WDM PON关键技术及应用

随着人们对通信需求的增长，光纤接入（FTTx）得到了快速发展。以无源光网络（PON：Passive Optical Network）技术为主的光纤接入技术已经以多种形态在全球得到了广泛应用。全球FTTx用户数2009年底已超过6000万，比2008年增长35%。其中，亚洲约占81%，北美约占11%，欧洲约占8%。2009年中国已成为FTTx用户数最大的国家，其次是日本和韩国。由于各国经济状况的不同，FTTx在日本覆盖率已很高，将逐渐进入饱和期，其他国家还仍然处在发展期。

当前，在我国全业务运营和网络融合的背景下，高带宽应用如视频会议、实时游戏、IPTV等正不断涌现，尤其是HDTV、网真等视频业务，对网络接入带宽提出了更高的要求，也推动着新的FTTx技术层出不穷。此外，"三网融合"的逐步推进、物联网的逐渐普及、云计算、移动互联网的发展以及固定和移动融合（FMC）等也将有力推动高带宽业务的应用和相应网络的快速发展。因此，未来光纤接入技术将向更高速率、更多传输波长、更广覆盖范围（包括长距离、大分路比）的方向发展。

为了适应未来光接入网络的发展需求，我国"十一五"863计划及时启动了"低成本的多波长以太网综合接入系统（λ-EMD）"重大课题的研究；欧盟FP7计划也将WDM PON的研究列为重点攻关的项目。基于WDM PON和WDM-TDM PON技术的λ-EMD系统具有光纤资源利用充分、对速率和业务完全透明、安全性高、易管理维护、传输距离长、扩展性好等特点，能够极大的节约主干光纤和其他光分配网络建设及维护费用，扩大用户覆盖范围和增加用户接入数量，为运营商构建具有更大接入容量、更高传输速率、面向全业务运营的全新光接入网提供了理想的解决方案。

一、WDM PON基本原理及主要特点

1. WDM PON基本原理

WDM PON是一种采用波分复用技术的、点对点的无源光网络。即在同一根光纤中，双向采用的波长数目大于3个以上，利用波分复用技术实现上行接入，能够以较低的成本提供较大的工作带宽，是光纤接入未来重要的发展方向。典型的WDM PON系统由三部分组成：光线路终端（OLT：Optical Line Termination）、光波长分配网络（OWDN：Optical Wavelength Distribution Network）和光网络单元（ONU：Opitcal Network Unit），见图1。OLT是局端设备，包括光波分复用器/ 解复用器（OM/OD）。一般具有控制、交换、管理等功能。局端的OM/OD在物理上与OLT设备可以是分立的。OWDN是指在位于OLT与ONU之间，实现从OLT到ONU或者从ONU到OLT的按波长分配的光网络。物理链路上包括馈线光纤和无源远端节点（PRN：Passive Remote Node）。PRN主要包括热不敏感的阵列波导光栅（AAWG：Athermal Arrayed Waveguide Grating），AAWG是波长敏感无源光器件，完成光波长复用、解复用功能。 ONU放置在用户终端，是用户侧的光终端设备。

下行方向，多个不同的波长ld1……ldn在局端OM/OD合波后传送到OWDN，按照不同波长分配到各个ONU中。上行方向，不同用户 ONU发射不同的光波长lu1……lun到OWDN中，在OWDN的PRN处合波，然后传送到OLT。完成光信号的上下行传送。其中，下行波长ldn和上行波长lun可工作在相同波段，也可工作在不同波段。

图1、典型的WDM-PON框图[center]