在Triple Pay服務的趨勢下，帶寬極高的光纖成為電信運營商及CATV運營商的必要選擇，但是光纖過高的成本卻成為另一隱憂。無源光網(wǎng)絡（PON）能降低運營商的使用空間、配置接入光纖的人工成本及維護成本。本文總結光纖的演進，以及用在接入網(wǎng)絡的光纖技術，并概述PON的各項標準和技術。
 
簡介
有幾個主要原因使眾多電信運營商對提供語音、視頻以及高速數(shù)據(jù)接入之“三重服務Triple Play” 服務愈來愈有興趣。最重要的是，不斷增加的各種應用促使許多用戶希望取得更高的帶寬，包括網(wǎng)絡的使用、互動游戲和視頻的傳輸。網(wǎng)絡運營商也非常急迫的要提供各種新的服務以增加營收的機會，這對現(xiàn)有的電話網(wǎng)絡運營商格外的重要，因為他們要和無線移動運營商以及VOIP競爭語音服務的業(yè)務營收。在北美和某些其它地區(qū)，有線電視運營商（CATV）亦在利用其有線電纜網(wǎng)絡提供給用戶“Triple Play”服務。一些中央和地方政府在某些情況下非常鼓勵并補貼三重服務的基礎架構，所取得的地區(qū)或中央級的可能優(yōu)勢包括了使用電信通訊網(wǎng)路以降低傳輸基礎架構的成本、通過遠距教學改善勞動力的技術水準、并建構一個更理想的地方以吸引新公司和勞動力至該地區(qū)。雖然對于推出三重服務的興趣已經(jīng)超過二十五年，我們終于有足夠的各式用戶應用來創(chuàng)造服務的需求，而且技術已經(jīng)夠成熟，使用時具有成本效益。

電話網(wǎng)絡和有線電視CATV網(wǎng)絡在傳統(tǒng)上都是使用銅線做 “最后一公里”連接至客戶端。和電話公司所使用的絞線相比較，有線電視公司所使用的同軸電纜線有更高的帶寬，某些電話公司也考慮配裝自己的同軸電纜網(wǎng)絡。不過，為了經(jīng)濟效益，必需由許多用戶共同分用這些電纜線。同時，大部分的同軸電纜線的帶寬被分割成幾個頻道，用來做下游視頻播放的頻道，只剩下有限的帶寬用來做頻道的上游流量和服務之用，例如交互式的video on-demand （VoD）。很明顯的，彈性和 “未來性”的媒介體是光纖，它具有無限的可用帶寬。對電話網(wǎng)絡運營商來說，用光纖做連接是非常具吸引力的，采用它可以超越有線電視運營商的網(wǎng)絡能力。

本文開始時將簡介在接入網(wǎng)絡中使用光纖的歷史概況，從電信運營商直接以光纖連接至每一用戶的成本過高，大部份的光纖接入系統(tǒng)都同時讓許多用戶分用一個無源光網(wǎng)絡（PON）。本文將介紹一些具競爭力的PON技術和標準，其中包括現(xiàn)有的ITU-T G.983 系列寬帶PON B-PON）、ITU-T G.984系列Gigabit PON （GPON） 和IEEE 802.3ah Ethernet PON （EPON） 標準，以及未來的PON技術，例如IEEE 803.3av 10Gbit/s EPON、WDM PON和CDMA PON。

FITL歷史簡介

一次對光纖到戶（FTTH）非常認真看待的時間可回溯至1980年代末期，當時電話公司已獲得提供用戶ISDN寬帶服務的經(jīng)驗。在光纖收發(fā)器、接收器和光纖FTTH技術快速發(fā)展之下，F(xiàn)TTH 的發(fā)展?jié)摿Τ趼抖四摺?/span>

一代FTTH系統(tǒng)曾試圖以光纖來直接入代銅線回路，因此安裝了一個光纖網(wǎng)絡終端機（ONT）在（或靠近）客戶端。光纖的網(wǎng)絡端在一個光纖線路終端機（OLT）上的一個線路卡做連接之終端，或在一個傳統(tǒng)的數(shù)字回路電信系統(tǒng)上（DLC） 做連接的終端。此種拓普（topology）做法亦稱之為一個主動之星（active star），如果在DLC遠程終端機（RT）上采用一組光纖收發(fā)器以便達到ONT，則稱之為一個主動雙星（active double star）。大部份大型設備廠商都會建構此類系統(tǒng)的原型系統(tǒng)或現(xiàn)場試用版本（例如[21]）。此類系統(tǒng)的光纖至用戶的典型帶寬是一個DS1或E1信號。

開發(fā)無源光網(wǎng)絡（PON）主要是要降低光纖收發(fā)器和光纖的數(shù)目。如圖一所示，一個PON系統(tǒng)在OLT使用單一光纖收發(fā)器通過一個光纖樹或一個具備無源光纖信號分配器的總線來服務多個用戶。一個真正試用的PON系統(tǒng)是大約在1989年由英國電信所開發(fā)出來的[一代的PON系統(tǒng)則是由知名的設備的廠商和新設立的公司（start-up companies）所開發(fā)出來的。

一個布建的商業(yè)性PON系統(tǒng)是針對企業(yè)客戶。不過，市場規(guī)模不大，原因是要求比DS1/E1 還要高帶寬的企業(yè)客戶群并不多。讓人意外的是，促使PON配置成長快速的動力來自住宅用戶對高速因特網(wǎng)的需求。DSL （數(shù)字用戶回路）是1990年代末期在住宅用戶應用上成本效益的技術，由于頻譜兼容性的問題，它必需將T1信號從銅線組中移開。因此，PON就成為服務企業(yè)客戶吸引力的選項，它讓銅線電纜可以專注于提供住宅DSL服務。

 圖 1 – PON 案例

另一個降低FITL系統(tǒng)成本的方式是由同一個ONT 光纖到戶外路邊Fiber to the curb （FTTC）系統(tǒng)來服務多個用戶，一 般來說，從一個ONT可以服務4至12個用戶，如此可提供三個主要成本效益。，和FTTH .相比，它可以降低光纖零器件的數(shù)目；第二，F(xiàn)TTC 從住宅外保留了最后幾百公尺連接至住宅內(nèi)的銅線回路，要在客戶端安裝光纖是非常昂貴的。這個短回路（一般都少于300公尺）可使用DSL技術來傳輸相同的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)和視頻服務，并讓模擬POTS以其原來的頻率范圍持續(xù)傳輸。第三個FTTC好處是更適合以網(wǎng)絡提供電力給用戶的電話（參看第2.2.2節(jié)有關電力供應問題的討論）。從FTTC變化出來的做法包括光纖到柜 fiber to the cabinet （FTTCab），柜子可以比一般的住宅邊設備服務更多的用戶，另外還有光纖到客戶端fiber to the premise （FTTP），此處的客戶端是一個多租戶的建筑物。在美國FTTN （Fiber to the Node）已經(jīng)變成FTTC/P/Cab系統(tǒng)的一個普遍名詞。

影響此種FTTC/FTTCab/FTTP 系統(tǒng)成本效益的因素眾多，其中包括每一OLT光纖收發(fā)器的ONT數(shù)目、光纖及安裝的成本、ONT端及客戶端的DSL收發(fā)器的成本、供應ONT電力的整體成本、安置ONT的空間占用成本等。

對某些歐洲和美國電信運營商來說，目前比較喜愛的規(guī)劃是用FTTC結合VDSL。不過，很明顯的，F(xiàn)TTC/FTTCab/FTTP系統(tǒng)在高帶寬的服務方面比FTTH系統(tǒng)的彈性度要低，因為當用戶需要不同服務速度時，對設備造成的沖擊較大。
 
FITL 技術上的挑戰(zhàn)

■光器件
一代的FITL系統(tǒng)面對了許多技術性的挑戰(zhàn)。雖然將光纖接至用戶的多模光纖比較便宜，但是單模光纖的帶寬較優(yōu)，是比較好的選擇。不過，單模光纖需要用到激光發(fā)射器，因為它的纖芯直徑太小，無法從LED發(fā)射器送出適當?shù)墓饽芰?。在CD播放器上使用的廉價激光器無法被使用，因為它們的波長（一般從750nm至810nm）在單一模式玻璃光纖中是以多模式方式行進的。以單模傳輸?shù)淖盍畠r激光器是采用1310nm，在1990時框（time frame）中此類的激光器是非常昂貴的。將光纖收發(fā)器直接連至每一用戶還是沒有成本效益的。

熔接（fused）式光纖分配器（fiber splitter）的出現(xiàn)大幅度降低了成本，讓PON更具吸引力 。無源的分配器將光能量分割至分配器的各支路上，當在OLT和ONT之間的分配器數(shù)目增加時，功率會快速降低。因此，每一OLT收發(fā)器的ONT的分配比例之范圍一般都在16-比-1 和64-比-1之間。較高的分配器比例需要光學放大器。由于光學放大器的成本是由多家用戶共同分擔的，因此如果PON系統(tǒng)指數(shù)據(jù)傳輸率足夠高，能給所有用戶提供足夠量的帶寬，則頗具成本效益。

目前在PON系統(tǒng)一般都采用時域多路存取技術Time domain multiple access （TDMA）方式，其中所有ONT會輪流以脈沖方式傳送其上傳數(shù)據(jù)。參看圖2。在一個TDMA PON系統(tǒng)中的限制性技術因素之一是在各個ONT上傳數(shù)據(jù)時所需的防護時間。此防護時間包括一個ONT激光器被關閉和下一個ONT激光器打開時所需的時間，加上OLT調(diào)整至光學信號水準所需的時間，以及新的脈沖達到時脈（clock）和數(shù)據(jù)同步所需的時間。當PON數(shù)據(jù)傳輸率增加時，防護時間對上傳時間的百分比會跟著增加，相對于所希望的上傳數(shù)據(jù)速度，需要更高的脈沖傳輸速率。

圖 2 – TDMA 圖示

■連接電力至回路
在許多國家的FITL系統(tǒng)中，其最大的阻礙不是光器件的成本，而是提供可靠的電力至ONT和用戶。電話公司一般都是以一條-48Vdc 的電力輸送線將電壓輸送至用戶的電話機上，當電力公司斷電時，一般都還會供應約八小時的備用電力 。此種服務的高可靠度常被稱為‘生命線POTS’服務，因為用戶在緊急狀況時可依賴此服務。連接至當?shù)仉娏镜腄LC RT設備以及CO設備共同使用一組電池做備援。當發(fā)生重大災害時（例如水災），會造成長時期斷電，在CO端會使用發(fā)電機，而在RT端可以使用便攜發(fā)電機來對電池進行充電。對FTTH/C來說，便攜發(fā)電機是不切實際的，因為 ONT的位置太多了。

更重要的是，每五到十年就要更換電池，不但要花人力，還要付出成本。對電池的研究 （汽車產(chǎn)業(yè)非常鼓勵此研究）已經(jīng)改善了電池的壽命和容量，不過還是不適用在FTTH/C。值得注意的是，雖然ONT器件的能耗愈來愈低，但它們?nèi)灾徽颊w尖峰功率的一部份，尖峰功率和提供用戶電話機的電力和振鈴有關。

另一個因素是至電力公司的連接數(shù)目，每一個連接都要有一個電表。替代每一ONT連接至電力公司的方式，是采用一個分離的‘電力座power pedestal’，可以供應多個ONT的電力，并包括它們的備援電池。對FTTH來說，另一個方式是讓用戶自行供應電力至FTTH，并提供一個折扣給用戶也降低他們的電力費。

因此，在這個激光器、光纖和高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖澜?，講到電力的話題似乎有一些俗氣，但卻是一個大問題，還沒有一個容易的解決方式。不過，在廣泛使用移動電話之下，情況已經(jīng)改變了。用戶開始習慣自己負擔電話的用電，并自行維護電話服務所需的電池，客戶很希望從FTTH獲得各種寬帶服務，因此可能很愿意負起自行供應電力的責任，以及提供ONT的備援電力。而且，F(xiàn)TTH用戶非?？赡芤呀?jīng)是移動電話的用戶了，亦可以使用移動電話做為生命線的服務。這個現(xiàn)象，加上對寬帶服務的需求的成長，打開了住宅PON配置之門。
 
PON系統(tǒng)簡介

■PON系統(tǒng)概述
如圖一所示，一般ONT都會提供給用戶一個POTS接口以及一個高速接口，可能是Ethernet或DSL。該OLT包括許多PON接口單位，一個給數(shù)據(jù)服務使用的交換光纖（switch fabric） （很可以是一個簡單的光纖或語音頻道的復用器），以及一個NE控制器。這些ONT最終還是由NE控制器來管理，此控制器負責所有的ONT和OAM&P之報告。OLT和ONT共同形成PON系統(tǒng)，其功能就如同一個NE一般。光纖的互連可被看成是一個擴展的背板。

在下鏈的方向，OLT將數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸給所有的ONU。此下鏈信號包含了所有ONT的下鏈數(shù)據(jù)、OAM的Overhead，以及上鏈傳輸所需的同步信息。這些ONT在摘取它們的下鏈數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)時，所依據(jù)的是時間槽（time slots）、細胞/封包地址、波長、或者CDMA碼。

在上鏈的方向，這些ONU需要一個媒介存取控制 medium access control （MAC） 協(xié)議來分用此PON。最普遍的MAC協(xié)議是TDMA，在此協(xié)議中每一個ONT都分配一個時間槽 （time slot）用來傳輸它們的上鏈數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)。

如第2.2.1節(jié)所述，在各個ONT上鏈脈沖傳輸之間需要一個防護帶寬時間（guardband time），因此它們的傳輸不會在OLU接收器上互相重迭。各ONT信號通過光纖以光速除以光纖折射指數(shù)（約為2m/s）進行傳輸。大部份現(xiàn)今的PON系統(tǒng)都有一范圍協(xié)議（ranging protocol） 來測量此延遲，因此當ONT脈沖以最小的防護時間到達OLT 時可以被調(diào)整。

基本的TDMA PON系統(tǒng)會預先指定上鏈帶寬的一個固定部份給每一ONT，不管所要傳送的數(shù)據(jù)有多少。動態(tài)帶寬分配（DBA）可讓上鏈帶寬使用起來更有效率。采取DBA，每一ONT會將所需的帶寬通知給OLT。此數(shù)據(jù)可能包括不同服務等級的輸入。OLT會評估ONT的需求，并指派帶寬給下一個上鏈傳輸。此OLT可能包括在DBA運算機制中數(shù)據(jù)流動相關的服務層次協(xié)議service level agreement （SLA）的數(shù)據(jù)。這些帶寬的指派都被傳送到下游，一般都代表一個共同參考點的傳送開始和停止/區(qū)間。在某些系統(tǒng)中，ONT必需在所分配的上鏈傳輸槽中負責決定傳輸數(shù)據(jù)的優(yōu)先次序。

一般PON 系統(tǒng)都以相同的光纖同時傳送上鏈和下鏈數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)。而方向性的客戶有時習慣于在兩個方向都用相同的波長，較高速的系統(tǒng)一般都在各方向使用不同的波長。最普遍的是采用粗波分復用coarse wave division multiplexing （CWDM），其中使用1490或1550 nm 做下鏈方向，1310 nm 做上鏈方向，可將比較廉價的1310 nm 激光器安置在ONT。

值得注意的是某些PON系統(tǒng)采用1490 nm作為下鏈PON信號傳輸，而視頻則以1550 nm的波光作為下鏈傳輸。以WDM做視頻重迭對現(xiàn)有的配置提供一簡單的升級，并增加下鏈的容量。模擬視頻傳輸則沒有這些問題，因為缺乏數(shù)字內(nèi)容，以及沒有包含數(shù)字內(nèi)容的規(guī)定。

■PON 系統(tǒng)概述

一代的PON采用TDM信號，例如DS1/E1信號等。其下鏈訊框（downstream frame）是一個TDM訊框，其時間槽是被指派給每一ONT的數(shù)據(jù)資料。對任何TDMA協(xié)議來說，上傳的數(shù)據(jù)資料必需被分割成幾個區(qū)塊，以脈沖的方式傳輸。這些早期的PON從它們的上傳TDM時間槽收集數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，并在所指定的上傳脈沖時間槽中以較高的速度傳送。對語音信號來說，這樣可反應出許多語音樣品。對封包數(shù)據(jù)來說，在一個對應的點對點信號中，就只是一堆在該訊框中要傳送的封包bytes。

第二代的PON采用ATM，在將上傳數(shù)據(jù)分割成區(qū)塊做上傳脈沖時提供了一個方便的協(xié)議。ATM則提供一個運載TDM流量和封包的機制來支持QoS。此時的ATM被認為是下一代網(wǎng)絡的基礎，并已經(jīng)被用在DSL系統(tǒng)中的寬帶接入。由OLT分配給ONT的上傳脈沖時間槽主要是所允許傳送的ATM細胞數(shù)目。ITU-T G.983 Broadband PON （B-PON） 系列定義了一個由Full-Service Access Network （FSAN） 聯(lián)盟所發(fā)展出的ATM PON （APON） 系統(tǒng)和協(xié)議。

由于IP封包包括更多的用戶數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，同時IP封包一般都是在Ethernet訊框中，因此再路由的過程中采用封包技術是有道理的。所以為了避免復雜性以及和ATM相關的高帶寬用量，第三代的PON系統(tǒng)就已經(jīng)采用以太網(wǎng)的框架Ethernet frames。兩個主要的高速PON 標準包括了ITU-T （G.984 系列）的Gigabit PON （GPON）和 IEEE （802.3ah）的Ethernet PON （EPON）。下一節(jié)將敘述此兩個協(xié)議的上傳格式。

■B-PON

目前大部份在北美和歐洲所采用的PON系統(tǒng)包括了Verizon的雄心勃勃的FiOS項目，它采用ITU-T G.983系列的B-PON。此G.983系列包括ONT和OLT功能區(qū)塊的規(guī)格、 上傳和下傳訊框率和格式、TDMA上傳接入?yún)f(xié)議、物理層接口、ONT管理以及控制接口、存活度的強化、以及DBA。表一是B-PON功能特性的摘要。

下鏈傳輸是一串ATM單元的傳送，一個下傳的訊框包括了56 53-byte 單元槽給155 Mbit/s的速率以及4x56=224 單元槽給622 Mbit/s的速率，每28單元槽插入一個物理層OAM （PLOAM） 單元。PLOAM包含一個framing bit 以找出PLOAM 單元。此外，PLOAM單元是可程控的，并包括一些信息，例如上傳帶寬以及OAM訊息。這些ONT使用ATM VPI/VCI地址在下傳信號中找出它們的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)。

在上傳訊框中包括53 56-byte時間槽。每一個時間槽包含一個ATM/PLOAM 單元和24 bits的其它用量。該用量包括了防護時間（guard time）、一個前導碼（preamble）好讓OLT來復原計時以及信號水準，還有一個分隔符號來指示此資料的終點。該數(shù)據(jù)群的長度及內(nèi)容可由OLT來程控。當OLT要求時，ONT會傳送PLOAM單元。

從OLT指派的帶寬數(shù)據(jù)會告知每一ONT會使用哪一個上傳時間槽（upstream time slots）來傳送它的上傳數(shù)據(jù)。B-PON DBA 協(xié)議可讓OLT知道ONT帶寬的需求，方式是經(jīng)由ONT明確的報告或觀察ONT傳送出來的ATM 空閑單元 數(shù)目。在ONT傳送Idles時OLT會降低帶寬，在ONT的上傳槽中充滿了數(shù)據(jù)資料時，OLT則會增加其帶寬。

OLT會定期中止上傳，因此可以請任何新的ONT來宣告自己。新的ONT在此期間傳來一個反應，如果有多個新ONT時，會使用隨機時間延遲以降低碰撞的風險。該OLT會送給新的ONT一個范圍的訊息并測量接到此反應的時間，來確定至每一新ONT的距離。然后該OLT會發(fā)送給該ONT一個等化的延遲時間值，讓每一個 ONT都會有相同的來回和等化延遲。如此可使從各ONT出來的上行傳輸譯最小的防護時間到達OLT。



■EPON

IEEE 802.3ah EPON之發(fā)展原先是為了發(fā)揮以太網(wǎng)技術優(yōu)勢使其成為下一個主要可標準化的TDMA PON協(xié)議。表一為EPON特性摘要。

下鏈傳輸是一串以太網(wǎng)絡訊框。在點對點的Gigabit Ethernet連接中，這些訊框都是相同的， 只有前導碼和分隔符號是被修改過的，這樣便于搭載logical_link_id field （LLID）， 而只有LLID才能識別ONU對應的MAC。在上傳的方向中，ONU會在OLT所指派的時間槽中傳送以太網(wǎng)絡訊框的脈沖。

多點控制協(xié)議Multi-Point Control Protocol PDUs （MPCPDUs）是基本的802.3 MAC控制訊框，由ONU使用來請求帶寬（Report訊息），以及由OLT指派帶寬（Gate訊息）。OLT會定期傳送Gate訊息至ONU讓它們有機會報告它們的帶寬需求。這些ONU亦可將它們的Reports和一個上傳數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)一起傳送。而Gate訊息中包括ONU所需之傳送只開始時間和期間。帶寬之請求和指派包括inter-frame gap和糾錯傳遞（Forward Error Correction）所需的任何帶寬。EPON亦可執(zhí)行DBA。

EPON的上傳時間嘈和范圍協(xié)議和B-PON與GPON不同，因為它沒有一個正規(guī)的下傳和上傳訊框架構。OLT和各ONU分別有自己的計數(shù)器，每16 ns計數(shù)一次。每一MPCPDU搭載一個時間截記（timestamp），它是發(fā)送者計數(shù)器之值。而ONU會將其計數(shù)器設至接收到的timestamp值。OLT通過比較接收到的值和自己的計數(shù)器值以決定來回的延遲。當OLT指派ONU上傳開始時間會將此來回延遲列入考慮。

關于ranging和 activation則和B-PON類似，只是當?shù)赜嫈?shù)器會幫助OLT不需要將等化延遲時間傳送至ONU。

■GPON

第二個FSAN TDMA PON協(xié)定是ITU-T G.984系列GPON，是根據(jù)B-PON和EPON的經(jīng)驗所建構的。如同EPON一般，GPON被以搭載以太網(wǎng)絡訊框。表一為GPON特性摘要。

雖然GPON支持ATM 負載，它亦引入一個新的負載機制，稱之為GPON Encapsulation Method （GEM），亦被以便搭載以太網(wǎng)絡訊框。GEM是采用G.7041 Generic Framing Procedure （GFP）， 不同處是GEM為PON的應用作了訊框負擔（Frame Overhead），讓映像片段（mapping fragments）和整個以太網(wǎng)絡訊框進入GEM 負載，并支持TDM映像。

GPON 采用一個125 μs GPON Transmission Conversion （GTC） frame 架構給上傳和下傳。下傳的訊框開始時有一個PLOAM overhead field，之后有一個負載區(qū)域，包括GEM訊框和/或ATM 單元。PLOAM包括訊框信息和下一個上傳訊框的ONT傳輸指派的帶寬映射。

上傳的訊框包括從ONT來的上傳脈沖，每一脈沖都從物理層負載開始，在功能上和B-PON一樣，但同時還包括一個ONT帶寬請求的摘要數(shù)據(jù)。如果OLT有要求，在上傳脈沖中還會含有額外的PLOAM fields和更多的帶寬細節(jié)。OLT會指派每一ONT之上傳時間，和下一個上傳GTC frame相對應的傳輸開始和停止時間。

其中125 μs GTC訊框的架構可以搭載TDM信號，例如DS1/E1或語音，只要在每一GTC訊框期間簡單的映像信號的適當bytes數(shù)目至一個GEM訊框。

此GPON activation和ranging協(xié)議和B-PON與EPON類似，只有送至每一ONT之等化延遲值是收到的下傳frame之開始和其上傳訊框之開始間的offset。

■IEEE 10 Gbit/s Ethernet PON（IEEE 802.3av）

IEEE 802.3 近日已核準一個項目來開發(fā)一個在10 Gbit/s 速率之EPON標準。最近的現(xiàn)場測試已顯示其零器件技術已經(jīng)可以執(zhí)行此PON。

一個可能推動10 Gbit/s PON 系統(tǒng)的市場推手是數(shù)字視頻傳送。此帶寬可以傳送多重高畫質(zhì)IP-封包的視頻流至每一ONT，甚至在OLT/ONT分割比例為1:64或更高時亦可 。相對的，如果我們假設以20 Mbit/s應用在一個高畫質(zhì)IP視頻流，那么一個具備622 Mbit/s 下傳速率的B-PON系統(tǒng)僅可以傳送一個1:32 分割比例的VoD頻道至每一ONT，而GPON可以以1:64 分割比例傳送低于兩個VoD的頻道至每一ONT。

■WDM PON

WDM PON 采用波長復用技術，而不用TDMA。OLT則采用一個分離的波長來和每一ONU以點對點的方式做通訊。每一ONU有一光學濾波器來選擇所接收數(shù)據(jù)的波長，而OLT有一組濾波器，每一個ONU對應一個濾波器。WDM PON的主要優(yōu)點是和每一用戶的通訊都可采用較好的原始數(shù)據(jù)傳輸率（例如 DS1/DS3、10/100/1000Base Ethernet, 等等），和信號速率及其它用戶的格式無關。

WDM PON的主要缺點是制作和過濾不同波長之光器件的成本比較高。目前已經(jīng)探索出產(chǎn)品不同ONU波長的方式，包括以下各項：

? 現(xiàn)場可安裝的光模塊，用來選擇ONU波長。此方法的缺點是缺乏彈性，模塊庫存和追蹤的成本高。
? 在ONU安裝可調(diào)式激光器。雖然很有彈性，但可調(diào)式激光器還不具備成本效益。
? 分割頻譜，在ONU采用一個具有合理寬光譜的光源，此處使用濾波器來選擇ONU的傳輸載波波長。
? 被動的方式，其中OLT提供光學載波信號給ONU。每一ONU模塊以某種方式來調(diào)制載波，并反射回去 OLT。
? 利用下傳信號來控制ONU激光器的輸出波長。例如，插入某些下傳信號至一個面射型激光二極管（VCEL）已經(jīng)被證明會使得VCEL的輸出鎖住和下傳信號一樣的波長。此技術被稱為光學注入鎖定（optical injection locking）。

圖3為數(shù)組波導光柵Athermal Arrayed Waveguide Gratings （AWGs），似乎是最可行的接收器濾波技術。一個AWG是一個無源裝置，可被使用在戶外的環(huán)境。它們可以采用應用于其它光學集成電路的silica-on-silicon技術，因此有潛力成為具合理成本效益之技術。
 
圖 3 – 導波管排列圖示

目前配置最多WDM PON 的國家是南韓。此技術采用AWG接收器濾波方式，在ONU分割頻譜。頻譜的分割是在可調(diào)聲光濾波器acousto-optic tunable filters （AOTFs）進行。在 AOTF中使用一個聲波來形成一個長期間的衍射光柵，當做一個所需波長的陷波濾波器。

雖然WDM PON具備某些彈性優(yōu)勢，它可以搭載不同的客戶信號以及提供每一用戶更高的數(shù)據(jù)傳輸率，但其光學零部件的數(shù)量很多，又較復雜，因此和TDMA-為基礎的 PON系統(tǒng) ，例如EPON和GPON，或使用媒介體轉換器的點對點濾波器連接相比較，其成本效益較差。WDM亦可結合TDMA PON協(xié)議以升級其容量。[22]

■CDMA PON

碼分多址Code-division multiple access （CDMA） 技術亦可被應用于PON中。如同WDM PON一般，CDMA PON可讓每一ONU使用一個不同的信號傳輸率和格式，對應到用戶的原始客戶信號。光學CDMA亦可和WDM一起使用，以增加帶寬。此處將敘述一個基本典型的作法，如圖4所示。

CDMA的理論是以同樣頻道的傳輸頻譜來搭載多重客戶信號。信號的加碼方式可由譯碼器辨識。最可行的技術是直接序列散播頻譜（direct sequence spread spectrum），每一客戶信號的符號（例如0和1）都是運用較高的速率以更長串的符號來加碼。每一ONU使用一個不同的值串給相關之符號。

圖 4 CDMA PON 圖示

幸運的是，光學直接序列 CDMA可以采用無源衍射濾波器來執(zhí)行其動作。典型的執(zhí)行動作是采用Bragg衍射光柵（diffraction grating），其架構是采用標準單模濾波器通過一個所要的圖案之光罩來進行UV曝光，也可以使用其它的光柵（grating）型態(tài)。

如圖 4所示，加碼和譯碼器可用相同的執(zhí)行方式。信號被送至濾波器的一端。當信號在濾波器中行進時，柵格規(guī)律會以光線反射的作用產(chǎn)生干擾規(guī)律。從濾波器反射回來的信號的幅度和相位會被調(diào)制，在通過濾波器時會以行進時間的函數(shù)做符號變化。在接收器端，反向操作的動作會將接收到的散播頻譜符號轉回原來的符號。

由于Bragg 濾波器的線性特性，散播頻譜帶寬（spread spectrum bandwidth）是和ONU的數(shù)目成正比的。OLT會將接收到的光學信號分割至多重衍射濾波器，以便從不同的ONU恢復數(shù)據(jù)資料。在一個典型的光學CDMA執(zhí)行動作中，發(fā)射機和接收機都使用相同的光纖光柵（Bragg gratings）。更復雜的接收器會在發(fā)射器和接收器使用不同的光柵，并結合光學和電機方式做處理。適當?shù)脑O計光柵規(guī)律會去除接收器的通話交叉干擾。

光柵的溫度控制是非常重要的，因為濾波器的實體擴張或收縮會變更規(guī)律的有效性。不過?？梢赃M一步運用此特性做成可調(diào)式濾波器（還有其它的調(diào)整機制）。不過，頻率的穩(wěn)定度對于光學CDMA系統(tǒng)中的激光器并不是必需的。

光學CDMA PON的一個主要缺點是一般光放大器都需要達到一個適當?shù)男盘栯s音比。由于增加的接收器分割樹（splitter tree）、循環(huán)器和濾波器所造成的損失，ONU/OLT分割器比例在沒有放大器時只有2:1至8:1的范圍，接收器的設計也是比較復雜。因此，和其它方式來比，它們的成本效益較差。
 
總結

電話運營商一直都對住宅視頻和高速數(shù)據(jù)服務所帶來的新營收機會非常有興趣。聚合用戶所要的新寬帶應用之后，就需要寬帶接入、先進的光學和封包技術，以及變更提供家用電話電力的模式，最終會使得FTTH和FTTN變成實際的需求。特別是目前EPON和GPON提供三重服務（Triple Play）所需的帶寬和OAM。