2.9 光接入网技术
光接入网技术作为智慧光网络的重要组成部分，在持续不断地演进。在其发展过程中，
PON 技术成为了光接入网技术中最主流的技术。本节主要对以PON 作为主要技术构建的光接入网进行介绍。
光接入网在智慧光网络中处于靠近智慧光网络所服务最终用户的接入部分，其体系架构也遵循智慧光网络的体系架构，分为连接层、网络层、服务层。在连接层，通过各种PON技术来构成光接入网的底层技术，主流的是以目前已经成熟的EPON、GPON、10G EPON、XG-PON、XGS-PON 为代表的PON 技术，以及处于快速发展中的50G PON、WDM PON 等技术；在网络层，以SDN/NFV 为代表技术，实现了光接入网的控制和转发的分离；在服务层，通过提供统一的北向接口，实现了光接入网设备的管理和编排；在智能化方面，光接入网与智慧光网络面临着相同的问题，如何通过算法、算力、数字孪生等技术的引入，解决光接入网的智能运维成为光接入网技术方面研究的热点。光接入网的发展，也朝着泛在、超宽、开放、随需的趋势发展。
2.9.1 光接入系统
PON 是一种采用点到多点（P2MP，Point to Multiple Point）结构的单纤双向光接入网，其典型的拓扑结构为树形，如图2-54 所示。
图2-54 光接入系统的基本架构
整个系统由局侧的光线路终端（OLT，Optical Line Terminal）、用户侧的光网络单元（ONU，Optical Network Unit）和光分配网络（ODN，Optical Distribution Network）组成。ONU 有多种产品形态，如多用户单元设备（MDU，Multiple Dwelling Unit）、单用户单元设备（SFU，Single Family Unit）、家庭网关设备（HGU，Home Gateway Unit）等。而光网络终端（ONT，Optical Network Terminal）是指FTTH 网络架构中包括用户端口功能的ONU。
光接入系统中的ONU/ONT 可以放置在用户家中、大楼、小区、户外等不同的位置，形成了如FTTH、光纤到大厦（FTTB，Fiber To The Building）、光纤到路边（FTTC，Fiber To The Curb）等不同网络架构，统称为FTTx。
随着光接入技术的不断发展，新的组网架构也被提出，进一步提升了光纤的覆盖范围。例如，在企业办公环境中，随着PON 技术的应用，光纤到桌面（FTTD，Fiber To The
Desktop）使用光纤替代传统的五类线，将光纤延伸至用户终端计算机。随着光纤和光纤接入设备价格的持续降低，FTTD 接入技术有望获得规模应用。另外，家庭网络中，在FTTH 技术的普及率提升到90% 以上后，业界又提出的光纤到房间（FTTR，Fiber To The Room）技术，就是光纤在解决“最后一公里”之后，进一步在家庭中进行延伸，解决最后10 ～ 100m 的覆盖。
2.9.2 EPON/10G EPON/GPON/XG-PON/XGS-PON
EPON 和GPON 在光接入领域已经成熟地大规模商用，两者在技术上具有很强的相通性，基于同样的P2MP 架构，必须要解决面临的相同技术问题，例如功率预算、多路复用、测距、带宽分配、管理通道、ONU 的注册/ 激活，以及技术演进过程中的前向兼容等，两种技术标准通过定义不同的帧结构及协议来解决以上的问题。
在下行方向，EPON 和GPON 均是连续的码流，每个ONU 根据各自的标识接收来自OLT 的数据，在EPON 中是通过逻辑链路标识（LLID，Logic Link Identifier）来标识一条数据流的，在GPON 中是通过传输容器（T-CONT，Transmission Container）来接收数据的。在上行方向采用TDM 的方式，让各个ONU 进行数据的发送，并保证数据的发送不会冲突。
因光纤的传输有时延，且随着光纤距离的不同而不同，因此每个ONU 在发送时间上，需要补偿各ONU 的距离位置不同而引起的传输时延的不同，测距即是补偿时延的一个过程，使得各个ONU 的发送时刻能够对齐到OLT 所分配的不同时隙。通常测距是在ONU 上线注册/ 激活的过程中完成的。
在EPON 和GPON 系统中，ONU 的上行带宽都采用动态带宽分配（DBA，Dynamic Bandwidth Allocation）的方式来进行，一般都支持固定带宽、保证带宽、尽力而为等不同的类型带宽分配机制。DBA 是OLT 根据配置的流量合同和动态的ONU 活动状态指示向ONU 流量承载实体重新分配上行传输机会的过程。ONU 活动状态可通过状态报告来指示。和静态带宽分配相比，DBA 机制通过动态适应ONU 的流量突发情况来提高PON 上行带宽的使用率。
在管理方面，EPON 采用IEEE 802.3 标准中的以太网OAM 机制，而GPON 主要是通过承载在GEM 帧中的嵌入式OAM、物理层OAM（PLOAM，Physical Layer OAM）和ONT 的管理和控制接口（OMCI，ONT Management and Control Interface），其中嵌入式OAM 和PLOAM 通道管理物理媒体相关子层（PMD，Physical Medium Dependent） 和GPON 传输汇聚层（GTC，GPON Transmission Convergence）的功能，而OMCI 用于管上层业务。
在功率预算方面，为了最大限度地保证前期投资，所有的技术都必须能够在现有的ODN 设施上运行，其基本的预算模型为传输距离20km，光分路器为1 : 32、1 : 64、1 : 128，其中光分路器带来的功率损失非常大，其他主要是光纤传输距离、各种连接器、合分波带来的功率损失。这些都是设计光接入系统时需要考虑的因素。
在与前代技术保持兼容方面，主要采用两种方式，一种是TDM 的方式，另一种是WDM 的方式。其中，TDM 的方式主要是在带宽的利用率方面存在问题，而采用WDM 的方式则带来了成本的升高，需要采用合分波器件，两种方式各有利弊。
10G EPON 与EPON 在系统架构方面完全相同，区别主要在于速率方面的提升，10G EPON 与EPON 在下行采用了不同的波长，采用波分方式共存，而上行方向，10G EPON与EPON 的波长有部分重叠，因此，采用TDM 方式来共存。
XG-PON 网络的架构与GPON 网络是完全相同的，采用的工作波长没有重叠，因此在PON网络采用WDM 的方式共存，可以通过外置合分波器或者通过Combo 光模块的方式来实现。XGS-PON 与XG-PON 的工作波长完全相同，其采用TDM 的方式共存。
