你可能不知道什么是“PON”（通常讀作“胖”），但你一定聽說過“光纖入戶”。

你可能不知道什么是“ONU”（通常讀作“哦嗯優”），但是你打開家里的弱電箱，一定能看到一個接著光纖的“小盒子”。

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

而今天的主角——“PON”（Passive Optical Network，無源光網絡），則是實現光纖入戶的關鍵，是網絡和用戶之間“最后一公里”的光纖傳輸技術。

什么是PON

每家每戶的光纖，背后連接著一個龐大的網絡，讓我們沿著光纖，追源溯流，一起探索一下吧。

連接光貓的光纖來自弱電井里的分光器，可以將一路光信號以一定的比例分成多路。而進入分光器的光信號，則來自光線路終端OLT（Optical Line Terminal）。OLT、ONU以及兩者之間的“傳輸通道”ODN（Optical Distribution Network，光分配網絡）構成了PON網絡。其中：

OLT是運營商側設備，負責為用戶分配上層業務網絡的數據。

ONU是用戶側設備，負責接收OLT發送的數據，并直接為用戶提供服務。

我們可以根據下圖簡單了解一下PON網絡的架構。

PON核心技術

如果將PON網絡看成一個公司，那么OLT相當于總部，ONU相當于各地辦事處，分光器相當于驛站。我們先來看一下PON的三大核心技術——加密、測距和動態帶寬分配。

加密

總部OLT需要向各地辦事處ONU傳遞大量消息，但是不同辦事處間的信息需要保密。此外，路上經常會碰到間諜（流氓ONU）搞破壞。為了確保信息不泄露，OLT會定期與ONU協商不同的密鑰，保證信息安全。

測距在全國范圍內劃分轄區，每個轄區內有若干個辦事處，并且設有驛站（分光器）。各地辦事處ONU到驛站的道路不同，花費的時間也不一樣，為了避免各辦事處的辦事員在驛站撞車，產生不必要的沖突，需要提前了解了這些路程。所以，總部OLT會在ONU第一次注冊時啟動測距功能，計算出每個ONU的物理距離，并且根據ONU的物理距離指定合適的均衡延時參數。

動態帶寬分配為了更好地管理和指導辦事處的工作，總部OLT需要及時收集辦事處ONU上報的信息，并且越多越好。也就是說，各地辦事處需要充足的時間匯報，同時還不能浪費時間。但是各地辦事處ONU每次匯報的信息結合當地情況時多時少，重要性也不一樣，所以總部OLT會根據各地的具體情況，動態調整他們的匯報時間和匯報順序。

基于三大核心技術，PON在發展演進的過程中，產生了EPON、GPON、10G-EPON和XG（S） PON等技術。

兩大家族

PON技術在演進的過程中，分成了兩大家族——EPON（Ethernet PON）和GPON（Gigabit-capable PON），分別由兩個不同的組織ITU-T（國際電信聯盟電信標準分局）和IEEE（電氣和電子工程師協會）提出。

EPON和GPON的區別主要在數據鏈路層，即數據封裝成幀的方式不同。

EPON采用以太網封裝方式，適用于以太網業務。

GPON采用GEM（GPON Encapsulation Mode，GPON封裝模式）封裝方式，技術相對復雜，可以承載更多的業務種類，包括以太網業務、ATM（Asynchronous Transfer Mode，異步傳輸模式）業務和TDM（Time-division multiplexing，時分復用）業務。

GPON擁有比EPON更高的帶寬，覆蓋范圍更廣，但實現起來也更復雜，成本更高。

傳統的EPON和GPON技術能給用戶提供百兆級別的速率。然而，隨著4K/8K、AR/VR等大視頻、云化業務的風起云涌，人們迫切需要更高級的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，開啟了千兆光纖時代。

EPON→10G-EPON

先從EPON家族說起。

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、控制測距過程，并記錄測距信息。為ONU分配帶寬，控制ONU發送數據的起始時間和窗口大小，通過OAM（Operation Administration and Maintenance，操作維護管理）協議對ONU進行管理。

ONU選擇接收OLT發送的廣播數據，響應OLT發出的測距命令，緩存用戶數據，在OLT分配的發送窗口中向上行方向發送數據。

10G-EPON最大限度沿用了EPON的協議，滿足用戶高帶寬需求，支持語音、視頻、以太網等多種業務，它的繼承性主要體現在兩個方面。

擴大EPON標準的上下行帶寬，速率達到10Gbps。10G-EPON支持非對稱和對稱兩種模式，對稱模式即上下行帶寬相同。實際使用時二選一，以適應不同客戶的承載需求。

具有超強的兼容性，10G-EPON的ONU與EPON的ONU可以共存在一個光分配網絡中。

10G-EPON下行波長獨立，采用廣播方式發送信息，ONU各取所需；上行波長重合，采用TDMA（Time division multiple access，時分多址）方式，實現EPON ONU和10G EPON ONU共存，支持EPON向10G-EPON平滑演進。 用一張表格簡單對比EPON和10G-EPON。

GPON→XG（S）-GPON

再來看看GPON家族。

XG（S）-PON包括XG-PON和XGS-PON，是一對師兄弟。非對稱XG-PON，上下行支持2.5G/10G ，滿足以家庭寬帶為主的非對稱業務需求。對稱XGS-PON，上下行支持10G，滿足以政企、基站承載等對稱業務的承接需求。

對稱XGS-PON完全兼容非對稱XG-PON，在XGS-PON端口下可接入對稱終端XGS-PON ONU，也可接入非對稱終端XG-PON ONU。 XG（S）-PON繼承了GPON系統的工作機制：

OLT以廣播方式向ONU發送數據，發起、控制測距過程并記錄測距信息。分配T-CONT（Transmission Container）上行帶寬，通過OMCI（ONU Management and Control Interface）協議對ONU進行管理。

ONU選擇接收OLT發送的廣播數據，響應OLT發出的測距命令。緩存用戶數據，在OLT分配的T-CONT中向上行方向發送數據。

但是，XG（S）-PON在對GPON的兼容性上做得并不好。

GPON家族當初培養下一代時，重點考慮其承接能力、距離、安全等，對家族傳承未考慮周全。

XG（S）- PON上下行波長與GPON的上下行波長有差異，XG（S）- PON需要借助外置合波器WDM1r才能兼容GPON終端，滿足客戶升級需求。 用一張表格簡單對比GPON、XG-PON和XGS-PON。

未完待續

相比EPON和GPON，10G-EPON和XG（S）-PON在傳輸帶寬、分光比、效率、安全等方面更能滿足客戶們日益增長的需求。

不過，PON家族從EPON、GPON發展到10G-EPON和XG（S）-PON并沒有結束。NG-EPON和NG-PON2是什么？XG（S）-PON和GPON之間的兼容問題如何徹底解決？

編輯：jq