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    百川東到海，何時(shí)復(fù)西歸？少壯不努力，老大徒傷悲。—《樂府詩集》

一、下行復(fù)用技術(shù)——時(shí)分復(fù)用或WDM

        PON的所有下行信號(hào)流都復(fù)用到饋線光纖中，并通過ODN廣播傳輸?shù)剿械腛NU。下行復(fù)用可以采用電復(fù)用和光復(fù)用。最簡單經(jīng)濟(jì)的電復(fù)用是OLT采用時(shí)分復(fù)用（TDM），將分配給各個(gè)ONU的信號(hào)按一定的規(guī)律插入時(shí)隙中。在接收端，ONU把給自己的有效載荷從集合信號(hào)中再分解出來。

       對(duì)于光復(fù)用，可以采用密集波分復(fù)用（DWDM），給每個(gè)ONU分配一個(gè)下行波長，將分配給各個(gè)ONU的信號(hào)直接由該波長載送。在接收端，ONU使用光濾波器再從WDM信號(hào)中分解出自己的信號(hào)波長，因此每個(gè)ONU都要配備相當(dāng)昂貴的特定波長接收機(jī)。雖然DWDM下行復(fù)用大大增加了功率分配PON（PS-PON）的容量，但是也增加了每個(gè)用戶的成本和系統(tǒng)的復(fù)雜性。

二、上行接入技術(shù)——TDMA突發(fā)模式接入

       在PON接入系統(tǒng)中，信道復(fù)用是為了充分利用光纖的傳輸帶寬，把多個(gè)低容量信道以及開鎖信息，復(fù)用到一個(gè)大容量傳輸信道的過程。在電域內(nèi)，信號(hào)復(fù)用可分為時(shí)分復(fù)用、頻分復(fù)用和碼分復(fù)用。

       在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的系統(tǒng)中，信道的接入稱為復(fù)用，而在接入網(wǎng)中則稱為多址接入。所以對(duì)應(yīng)的頻分復(fù)用稱為頻分多址接入，對(duì)應(yīng)的時(shí)分復(fù)用稱為時(shí)分多址接入，對(duì)應(yīng)的碼分復(fù)用則稱為碼分多址接入，在光域內(nèi)的頻分多址則稱為波分多址，如圖11.3.1所示。也可以綜合使用幾種接入方法。

       對(duì)于使用OFDM的4G/5G移動(dòng)前傳（MFH），也可以使用TDM-PON。

圖11.3.1三種基本的多址接入技術(shù)

a）正交頻分多址（OFDMA）或波分多址（WDMA）b）時(shí)分多址（TDMA）c）碼分多址（CDMA）

1.時(shí)分多址（TDMA）接入

       時(shí)分多址接入是把傳輸帶寬劃分成一列連續(xù)的時(shí)隙，根據(jù)傳送模式的不同，預(yù)先分配或者根據(jù)用戶需要分配這些時(shí)隙給用戶。通常有同步傳送模式（STM）和異步傳送模式。

       STM分配固定時(shí)隙給用戶，因此可保證每個(gè)用戶有固定的可用帶寬。時(shí)隙可以靜態(tài)分配，也可以根據(jù)呼叫動(dòng)態(tài)分配。不管是哪種情況，分配給某個(gè)用戶的時(shí)隙只能由該用戶使用，其他用戶不能使用。

       相反，ATM根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)際需要分配時(shí)隙給用戶，因此可以更有效地使用總帶寬。與STM相比，ATM要求更多的有關(guān)業(yè)務(wù)的類型和流量特性，以確保每個(gè)用戶公平地使用帶寬。

       圖11.3.2表示一個(gè)樹形PON的TDMA系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許每個(gè)用戶在指定的時(shí)隙發(fā)送上行數(shù)據(jù)到OLT。OLT可以根據(jù)每個(gè)時(shí)隙位置或時(shí)隙本身發(fā)送的信息，取出屬于每個(gè)ONU的時(shí)隙數(shù)據(jù)。在下行方向，OLT采用TDM技術(shù)，在規(guī)定的時(shí)隙傳送數(shù)據(jù)給每個(gè)ONU。

圖11.3.2  PON系統(tǒng)各ONU采用TDMA突發(fā)模式接入

       在使用TDMA技術(shù)的樹形PON中，上行接入采用突發(fā)模式，一個(gè)重要特點(diǎn)是必須保證ONU上行時(shí)隙的同步，所以必須采用測距技術(shù)，以便控制每個(gè)ONU的發(fā)送時(shí)間，確保各ONU發(fā)送的時(shí)隙插入指定的位置，避免在組成上行傳輸幀時(shí)發(fā)生碰撞。為防止各ONU時(shí)隙發(fā)生碰撞，要求時(shí)隙間留有保護(hù)間隙Tgap。測距精度通常為1~2bit，所以各ONU信元在組成上行幀時(shí)的間隙Tgap有幾個(gè)比特，因此到達(dá)OLT的信元幾乎是連續(xù)的比特流。ONU占據(jù)多少時(shí)隙由媒質(zhì)接入控制協(xié)議（MAC）完成，ONU何時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)隙（即在收到數(shù)據(jù)發(fā)送授權(quán)后延遲多長時(shí)間），由OLT根據(jù)測距（測量ONU到OLT的距離）結(jié)果通知ONU。

       在突發(fā)模式接收的TDMA系統(tǒng)中，除要求OLT測量每個(gè)ONU到OLT的距離外，還要求OLT利用上行突發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)隙開始的前幾個(gè)比特盡快地恢復(fù)出采樣時(shí)鐘，并利用該時(shí)鐘進(jìn)行該時(shí)隙數(shù)據(jù)的恢復(fù)。也就是說同步電路必須能夠確定突發(fā)時(shí)隙信號(hào)到達(dá)OLT的相位和開始時(shí)間，同時(shí)還要為測距計(jì)數(shù)器提供開始計(jì)數(shù)和計(jì)數(shù)終了的時(shí)刻。

        在使用TDMA技術(shù)的樹形PON中，OLT突發(fā)模式接收機(jī)接收從不同距離的ONU發(fā)送來的數(shù)據(jù)包，并恢復(fù)它們的幅度，正確判決它們是“1”還是“0”碼。由于每個(gè)ONU的LD發(fā)射功率都相同，但它們到達(dá)OLT的距離互不相同，所以它們的數(shù)據(jù)包到達(dá)OLT時(shí)的功率變化很大。OLT突發(fā)模式接收機(jī)必須能夠應(yīng)付這些功率的變化，正確恢復(fù)出數(shù)據(jù)，不管它們離OLT多遠(yuǎn)。

2.波分多址接入（WDMA）