一文彻底看懂光纤宽带技术！
PART1：光纤接入网的基本概念
一、宽带的定义
你是否好奇，家中的高速网络是如何实现的？让我们从基础开始探索！通常所说的宽带（Wideband），特指“宽带接入”，属于通信领域的接入网技术。
接入网分为两大阵营：有线与无线：
·家庭宽带，通过铜缆、网线或光纤连接，属于有线接入。
·手机则依靠蜂窝基站，属于无线接入。
光纤宽带，以光纤为传输媒介，是接入网技术的核心，也称为光纤接入网。
二、接入网的定义
ITU-T定义如下：
接入网（AN）是业务节点接口（SNI）与用户网络接口（UNI）之间的一系列传送实体（如线路和传输设施），为电信业务提供承载能力。
·AN: Access Network
·SNI: Service Node Interface
·UNI: User Network Interface
三、宽带的演进过程
国内互联网接入技术经历了几个关键阶段：
四、光纤接入网的分类
光纤接入网分为两大类：有源光网络（AON）和无源光网络（PON）。这里的“源”指能量源或电源。
·有源光网络包括基于SDH和PDH的AON；
·无源光网络则涵盖窄带PON和宽带PON。
早期以有源光网络为主，但随着光纤技术成熟，无源光网络成为主流。
五、光纤接入网的架构
光纤接入网采用典型的P2MP（点到多点）架构，常为树型结构，通过分光实现面向大量用户的光连接。
六、FTTx
七、光纤接入户的大致过程
八、光纤宽带的家庭组网（FTTH）
九、FTTR
·FTTR，即光纤入房间，将光纤延伸至每个房间，全面提升网络体验。
·FTTR是国内运营商重点推广的技术，旨在实现“全屋千兆”，覆盖家庭和企业多样化场景。
·FTTR分为FTTR-H（家庭）和FTTR-B（企业），适用于商场、园区、医院和学校等环境。
PART2：F5G和F5G-A
一、F5G的定义
·2020年2月，ETSI推出第五代固网通信技术F5G，基于10GPON+FTTR、Wi-Fi6等技术体系，简化代际命名，便于市场推广。
·F5G是固网产业向5G学习的结果，打包多项技术以增强宣传效果。
二、F5G的演进
三、F5.5G (F5G-A)
·2023年11月，ETSI发布F5G-A代际标准，带来10倍带宽、连接密度和能效提升，以及更高可靠性，推动“光联万物”。
四、F5.5G（F5G-A）的六大特征
F5G-A在原有三大特征基础上，新增三大特征，全面提升网络性能。
五、F5.5G（F5G-A）的标准研究
PART3：EPON和GPON
一、PON的定义
·无源光网络（PON）是一种点到多点、单纤双向的无源网络，由OLT、ONU和ODN组成。
·OLT（光线路终端）汇聚业务信号，向用户传输并处理返回信号。
·POS（无源分光器）分发下行数据，汇聚上行数据。
·ODN（光分配网络）是PON的无源躯干，降低建设和维护成本。
·ONU/ONT（光网络单元/终端）是用户侧设备，家庭光猫即ONT。
二、PON的演进（GPON）
·早期窄带PON速率低且标准不统一，1995年FSAN联盟成立以制定统一标准。
·1997年ITU-T推出APON（G.983.1），后升级为BPON，2002年启动1Gbps以上PON标准化。
三、PON的演进（EPON）
·IEEE于2000年启动以太网PON标准，2004年推出IEEE 802.3ah（EPON）。
四、PON的优点
·提供高速互联网接入，传输距离远，覆盖范围广。
·无源架构简单，成本低，可靠性高。
·支持传统与宽带业务，多用户共享降低投资。
五、EPON/GPON的技术特点
·采用WDM技术实现单纤双向传输，下行广播，上行TDMA。
六、EPON和GPON的对比
EPON和GPON对比-两者是平行发展的技术体系，各有优劣。GPON带宽大、用户多、效率高但成本高；EPON在中国电信常用，GPON更受联通和移动欢迎，海外以GPON为主。
七、10GEPON和10GPON
·1Gbps级别PON无法满足需求，演进至10Gbps级别。IEEE制定10G-EPON，ITU推出XG-PON和XGS-PON。
·10GEPON和XG(S)-PON是当前主流，支撑“千兆家庭”和“五千兆”应用。
PART4：BRAS技术
一、什么是BRAS
·PON负责光信号传输，上网业务需上层系统支持。BRAS是宽带接入服务器，连接骨干网和接入网。
·BRAS位于骨干网边缘，实现用户数据接入，支持宽带上网、IP VPN等应用。
二、BRAS的功能
CR:核心路由器，SR:业务路由器，SW:交换机。
·网络承载功能：终结PPPoE连接，汇聚用户流量。
·控制实现功能：配合认证、计费系统，管理用户接入。
三、PPPoE
·用户上网需建立PPP会话，PPPoE（PPP over Ethernet）是实现方式。
四、BRAS的作用
·BRAS配合RADIUS服务器完成认证、计费，并支持QoS、安全管理等功能，是宽带网络的“核心网”。
五、PPPoE的业务流程
六、vBRAS
·传统BRAS负担重，性能受限。vBRAS通过解耦控制面和转发面，引入虚拟化，实现弹性扩容和简化运维。
·vBRAS提升灵活性，支持分布式和集中式部署，优化成本与性能。
PART5：50G PON
一、50GPON的演进
·2012年左右，业界推动PON向更高速率演进，思路包括提升单波长速率或多波叠加。
二、50GPON的演进（NG-EPON）
·IEEE推出NG-EPON，支持25G下行和10/25G上行，兼容10GEPON，后聚焦25G和50G。
三、50GPON的演进（NG-PON2）
·FSAN研究NG-PON2，采用TWDM-PON技术，但成本高且成熟度低，未广泛采纳。
四、50GPON的演进（50GPON）
·业界转向单波高速率方向，50G成为最佳选择。2018年ITU-T立项G.HSP标准，计划2025年商用。
五、50GPON的标准制定
50GPON标准包括多个部分，2021年ITU-T通过核心标准，2023年完成体系构建。
六、50GPON的应用场景
·家庭宽带：支持8K超高清视频、AR/VR/XR和裸眼3D，提升娱乐体验。
·中小微企业：用于云桌面办公、视频会议，助力数字化转型。
·园区场景：覆盖企业、医院、学校、工厂和港口，满足高带宽需求。
·医院场景：加速影像查看和数字阅片，提升医疗数据效率。
·工业领域：推动光纤走向生产网络和机器内部连接（FTTM）。
·基站回传：为5G小基站提供回传承载选项（FTTCell）。
七、50GPON的技术指标
连接速率：
·下行50Gbps，上行12.5G/25G/50G，对称或非对称，支持万兆到户。
·时延不超过350us，定时精度纳秒级，加密支持国密SM4算法。
八、50GPON的技术特征
·采用单波长TDM-PON架构，上行TDMA，下行TDM。
·使用LDPC FEC编码和NRZ调制，提升接收灵敏度。
九、50GPON的挑战
·必须利用现有ODN网络，兼容GPON、XG(S)-PON等技术，实现平滑升级。
·利旧现有产业链，控制成本，确保商用可行性。
十、50GPON的兼容共存
·支持与GPON、XG(S)-PON、10GEPON共存演进，保护运营商投资。
·兼容方式包括内置合波（MPM）和外置合波（CEx），MPM更受青睐。
十一、50GPON的兼容共存（波长问题）
·单纤双向传输需避免波长冲突，国内产业界归一至1286nm上行波段。
提问：为什么50GPON用窄波长？回答：为重用ODN网络，提升接收机灵敏度，窄波长简化滤波器设计，降低成本。
提问：为什么50GPON无法和EPON兼容？回答：EPON上行波长占用广，无50GPON空间。
十二、50G PON的ODN复用
·ODN网络无源，有覆盖距离和分光比限制。50G PON需克服32dB衰减，确保信号质量。
十三、50G PON的光收发模块
·光模块方案需创新，集成SOA提升发射功率，使用APD或高灵敏度PIN提升接收灵敏度，并引入DSP芯片优化传输。
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