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PON技术作为一种极具潜力的宽带接入技术，自从20世纪80年代被提出以来，先后经过了宽带无源光网络(BPON)、以太网无源光网络(EPON)以及千兆无源光网络(GPON)。如今基于WDM的PON技术和基于OCMDA的PON技术都先后被提出，并进行了相关的实验。实验表明WDM-PON和OCDMA-PON相对于基于TDM的PON技术在性能上有了较大的提高。但是WDM-PON中可用波长数目有限，如在ITU-T G.694-2中规定的基于粗波分复用(CWDM)的系统中，波长范围为1270nm～1610nm，波长间隔为20nm。这样可用波长只有18个，远不能满足系统需求。而在基于密集波分复用(DWDM)的系统中，虽然可以增加可用波长的数目，但是会产生较大的干扰，进而会影响到业务的性能。CDMA技术在无线领域，特别是第三代移动通信系统(3G)中，获得了巨大的成功。而光领域的CDMA(即OCDMA)技术由于光器件的不成熟，一直阻碍了其发展。直到最近，光编解码技术才取得了显著的进展。因此，这也为将OCDMA技术引入到PON系统创造了条件。基于OCDMA的PON系统避免了TDM-PON中的一系列技术难题，同时不同的用户共享带宽资源，用户之间不需要同步。然而，OCDMA的缺点在于码长序列有限，并且随着码长增加，用户间的串扰逐渐增大，从而也在一定程度上限制了用户数量。
综合WDM-PON和OCDMA-PON的优势，基于WDM和OCDMA的PON系统，即WC-PON相对于其它无源光网络技术具有极大的带宽优势和非常高的用户承载能力，同时减小了用户间串扰。
1. TDM-PON技术
PON技术的开发主线一直沿着基于TDM的带宽共享方式发展。TDM-PON技术在下行方向上采用广播技术，在上行方向采用时分多址技术。在下行方向上，由于各ONU到OLT之间的距离不等，为了避免多个ONU设备发送的数据在OLT接收器上发生冲突，因此必须引入测距技术和突发控制技术;同时，为了保证OLT能够正确地接收来自各ONU的突发数据信号，还需要引入实现快速光检测的突发光接收器件，以及能够快速恢复时钟信号的突发时钟数据恢复(BCDR)器件。
虽然TDM-PON具有成本较低的优点，但在扩展更高带宽时，基于电的高速突发接收技术实现起来十分困难，不仅需要增加复杂的带宽管理算法，同时也在时钟同步、快速光信号检测方面，对半导体和光电子行业提出了苛刻的要求。此外，TDM-PON技术还存在网络体系安全性脆弱和光纤故障定位困难等问题。
2. TDM-PON到WDM-PON的演进
TDM-PON虽然有着种种不足，但是由于其经济性，在目前的市场中仍然占主导地位。然而，由于WDM元件成本的持续下降，以及客户对带宽的需求不断增加，PON技术必然向WDM-PON的方向发展。
2.1 WDM概念在TDM-PON中的引入
前面所述的各种TDM-PON技术其实也引用了WDM的概念。TDM-PON在下行方向上用1490nm的波长以广播的形式向各个用户发送信息，在上行方向上以1310nm为载体，利用时分多址的方式进行信息上传。同时，在下行方向上专门引入了1550nm的波长以传输有线电视信号(图1)。这也可以简单的理解为基于粗波分复用(CWDM)的TDM-PON技术。
2.2 TDM over WDM的PON技术
TDM-PON并不能满足不断增长的带宽需求，特别是高清视频和音频等新型业务产生的巨大数据量将迫使接入网带宽升级。因而，我们不得不考虑在目前的PON系统结构中更多的使用具有先天优势的WDM技术。图1中只是简单采用了3个波长，其实从概念上讲完全可以采用TDM over WDM的解决方案。如图2所示，把每一个子网都可以看成是一个独立的TDM-PON系统，下行方向采用广播的形式将所有的信息承载于同一波长，而在上行方向上仍然采用时分复用的方式进行信息汇聚。每个子网通过波分复用设备上连到光线路终端(OLT)。
TDM over WDM的PON相对于TDM-PON的确在很大程度上增加了PON系统所容纳的用户数量，因此也就意味着每个用户可能有更多的时隙传输数据，从而为用户提供了较大的带宽资源。但是，这并没有避开TDM-PON系统本身存在的弊端，比如测距、动态带宽分配、突发控制、安全性和扩展性等。
2.3 WDM-PON技术
上面提到的TDM over WDM的PON技术是得不偿失的，因为其付出的代价比收益还要大。而采用纯的WDM-PON，可以避免时分复用带来的一系列难题，同时通过在上行方向上为每个光网络单元(ONU)分配一个单独的波长，实现真正的点到点链路，保证了每个用户的带宽。
如图3所示，WDM-PON系统采用与EPON类似的树形拓扑结构，采用双纤双向通信。其下行方向同样使用1310nm的波长，采用光分路器进行广播;而在上行方向上，采用WDMA技术，每个ONU采用符合ITU-T G.694.1规定的密集波分复用(DWDM)波长，或者采用符合ITU-T G.694.2规定的粗波分复用(CWMD)波长。在分叉处采用光分路器或者波长复用器(WDM)进行合波，在OLT内部有波分复用器分路器(WDM DEMUX)和对应的光接收阵列。
在WDM-PON方式下，用户独享一个波长资源，但由于波长资源有限，而且波长资源分配方案复杂，因此难于实现大容量用户的灵活接入。
3. OCDMA在PON中的应用
OCDMA是CDMA技术在光通信领域的应用和延伸，其具有异步接入、共享信道、数据保密性强等优点。因而，将OCDMA应用于光接入网，即OCDMA-PON，势必会在很大程度上提高接入网的性能。如图4所示，在下行方向，OCDMA-PON仍然采取广播的方式，而在上行方向上，为每一个用户分配一个码型。每个用户之间的码型是相互正交的，即可以通过解码器将每个用户独立的码型从混合码流中解出。
OCDMA-PON技术与PON技术相比，具有可随机接入，异步工作;带宽共享，用户平均使用信道资源;网络控制简单，地址配置灵活;业务透明性好，安全性高等优点。从而解决了基于时分复用的PON所面临的突发检测、带宽动态分配等问题。但是码长和码间干扰限制了OCDMA-PON的用户数量。
4. 下一代无源光网络——WC-PON
WDM-PON由于波长资源有限，从而限制了用户数量，而OCDMA-PON系统同样由于码长和码间干扰的限制使得用户数量在一定程度上有所受限。如图5所示，WC-PON系统综合了WDM-PON系统和OCDMA系统的优势，弥补了它们各自的不足。WC-PON按区域划分为若干个子系统，每个子系统采用OCDMA-PON系统的原理，每个ONU分配一个独立的码型，单个子网内的码型相互正交，并分别在上下行方向上承载于同一波长。不同的子网之间采用波分复用机制，而且不同的子网可以采用同一种码型。WC-PON的性能分析如下：
1)承载能力
假设复用的波长为N，每一个波长上承载的正交码型数目为M，则此PON系统可以承载的用户总数就为N譓。相对于单独的WDM-PON和OCDMA-PON，系统的承载能力得到了极大的提高。
2)异步复用
在每一个子网中，M个用户公平地共享带宽资源，与传统的TDM-PON相比，真正地实现了异步复用，因而解决了TDM-PON中存在的测距、光突发接收、动态带宽分配等一系列难题，从而能够充分适应当前或者以后变化丰富的业务。并且对ONU的位置没有严格的限制。
3)对称性
在传统的TDM-PON网络中，系统提供的下行比特率往往比上行比特率要大得多，这在过去的一段时间里适应了市场的需求，因为网络一般基于CS(服务器-客户端)模型。但是随着业务种类的变化，尤其是迅雷、BT等点到点技术的涌现，当前网络逐渐向对等网络发展，这就意味着对ONU而言，上下行业务向均衡的趋势发展，这是TDM-PON技术所不能满足的。而WC-PON是一种对称的系统，其上下行都能够提供吉比特的速率。
4)安全性
WC-PON相对于TDM-PON和WDM-PON的另一个重要优势在于其安全性。TDM-PON和WDM-PON由于其固有的本质，尤其是在下行方向上采用广播机制，这使得其安全性得不到保证。要想保证客户业务的安全，必须在终端采取加密机制，WC-PON继承了OCDMA-PON的安全性。
WC-PON还具有可扩展性和可裁剪性。因为对于每个子网而言，增加一个码型或者去掉一个码型对系统并没有太大影响，这对于建网和网络拓扑的改变都是很方便的。由于WC-PON的种种优势，其必将成为未来光接入网的必然选择。
