什么是第三代光分配网络(ODN)？常见PON网元有哪些？

ODN 是连接用户与电信运营商互联网、 有线连接和电话服务的最后一环。过去十年间，ODN 默 默在无源光 (PON) 网络的广泛应用和部署中发挥着关键作用，这一阶段 ODN 开发工作的重点，集中在降低前期成本，而不是增加功能。当前，行业正推动将现代技术引入 ODN，以降低运营成本， 提高接入网的性能。  

ODN 起源  

五十多年来，电信运营商接入网络的“最后一英里”一直采用双绞线铜缆，每户一根， 以树形分支 架构捆绑在一起。电缆运营商也采用了类似树形分支架构的同轴金属护套电缆。基于这些现在看 来早已过时的技术，早期的互联网业务下发经常困难重重。

图 1 ：20 世纪接入网布线技术

从 21 世纪初起，PON 网络真正意义上开始部署，以支持主打更快网速、更低时延及更大视频带 宽的“三网融合”业务。第一代部署采用 BPON，第二代为 GPON 或 EPON。现在我们已经进入第 三代 PON 部署，即 NG-PON2 和 XGS-PON ，可提供 10Gbps 传输速度和 1G 业务带宽。  

与早期接入网不同， PON 网络的“最后一公里”采用点对多点光纤，单根或一对光纤从光线路终端 (OLT) 延伸至室外无源分光器， 经分光后，多根光纤从分光器连接至住宅附近的光网络终端  (ONT)或光网络单元(ONU)。

设备厂商 OLT

室外型 ONT

1x32 平面分光器(带连接头) 室内典型 ONU

图 2 ：常见 PON 网元

GPON 和 EPON 中最常见的分光比是 1:32 和 1:64，可在一级(单个分光器)或二级(级联分光 器)拓扑中实现。连接 OLT 与其级联 ONU 的光纤和分光器合称为 ODN。

图 3 ：ODN 示意图  

ODN 技术演进

PON 网络部署目前已历经三代，第四代(25G/50G PON)也已经开始部署。ODN 组成基本保持不 变，仍为光纤和无源分光器， 真正改变的是 ODN 的建网方式。   第一代 ODN  (我们称之为 ODN1 ) 需要熟练的技术人员使用昂贵的熔接机进行熔接，该操作通常 需在可控的环境下进行，如封闭式货车，以防止灰尘和其他污染物的影响。虽然这种做法昂贵且 耗时，但可以确保光链路损耗低，性能良好。   从大约2018 年开始，第二代 ODN (ODN2)开始部署，使用康宁、康普、Huber+Suhner、华为、 烽火、古河等厂商提供的各种预连接组件。这些产品、 架构和用例在 2021 年 8 月发布的 ETSI  TR 103 775 标准规范中有详细介绍。该技术文档还引入了“Quick ODN”这一术语，来描述使用预 连接组件构建的 ODN。  

ODN2 的主要优点是设备出厂前已完成全部熔接和后续测试，因此无需在现场进行光纤熔接，安 装速度更快， 成本更低，安装结果可预测。有些产品甚至提供了预连接光缆，方便用户家庭连接 到 FTTH Quick ODN 接线盒，无需服务供应商参与。

图 4：Quick ODN 预端接光缆和预连接产品

除了预连接， ODN2 的另一项重大创新是对每根光纤和端口使用数字标签(条形码或二维码)， 这些标签可以轻松输入智能数据库，创建一张数字化的光分配网络。这种“Digital QuickODN”利用 ODN 无源组件的独特身份来创建智能管理功能，如自动存储光纤位置信息、 自动识别光纤连接、 光纤校准信息和现场操作可视化指南(如图5)。

图 5 ：扫描二维码轻松映射接入端口位置

预连接和数字标签化的光纤、 分光器和光纤盘储盒、交接箱的出现，大大减少了运营商的网络部 署时间和费用， 但没有解决运营成本的问题。第三代 ODN (ODN3)目前正在开发中，旨在通过引 入自动化主动监测和智能化等技术来降低 ODN 的运营成本。

智能管理系统使用某种光学监测系统(如基于反射、引入延迟等) 自动识别和定位故障，精确到 单个网元中的具体光纤和端口，然后将这些信息传输给网络运营中心和现场技术人员的手持设备。  

华为也研发并上市了类似的 “光虹膜”系统。如下图6所示华为光虹膜 DQ ODN。

图 6 - 华为光虹膜 DQ ODN 华为光虹膜系统巧妙地利用了 ODN 网络中 1*N 分光器的微型光学架构，在每个 ONU 或 ONT 的 上行信号中引入独特的差分相位变化。到达 OLT 的合路光信号通过滤波器分离，一小部分被转移 到高灵敏度接收器(位于华为设备 OAI 单板上) 。该接收器可以区分相位变化，从而单独识别每 个 ONU 或 ONT 。ONU 或 ONT 无需额外的光学器件，通过级联两个 1*8 分光器，一个 GPON 口 下挂的 64 个 ONU 都可以被 OAI 单板监控， 实现设备增加成本可控。   洞悉 ODN 中的 1*N 分光器架构，将带来巨大的好处。通过光纤断点可以准确地定位到每根光纤， 还可以在服务请求前对未使用及完整的端口进行单独识别。此外，在单个 ONU/ONT 上还能 对服务正常运行时间/停机时间进行监控。  

ODN 未来展望

随着 FTTx 网络架构在头部 CSP 中部署逐渐成熟，人们开始关注通过第三代 ODN 实现更准确和自动化的监控，来降低运营成本。预计其他供应商将效仿华为，开发类似于光虹膜的产品， 以拓展自身的产品组合。

编辑：黄飞