《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著1第8章TDMA無源光網(wǎng)絡(luò)

接入技術(shù)

上行同步技術(shù)突發(fā)模式發(fā)射突發(fā)模式接收測(cè)距

G.983.1規(guī)定的測(cè)距法《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著28.1上行同步技術(shù)8.1.1前言8.1.2相關(guān)同步技術(shù)8.1.3門控振蕩法8.1.4數(shù)字環(huán)路振蕩法《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著38.1.1前言同步是數(shù)字通信的前提。同步有載波同步、比特（位）同步、字節(jié)同步、信元同步、幀同步和網(wǎng)同步等。在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，比特同步是其他同步的基礎(chǔ)，同步失敗不僅導(dǎo)致本信元丟失，還會(huì)使幀同步丟失，造成全網(wǎng)通信中斷。所以比特同步在數(shù)字通信的信息傳送和提取中占有十分重要的地位。由于PON是基帶傳輸系統(tǒng)，所以不存在載波同步。在APON系統(tǒng)中，下行幀同步通過下行PLOAM信元中的幀頭信息獲得，上/下行信元同步采用信元定界實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橄滦蟹较蛐畔⒘魇沁B續(xù)的，所以下行比特同步可以使用傳統(tǒng)的鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)。但是上行比特同步由于其突發(fā)性變得相對(duì)困難?！秾拵Ч饨尤爰夹g(shù)》原榮編著4圖8.1.1PON系統(tǒng)各ONU采用TDMA突發(fā)模式接入傳輸是突發(fā)模式，必須采用測(cè)距程序控制每個(gè)ONU的發(fā)送時(shí)間，以便確保各ONU發(fā)送的信元在組成上行傳輸幀時(shí)不會(huì)發(fā)生碰撞。《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著5比特和信元/數(shù)據(jù)塊同步在PON網(wǎng)絡(luò)中，把每個(gè)到達(dá)的ATM信元/數(shù)據(jù)塊與OLT的主時(shí)鐘對(duì)準(zhǔn)，就可以完成光線路終端的比特和信元/數(shù)據(jù)塊同步。因?yàn)镺NU時(shí)鐘不斷地被鎖定在OLT主時(shí)鐘上，所以上行數(shù)據(jù)也不斷地鎖定在OLT主時(shí)鐘上，因此主時(shí)鐘可用于數(shù)據(jù)的再定時(shí)和低速時(shí)鐘的產(chǎn)生。必須對(duì)一個(gè)一個(gè)信元/數(shù)據(jù)塊進(jìn)行相位對(duì)準(zhǔn)，并在每個(gè)信元/數(shù)據(jù)塊的最后對(duì)相位對(duì)準(zhǔn)電路復(fù)位。因?yàn)樾旁?數(shù)據(jù)塊之間被間隙分開，測(cè)距可確保在信元/數(shù)據(jù)塊間隙期間完成復(fù)位，復(fù)位信號(hào)可從主時(shí)鐘直接得到。《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著68.1.2相關(guān)同步技術(shù)在PON系統(tǒng)中，下行信號(hào)是連續(xù)的數(shù)據(jù)流，ONU利用鎖相環(huán)從中提取時(shí)鐘，所以O(shè)LT精確地知道上行信號(hào)的速率。此時(shí)，OLT可以用預(yù)置的關(guān)鍵字對(duì)接收到的輸入信號(hào)中的關(guān)鍵字進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。從運(yùn)算結(jié)果判定接收信號(hào)相位的同步方法稱為相關(guān)同步?！秾拵Ч饨尤爰夹g(shù)》原榮編著7圖8.1.2四相位相關(guān)檢測(cè)突發(fā)同步電路組成原理圖《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著8圖8.1.3用多個(gè)移相時(shí)鐘對(duì)接收到的上行同步碼采樣《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著9圖8.1.4數(shù)據(jù)流的取樣值與關(guān)鍵字沒有對(duì)準(zhǔn)并存在噪聲時(shí)，也有可能與預(yù)置關(guān)鍵字相關(guān)出現(xiàn)誤識(shí)別《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著10圖8.1.5動(dòng)態(tài)延遲鎖相環(huán)(DLL)組成原理圖《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著11圖8.1.68級(jí)抽頭DLL產(chǎn)生8個(gè)差分時(shí)鐘的相位關(guān)系(時(shí)鐘頻率為622Mb/s)圖8.1.7延遲鎖相環(huán)的閉環(huán)響應(yīng)《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著128.1.3門控振蕩法圖8.1.8使用匹配門振蕩器對(duì)NRZ碼突發(fā)數(shù)據(jù)流的時(shí)鐘恢復(fù)電路原理圖《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著13圖8.1.9門控振蕩時(shí)鐘恢復(fù)電路PLL鎖定時(shí)各點(diǎn)波形《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著148.1.4數(shù)字環(huán)路振蕩法數(shù)字環(huán)路振蕩器（DR-OSC）利用每個(gè)輸入數(shù)據(jù)包中含有時(shí)鐘信息的前導(dǎo)碼恢復(fù)時(shí)鐘，然后用提取出的時(shí)鐘恢復(fù)數(shù)據(jù)凈荷。下面介紹用于10Gb/s光突發(fā)數(shù)據(jù)包時(shí)鐘提取電路的工作原理、構(gòu)成和實(shí)驗(yàn)結(jié)果?！秾拵Ч饨尤爰夹g(shù)》原榮編著15圖8.1.10數(shù)字環(huán)路振蕩器的工作原理它由兩個(gè)AND/NAND門電路和電子延遲線組成；該電路的同步時(shí)間是信號(hào)在環(huán)路中傳輸時(shí)間的2倍?！秾拵Ч饨尤爰夹g(shù)》原榮編著16圖8.1.11時(shí)鐘恢復(fù)電路構(gòu)成時(shí)鐘恢復(fù)電路由數(shù)字環(huán)路振蕩器組成，它由輸入數(shù)據(jù)緩沖器、兩個(gè)AND/NAND門電路、一個(gè)50ps內(nèi)部延遲緩沖器和差分輸出驅(qū)動(dòng)器組成。借助改變外部延遲線的長(zhǎng)度，可以對(duì)諧振頻率進(jìn)行粗調(diào)；通過改變供給電壓，也可以對(duì)其進(jìn)行微調(diào)。當(dāng)供給電壓從3.5V變化到4.5V時(shí)，調(diào)諧頻率變化約10MHz?！秾拵Ч饨尤爰夹g(shù)》原榮編著17圖8.1.12測(cè)試數(shù)字環(huán)路振蕩器提取時(shí)鐘能力的系統(tǒng)框圖為了測(cè)試數(shù)字環(huán)路振蕩器從接收到的突發(fā)數(shù)據(jù)包前導(dǎo)碼中快速提取時(shí)鐘的能力，建立了一個(gè)如圖8.1.12所示的實(shí)驗(yàn)裝置?！秾拵Ч饨尤爰夹g(shù)》原榮編著18圖8.1.1310Gb/s突發(fā)接收各點(diǎn)波形數(shù)字環(huán)路振蕩器在4ns內(nèi)就提取出時(shí)鐘，在2ns內(nèi)輸出有效的時(shí)鐘。《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著198.2突發(fā)模式發(fā)射8.2.1光發(fā)射基礎(chǔ)8.2.2突發(fā)模式發(fā)射8.2.3發(fā)射延遲補(bǔ)償8.2.4突發(fā)模式發(fā)射光輸出功率控制8.2.5外調(diào)制突發(fā)模式發(fā)射8.2.710.3Gb/s突發(fā)模式發(fā)射機(jī)《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著20圖8.2.1LD的輸出功率和驅(qū)動(dòng)電流的關(guān)系LD是一種閾值器件，即當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流大于閾值時(shí)，輸出光功率和所加的偏流成正比，

圖8.2.2對(duì)閾值電流反饋控制的LD驅(qū)動(dòng)電路當(dāng)LD功率增大時(shí)，反饋回路使閾值電流減小，從而使LD輸出功率減小，達(dá)到自動(dòng)控制的目的?！秾拵Ч饨尤爰夹g(shù)》原榮編著21圖8.2.3對(duì)閾值電流和數(shù)據(jù)脈沖峰值電流同時(shí)進(jìn)行反饋控制的LD驅(qū)動(dòng)電路圖8.2.3表示的LD驅(qū)動(dòng)電路除對(duì)閾值電流進(jìn)行反饋控制外，又增加了一個(gè)反饋控制回路《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著228.2.2突發(fā)模式發(fā)射與常規(guī)通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)一樣，G.983.1規(guī)定PON傳輸系統(tǒng)也采用NRZ編碼，并進(jìn)行擾碼，以便確保50%的占空比。在常規(guī)的連續(xù)模式光發(fā)射機(jī)中，當(dāng)沒有數(shù)據(jù)發(fā)射時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路使偏置電流為 如圖8.2.1所示。但是ITU-TG.983.1規(guī)定，當(dāng)沒有分配給ONU發(fā)射時(shí)隙時(shí)，它不應(yīng)發(fā)射功率到光纖中。在保護(hù)時(shí)隙期間，除用于激光器預(yù)偏置的最后兩個(gè)比特外，ONU也不應(yīng)發(fā)射功率到光纖中。在激光器預(yù)偏置期間，發(fā)射功率也只是“1”電平的十分之一。所以O(shè)NU發(fā)射機(jī)不能采用平均值光功率控制電路，必須采用別的辦法。要求所有的ONU在不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)LD處于完全關(guān)閉狀態(tài)，換句話說，不允許在數(shù)據(jù)包第一個(gè)比特發(fā)送前把OLT偏置在閾值上。當(dāng)用脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)LD時(shí)，處于關(guān)斷狀態(tài)的LD不能馬上響應(yīng)數(shù)據(jù)包中的第一個(gè)脈沖，產(chǎn)生了一定時(shí)間的光發(fā)射延遲，我們稱為發(fā)射延遲。

ONU發(fā)射機(jī)應(yīng)該采取一定的措施減小和補(bǔ)償突發(fā)發(fā)射延遲。

《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著238.2.3發(fā)射延遲補(bǔ)償(a)零偏置所有比特延遲展寬補(bǔ)償發(fā)射數(shù)據(jù)包的所有“1”比特都引入開關(guān)時(shí)延，LD在I=0和I=Ion兩種狀態(tài)下交替變化

(b)第1個(gè)比特預(yù)展寬補(bǔ)償 發(fā)射數(shù)據(jù)包的第1個(gè)比特引入發(fā)射延遲，除第1個(gè)和最后1個(gè)比特外，LD在I=Ith和I=Ion兩種狀態(tài)下交替變化《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著24圖8.2.5對(duì)保護(hù)時(shí)隙的最后兩個(gè)比特進(jìn)行預(yù)偏置以補(bǔ)償發(fā)射延遲

在激光器預(yù)偏置期間，發(fā)射功率必須小于“1”電平的十分之一。因ONU在發(fā)射數(shù)據(jù)信元/數(shù)據(jù)塊前，必須得到OLT的準(zhǔn)許，所以O(shè)NU在發(fā)射信元/數(shù)據(jù)塊前已知道發(fā)射的確切時(shí)間，所以可以在保護(hù)時(shí)隙的最后2個(gè)比特將LD預(yù)偏置，在信元/數(shù)據(jù)塊結(jié)束后再使Ib=0

。《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著258.2.4突發(fā)模式發(fā)射光輸出功率控制圖8.2.6LD溫度穩(wěn)定ONU光功率控制電路《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著26圖8.2.7峰值功率控制電路LD模塊溫度穩(wěn)定電路保證發(fā)射光功率-驅(qū)動(dòng)電流特性曲線不會(huì)因溫度的變化而發(fā)生畸變。在數(shù)據(jù)包傳輸期間，閾值電流發(fā)生器被數(shù)據(jù)包的包絡(luò)信號(hào)激活，在工作溫度范圍內(nèi)它必須非常穩(wěn)定，因此不推薦使用單芯片LD驅(qū)動(dòng)電路。《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著278.2.5外調(diào)制突發(fā)模式發(fā)射外調(diào)制方式不需要發(fā)射延遲補(bǔ)償。消光比可達(dá)到20dB，所以在數(shù)據(jù)包發(fā)射前后不需要對(duì)偏置電流進(jìn)行控制，LD發(fā)射電路簡(jiǎn)單，調(diào)制速率高，如果EPON系統(tǒng)ONU上行調(diào)制速率為1Gb/s，也很容易實(shí)現(xiàn)?！秾拵Ч饨尤爰夹g(shù)》原榮編著288.2.710.3Gb/s突發(fā)模式發(fā)射機(jī)下面介紹10.3Gb/s突發(fā)模式發(fā)射機(jī)，其開關(guān)時(shí)間為6ns，發(fā)射光功率為3.3dBm，消光比為8.0dB，工作溫度范圍為0~70oC。該ONU突發(fā)模式發(fā)射機(jī)采用阻抗可控制的直流耦合突發(fā)模式LD驅(qū)動(dòng)電路，工作波長(zhǎng)為1260~1280nm《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著29圖8.2.810.3Gb/s突發(fā)模式發(fā)射機(jī)(a)方框圖(b)測(cè)量到的輸出光功率和消光比與環(huán)境溫度的關(guān)系《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著3010.3Gb/s突發(fā)模式發(fā)射機(jī)介紹LD驅(qū)動(dòng)電路可以提供10~80mA寬范圍的驅(qū)動(dòng)電流。偏置電路可以提供穩(wěn)定且開關(guān)時(shí)間很快的偏置電流。突發(fā)模式偏置電流的接通或斷開由10Gb/sPON媒質(zhì)接入控制（MAC）產(chǎn)生的預(yù)偏置信號(hào)控制。LD調(diào)制電流和偏置電流被前向反饋APC電路控制，該控制電路和電子可擦除編程ROM（EEP-ROM）連接，EEP-ROM用來存儲(chǔ)0~70oC工作溫度范圍內(nèi)所對(duì)應(yīng)的調(diào)制電流和偏置電流查找表。APC電路適用于突發(fā)模式工作。阻抗可控DC耦合傳輸線插在TOSA和LD驅(qū)動(dòng)電路之間。DFB-LD和驅(qū)動(dòng)電路間的傳輸接口包括一個(gè)設(shè)計(jì)理想的RC網(wǎng)絡(luò)和可變帶狀電纜，以便補(bǔ)償TOSA的寄生電感。由于直流耦合采用可控制的阻抗傳輸線，所以驅(qū)動(dòng)電路既能提供10Gb/s速率的大電流調(diào)制，又能提供快速的突發(fā)模式控制，而又不會(huì)發(fā)生發(fā)射波形的畸變?！秾拵Ч饨尤爰夹g(shù)》原榮編著318.3突發(fā)模式接收8.3.1直流耦合突發(fā)模式光接收機(jī)8.3.210Gb/s直流耦合突發(fā)模式光接收機(jī)8.3.3交流耦合突發(fā)模式光接收機(jī)8.3.41.25Gb/s交流耦合突發(fā)模式

EPON接收機(jī)8.3.52.5Gb/s邊檢測(cè)突發(fā)模式

GPON光接收機(jī)8.3.6光差分檢測(cè)突發(fā)接收《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著328.3突發(fā)模式接收分類每個(gè)ONU的LD發(fā)射功率都相同，由于它們到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，如圖8.1.1所示。OLT突發(fā)模式接收機(jī)必須能夠應(yīng)付這些功率的變化，正確接收這些數(shù)據(jù)包，不管它們離OLT多遠(yuǎn)。通常有直流耦合、交流耦合和光差分檢測(cè)三種方法處理這些功率變化，下面分別加以介紹?！秾拵Ч饨尤爰夹g(shù)》原榮編著33對(duì)突發(fā)模式接收機(jī)的要求快速響應(yīng)的峰值檢測(cè)，以便處理閾值的變化，也就是說，接收機(jī)電路的閾值必須在很短的時(shí)間內(nèi)跟隨接收到信號(hào)的幅度變化；ns級(jí)的切換，以使轉(zhuǎn)移阻抗放大器（TIA）的增益快速地跟隨接收到的信號(hào)電平變化；在兩個(gè)連續(xù)數(shù)據(jù)塊間設(shè)置最少的保護(hù)時(shí)間；以及時(shí)鐘實(shí)時(shí)對(duì)準(zhǔn)每個(gè)數(shù)據(jù)塊前面的前導(dǎo)碼，即時(shí)鐘和相位恢復(fù)必須在數(shù)據(jù)塊到來時(shí)很快完成?！秾拵Ч饨尤爰夹g(shù)》原榮編著348.3.1直流耦合突發(fā)模式光接收機(jī)

圖8.3.1交流/直流耦合接收機(jī)比較（a）常用交流耦合接收機(jī)—用于連續(xù)信號(hào)接收

（b）單端直流耦合接收機(jī)—直流信號(hào)很容易使放大器飽和《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著35圖8.3.2直流耦合差分前置放大器(a)閾值Vref固定接收機(jī)—---不能用于幅度不定的突發(fā)接收(b)閾值Vref自適應(yīng)接收機(jī)—---可以用于突發(fā)接收《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著36圖8.3.3突發(fā)接收前置放大器輸出波形《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著37圖8.3.4突發(fā)接收機(jī)邏輯零偏置電壓

Voffset與判決輸出信號(hào)的關(guān)系(a)V

offset太小，沒有信號(hào)輸入時(shí)會(huì)產(chǎn)生誤碼(b)Voffset太大，判決輸出脈沖不對(duì)稱，產(chǎn)生PMD《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著38圖8.3.5實(shí)用直流耦合突發(fā)接收機(jī)用雙極ECL電路實(shí)現(xiàn)，當(dāng)外部輸入電容，包括光電二極管和封裝為0.5pF時(shí)，3dB帶寬為1.65GHz，A1的反饋電阻z為1k，用12GHzfTBEST-1自匹配雙極硅技術(shù)制成。判決電路是具有ECL100k硅雙極IC芯片?！秾拵Ч饨尤爰夹g(shù)》原榮編著39圖8.3.6直流耦合突發(fā)接收機(jī)各點(diǎn)波形(a)光功率恒定數(shù)據(jù)流 (b)光功率變化數(shù)據(jù)流《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著40圖8.3.7提供粗測(cè)距信號(hào)的直流耦合突發(fā)模式接收機(jī)方框圖利用直流耦合制成的突發(fā)模式接收機(jī)，已成功地應(yīng)用到工作速率為622Mb/s的歐洲BAF系統(tǒng)上《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著41AT&T即刻時(shí)鐘恢復(fù)電路

直流耦合突發(fā)模式接收機(jī)AT&T也開發(fā)出了具有即刻時(shí)鐘恢復(fù)電路的直流耦合突發(fā)模式接收機(jī)，已應(yīng)用于622Mb/s光數(shù)據(jù)總線上。該突發(fā)接收機(jī)包含一個(gè)具有自動(dòng)閾值電平控制和高速數(shù)字量化器的差分轉(zhuǎn)移阻抗前置放大器。使用InGaAsAPD探測(cè)器，在比特率1.5Gb/s、誤碼率109情況下，突發(fā)模式接收靈敏度達(dá)到34dBm，在偽隨機(jī)信號(hào)和突發(fā)信號(hào)輸入時(shí)動(dòng)態(tài)范圍均能達(dá)到26dB。如果使用外調(diào)制器，接收機(jī)可以工作在2Gb/s速率下。在最壞情況下，閾值控制電路的復(fù)位時(shí)間<50ns。該接收機(jī)用開發(fā)出的高速CMOS即刻時(shí)鐘恢復(fù)IC芯片對(duì)622Mb/s的突發(fā)光信號(hào)恢復(fù)出時(shí)鐘信號(hào)《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著428.3.210Gb/s直流耦合

突發(fā)模式光接收機(jī)下面介紹10Gb/s突發(fā)模式光接收機(jī)（BM-Rx），它采用直流耦合，具有自動(dòng)復(fù)位功能，可接收數(shù)據(jù)塊的最強(qiáng)（大）功率為1.09dBm，最弱（?。┕β剩ń邮諜C(jī)靈敏度）為12.54dBm，其強(qiáng)/弱功率之比（loud/softratio）為11.5dB?？蓱?yīng)用于使用EDFA的DWDM/TDMA超長(zhǎng)距離PON。該突發(fā)模式接收機(jī)所用的器件已單片集成?！秾拵Ч饨尤爰夹g(shù)》原榮編著43圖8.3.8歐洲正在開發(fā)的城域和接入網(wǎng)絡(luò)（PIEMAN）上行方向示意圖在歐洲正在開發(fā)的光子集成超長(zhǎng)城域/接入網(wǎng)絡(luò)（PIEMAN）中，采用DWDM/TDMA無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，分光比可達(dá)256，距離可達(dá)到100km，其中業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)到本地交換中心的DWDM線路長(zhǎng)90km，本地交換中心到用戶的PON線路長(zhǎng)10km。《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著441.對(duì)突發(fā)模式接收機(jī)的要求OLT突發(fā)模式光接收機(jī)（BM-Rx）接收從不同距離的ONU發(fā)送來的數(shù)據(jù)塊，這些數(shù)據(jù)塊到達(dá)OLT時(shí)的功率變化很大，

BM-Rx必須能夠應(yīng)付這些功率的變化，正確接收這些數(shù)據(jù)塊，恢復(fù)其幅度和相位。因此，在到達(dá)的每個(gè)數(shù)據(jù)塊前導(dǎo)碼期間，BM-Rx必須調(diào)整它的增益和判決門限（閾值）。因?yàn)镻IFMAN在業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)采用EDFA作為光學(xué)前置放大器，所以它不要求最靈敏的接收機(jī)。但是，很多ONU通過TDMA和DWDM接入OLT，所以要求高效地接入業(yè)務(wù)，公平地使用帶寬。因此，規(guī)定最短保護(hù)時(shí)間為25.6ns，最長(zhǎng)前導(dǎo)碼為25.6ns。數(shù)據(jù)凈荷可以包含72個(gè)長(zhǎng)連“1”或長(zhǎng)連“0”(CID)。為了滿足這些要求，只能采用直流耦合BM-Rx或上升沿檢測(cè)BM-Rx。但是，后者假如上升沿丟失或檢測(cè)錯(cuò)誤，將可能引入比特突發(fā)誤碼。因此PIEMAN選用直流耦合BM-Rx。并要求BM-Rx提供一個(gè)復(fù)位信號(hào)。《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著45突發(fā)模式接收機(jī)工作原理PIN光電二極管把接收到的突發(fā)數(shù)據(jù)塊光信號(hào)轉(zhuǎn)變成光電流，送入突發(fā)模式轉(zhuǎn)移阻抗放大器（BM-TIA）。它的輸出送入突發(fā)模式限幅放大器（BM-LA）的輸入端。在BM-LA中，要完成自動(dòng)復(fù)位信號(hào)的產(chǎn)生、突發(fā)信號(hào)的檢測(cè)和恢復(fù)。BM-TIA具有兩種不同的放大倍數(shù)（增益），增益鎖定和粗閾值提取要求在6ns內(nèi)完成。BM-LA由4級(jí)組成，以便成功地測(cè)量判決閾值，提高精度。使用一個(gè)4ns時(shí)間常數(shù)的微分器，以便抵消每個(gè)數(shù)據(jù)塊前導(dǎo)碼長(zhǎng)連“1”的影響。微分器的輸出脈沖與比較器的參考電壓Vref比較。《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著463.突發(fā)模式接收機(jī)測(cè)試(a)模擬測(cè)試突發(fā)模式接收機(jī)系統(tǒng)方框圖(b)測(cè)試系統(tǒng)各點(diǎn)波形圖《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著47圖8.3.13取樣示波器觀察到的

突發(fā)模式接收機(jī)波形圖(a)輸入光信號(hào)（上圖）和BM-LA輸出（下圖）(b)自動(dòng)復(fù)位產(chǎn)生突發(fā)檢測(cè)過程《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著48圖8.3.14BM-Rx使用的BM-TIA芯片和BM-LA芯片在組件板上的位置(a)BM-TIAIC芯片和PIN探測(cè)器一起安裝在蝶形組件上(b)BM-LAIC芯片安裝在具有32個(gè)插針的QFN組件上《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著49圖8.3.15NTT用于10Gb/sPON系統(tǒng)的直流耦合突發(fā)模式3R接收機(jī)該接收機(jī)使用的轉(zhuǎn)移阻抗放大器(TIA)、補(bǔ)償限幅放大器(LA)和時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路(CDR)IC芯片是使用0.25mSiGeBiCMOS技術(shù)和PIN光電探測(cè)器一起單片集成的?！秾拵Ч饨尤爰夹g(shù)》原榮編著50NTT10Gb/sPON接收機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)接收機(jī)靈敏度18dBm，動(dòng)態(tài)范圍16.5dB，響應(yīng)時(shí)間75ns。增益切換有兩種模式：用于小信號(hào)電平的高增益和用于大信號(hào)電平的低增益，根據(jù)輸入信號(hào)功率的強(qiáng)弱快速進(jìn)行切換。使用一個(gè)外部復(fù)位信號(hào)初始化TIA的增益切換模式和電平檢測(cè)電路。使用一個(gè)自動(dòng)偏移補(bǔ)償（AOC）電路，快速和精確的提取補(bǔ)償量。LA輸出幅度恒定的脈沖信號(hào)送到CDR電路，時(shí)鐘恢復(fù)電路（CRC）必須及時(shí)地完成與輸入信號(hào)的相位同步。使用選通壓控振蕩器（G-VCO）及時(shí)地提取輸入突發(fā)脈沖的相位[見8.1.3節(jié)]。在突發(fā)模式接收機(jī)中，在偏移補(bǔ)償?shù)倪^程中，可能使輸入信號(hào)的占空比發(fā)生變化（見圖8.3.4）。使用與非門（NAND）構(gòu)成的CRC電路檢測(cè)輸入脈沖信號(hào)的上升沿，這樣就使CRC與占空比的變化無關(guān)?！秾拵Ч饨尤爰夹g(shù)》原榮編著51突發(fā)信號(hào)光放大器在PON中的使用據(jù)OFC2008文獻(xiàn)OWL4報(bào)道，在10Gb/sTDMAPON線路上，使用突發(fā)信號(hào)光放大器成功地實(shí)現(xiàn)了15dB損耗預(yù)算的改善，線路總損耗預(yù)算可達(dá)42.8dB，如果再使用前向糾錯(cuò)（FEC），線路總損耗預(yù)算還可提高到50.4dB。實(shí)驗(yàn)中使用的光放大器是0.98m泵浦的增益箝位摻鐠光纖放大器（GC-PDFA），該放大器提供17dB增益?！秾拵Ч饨尤爰夹g(shù)》原榮編著528.3.3交流耦合突發(fā)模式光接收機(jī)在使用TDMA接入方式的PON系統(tǒng)中，通常在OLT使用直流耦合突發(fā)模式接收機(jī)接收從離OLT距離各不相同的ONU發(fā)送來的光突發(fā)數(shù)據(jù)塊。這種接收機(jī)要求具有對(duì)輸入信號(hào)幅度快速響應(yīng)的閾值控制器件，然而，閾值控制中的不適當(dāng)?shù)腄C偏置使脈沖畸變（見圖8.3.4），同時(shí)DC偏置隨溫度和老化也在不斷變化，并且這種器件也非常貴。韓國(guó)SubHan等人用交流耦合方式實(shí)現(xiàn)了千兆比特以太網(wǎng)突發(fā)模式接收。他們使用IEEE802.3ah規(guī)范的8B/10B編碼，實(shí)現(xiàn)了快速響應(yīng)，減少了AC耦合帶來的信號(hào)畸變。下面介紹使用8B/10B編碼1.25Gb/s線路速率的交流耦合突發(fā)模式PIN光接收機(jī)。接收靈敏度27dBm、保護(hù)時(shí)間74ns?！秾拵Ч饨尤爰夹g(shù)》原榮編著53圖8.3.16AC耦合突發(fā)模式接收機(jī)(a)方框圖 (b)AC耦合高通濾波器的輸出波形《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著54圖8.3.10突發(fā)模式接收機(jī)復(fù)位信號(hào)圖圖8.3.11比特誤碼率與接收光功率的關(guān)系《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著55AC耦合突發(fā)模式接收機(jī)圖8.3.16（a）表示AC耦合突發(fā)模式接收機(jī)的方框圖，它包含一個(gè)轉(zhuǎn)移阻抗放大器（TIA）、一個(gè)AC耦合高通濾波器（HPF）和一個(gè)限幅放大（LA）。不管DC偏置電平如何不同，AC耦合使接收到的數(shù)據(jù)塊信號(hào)通過，而不讓TIA的直流偏差信號(hào)通過。但是，這種方式對(duì)于突發(fā)模時(shí)應(yīng)用也有它自己的缺點(diǎn)，因?yàn)锳C耦合HPF對(duì)接收到的信號(hào)頻譜成分中的低頻分量拒絕通過，所以在長(zhǎng)連“1”或長(zhǎng)連“0”的情況下，會(huì)產(chǎn)生信號(hào)畸變，于是常規(guī)的AC耦合接收機(jī)要求一個(gè)大耦合電容來降低截止頻率。此時(shí)，由于大電容較長(zhǎng)的充電和放電時(shí)間，接收機(jī)就不能對(duì)突發(fā)模式數(shù)據(jù)塊的快速功率電平改變作出響應(yīng)?！秾拵Ч饨尤爰夹g(shù)》原榮編著568B/10B編碼的引入這種編碼可以確保比特流中有足夠多的高低（1/0）電平切換（即不要出現(xiàn)長(zhǎng)連“1”或“0”），因而可以減小數(shù)據(jù)塊中的低頻分量。因此，可以使用合適的耦合電容來實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)，而不會(huì)引起顯著的低頻數(shù)據(jù)畸變。圖8.3.16（b）表示AC耦合HPF對(duì)兩種突發(fā)模式數(shù)據(jù)塊的響應(yīng)，選擇電容值使前一個(gè)數(shù)據(jù)塊的充放電時(shí)間的軌跡在兩個(gè)數(shù)據(jù)塊之間的保護(hù)時(shí)間內(nèi)減小得足夠小。《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著57AC耦合突發(fā)模式接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)使用市場(chǎng)上可以買的到的用于千兆比特以太網(wǎng)的IC器件，韓國(guó)S.Han和M.S.Lee制作了一個(gè)AC耦合突發(fā)模式接收機(jī)。在該接收機(jī)測(cè)試板上包含一個(gè)InGaAsPIN-TIA組件（XL,XPD0125CT-001），一個(gè)限幅放大器（Maxim,MAX3268）和一個(gè)級(jí)間芯片電容。TIA的反饋電阻是4k，具有自動(dòng)增益控制（AGC）環(huán)路，從而允許輸入電流從1A變化到1.5mA。交流耦合HPF的低頻截止頻率被TIA的輸出和LA的輸入電阻和電容決定。用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)得總電阻是234，用該電阻值并調(diào)節(jié)電容值來調(diào)節(jié)低頻截止頻率?！秾拵Ч饨尤爰夹g(shù)》原榮編著58圖8.3.17AC耦合突發(fā)模式1.25Gb/sPIN接收機(jī)(a)性能測(cè)試方框圖 (b)比特誤碼率和接收光功率的關(guān)系《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著59突發(fā)模式接收機(jī)在保護(hù)時(shí)間內(nèi)能夠快速響應(yīng)突發(fā)數(shù)據(jù)塊的到來是非常重要的。為了找出接收機(jī)要求的最少保護(hù)時(shí)間，可以在AC耦合電容的輸出端測(cè)試接收機(jī)對(duì)輸入信號(hào)的瞬時(shí)響應(yīng)，如圖8.3.18所示。光輸入是8B/10B編碼的1.25Gb/s數(shù)據(jù)塊信號(hào)圖8.3.18突發(fā)模式接收機(jī)AC耦合輸出端響應(yīng)（fc=14.5MHz）圖8.3.19光功率代價(jià)和要求的保護(hù)時(shí)間與低頻截止頻率的關(guān)系《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著608.3.41.25Gb/s交流耦合突發(fā)模式EPON接收機(jī)韓國(guó)三星公司J.M.Baek等人設(shè)計(jì)和研制出來用于EPON的1.25Gb/s突發(fā)模式光接收機(jī)，該接收機(jī)使用普通的平面雪崩光電二極管（APD）和低成本連續(xù)模式轉(zhuǎn)移阻抗放大器（TIA），在數(shù)據(jù)塊間的保護(hù)帶寬896ns時(shí)，APD接收到的光功率最大的數(shù)據(jù)塊和最小的數(shù)據(jù)塊的功率電平之比（loud/softratio）為27.3dB，接收機(jī)靈敏度為33.3dBm。這種接收機(jī)可應(yīng)用于1:32分光比和20km傳輸距離的EPON系統(tǒng)。接收機(jī)使用的APD在增益9倍時(shí)結(jié)電容、暗電流和光帶寬分別為0.4pF、2nA和2.3GHz?！秾拵Ч饨尤爰夹g(shù)》原榮編著61圖8.3.20APD交流耦合突發(fā)模式接收機(jī)(a)APD突發(fā)模式接收機(jī)及其測(cè)試系統(tǒng)框圖(b)APD突發(fā)模式接收機(jī)輸入數(shù)據(jù)流TIA實(shí)際上是一個(gè)電流/電壓變換器，APD將入射光產(chǎn)生的光電流I送入TIA的輸入端，而TIA將該電流I轉(zhuǎn)換為輸出電壓IRi，這里Ri為TIA輸入端和輸出端跨接的反饋?zhàn)杩?。?jīng)測(cè)試表明，在理想的APD靈敏度情況下，5腳晶體管封裝的APD突發(fā)模式接收機(jī)模塊3dB帶寬是760MHz，10dB帶寬是2GHz。

《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著62圖8.3.211.25Gb/s突發(fā)模式接收機(jī)誤碼率和輸入光功率的關(guān)系(a)PIN連續(xù)模式TIA接收機(jī)(tAGC=2s，時(shí)間長(zhǎng))(b)APD突發(fā)模式TIA接收機(jī)(tAGC時(shí)間短)《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著63圖8.3.22取樣示波器觀測(cè)到的

輸入輸出光波形《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著648.3.52.5Gb/s邊檢測(cè)突發(fā)模式GPON光接收機(jī)英國(guó)Essex大學(xué)的E.Hugues-Salas等人使用高性能SiGe比較器的邊檢測(cè)數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了PON系統(tǒng)的2.5Gb/s突發(fā)模式接收。邊檢測(cè)技術(shù)使用超短時(shí)間常數(shù)的微分器件，顯著地減少了對(duì)碼型和脈沖高度變化的敏感性。使用這種技術(shù)不要求保護(hù)帶寬或恢復(fù)時(shí)間，不限制連“1”或連“0”的個(gè)數(shù)，也不必考慮所有突發(fā)格式的問題。在32km路徑的GPON測(cè)試平臺(tái)上進(jìn)行了無誤碼的傳輸?！秾拵Ч饨尤爰夹g(shù)》原榮編著65圖8.3.23邊檢測(cè)原理(a)耦合電路及其輸入輸出波形(b)微分電路及其輸入輸出波形

(c)積分電路及其輸出與輸入的關(guān)系

《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著66邊檢測(cè)的基本原理根據(jù)微分電路理論，時(shí)間常數(shù)短的微分過程將最終在一個(gè)比特脈沖的開始和結(jié)束時(shí)刻產(chǎn)生極性的交替變化，因此在原始數(shù)據(jù)流中包含的信息可能就被完全恢復(fù)。數(shù)字信號(hào)理論指出積分器將能去除微分過程，恢復(fù)原始的信號(hào)。這一功能已包含在最新一代的SiGe比較器，如AnalogDevicesADCMP580系列器件中。如圖8.3.23(c)所示，正極性脈沖將置比較器輸出為高電平，并將一直延續(xù)到負(fù)極性脈沖出現(xiàn)使其極性反轉(zhuǎn)為高電平為止。基于這種原理，輸入脈沖流將在比較器的輸出端產(chǎn)生完全相同的復(fù)制。概率理論分析表明，應(yīng)設(shè)置比較器工作在最理想的狀態(tài)，以便使系統(tǒng)產(chǎn)生最少的比特誤碼率，在所有情況下閾值應(yīng)為信號(hào)的地電平。噪聲使比較器觸發(fā)將引起多的誤碼，但是這種影響被發(fā)生長(zhǎng)連“1”或長(zhǎng)連“0”相對(duì)低的概率極大地消除了。《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著67圖8.3.24邊檢測(cè)突發(fā)模式接收2.5Gb/sGPON系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方框圖調(diào)制器可以輸出強(qiáng)/弱功率電平比不同的兩個(gè)光信號(hào)。使用兩個(gè)640比特長(zhǎng)的數(shù)據(jù)塊串接起來構(gòu)成突發(fā)數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)流持續(xù)時(shí)間256ns，每640ns重復(fù)一次。該突發(fā)數(shù)據(jù)流通過MZ強(qiáng)度調(diào)制器調(diào)制激光器輸出的光，被調(diào)制后的光送入EDFA放大，然后經(jīng)32km長(zhǎng)的光纖傳輸后進(jìn)入突發(fā)模式接收機(jī)（BM-Rx）。微分器的時(shí)間常數(shù)為50ps，比較器采用可以完全恢復(fù)信號(hào)的商用ADCMP580器件。《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著68圖8.3.25邊檢測(cè)突發(fā)模式接收機(jī)中的微分器和比較器輸出波形(a)弱信號(hào)輸入(b)強(qiáng)信號(hào)輸入圖8.3.25表示邊檢測(cè)突發(fā)模式接收機(jī)中的微分器和比較器分別對(duì)突發(fā)數(shù)據(jù)塊中的開頭幾個(gè)比特的響應(yīng)輸出波形

《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著698.3.6光差分檢測(cè)突發(fā)接收?qǐng)D8.3.26突發(fā)模式光差分接收機(jī)《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著70光差分檢測(cè)法的關(guān)鍵部件光差分檢測(cè)法的關(guān)鍵部件是差分光/電信號(hào)轉(zhuǎn)換器和快速時(shí)鐘恢復(fù)電路。光/電信號(hào)轉(zhuǎn)換器可以分辯任意大小幅度的信號(hào)，由數(shù)字環(huán)路振蕩器組成的時(shí)鐘恢復(fù)電路可以產(chǎn)生任意相位延遲的時(shí)鐘信號(hào)。差分光/電信號(hào)轉(zhuǎn)換器由摻鉺光纖放大器（EDFA）、光耦合器、光延遲線和一對(duì)PIN光電二極管組成，如圖8.3.26所示?！秾拵Ч饨尤爰夹g(shù)》原榮編著71圖8.3.27差分光檢測(cè)突發(fā)接收機(jī)各點(diǎn)波形

在光差分突發(fā)接收機(jī)設(shè)計(jì)中，就使用光曼徹斯特編碼信號(hào)，即在每個(gè)比特寬度的中間具有一個(gè)電平的躍變，上升躍變對(duì)應(yīng)“0”碼，下降躍變對(duì)應(yīng)“1”碼。經(jīng)EDFA放大后的光信號(hào)數(shù)據(jù)包分成兩路，其中一路產(chǎn)生0.5比特的延遲（相對(duì)相位差為180o）。路經(jīng)較短的光信號(hào)送到正向連接的PIN探測(cè)器的輸入端，而路經(jīng)較長(zhǎng)的光信號(hào)送到反向連接的PIN探測(cè)器的輸入端，所以雙PIN探測(cè)器在這連續(xù)的兩個(gè)半比特間產(chǎn)生功率差。由于差分檢測(cè)，任何噪聲電壓都完全被抵消了，所以判決門限電壓可以是零?！秾拵Ч饨尤爰夹g(shù)》原榮編著72圖8.3.28光差分突發(fā)接收實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)圖利用光差分接收技術(shù)NTT網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室已進(jìn)行了2.8Gb/s突發(fā)數(shù)據(jù)包接收的實(shí)驗(yàn)。它由測(cè)試信號(hào)發(fā)生器和光差分接收機(jī)組成。LiNbO3強(qiáng)度調(diào)制器產(chǎn)生曼徹斯特編碼的光數(shù)據(jù)包。門控器使半導(dǎo)體光放大器門SOAG1和SOAG2對(duì)每一個(gè)數(shù)據(jù)包交替打開，以便使數(shù)據(jù)包之間產(chǎn)生功率的波動(dòng)。光可變延遲線使數(shù)據(jù)包之間產(chǎn)生可變的相位延遲，用來模擬數(shù)據(jù)包到達(dá)接收機(jī)的時(shí)間變化。《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著73圖8.3.29光差分接收從光功率幅度不等和相位隨機(jī)變化的接收數(shù)據(jù)包中恢復(fù)數(shù)據(jù)信號(hào)圖(a)表示接收到的兩個(gè)幅度不同的數(shù)據(jù)包，很顯然，它們具有不同的判決門限。然而差分輸出后就具有相同的判決門限，如圖（b）所示。用這同一個(gè)判決門限經(jīng)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器判決后再生出的信號(hào)如圖（c）所示。《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著748.4測(cè)距8.4.1前言8.4.2現(xiàn)有的測(cè)距方法8.4.3測(cè)距過程8.4.4帶外測(cè)距和帶內(nèi)測(cè)距比較《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著758.4.1前言—測(cè)距的必要性圖8.4.1APON上行信元匯集組成幀時(shí)，如果不進(jìn)行測(cè)距控制，相鄰信元間就有可能發(fā)生碰撞和重疊《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著76測(cè)距的必要性數(shù)據(jù)流以幀的形式存在，對(duì)于APON每幀進(jìn)一步分割成長(zhǎng)度固定的時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙分配給一個(gè)ONU，用于ONU發(fā)送上行數(shù)據(jù)給OLT。但是，每個(gè)ONU到OLT的距離不同，所以每個(gè)ONU的信元/數(shù)據(jù)塊經(jīng)過不同長(zhǎng)度的光纖傳輸后，產(chǎn)生不同的時(shí)延，進(jìn)入光分配器的共用光纖，如果不加控制，就有可能發(fā)生碰撞和重疊，如圖8.4.1中的ONUn1和ONUn。這些發(fā)生碰撞的信元/數(shù)據(jù)塊繼續(xù)向上傳輸?shù)竭_(dá)OLT，OLT接收時(shí)就不能夠正確地分辨出碰撞信元/數(shù)據(jù)塊的那部分比特，引起大量比特誤碼，甚至使信元/數(shù)據(jù)塊丟失。而且，由于環(huán)境溫度的變化和器件的老化，傳輸延時(shí)也在不斷的變化。為了實(shí)現(xiàn)TDMA接入，保證每一個(gè)ONU的上行信號(hào)在公用光纖匯合后，插入指定的時(shí)隙，彼此間既不發(fā)生碰撞，也不要間隙太大，OLT必須不斷地對(duì)每一個(gè)ONU與OLT的距離進(jìn)行精確測(cè)定，以便控制每個(gè)ONU發(fā)送上行信號(hào)的時(shí)刻?！秾拵Ч饨尤爰夹g(shù)》原榮編著77圖8.4.2APON上行幀的組成過程為了完成測(cè)距任務(wù)，每個(gè)ONU有一個(gè)延時(shí)控制器，在OLT的指揮下，控制上行數(shù)據(jù)包的發(fā)送時(shí)刻，使其復(fù)合時(shí)正好占據(jù)分配給它的一個(gè)指定時(shí)隙，以避免復(fù)合時(shí)相互間發(fā)生碰撞和沖突?！秾拵Ч饨尤爰夹g(shù)》原榮編著78圖8.4.3把所有的ONU放置在虛擬距離上，

認(rèn)為所有的ONU到OLT的距離都相等，

測(cè)量來回補(bǔ)償距離的過程就叫做測(cè)距《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著79測(cè)量這一補(bǔ)償距離的過程就叫做測(cè)距對(duì)于上行傳輸，必須避免信元/數(shù)據(jù)塊間的碰撞，OLT和ONU都要有必要的硬件設(shè)備，TDMA系統(tǒng)也需要一定的控制協(xié)議。我們可以把所有的ONU放置在一個(gè)虛擬的距離上，可以認(rèn)為所有的ONU到OLT的距離都相等，測(cè)量這一補(bǔ)償距離的過程就叫做測(cè)距，如圖8.4.3所示。距離OLT最近的ONU延時(shí)補(bǔ)償值最多，如果用時(shí)間表示約為200s，如果用比特?cái)?shù)表示，對(duì)于上下行速率均為155Mb/s的PON，約為32000比特，其原因見8.5.2節(jié)?！秾拵Ч饨尤爰夹g(shù)》原榮編著80測(cè)距分類測(cè)距過程可以分為粗測(cè)距、靜態(tài)精測(cè)距和動(dòng)態(tài)精測(cè)距三個(gè)階段。要求測(cè)距后信元/數(shù)據(jù)塊到達(dá)OLT偏離其指定的時(shí)隙為

1比特時(shí)間。測(cè)距要求知道每個(gè)ONU和OLT之間的傳輸延遲。歐洲BAF系統(tǒng)的粗測(cè)距是對(duì)低頻、低電平正弦波的模擬相位進(jìn)行測(cè)量，這種測(cè)距技術(shù)稱為帶外低頻低電平測(cè)距。ONU用這種正弦波調(diào)制LD的光強(qiáng)，然后發(fā)送給OLT。OLT在測(cè)量完正弦波的相位后，用20km的最大虛擬距離，就得到了OLT到該ONU的來回補(bǔ)償距離延時(shí)。粗測(cè)距精度為一半信元/數(shù)據(jù)塊時(shí)間，靜態(tài)精測(cè)距和動(dòng)態(tài)精測(cè)距的精度是

1比特時(shí)間?！秾拵Ч饨尤爰夹g(shù)》原榮編著81不同測(cè)距的用途粗測(cè)距和靜態(tài)精測(cè)距都稱為靜態(tài)測(cè)距，因?yàn)闇y(cè)距時(shí)OLT不發(fā)送信息給ONU。靜態(tài)測(cè)距用于系統(tǒng)開通、新用戶連接到網(wǎng)絡(luò)、ONU發(fā)生故障和ONU重新開通。動(dòng)態(tài)測(cè)距用于克服由于環(huán)境溫度變化引起光纖延遲和光電器件延時(shí)變化的影響。由于最大來回距離是40km，總延遲為200s，對(duì)上下行速率均為155Mb/s的系統(tǒng)，用比特表示的總延時(shí)約為32000bit，對(duì)622Mb/s的系統(tǒng)約為124416bit。這些比特?cái)?shù)是在40km光纖上200s時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)，也包括因碰撞丟失的比特?cái)?shù)。因此測(cè)距必須可靠和精確。《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著828.4.2現(xiàn)有的粗測(cè)距方法通常測(cè)距開始前并不知道待測(cè)ONU與OLT的距離，因此第一步是粗測(cè)距。通常有兩種粗測(cè)距的方法，一種是在所有ONU不發(fā)送上行數(shù)據(jù)流的靜默期只對(duì)一個(gè)ONU的信元/數(shù)據(jù)塊測(cè)距，另一種是在所有已安裝ONU在發(fā)送上行數(shù)據(jù)流時(shí)，使用低電平信號(hào)測(cè)距。在靜默期測(cè)距最簡(jiǎn)單，此時(shí)所有ONU都停止發(fā)送正常的上行數(shù)據(jù)流，在OLT的授權(quán)下，待測(cè)ONUi發(fā)送專用測(cè)距脈沖給OLT。OLT測(cè)量并計(jì)算出ONUi的傳輸延時(shí)補(bǔ)償值為，并把該延時(shí)補(bǔ)償值通知該ONUi，ONUi就在每次發(fā)送上行信元/數(shù)據(jù)塊時(shí)延時(shí)。低電平靜態(tài)測(cè)距方法基于頻譜展寬技術(shù)，這種技術(shù)類似于3G移動(dòng)通信系統(tǒng)的CDMA相關(guān)檢測(cè)技術(shù)。《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著838.4.3測(cè)距過程—粗測(cè)距圖8.4.4OLT接收的上行光信號(hào)由低頻測(cè)距信號(hào)和高頻數(shù)據(jù)包信號(hào)組成，在數(shù)據(jù)包間隙對(duì)粗測(cè)距信號(hào)取樣圖8.4.5測(cè)距過程OLT測(cè)量出ONUi的來回時(shí)間Tdi后，通知ONUi在下次發(fā)送信元/數(shù)據(jù)塊時(shí)，插入補(bǔ)償延時(shí)Td

com=TeqdTdi

《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著84靜態(tài)精測(cè)距在完成粗測(cè)距后，要進(jìn)行靜態(tài)精測(cè)距。為此，分配一個(gè)時(shí)隙給待測(cè)距的ONU，以便用它發(fā)送專用的靜態(tài)精測(cè)距信元/數(shù)據(jù)塊。靜態(tài)精測(cè)距過程有兩個(gè)階段，調(diào)整階段和驗(yàn)證階段。在調(diào)整階段，OLT首先發(fā)送一個(gè)下行OAM信元/數(shù)據(jù)塊給待測(cè)距的ONU，該信元/數(shù)據(jù)塊包括從粗測(cè)距過程中得到的待測(cè)距ONU的延時(shí)補(bǔ)償值Tdcom=TeqdTdi。該ONU收到這個(gè)OAM信元/數(shù)據(jù)塊后，啟動(dòng)靜態(tài)精測(cè)距程序，將SFR信元/數(shù)據(jù)塊延時(shí)后發(fā)送給OLT。一旦OLT接收到SFR信元/數(shù)據(jù)塊后，使用數(shù)字計(jì)數(shù)技術(shù)，該ONU相對(duì)于分配給它的時(shí)隙位置就被測(cè)量出來。OLT把SFR測(cè)量出的延時(shí)補(bǔ)償值再次通知ONU，以便它在下次發(fā)送信元/數(shù)據(jù)塊時(shí)用這個(gè)新的延時(shí)值取代舊的值。SFR的測(cè)量精度是1比特，對(duì)于155Mb/s速率相當(dāng)于6.4ns，對(duì)于622Mb/s速率是1.6ns。在驗(yàn)證階段，要檢查SFR信元/數(shù)據(jù)塊是否確實(shí)在分配時(shí)隙的中間。當(dāng)驗(yàn)證成功后，就可以進(jìn)行正常信元/數(shù)據(jù)塊的發(fā)送。《寬帶光接入技術(shù)》原榮編著85動(dòng)態(tài)精測(cè)距動(dòng)態(tài)精測(cè)距（DFR）用于補(bǔ)償因溫度變化和老化引起的光通道和電子電路延遲的變化。DFR連續(xù)對(duì)進(jìn)入OLT的每個(gè)信元/數(shù)據(jù)塊進(jìn)行測(cè)距。動(dòng)態(tài)測(cè)距過程一般是這樣的，首先OLT發(fā)出一個(gè)測(cè)距授權(quán)給待測(cè)ONUi，光信號(hào)進(jìn)入光纖傳輸并產(chǎn)生延時(shí)，然后到達(dá)ONUi，經(jīng)過ONUi內(nèi)的光電轉(zhuǎn)換和電子電路延時(shí)后，又發(fā)送光信號(hào)到光纖并再次產(chǎn)生延時(shí)，最后到達(dá)OLT。OLT把收到的傳輸延時(shí)信號(hào)和它發(fā)出去的信號(hào)相位進(jìn)行比較，從而獲得傳輸延時(shí)值。OLT以離自己最遠(yuǎn)的ONU的延時(shí)為基準(zhǔn)，可以算出每個(gè)ONU的延時(shí)補(bǔ)償值Tdcom，如圖8.4.5和8.5.1所示，并通知ONUi。