PON無源光網絡，無源光網絡的簡稱，是壹種基於P2MP拓撲的技術。所謂無源是指ODN的光分配網絡不包含任何電子設備和電子電源，整個ODN都是由光分路器等無源設備組成，沒有昂貴的有源電子設備。
光學纖維
光纖是極其重要的傳輸介質。光纖抗電磁幹擾，不產生電磁幹擾，所以光信號可以傳輸很遠的距離，幾乎沒有失真。單模光纖的帶寬可以高達50赫茲。
光分路器/合路器
PON使用不需要任何功率的無源器件將光信號從壹根光纖分支到多根光纖。在相反方向，來自多根光纖的光信號被泵浦到壹根光纖。這個裝置是壹個光耦合器。光耦合器最簡單的形式是兩根光纖熔合在壹起。
無源光網絡拓撲
點到多點(P2MP)網絡
快速保護切換
WDMA無源光網絡和TDMA無源光網絡
下行PON是壹個點到多點的網絡，OLT總是擁有整個下行帶寬。在上行方向，pon是多點對多點的網絡，多個ONU向壹個OLT發送數據。光解復用器/合路器確保壹個ONU發送的信號不會被另壹個ONU檢測到。然而，不同ONU同時發出的信號可能會發生沖突。這樣，上遊PON應該能夠采用信道劃分機制來避免數據沖突。而且可以公平享受主幹光纖和資源。
突發模式收發器
1.光纖中的光傳輸
光纖是光波導的壹種。壹般來說，光纖是壹種非常細的玻璃纖維。玻璃的特性用折射率n來表征，折射率n是光在真空中的速度與在玻璃中的速度之比(n = cvacum/cglass)。光纖由兩層玻璃組成，內芯和外包層。兩層玻璃的折射率不同，纖芯的折射率高於包層的折射率(ncore >: Nclad)。這種纖維被稱為階梯纖維。該光纖還可以制成漸變光纖，漸變光纖纖芯折射率從纖芯到包層逐漸減小。
2.單模光纖和多模光纖
盡管只要θθcore大於臨界角就會發生全內反射，但由於入射光和反射光之間的相消幹涉，並非所有大於臨界角的光都會在光纖中傳播。能夠支持在光纖中傳播的特定入射角稱為光纖的“模式”。目前有單模和多模光纖。多模光纖支持多種模式(多角度)的光傳播，而單模光纖只支持壹種模式，稱為基模。單模光纖的纖芯比多模光纖的纖芯小得多。多模光纖支持的模數m與纖芯d和波長有關。
如果光纖直徑已知，就可以計算截止波長。當波長大於截止波長時，光將在光纖中以單模傳輸，也就是說，這種波長的信號光纖就是單模光纖。光纖中有兩個工作波長區，即1270 ~ 1370 nm波長區和1430 ~ 10 nm波長區。單模光纖的截止波長略小於工作波長的下限，約為1260nm。
3.模式色散
多模光纖第壹次出現在市場上。其大芯徑便於與低成本大發光面光源耦合，便於連接器的制造。然而，信號在多模光纖中傳輸會產生模式色散損傷。模式色散是由不同模式的不同傳輸速度引起的脈沖展寬。多模光纖的纖芯和包層的折射率差大於單模光纖，典型值為1.5%，有效折射率為1.48。可以計算每種速率下最大傳輸距離。比如1Gbit/S的以太網鏈路(實際線路速率為1.25gbit/s)的傳輸距離不超過5.5m，使用分級光纖的1Gbit/s的以太網鏈路的傳輸距離不超過2.9km。
4.色散
脈沖展寬的另壹個原因是信號中不同的光譜成分以不同的速度傳播。換句話說，玻璃(二氧化矽)的折射率取決於頻率。這種分散稱為材料分散。材料色散取決於信號的頻譜寬度。
色散的另壹部分是所謂的波導色散。波導色散是由部分在纖芯中傳播、部分在包層中傳播的光引起的。光纖的結構決定了光信號能量在纖芯和包層中的分布比例。因為纖芯的折射率大於包層的折射率，所以在包層中傳播的信號分量比在纖芯中傳播的信號分量更快地到達接收端，從而導致脈沖展寬。
在壹個輸入端口接收的光功率被分成兩個輸出端口。分流比可以通過改變熔化區的長度來控制，並確定在所需的值。N:N耦合器由多個2: 2耦合器級聯而成，或者采用平板波導技術制作。
光耦合器的特性參數如下:
(1)分流損耗:分流損耗(dB)是用dBm標註的輸出功率減去輸入功率。對於具有相等分流的理想2: 2耦合器，分流損耗為3dB。對於壹個由多個2: 2耦合器組成的8: 8耦合器，如果采用四級拓撲，則只有1/16的輸入光功率被分配到每個輸出端，而“多級互連網絡”結構更有效，每個輸出端得到1/8的輸入光功率。
(2)附加損耗:制造工藝造成的功率損耗壹般為0.1~1dB。
(3)方向性:方向性(dB)用來衡量“串聯”到另壹個輸入端口的輸入光功率的大小，具體來說就是“串聯”到另壹個輸入端口的光功率，用dBm減去這個輸入端口的輸入光功率來表示。耦合器壹般是對稱的，方向參數壹般在-40 ~-50 dB。
通常，耦合器只有壹個輸入端口或壹個輸出端口。只有壹個輸入端口的耦合器稱為分路器，只有壹個輸出端口的耦合器稱為合路器。有時2: 2耦合器需要做不等分，比如用來分流壹小部分功率用於監控，分流比是5: 95或者10: 90。這種耦合器被稱為抽頭耦合器。
WDMA·彭
區分ONU上行鏈路信道的壹種方法是wdma接入。WDMA pon的每個ONU工作在不同的波長。理論上，這是壹個簡單的解決方案，但實際上由於成本問題，這是不可行的。WDMA解決方案要求OLT通過可調光接收器或接收器陣列接收多個波長信道。
更嚴重的問題是，WDMA PON需要維護多種不同波長的ONU，每個ONU都要使用窄光譜激光器，增加了成本。同時，當有故障的ONU被波長錯誤的ONU替換時，也會因為波長錯誤而幹擾其他ONU。使用可調諧激光器的ONU可以解決許多類型的ONU問題，但是目前成本太高。
WDMA PON還有其他幾種實現方式:
PON(波長路由PON (WRPON)使用波導陣列光柵波分復用器來代替波長無關的光解復用器/合路器。
另壹方面，上行鏈路和下行鏈路信道使用相同的波長，ONU使用外部調制器來調制它從OLT接收的信號(作為上行鏈路載波信號)。這種方法的成本非常高，光放大器被阻止在ONU附近以補償信號的衰減，並且需要更昂貴的光學器件來減少反射；同時，對於N個ONU的獨立傳輸，OLT必須有N個接收器。
TDMA無源光網絡
TDMA pon中多個ONU發送的信號可能會與光合路器發生沖突。為了避免沖突，每個ONU必須只在它自己的傳輸窗口(時隙)中發送數據。TDMA PON的主要優勢之壹是所有ONU工作在相同的波長，使用相同的設備，OLT只需要壹個接收器。ONU收發器必須以線路速率工作，即使ONU獲得的帶寬低於線路速率帶寬。而TDMA PON可以通過改變時隙長度來有效改變分配給ONU的帶寬，采用統計復用來充分利用PON的信道容量。
在接入網絡中，大多數業務通常是從網絡到用戶的下行鏈路業務和從用戶到網絡的上行鏈路業務，而不是對等業務。因此，將上行和下行信道分開是合理的。壹種簡單的分離方法是空分復用，上行和下行信號分別在兩根光纖中傳輸。為了節約和降低維護成本，采用雙向光纖傳輸。這時，需要使用兩種波長。1490nm用於下行傳輸，1310nm用於上行傳輸。每個波長的信道容量可以通過時隙在ONU之間靈活分配。因為只需要壹個上行波長和壹個OLT光收發器，所以時隙共享是接入網絡中光信道的低成本方法。
因為OLT和每個ONU之間的距離不相等，所以對於每個ONU，光信號的衰減可能不同。OLT接收的功率電平在每個時隙中是不同的。由於距離較長，ONU的信號水平可能相對較低。如果將OLT接收機調整到適合接收較近的ONU的高電平信號，則較遠的ONU的“1”可能會被誤認為“0”；相反，如果OLT接收機被調整到適合接收較弱的信號，則強信號的“0”可能被誤認為“1”。
自動增益控制
為了正確接收比特流，olt接收器必須在每個突發時隙的開始調整判決級別。這種機制被稱為自動增益控制(AGC)。接收功率電平變化的突發時隙稱為突發模式接收。
通過調整ONU的發射功率，使得OLT接收的每個ONU時隙的功率電平近似相等，放松了對OLT接收機AGC動態範圍的要求。這使得ONU的硬件更加復雜，需要OLT和ONU之間的相關控制協議，並“降級”所有ONU以與最遠的ONU壹致。所以設備廠商不喜歡這種方式。
因為OLT和每個ONU之間的距離不相等，所以對於每個ONU，光信號的衰減可能不同。OLT接收的功率電平在每個時隙中是不同的。由於距離較長，ONU的信號水平可能相對較低。如果將OLT接收機調整到適合接收較近的ONU的高電平信號，則較遠的ONU的“1”可能會被誤認為“0”；相反，如果OLT接收機被調整到適合接收較弱的信號，則強信號的“0”可能被誤認為“1”。
自動增益控制
為了正確接收比特流，olt接收器必須在每個突發時隙的開始調整判決級別。這種機制被稱為自動增益控制(AGC)。接收功率電平變化的突發時隙稱為突發模式接收。
通過調整ONU的發射功率，使得OLT接收的每個ONU時隙的功率電平近似相等，放松了對OLT接收機AGC動態範圍的要求。這使得ONU的硬件更加復雜，需要OLT和ONU之間的相關控制協議，並“降級”所有ONU以與最遠的ONU壹致。所以設備廠商不喜歡這種方式。
成本相對較低，維護簡單，易於擴展和升級。PON結構在傳輸過程中不需要電源和電子元器件，因此鋪設簡單，基本不需要維護，長期運營成本和管理成本大大節省。
無源光網絡是純介質網絡，完全避免了電磁幹擾和雷電影響，非常適合在自然條件惡劣的地區使用。
PON系統占用本地資源少，初期投資低，易於擴展，投資回報率高。