PON 工作原理：TDM、测距、DBA、激活与 OMCI

无源光网络中，一个发射机通过玻璃光纤和分光器与多达 128 个接收机通信，反过来最多 128 个发射机共用一个接收机。要让这一切在没有冲突、没有窃听、且无需在每个用户家中单独配置的情况下正常工作，靠的是协议的设计。本页说明其机制——下行广播、上行时隙、测距、动态带宽、ONU 激活和管理通道——并将每一项与你在 OLT 和测试棒上看到的现象对应起来。

下行：向所有终端广播

OLT 以单一波长连续发送（GPON 为 1490 nm，XGS-PON 为 1577 nm）。每个 ONU 都会接收到每一帧，但只保留发给自己的部分——依据 GPON GEM 帧中的 Port-ID，或 XG(S)-PON 中的 XGEM。由于所有内容对所有终端都是可见的，下行载荷会按 ONU 逐个加密（GPON 为 AES-128，XGS-PON 为 AES-128/256），密钥在激活期间交换。下行同时携带带宽映射表，告知每个 ONU 何时可以发送。

上行：时分突发

ONU 通过 TDMA 共用一个上行波长（GPON 为 1310 nm，XGS-PON 为 1270 nm）：每个 ONU 只在 OLT 分配给它的时隙内发送，以带前导码和定界符的突发形式发送。突发之间激光器处于关闭状态——这就是为什么 ONU 空闲时的 DDM Tx 功率没有意义，以及为什么 OLT 的 Rx 是多个发送方的平均值（精度与局限）。OLT 的接收机会在来自不同距离和功率的 ONU 的突发之间重置判决阈值。

测距

只有当每个 ONU 的突发都恰好在预期时刻到达，时隙机制才能正常工作。激活期间，OLT 测量到每个 ONU 的往返延迟，并分配一个均衡延迟，使所有 ONU 看起来都处于相同的逻辑距离上（差分光纤距离为 20 km，可选 40 km）。测距会周期性重复，以跟踪温度引起的光纤长度变化。

动态带宽分配（DBA）

上行容量在 T-CONT（传输容器）之间划分——按每个 ONU、每个业务类别设置队列：

OLT 的 DBA 算法每 125 µs 根据 ONU 的状态报告（SR-DBA）或观测到的流量（NSR-DBA，流量监测）来分配时隙。上行延迟和公平性取决于这一算法，而非光学器件。

成帧与 FEC

标准详情：PON 标准。

ONU 激活

新接入的 ONU 会经历一套明确定义的流程（GPON 状态 O1–O5）：

认证方式有多种：仅使用序列号、LOID + 密码（部分运营商常用，设置在测试棒的固件中），或注册 ID。OLT 还会运行异常 ONU 检测——某个 ONU 在其时隙之外发送，会使 PON 上的所有终端“致盲”，此时 OLT 可以命令其关闭激光器。

OMCI：管理通道

进入 O5 状态后，OLT 通过 OMCI（ONU 管理与控制接口，G.988）配置 ONU：这是一条通过专用 GEM 端口传输消息的通道，以受管实体的形式建立 ONU 的业务模型——UNI 端口、VLAN、GEM 端口、T-CONT、QoS。若某个 ONU 已注册却不通业务，通常是 OMCI/配置开通不匹配（业务模板、VLAN，或 OLT 的模板不适配该 ONU 型号）。测试棒会模拟完整 ONU 的 OMCI，使 OLT 看到的是一台熟悉的设备。

波长共存

GPON、XGS-PON 和视频叠加信号可以共用同一个 ODN，因为它们的波长不同；共存元件（CEx，位于 OLT 端的 WDM 滤波器）以约 1–1.5 dB 的代价将它们合并。波长规划与滤波器：PON 波长。

这对光模块意味着什么

• 下行连续、上行突发：OLT 的 SFP 配有突发模式接收机（带快速复位的 APD），ONU 则配有突发模式激光驱动器——正是这两项特性使 PON 模块与点对点 SFP 有所不同（PON 光模块）。
• 预算等级（B+、C+、N1……）和分光比决定了可接入多少 ONU、覆盖多远距离： ODN 等级与预算。
• 主机路由器从测试棒读取的身份信息（SFF-8472）与 OLT 所看到的 PON 身份信息（序列号、LOID）是分开的；CodingBox 编码的是前者。

在 CodingBox 中

对于 PON 测试棒或 OLT 模块，CodingBox 会在 DDM 中显示 MSA 身份信息、波长代码和实时 DDM——注意测试棒的 Tx 仅在突发期间有效，而 OLT 的 Rx 是平均值。PON 侧参数（序列号、LOID）在测试棒自身的管理界面中设置，而不是在 EEPROM 中。

PON 树形结构与其他光纤架构（点对点、环形、WDM）的对比，包括 FTTx 变体、光纤数量和保护方案：光纤网络拓扑。