PON 技术是一种点到多点的光纤接入技术，其核心特点是“无源”，这里的“无源”指的是在光线路终端和光网络单元之间的光分配网络中，没有任何有源电子设备（如电源、放大器等），全部由无源的光分路器等无源器件组成。
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这种结构带来了成本低、维护简单、可靠性高等巨大优势，成为了当前全球光纤到户/光纤到楼的主流技术。
下面我们从技术演进、核心组件、关键技术等多个维度来详细介绍 PON 技术。
PON 技术的演进路线
PON 技术的发展是一个不断追求更高带宽、更低时延、更多业务支持能力的演进过程，主要经历了以下几个阶段：
APON (ATM PON) / BPON (Broadband PON)
- 时代: 20世纪90年代末。
- 特点: 基于 ATM（异步传输模式）技术，是 PON 的最初形态，上行和下行速率均为 155.52 Mbps 或 622.08 Mbps。
- 现状: 已基本被淘汰，属于早期技术。
EPON (Ethernet PON)
- 标准: IEEE 802.3ah (2004年发布)。
- 特点: 采用成熟的以太网技术作为承载协议，成本低廉，产业链成熟，上下行对称速率，最初为 25 Gbps，通过 8B/10B 编码实际速率为 1 Gbps，后续发展到 10 G EPON，上下行速率均为 10 Gbps。
- 优势: 技术简单，与现有以太网网络无缝对接，在亚洲市场（尤其是中国）占据主导地位。
GPON (Gigabit PON)
- 标准: ITU-T G.984 (2003年发布)。
- 特点: 采用 GFP（通用成帧协议）封装，承载效率高，提供非对称速率，下行速率高达 488 Gbps，上行速率 244 Gbps，支持的业务类型更丰富，QoS（服务质量）保障机制更完善。
- 优势: 带宽高、效率高、QoS 保障好，在全球范围（尤其欧洲、中东、北美）应用广泛。
XG(S)-PON: 10G PON 的两大主流标准
为了满足高清视频、云计算、在线游戏等高带宽需求，10G PON 技术应运而生，主要有两个并行标准：
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XG-PON (10G EPON):
- 标准: IEEE 802.3av (2009年发布)。
- 特点: 非对称速率，下行 10 Gbps，上行 1 Gbps 或 5 Gbps (称为 XGS-PON)，与 EPON 技术同源，平滑演进。
- 优势: 演进路径清晰，成本相对较低。
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XG(S)-PON:
- 标准: ITU-T G.987 (2010年发布)。
- 特点: 非对称速率，下行 10 Gbps，上行 5 Gbps (称为 XGS-PON)，GPON 的直接升级。
- 优势: 带宽更高，QoS 机制更成熟。
25G PON: 下一代 PON 技术
为应对未来 5G、AR/VR、工业互联网等超高清视频和海量物联网业务的挑战，25G PON 成为新的发展方向。
- 标准: ITU-T G.9804 (2025年发布)。
- 特点: 采用 25G NRZ (非归零码) 和 25G PAM4 (4电平脉冲幅度调制) 技术，提供 对称 25Gbps 和 非对称 25G/10Gbps 的速率选项。
- 优势: 带宽巨大时延极低，是未来十年内的主流技术。
更高代 PON (50G/100G PON)
业界已经开始研究 50G PON 甚至 100G PON 技术，以满足更远期的带宽需求，主要采用更先进的 PAM4 调制技术。
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PON 系统的核心组件
一个典型的 PON 系统由以下几个部分组成：
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光线路终端
- 位置: 位于运营商的中心机房或端局。
- 功能: PON 网络的核心，负责与核心网连接，管理整个 PON 网络（通过 OAM 协议），控制 ONU 的接入，并进行数据的汇聚和分发，OLT 有多个 PON 口，每个 PON口可以连接多个 ONU。
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光网络单元
- 位置: 位于用户家中或企业内。
- 技术: ONU 和 光网络终端 在功能和硬件上基本相同，只是 ONU 通常用于多用户环境（如 MDU），而 ONT 通常用于单用户环境（家庭），我们通常说的“光猫”ONT。
- 功能: 负责将光信号转换为电信号，为用户提供各种业务接口（如以太网口、Wi-Fi、POTS 电话口、IPTV 口等），并接收 OLT 的控制。
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光分配网络
- 位置: 位于 OLT 和 ONU/ONT 之间，通常在楼道或路边的分线箱内。
- 核心组件: 光分路器。
- 特点: 这是 PON “无源”特性的关键，光分路器是一个纯光学器件，它将一根光纤中的光信号功率无损地分配到多根光纤中（1:4, 1:8, 1:16, 1:32, 1:64 等），它不需要电源，因此非常稳定可靠，且成本极低。
PON 的关键技术
下行传输技术：广播与加密
- 方式: OLT 将数据包以广播方式发送给所有 ONU，每个数据包都包含一个 LLID（逻辑链路标识），只有与该 LLID 匹配的 ONU 才会接收并处理该数据包。
- 安全: 为了防止用户窃听，下行数据流通常采用 AES-128 加密 技术，确保只有合法的 ONU 能解密数据。
上行传输技术：TDMA (时分多址)
- 挑战: 由于 ONU 和 OLT 之间是点到多点结构，多个 ONU 共享同一根上行光纤，如果同时发送数据会发生冲突。
- 解决方案: TDMA，OLT 通过 OAM 协议为每个 ONU 分配一个特定的、不重叠的时隙，每个 ONU 只能在分配给自己的时隙内向上发送数据，从而避免了冲突，实现了多用户共享上行信道。
动态带宽分配
- 功能: 这是 PON 系统的“大脑”，DBA 算法由 OLT 中的 DBA 模块执行，它根据每个 ONU 的业务需求（如带宽申请、QoS 优先级）、网络拥塞状况等因素，动态地为每个 ONU 分配上行时隙。
- 作用: 最大限度地提高上行带宽的利用率，确保高优先级业务（如语音、视频）的低时延，同时保证普通数据业务也能得到合理的带宽。
PON 技术对比总结
| 技术标准 | 下行速率 | 上行速率 | 主要特点 | 标准组织 | 应用现状 |
|---|---|---|---|---|---|
| EPON | 25 Gbps | 25 Gbps | 成本低，技术简单，以太网原生 | IEEE | 亚洲市场主导，存量巨大 |
| 10G-EPON | 10 Gbps | 1 / 2.5 Gbps | 平滑演进，非对称/对称可选 | IEEE | 新建网络的重要选择，与 XG-PON 竞争 |
| GPON | 488 Gbps | 244 Gbps | 带宽高，效率高，QoS 好 | ITU-T | 全球应用广泛，尤其在欧美 |
| XG(S)-PON | 10 Gbps | 5 / 10 Gbps | 带宽更高，QoS 机制成熟 | ITU-T | 当前新建 FTTH 的主流技术 |
| 25G PON | 25 Gbps | 10 / 25 Gbps | 带宽巨大，时延极低，面向未来 | ITU-T | 已进入商用部署阶段，是未来方向 |
PON 技术以其无源、高带宽、低成本的优势，成为了全球光纤接入的基石，其技术演进路线清晰，从 1G 时代的 EPON 和 GPON，到 10G 时代的 XG(S)-PON 和 10G-EPON，再到如今的 25G PON，带宽能力不断提升，以满足日益增长的业务需求，50G/100G PON 技术也将持续推动光纤网络向更高速率、更低时延的方向发展。
