了解正交频分复用PON（OFDM-PON）

下一代光接入网要求同时分配多种业务给多个用户，这些业务包括历史上遗留下来的T1/E1业务、蜂窝基站信号等。现行的EPON和GPON结构需要复杂的调度算法和成帧技术，以便支持各种业务。这些TDM-PON的性能对分组传输的延迟很敏感，很容易受到通过同一链路的其他数据流量的影响。另外，WDM-PON可以透明地分发多种业务，因为每种业务可以使用专用的波长，然而多个波长可能要求多个收发机和阵列波导光栅（AWG）或光滤波器，以便分配波长给相应的接收机，这样就增加了系统费用和成本。此外，WDM-PON也缺乏在不同业务间动态分配资源的灵活性。为了克服以上PON的缺陷，科学家们就提出OFDM-PON。

在这种OFDM-PON应用中，OFDMA作为一种多址接入技术，可以采用动态分配不同的副载波给多个用户，从而可以同时实现时域和频域的资源分配，透明地支持各种业务，动态地在这些业务中进行带宽分配。OFDM-PON可以与TDM-PON结合，提供附加的资源管理功能，例如在时域，PON可以提供数据的突发流量；在频域，PON可以提供精细的信道调度。

OFDM-PON的工作原理如图8-17所示，OFDMA混合采用了OFDM技术和TDMA技术，这里OFDM的副载波在不同的TDMA时隙中动态分配给不同的业务。已调数据流在频域相互正交，这就是说，消除了副载波间的相互串扰。借助去掉一些副载波，可以把传输通道插入OFDMA信号带宽中，这样就可以用来独立发送任何其他业务。

在OFDM-PON中，整个带宽被分割成相互正交的副载波，给每个ONU分配一个或多个副载波的子信道。一些副载波可用于指定的业务，像光纤传输射频信号（RoF）用于无线基站。图8-17表示传输通道用于多种业务的OFDM-PON，用白色和浅灰色表示的专用副载波用于两个透明通道，一个用于商业区的TDM（T1/E1）业务，一个用于移动基站的射频信号。T1/E1业务和射频信号用来直接驱动光调制器，而无需进行任何处理。每个透明通道的副载波数量取决于业务要求的带宽。余下的副载波（用深灰色表示）分配给分组IP业务，由ONU₁和ONU₃在频域和时域共用。副载波和时隙的分配由OLT控制。

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图8-17 OFDM-PON上行传输和成帧的原理示意图

在上行方向，每一个ONU将数据或信号映射（调制）到指定的副载波（集）或通道上，同时使所有其他的ONU的副载波集都不工作，从而就构成了一个OFDM帧。然后，ONU中的信号直接调制不同波长的LD，以便转换该帧成光OFDM符号。LD的波长是由OLT预先确定通知ONU的。多个ONU发送来的光OFDM符号在分光器中复合，这样就构成了一个OFDM帧，经光纤送到OLT，在这里被OLT接收机中的一个光探测器检测。所有通过透明通道传输的模拟信号可以很容易被电带通滤波器分离出来，由于其频谱的正交特性，其他ONU的干扰可以减小到最小。每个ONU要求一个互不相同的波长，以便避免拍频噪声。

在下行方向，OLT用预留的一些副载波作为透明的通道，并且将基于分组的数据，根据频域和时域的调度，封装在剩下的副载波和时隙中。OFDM帧和其他模拟信号被电子合成器混合，以便驱动光调制器。当混合信号到达这些ONU时，每个ONU从有关的副载波（集）、通道和时隙中，取出属于自己的数据或信号。

在图8-17表示的OFDM-PON中，由一个或几个副载波组成的专用子信道变成一个透明的通道，用来分发任意的模拟或数字信号，不管是电路交换系统，还是分组交换系统。由此看来，OFDM-PON是一个透明的平台，可以传输各种制式的信息；同时还可以提供未来可能出现的任何扩展应用。