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       下面主要介紹無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的多址接入技術(shù)和雙向傳輸技術(shù)。

1.多址接入技術(shù)

       在PON中，OLT至ONU的下行信號的傳輸過程較為簡單，通常OLT采用時(shí)分復(fù)用(TDM)方式將送往各個(gè)ONU的信號復(fù)用后送往饋線光纖，由光分路器以廣播形式送出，各個(gè)ONU收到信號后分別取出屬于自己的信息。但是各個(gè)ONU至OLT的上行信號的傳輸過程較為復(fù)雜，需要采用多址技術(shù)來解決上行信道的競爭問題。下面著重討論各種多址接入技術(shù)。

(1)時(shí)分多址(TDMA)

       時(shí)分多址接入的工作原理是將上行傳輸時(shí)間分為若干時(shí)隙.在每一個(gè)時(shí)隙內(nèi)只允許一個(gè)ONU以分組形式向OLT發(fā)送分組信息，各個(gè)ONU要嚴(yán)格按照OLT規(guī)定的順序依次向上游發(fā)送，如圖14所示。由于各個(gè)ONU與OLT之間的距離各不相同，因此在上行傳輸時(shí)，必須解決以下兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題。 

圖14  TDMA工作原理示意圖

①相位問題

       由圖11.14可知，為了防止各個(gè)ONU向OLT發(fā)送的信號在光分路器(POS)處出現(xiàn)碰撞，OLT必須在測定它與ONU距離(即測距)的基礎(chǔ)上對ONU進(jìn)行嚴(yán)格的發(fā)送定時(shí)。各個(gè)ONU的定時(shí)信號是從OLT發(fā)送的下行信號中提取出來的，因此在頻率上可以實(shí)現(xiàn)同步。但是由于傳輸距離的不同，造成各個(gè)ONU的上行信號到達(dá)OLT時(shí)相位并不完全一致，因此在OLT端必須具備快速比特同步電路，即在到達(dá)的每一個(gè)分組信號的開始幾個(gè)比特信號時(shí)間內(nèi)就要迅速建立同步。

②幅度問題

       由于各個(gè)ONU與OLT之間的距離各不相同，它們各自的分組信號到達(dá)OLT時(shí)不僅相位不一致，幅度也存在著不同程度的差異，因此在OLT端不能釆用判決門限固定的常規(guī)光接收機(jī)，只能采用突發(fā)模式的光接收機(jī)，即根據(jù)到達(dá)的每一個(gè)分組信號的開始幾個(gè)比特信號的幅度大小迅速建立合理的判決門限，以正確還原岀該分組信號。

TDMA方式所用器件簡單、技術(shù)相對成熟，但在實(shí)際組網(wǎng)時(shí)，必須具備完善的測距手段、快速比特同步能力以及突發(fā)模式的光接收技術(shù)才能真正實(shí)用化，這也使得其電路實(shí)現(xiàn)部分相當(dāng)復(fù)雜。另外，這種方式還存在著上行速率低、升級困難等缺點(diǎn)。

(2)波分多址(WDMA)

       波分多址接入的工作原理是采用波分復(fù)用技術(shù),將各個(gè)ONU的上行傳輸信號分別調(diào)制為不同波長的光信號，送至OBD后耦合到饋線光纖，到達(dá)OLT端后利用WDM器件取出屬于各個(gè)ONU的光信號,再經(jīng)過工作于相應(yīng)波長的光探測器(PD)轉(zhuǎn)換為電信號，如圖15所示。

圖15  WDMA工作原理示意圖

       WDMA充分利用了光纖的低損耗波長窗口，每個(gè)上行通道完全透明，能夠以不同方式支持不同業(yè)務(wù)的傳輸，而且擴(kuò)容和升級方便。它的主要缺點(diǎn)是對光源的波長穩(wěn)定度要求較高，上行通道數(shù)有限，各ONU只能共享光纖線路而不能共享OLT光設(shè)備，成本較高等。

(3)副載波多址(SCMA)

       副載波多址接入的工作原理是在電域內(nèi)將各個(gè)()NU的上行信號調(diào)制到不同頻率的射頻波/微波(副載波)上，再用已調(diào)副載波去分別調(diào)制各ONU的激光器(波長相同)，已調(diào)光信號經(jīng)OBD合路后經(jīng)光纖傳輸?shù)絆LT。在OLT端首先經(jīng)PD轉(zhuǎn)換為電信號，然后通過不同的濾波器和鑒相器還原出各ONU的上行信號，如圖16所示。

圖16   SCMA工作原理示意圖

       SCMA主要利用成熟的射頻/微波技術(shù)，具有器件簡單、信道獨(dú)立、易于升級和經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，但是當(dāng)OLT接收到的相鄰信道的信號功率由于傳輸距離因素而相差很大時(shí)，容易引起嚴(yán)重的相鄰信道干擾，影響系統(tǒng)性能。

(4)碼分多址(CDMA)

        碼分多址接入的工作原理是給每一個(gè)ONU分配一個(gè)多址碼，各個(gè)ONU首先將自己的上行信號與多址碼進(jìn)行模二加，然后去調(diào)制具有相同波長的激光器，經(jīng)OBD合路后傳輸?shù)絆LT。在OLT端經(jīng)過PD、放大器和模二加等電路后還原出各ONU的上行信號，如圖17所示。

圖17   CDMA工作原理示意圖