华中科技大学 刘德明
近年来，光纤接入以其干扰性低、传输距离长等优势，越来越受到人们的青睐。光纤接入网可分为无源接入和有源接入两种，中无源光网络(PON)是一种极具吸引力的接入方式，其主要特点是：低成本———显著减少光纤、光收发模块、中心局终端的数量，初期投资可被多个终端用户分摊；整个光传输通道为光纤和无源光器件，可有效避免电磁干扰和雷电影响，提高了系统的可靠性；ODN单元可挂在路边，无需远程供电和机房，降低了运行维护成本；对业务透明，便于系统升级、管理和引入新业务；带宽大、传输距离长(可达到20km)。基于无源光网络(PON)技术的接入方案将成为宽带光接入的首选技术。
接入业务的传输有以ATM为传输平台的APON和以以太网技术为传输平台的EPON以及以通用帧结构为传输平台的GPON三种类型。EPON是将以太网(Ethernet，最具有发展潜力的链路层协议)与无源光网络(PON，接入网的最佳物理层协议)结合在一起形成地能很好适应IP数据业务的接入方式。
采用EPON技术，实现在用户接入网中传输以太帧，支持点到多点的用户网络拓扑，利用光纤实现数据、语音和视频的全业务接入的目的。
EPON的系统结构如图所示。EPON系统主要由中心局的光线路终端(OLT)、包含无源光器件的光分配网(ODN)、用户端的光网络单元/光网络终端(ONU/ONT，其区别为ONT直接位于用户端，而ONU与用户之间还有其它网络，如以太网)以及网元管理系统(EMS)组成，通常采用点到多点的树型拓扑结构。在下行方向，IP数据、语音、视频等多种业务由位于中心局的OLT，采用广播方式，通过ODN中的1：N无源光分配器分配到PON上的所有ONU单元。在上行方向，来自各个ONU的多种业务信息互不干扰地通过ODN中的1：N无源光合路器耦合到同一根光纤，最终送到位于局端OLT接收端，类似于点到点的结构。
在EPON系统中，上行接入技术既是关键也是难点，是EPON技术的核心。EPON系统点到多点的特殊共享结构使其不能继续采用传统以太网的CSMA/CD的媒体接入控制(MAC)方式进行上行接入。目前通行的上行技术有时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)、波分多址(WDMA)三种方案。
时分多址技术允许各ONU共享同一波长的传输容量，每个ONU只在允许的时间间隙才能发送数据，因此ONU的发送是突发的。OLT的接收也是突发的；虽然从技术和成本上看，时分多址技术优势明显，是目前EPON上行接入较为合理的方案，但是由于存在许多关键技术难题亟待解决，比如快速比特同步、动态带宽分配、基线漂移、ONU的测距与延时补偿、突发模式光收发模块的设计等。
码分多址技术对用户数量没有限制，而且保密性好。但随着用户数量的增加会加大信道间干扰，而且线路上的信号速率要比实际业务速率高得多，物理器件的复杂性高，传输效率较低。
基于波分复用技术的波分多址技术采用波长作为用户端ONU的标识，利用波分复用技术实现上行接入，能够提供较宽的工作带宽，能够充分利用光纤的巨大传输带宽，可以实现真正意义上的对称宽带接入。同时还可以避免时分多址技术中ONU的测距、快速比特同步等诸多技术难点，并且在网络管理以及系统升级性能方面都有着明显的优势。随着技术的进步，波分复用光器件的成本，尤其是无源光器件成本已经大幅度下降，这使得波分多址技术成为EPON上行接入技术的重要发展方向之一。
综合业务EPON接入技术实现方案
基于波分复用的EPON系统构，局端采用解复用光接收OLT，远端采用特定波长ONU。在下行方向，数据和IP语音采用以太网广播方式向下进行传输；CATV信号利用波分复用技术通过同一光纤通道以广播方式向下进行传输。在上行方向，数据和IP语音采用波分多址(WDMA)的方式，每路ONU占用一个波长(满足G.692-100GHz要求)，到达OLT后由解复用光接收阵列进行光电转换，送入局端设备进行数据处理和交换。
系统性能特点
波分多址的方式为每个ONU的上行提供了一路虚拟的波长通道，因此不存在定时、测距和快速同步的问题，可以大大简化OLT和ONU设备的设计，使技术成本降低，并且设备稳定性好、容易维护、使用更方便。
在ONU发送端，TDMA方式需采用高速率突发模式光发送模块，目前这种模块的成本还相当昂贵。而WDMA则可以直接采用低速率普通光发送模块，使用户接入成本得到有效降低。
在OLT接收端，TDMA方式需采用突发模式交换机，结构复杂、技术要求高、成本昂贵。而WDMA方式则可以采用普通以太网交换机，只需增加解复用光接收阵列模块。由于采用低成本波分复用技术，OLT端解复用光接收阵列模块所增加的成本占总成本的比例很小。
在系统运营维护方面，TDMA方式需要快速比特同步、动态带宽分配、基线漂移、ONU的测距与延时补偿等较为复杂的监控和管理技术。而WDMA方式只需要很简单的网络管理，有助于大幅度降低运营成本。
表分析比较了WDMA方式与TDMA方式的综合成本，在相同的1.25Gbps上行总速率下，WDMA技术的综合等效成本可以与TDMA技术相当甚至还要低一些。
----《通信产业报》
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