術如何發揮作用？

您可能不知道“PON”（通常發音為“fat”）是什麼，但您一定聽說過“光纖到戶”。

你可能不知道“ONU”是什麼（通常發音為“oh umexcellent”），但是當你打開家裡的弱電盒時，你一定會看到一個連接著光纖的“小盒子”。

這個“小盒子”就是ONU（Optical Network Unit，光網絡單元），俗稱“光貓”。

今天的主角——“PON”（Passive Optical Network，無源光網絡），是實現光纖到戶的關鍵，是網絡與用戶之間的“最後一公里”光纖傳輸技術。

什麼是 PON
每個家庭的光纖都連接到它背後的巨大網絡。讓我們一起追根溯源，一起探索一下。

連接光貓的光纖來自弱電井中的光分路器，可以將一個光信號按一定比例分成多個通道。進入分光器的光信號來自光線路終端OLT（Optical Line Terminal）。

OLT、ONU和兩者之間的“傳輸通道”ODN（Optical Distribution Network，光分佈網絡）構成了一個PON網絡。在：

OLT是運營商側設備，負責將上層業務網絡數據分配給用戶。
ONU是用戶側設備，負責接收OLT發送的數據，直接為用戶提供服務。
我們可以根據下圖簡單了解PON網絡的架構。

PON核心技術
如果把PON網絡看成一家公司，那麼OLT就相當於總部，ONU相當於地方局，分光器相當於站台。我們先來看看PON的三大核心技術——加密、測距和動態帶寬分配。

(1) 加密

總部OLT需要向各個辦公室的ONU傳輸大量信息，但不同辦公室之間的信息需要保密。此外，間諜（流氓ONU）經常在破壞的路上遇到。為保證信息不洩露，OLT會定期與ONU協商不同的密鑰，以保證信息安全。

(2) 測距

轄區分佈在全國各地，每個轄區都有若干辦事處和台站（分光器）。 ONU到各局郵站的路線不一樣，所用的時間也不一樣。為了避免各辦公室文員之間發生不必要的衝突和郵局的碰撞，提前了解這些路線是很有必要的。因此，總部OLT會在ONU首次註冊時啟動測距功能，計算每個ONU的物理距離，並根據ONU的物理距離指定合適的均衡延遲參數。

(3) 動態帶寬分配

為了更好地管理和指導辦公室工作，總部OLT需要及時收集辦公室ONU上報的信息，越多越好。換句話說，當地辦事處需要足夠的時間來報告而不浪費時間。但是，當地辦事處ONU上報的信息往往或多或少結合當地情況，重要性也有所不同。因此，總部OLT會根據各個地點的具體情況，動態調整上報時間和上報順序。

基於三大核心技術，在PON的發展和演進過程中，產生了EPON、GPON、10G-EPON、XG(S)PON等技術。

兩個家庭
在演進過程中，PON技術已經分為兩大家族——EPON（以太網PON）和GPON（千兆位PON），分別由兩個不同的組織ITU-T（國際電信聯盟電信標準分會）和IEEE組織（電氣和電子工程師學會）。

EPON和GPON的區別主要在於數據鏈路層，即數據封裝成幀的方式不同。

EPON採用以太網封裝方式，適用於以太網業務。
GPON採用GEM（GPON Encapsulation Mode，GPON封裝模式）封裝方式，技術相對複雜，可以承載更多類型的業務，包括以太網業務、ATM（Asynchronous Transfer Mode，異步傳輸模式）業務和TDM（Time-division）多路復用），時分多路復用）服務。
GPON 比 EPON 具有更高的帶寬和更廣的覆蓋範圍，但實施起來也更加複雜和昂貴。

傳統的EPON和GPON技術可以為用戶提供100M的速度。然而，隨著4K/8K、AR/VR等大視頻和雲服務的興起，人們迫切需要更先進的PON技術。

EPON和GPON也開始技術升級，10G-EPON和XG(S) GPON逐漸取代EPON和GPON，迎來千兆光纖時代。

EPON→10G-EPON
讓我們從 EPON 系列開始。

10G-EPON完美繼承了EPON的工作機制：

OLT以廣播方式向ONU發送以太網數據，發起和控制測距過程，記錄測距信息。為ONU分配帶寬，控制ONU發送數據的開始時間和窗口大小，通過OAM（Operation Administration and Maintenance，運維管理）協議對ONU進行管理。
ONU選擇接收OLT發送的廣播數據，響應OLT發送的測距命令，緩存用戶數據，在OLT分配的發送窗口向上行方向發送數據。
10G-EPON最大程度地使用EPON協議，滿足用戶的高帶寬需求，支持語音、視頻、以太網等業務。它的繼承主要體現在兩個方面。

擴展EPON標準的上下行帶寬，速率為10Gbps。 10G-EPON支持對稱和非對稱兩種模式。對稱模式意味著上行和下行帶寬相同。在實際使用中，選擇兩者中的一種來滿足不同客戶的軸承需求。

超強的兼容性，10G-EPON ONU和EPON ONU可以在光分配網絡中共存。
10G-EPON下行波長獨立，採用廣播方式發送信息，ONU各取所需；上行波長重疊，採用TDMA（時分多址，時分多址）方式實現EPON ONU與10G EPON ONU共存，支持EPON向10G-EPON平滑演進。

使用表格簡單比較 EPON 和 10G-EPON。

GPON→XG(S)-GPON
我們再來看看GPON家族。

XG(S)-PON包括XGS-PON和XG-PON，是一對兄弟。

對稱XGS-PON，支持10G上下行，滿足政企、基站承載等對稱業務的承載需求。
非對稱XG-PON，支持2.5G/10G上下行，滿足基於家庭寬帶的非

對稱 XGS-PON 與非對稱 XG-PON 完全兼容。 XGS-PON口下可以連接對稱終端XGS-PON ONU，也可以連接非對稱終端XG-PON ONU。 XG(S)-PON繼承了GPON系統的工作機制：

OLT通過廣播向ONU發送數據，發起和控制測距過程，記錄測距信息。分配T-CONT（Transmission Container）上行帶寬，通過OMCI（ONU Management and Control Interface）協議管理ONU。
ONU選擇接收OLT發送的廣播數據，響應OLT發送的測距命令。緩存用戶數據，在OLT分配的T-CONT中上行發送數據。
但是，XG(S)-PON 在與 GPON 的兼容性方面做得併不好。

GPON家族在培養下一代的時候，重點關注的是承載能力、距離、安全等，而沒有充分考慮家族傳承。

XG(S)-PON的上下行波長與GPON不同。 XG(S)-PON需要外接多路復用器WDM1r來兼容GPON終端，滿足客戶升級需求。比較 GPON、XG-PON 和 XGS-PON 的簡單表格。

Epilogue

Compared with EPON and GPON, 10G-EPON and XG(S)-PON can better meet the growing needs of customers in terms of transmission bandwidth, optical splitting ratio, efficiency, and security.

However, the development of the PON family from EPON and GPON to 10G-EPON and XG(S)-PON has not ended. PON technology is still developing and improving. How to solve the compatibility problem between XG(S)-PON and GPON? How can PON technology play its role in the 5G era?