什么是弹性无源光网络？

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无源光网络（passive optical network，pon）因其物理层面的点对多点链路特性，在20世纪90年代被广泛应用于光纤到户/路边/大楼（fiber to home/curb/frontage，fttx）等场景。

PON可以被视为一种星形结构的“光突发交换网络”。运营商中心局的光线路终端（OLT）与用户侧的光网络单元（ONU，共N个）通过1:N分光器进行通信。

目前，PON采用非相干调制技术，上下行速率最高可达10 Gb/s，但已逐步向50G PON甚至更高速率发展。尽管相干调制技术因成本过高尚未在高度成本敏感的接入网中普及，但随着相干传输设备的技术进步和需求增长，未来中长期内有望将其引入PON系统。

相干检测系统相较于传统的IM/DD系统具有更高的容量、功率预算以及速率可扩展性，能够更好地满足下一代标准PON的需求。近年来，相干技术在短距离PON场景中的应用成为研究热点。相干PON也沿用了高效经济传输的时分复用（Time Division Multiple Access，TDM）-PON（下图a）和低时延无突发模式传输的波分复用（W*elength Division Multiplexing，WDM）-PON架构（下图b）。

然而，在PON中ONU的分布范围极其广泛，不同ONU之间的光功率预算存在明显差异。整个PON的速率取决于距离最远的ONU可实现的速率，而距离较近的ONU则存在未被利用的传输余量。这个问题可以通过弹性速率相干PON（FLCS-PON）来解决。FLCS-PON建立在为ITU-T 50 Gbit/s PON开发的硬件生态系统之上，并采用了三个新要素：光网络单元（ONU）分组、灵活的调制格式和灵活的前向纠错（FEC）码率。

备注：OPL为光功率损失

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在弹性速率相干PON中，如下图所示，终端可根据传输距离动态调整速率，从而充分利用上述余量。为确保用户公平性（即所有ONU无论距离远近，均能获得平均相同的数据收发速率服务），可采用一种广义比例公平调度器，为距离更远、信号损耗更大的用户分配更多发送时间。

假设单个OLT连接256个ONU，最大传输距离为20公里：

传统固定速率相干PON采用14 Gbaud信号（PDM-8QAM调制+12%硬判决前向纠错码），总速率为75 Gb/s，相当于每用户有效吞吐量292 Mb/s；弹性速率PON支持双偏振调制（最高16QAM），可为每用户平均提供318 Mb/s，较固定速率PON提升9%。当OLT与ONU距离分布更广时，弹性PON的效率优势会显著放大。例如，若最远用户距离OLT达50公里，弹性PON的平均速率增益将跃升至120%（每用户220 Mb/s，而固定速率PON仅为100 Mb/s）。由于这些增益基于单波长实现，即使PON中复用多个波长，增益效果仍保持不变。

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 2025-05-06