光OFDM与PON结合的关键技术研究.doc

光OFDM与PON结合的关键技术研究 摘要：科学技术的不断发展，使光通信与无线通信的融合成为未来通信的发展趋势。本文基于光OFDM与PON结合的相关理论，重点探讨关键技术的研究应用，以期为促进通信技术的发展提供一定指导意义。 关键词：OFDMA-PON；通信技术；光纤通信 中图分类号：TN929.1文献标识码：A文章编号：1674-7712 (2014) 08-0000-01 网络信息技术的发展，人们对信息传输的要求不断增加。基于时分复用的无源光网络在通信领域的应用取得了重大的进展。OFDM与PON的结合，具有灵活的接入方式、高清晰的频谱效率以及较低的系统成本等优势，成为下一代接入网中的理想方案。 一、OFDMA-PON相关理论 （一）OFDMA的基本思想 正交频分复用（OFDMA）技术是一种具有调制和复用特点的多载波传输技术（如下图1所示）1。虽然OFDMA与传统的频分复用技术基本原理相似，但是OFDMA在传统频分复用基础上，更好地利用了相关技术控制方法，从而相应地提高了频谱利用率。因此，OFDMA系统能够及时地将高速数据流进行串并，并且转换成子载波的数据符号，减少符号之间的相互干扰因素。同时，由于系统中的各个子载波之间处于相互正交的状态，因而具有较大的频谱利用效率。通过对各种不同数量的子信道进行上下行的速率传输，进一步地实现非对称性的业务传输效果，以便于更好地与其他接入方法联合使用。 （二）PON网络结构 无源光网络（PON）是指在光配线网络中没有任何的电子器件，对所有的信号处理工作都可以在交换机和室内设备完成。无源光网络的应用能够有效地消除户外的有源设备，前期的投资较小，工程造价低，因而更适合小型居家用户。无源光网络的运行主要在于对信号的处理方式上，通过广播式将交换机发出的信号传输给所有用户。一个完整的无源光网络包括光线路终端、光分配网络和光网络单元。 （三）OFDMA-PON技术 OFDMA-PON技术主要是指在无线通信中将正交频分复用技术应用在无源光网络上。OFDMA技术与PON的融合，可以有效地形成一种新型的光纤接入网模式，从而降低系统运行的成本和提高频谱的利用效率。同时，OFDMA-PON技术能够提供更大的传输宽带和更加精细的带宽分配。由于OFDMA-PON技术支持多个光网络单元同时上传，因而可以实现波长共享的目标。尤其是在各大商业中心和住宅小区等公共场所，OFDMA-PON技术能够使不同的光网络单元用户将不同的波长与光线路终端进行信号的传输，从而信号在OFDM调制器中形成不同的子载波并进行传输。由于波长的差异，各个光网络单元的用户之间的信号不会发生相互之间的干扰，从而便于光线路终端对不同用户的正交频分复用信号进行调解。 OFDMA-PON技术在传输的过程中，光线路终端将数据定位于对应的子载波上，产生相应的正交频分复用符号，利用转化器将其转化为可以模拟的波形信号，生成光正交频分复用信号。同时，通过进行光电检测，子载波能够调解出相应的光网络单元数据。 二、OFDMA-PON的关键技术应用研究 接入网主要是在骨干网和用户终端之间起着桥梁的作用。其中，骨干网主要采用光纤传输的方式，成为了整个网络的重心。由于光纤通信具有质量高、安全系数高、性能稳定等优点，因而成为了接入网中的重要研究对象。笔者在文中主要探究的是OFDMA-PON的动态带宽分配技术。 OFDMA-PON由于具有高速率的数据传输和灵活的资源分配机制，成为光接入网的一种有效形式。OFDMA-PON带宽分配的重点就是如何将上行的带宽进行高效快捷地分配。上下行数据分别通过独立的波长进行不同的传输，从而在传输过程中进一步细化为OFDM子载波。每一个光网络单元的用户可以根据不同的正交频分复用子载波，动态地接入无源光网络。通过对带宽分配机制进行有效地控制，从而保证上行数据在传输过程中不会相互发生冲突。其他的子载波会根据光网络单元的带宽需求，利用动态带宽分配算法分配给每一个不同的光网络单元。 此处，我们重点讨论双层带宽分配算法。在光网络单元中，根据不同的业务方向向光线路终端请求带宽。光线路终端通过带宽分配计算，将这些带宽进行一定比例地分配（如下图3所示）。双层带宽分配机制首先将带宽分配给各种不同类型的用户。通过进行业务层面上的分配，已经申请过该业务的用户可以获得带宽。光线路终端根据光网络单元的请求，从而适当地分配带宽。因此，光线路终端可以根据光网络单元的需求，对带宽实行分配。总的说来，双层带宽分配机制主要包括业务层面的分配和用户层面的分配两个方面3。 同时，光线路终端始终保持着对信号运行状态进行记录，在接受到光网络单元的报文之后，会进行及时的更新。当接收完所有的报文之后，光线路终端开始进行带宽分配计算。在进行用户层面的分配时，系统会遵循最大化与最小化原则，即当该种业务的带宽请求无法得到充分地满足时，就会以最大化原则分配带宽。其中，所有的共享带宽都会平均地分配给各个光网络单元的用户。每一个光网络单元的用户所分配到的实际带宽不会超过原有的请求。如果用户没有得到足够的带宽时，那么该用户就可以共享剩下的带宽。光网络单元中主要包括三种业务，分别是确认转发类业务、保证转发类业务、尽力转发类业务。这些不同业务的信息会利用控制信令的方式上传至光线路终端。同时，相关的业务信息会以矩阵的形式保留在光线路终端上（如公式1）。 L11.L1N L=L21.L2N L31.L3N （公式中：N代表在OFDMA-PON系统中光网络单元的用户数量。L1N，L2N，L3N分别代表确认转发类业务量、保证转发类业务量以及尽力转发类业务量。） 三、结束语 综上所述，OFDMA-PON系统的应用对促进光纤通信领域的发展具有重要影响。作为一种新型的技术，OFDMA-PON具有显著的优点，是未来PON接入网的理想发展方案。 参考文献： 1曹胜果,高翔.采用压缩感知的OFDM水声信道估计A.