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[摘 要]PON和10 G bit/s PON均是无源光分配网络，是功率受限的系统，其传输过程中的通道损耗直接决定了分光比和传输距离。拉远（Reach Extension，RE）技术由此诞生，以解决PON中分光比和传输距离受限的困扰。拉远技术的本质是在PON中部署有源设备，此设备可调、可管理、可检测光路，可以提高光路预算，从而实现PON距离的拉长和光分路比的增大。
[关键词]PON 拉远技术
中图分类号：N39文献标识码：A文章编号：1009-914X（2013）21-0267-01
1.背景介绍
PON由OLT、ODN和ONU组成。RE设备作为PON的一个扩展节点，可以部署在OLT与ONU之间，以提高光功率预算。其出现将能满足如下需求：
扩大网络覆盖能力：我国城市扩张速度快，实装率低，需要扩大覆盖范围降低成本。随着OLT设备下带用户数增加，OLT与ONU之间的距离必定要采用拉远技术。
OLT二层汇聚功能：随着OLT设备覆盖用户数逐渐增加，OLT设备数量减少，未来OLT部署将更靠近BRAS/SR，需要更大的传输距离和分光比。
增大光功率预算，提高网络部署的灵活性：目前各种技术体制下的通道损耗最大均为30dB左右，加上更灵活的ODN规划和部署，都要求有更大的光功率预算。
其他需求：PON也适合于其他领域的应用，如视频监控、交通安防、电力配网自动化、传感网等。这些应用环境中一个OLT端口下的ONU数量不多但较分散，某些ONU与OLT端口距离过长，可用PON的光纤拉远技术解决问题。
2.实现方案及特性
ITU-T针对1G和10GGPON定义了拉远技术中GPON系统的体系结构和接口参数，在OLT和ONT之间的光纤链路中增加RE设备，使得GPON系统的最大传输距离可以达到60km，光纤链路两端之间的衰耗预算超过27.5dB。
RE技术的实现主要有以下几种方案。
⑴OA（光放大器）方案，即上行和下行都使用光放大器方案来实现。方案中可以包含OBF（光学带通滤波器）器件用于抑制OA产生的ASE（放大自发辐射光源）带宽，这样可以减少光接收端的ASE拍频噪声和光功率补偿，从而提高性能。如果使用了OBF器件，则有必要抑制发送端的波长范围。
此方案的应用范围取决于OA的参数，OA供应商必须提供详细的数据以表明其关键参数（如最大增益等）、应用范围和ASE带来的影响。此方案不提供信号再生功能，所以ONT和OLT的发送端必须有色散以达到60km的传输距离。此外，该方案还具有EONT功能，便于统一管理，一旦OA功能失效，不影响其可管理性。
⑵OEO（光电光）再生器方案，即上行和下行都使用OEO方案来实现。信号通过OEO再生器时会被重定时，此功能以下行接收端为定时基准。定时用于驱动发送端，以接收端的定时作为基准。此方法跟SDH中的中继器功能类似。OEO方案需要扩展脉冲开销，可以让OLT通过PLOAM消息自动处理。脉冲开销的增幅与带宽有关，EONT功能既可以实现可管理性，也支持上行脉冲检测，同时还能分析下行信号和读取BW映射来计算脉冲定时。这样上行脉冲模式接收端就有了重置信号，而且能最小化所需的脉冲开销扩展。
⑶OA和OEO混合方案
即上行选用OA方案，下行选用OEO方案；或者上行选用OEO方案，下行选用OA方案的组合。此方案中仍有EONT功能用于管理。此外，在10GGPON中又新增了WC（波长转换）方案。WC功能既可以包含在独立的RE设备中，也可以将其内置于OLT中，但RE技术的实现还是通过OA或OEO方案来完成。
RE技术实现方案的多元化有助于其进一步推广，虽然还有需要完善的地方，或许还有别的方案可以实现RE技术，但这足以给PON在距离和分光比方面的担忧带来希望。
RE技术的实现设备具有如下几个基本特性，以更好地发挥其在PON中的有利作用。
兼容性：RE技术引入后应能兼容现有的PON，即要兼容现网中的OLT、ONT、ODN等设备；RE技术的介入可能会引起OLT设备的一些改动，但改动应最小化。
可调可管性：RE是可调可管理的，便于网络的维护和扩展。备电：RE是带电的，也需要有备份电源。
3.应用架构及意义
3.1 应用架构
RE主要用在OLT与ONU之间，它可以部署在三种不同位置，其应用场景不同，所带来的影响也不同。
⑴RE部署在OLT和分光器之间，用于提升主干的光功率预算。RE在建设之初部署在干线上，这样整个ODN的功率预算均得到提高。在这种场景下RE也可以内置在OLT设备中以节省资源。
⑵RE部署在分光器和ONU之间，用于支路的延伸和扩展。当ODN覆盖变化时，RE可以用于扩展传输距离和分光比。低实占率的新建建筑可以上挂到已有ODN中，使得网络部署更加灵活便捷。
⑶RE取代分光器部署，不同ONU侧PON口可以具有不同的功率水平，以此提高ODN的灵活性。
3.2 RE应用的意义
RE技术的引入使得PON可以根据业务需求进行一级或多级的光功率放大，从而增大PON的覆盖范围和分光比。RE的引入不会改变PON系统的基本架构，保持了对现网设备的兼容性，一定程度上缓解了光网络的部署问题，降低了成本，同时，RE对于提高ODN灵活性和覆盖范围具有重大意义。RE技术在增大PON的覆盖范围和分光比、降低成本等方面都有重要意义，也同样有益于运营商的网络。
⑴城域网结构变化。OLT将部署在BRAS/SR附近，因此OLT与ONU之间的传输距离将在10～20km，而且分光比将超过1：128，再考虑多个活接头，功率预算需要提高20dB左右。RE技术应用在10GPON中，可以满足OLT部署在BRAS/SR附近需要的光功率预算。
⑵对实装率的影响。很多新建筑采用了FTTH/FTTB模式进行建设，而且已经部署光纤/铜线CPN，但是CPN端口实占率很低，甚至低于10%，近期也无明显增长。为了节省干路光纤和OLT端口成本，需要更大的覆盖能力，并且具有灵活的接入方法。
RE技术可以使PON实现大范围覆盖，从而节省干路光纤和OLT端口成本，并且提供灵活的接入方法。
⑶对建网成本的影响。RE技术对建网成本的影响主要有三个方面：OLT部署位置的上升可以节省交换网络的建网成本；实装率的提高使得整个PON的建网成本相应降低；RE技术的引入，会增加对RE设备的管理维护支出。
⑷对未来网络扩展性的影响。RE技术带来了较大的光功率预算，增大了PON的覆蓋范围和应用场景，加上其可调可管等功能，将会使未来业务的推广以及未来网络的建设和扩展更加方便、灵活。
4.结束语
RE技术的引入解决了PON中传输距离和分光比受限的大难题，也是PON未来一个很好的演进方向，特别是对于我国这种地域辽阔、城市农村扩张快速的模式具有诱人的应用前景。尽管RE技术的实现还有不完善的地方和需要攻克的问题，但随着PON的不断发展和技术的日益进步，其应用会趋于成熟。RE技术对于接入网和运营商的意义重大，对未来网络的部署和规划也将是一个突破。
参照文献
[1] 程强.PON技术的发展及演进.邮电设计技术.2012（11）.
[2] 强浩.基于PON的农村宽带接入方案研究.邮电设计技术.2012（11）.
[关键词]PON 拉远技术
中图分类号：N39文献标识码：A文章编号：1009-914X（2013）21-0267-01
1.背景介绍
PON由OLT、ODN和ONU组成。RE设备作为PON的一个扩展节点，可以部署在OLT与ONU之间，以提高光功率预算。其出现将能满足如下需求：
扩大网络覆盖能力：我国城市扩张速度快，实装率低，需要扩大覆盖范围降低成本。随着OLT设备下带用户数增加，OLT与ONU之间的距离必定要采用拉远技术。
OLT二层汇聚功能：随着OLT设备覆盖用户数逐渐增加，OLT设备数量减少，未来OLT部署将更靠近BRAS/SR，需要更大的传输距离和分光比。
增大光功率预算，提高网络部署的灵活性：目前各种技术体制下的通道损耗最大均为30dB左右，加上更灵活的ODN规划和部署，都要求有更大的光功率预算。
其他需求：PON也适合于其他领域的应用，如视频监控、交通安防、电力配网自动化、传感网等。这些应用环境中一个OLT端口下的ONU数量不多但较分散，某些ONU与OLT端口距离过长，可用PON的光纤拉远技术解决问题。
2.实现方案及特性
ITU-T针对1G和10GGPON定义了拉远技术中GPON系统的体系结构和接口参数，在OLT和ONT之间的光纤链路中增加RE设备，使得GPON系统的最大传输距离可以达到60km，光纤链路两端之间的衰耗预算超过27.5dB。
RE技术的实现主要有以下几种方案。
⑴OA（光放大器）方案，即上行和下行都使用光放大器方案来实现。方案中可以包含OBF（光学带通滤波器）器件用于抑制OA产生的ASE（放大自发辐射光源）带宽，这样可以减少光接收端的ASE拍频噪声和光功率补偿，从而提高性能。如果使用了OBF器件，则有必要抑制发送端的波长范围。
此方案的应用范围取决于OA的参数，OA供应商必须提供详细的数据以表明其关键参数（如最大增益等）、应用范围和ASE带来的影响。此方案不提供信号再生功能，所以ONT和OLT的发送端必须有色散以达到60km的传输距离。此外，该方案还具有EONT功能，便于统一管理，一旦OA功能失效，不影响其可管理性。
⑵OEO（光电光）再生器方案，即上行和下行都使用OEO方案来实现。信号通过OEO再生器时会被重定时，此功能以下行接收端为定时基准。定时用于驱动发送端，以接收端的定时作为基准。此方法跟SDH中的中继器功能类似。OEO方案需要扩展脉冲开销，可以让OLT通过PLOAM消息自动处理。脉冲开销的增幅与带宽有关，EONT功能既可以实现可管理性，也支持上行脉冲检测，同时还能分析下行信号和读取BW映射来计算脉冲定时。这样上行脉冲模式接收端就有了重置信号，而且能最小化所需的脉冲开销扩展。
⑶OA和OEO混合方案
即上行选用OA方案，下行选用OEO方案；或者上行选用OEO方案，下行选用OA方案的组合。此方案中仍有EONT功能用于管理。此外，在10GGPON中又新增了WC（波长转换）方案。WC功能既可以包含在独立的RE设备中，也可以将其内置于OLT中，但RE技术的实现还是通过OA或OEO方案来完成。
RE技术实现方案的多元化有助于其进一步推广，虽然还有需要完善的地方，或许还有别的方案可以实现RE技术，但这足以给PON在距离和分光比方面的担忧带来希望。
RE技术的实现设备具有如下几个基本特性，以更好地发挥其在PON中的有利作用。
兼容性：RE技术引入后应能兼容现有的PON，即要兼容现网中的OLT、ONT、ODN等设备；RE技术的介入可能会引起OLT设备的一些改动，但改动应最小化。
可调可管性：RE是可调可管理的，便于网络的维护和扩展。备电：RE是带电的，也需要有备份电源。
3.应用架构及意义
3.1 应用架构
RE主要用在OLT与ONU之间，它可以部署在三种不同位置，其应用场景不同，所带来的影响也不同。
⑴RE部署在OLT和分光器之间，用于提升主干的光功率预算。RE在建设之初部署在干线上，这样整个ODN的功率预算均得到提高。在这种场景下RE也可以内置在OLT设备中以节省资源。
⑵RE部署在分光器和ONU之间，用于支路的延伸和扩展。当ODN覆盖变化时，RE可以用于扩展传输距离和分光比。低实占率的新建建筑可以上挂到已有ODN中，使得网络部署更加灵活便捷。
⑶RE取代分光器部署，不同ONU侧PON口可以具有不同的功率水平，以此提高ODN的灵活性。
3.2 RE应用的意义
RE技术的引入使得PON可以根据业务需求进行一级或多级的光功率放大，从而增大PON的覆盖范围和分光比。RE的引入不会改变PON系统的基本架构，保持了对现网设备的兼容性，一定程度上缓解了光网络的部署问题，降低了成本，同时，RE对于提高ODN灵活性和覆盖范围具有重大意义。RE技术在增大PON的覆盖范围和分光比、降低成本等方面都有重要意义，也同样有益于运营商的网络。
⑴城域网结构变化。OLT将部署在BRAS/SR附近，因此OLT与ONU之间的传输距离将在10～20km，而且分光比将超过1：128，再考虑多个活接头，功率预算需要提高20dB左右。RE技术应用在10GPON中，可以满足OLT部署在BRAS/SR附近需要的光功率预算。
⑵对实装率的影响。很多新建筑采用了FTTH/FTTB模式进行建设，而且已经部署光纤/铜线CPN，但是CPN端口实占率很低，甚至低于10%，近期也无明显增长。为了节省干路光纤和OLT端口成本，需要更大的覆盖能力，并且具有灵活的接入方法。
RE技术可以使PON实现大范围覆盖，从而节省干路光纤和OLT端口成本，并且提供灵活的接入方法。
⑶对建网成本的影响。RE技术对建网成本的影响主要有三个方面：OLT部署位置的上升可以节省交换网络的建网成本；实装率的提高使得整个PON的建网成本相应降低；RE技术的引入，会增加对RE设备的管理维护支出。
⑷对未来网络扩展性的影响。RE技术带来了较大的光功率预算，增大了PON的覆蓋范围和应用场景，加上其可调可管等功能，将会使未来业务的推广以及未来网络的建设和扩展更加方便、灵活。
4.结束语
RE技术的引入解决了PON中传输距离和分光比受限的大难题，也是PON未来一个很好的演进方向，特别是对于我国这种地域辽阔、城市农村扩张快速的模式具有诱人的应用前景。尽管RE技术的实现还有不完善的地方和需要攻克的问题，但随着PON的不断发展和技术的日益进步，其应用会趋于成熟。RE技术对于接入网和运营商的意义重大，对未来网络的部署和规划也将是一个突破。
参照文献
[1] 程强.PON技术的发展及演进.邮电设计技术.2012（11）.
[2] 强浩.基于PON的农村宽带接入方案研究.邮电设计技术.2012（11）.