这是一个非常核心且重要的概念，理解了它，就能明白PON技术如何实现高效率、低成本的光纤接入。
核心概念拆解
我们分别理解这两个词,再看它们如何结合。
什么是 PON (Passive Optical Network) - 无源光网络？
PON是一种光纤接入网络技术，其特点是“无源”。
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结构：它主要由三个部分组成：
- OLT (Optical Line Terminal)：光线路终端，位于运营商的机房，是整个网络的“大脑”和核心。
- ONU (Optical Network Unit) / ONT (Optical Network Terminal)：光网络单元/终端，安装在用户家中或办公室，是用户端设备，负责连接用户的电脑、电视、电话等。
- ODN (Optical Distribution Network)：光分配网络，由光纤、分光器、连接器等组成。关键在于这里的“分光器”是无源的，它不需要外部电源,只是被动地将光信号进行分路或合路。
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核心优势：
（图片来源网络，侵删）- 节省光纤：一根主干光纤可以分发给多个用户（典型分光比为1:32或1:64）。
- 成本低：无源分光器结构简单、功耗低、可靠性高、维护成本低。
- 带宽共享：OLT和ONU之间的带宽是共享的。
什么是 FDM (Frequency Division Multiplexing) - 频分复用？
FDM是一种将多个不同频率的信号合并成一个复合信号,在同一物理介质上同时进行传输的技术。
- 核心思想：为每个信号分配一个独立的、互不重叠的频率“通道”或“信道”。
- 生活中的例子：
- 收音机：不同的广播电台使用不同的频率（如FM 97.4MHz, FM 103.9MHz），你的收音机通过调谐到特定频率，就能只收听其中一个电台，而忽略其他电台的信号，这些频率在空中同时传播,互不干扰。
- 有线电视：几十个电视频道信号被调制在不同的频率上，通过同一条电缆传送到你家,机顶盒再通过调谐选出你想看的频道。
FDM 在 PON 中的具体应用
我们把这两个概念结合起来，在PON系统中，FDM是实现下行数据传输的关键技术。
下行方向：OLT → ONU/ONT
这是FDM在PON中的主要应用场景。
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场景描述：OLT需要同时向其服务下的所有ONU（比如32个）发送数据，如果每个ONU都独占一根光纤，那成本就太高了，PON的解决方案是：OLT将所有ONU的数据打包，然后通过FDM技术，将它们调制到不同的频率上，通过同一根光纤广播给所有ONU。
（图片来源网络，侵删） -
工作流程：
- OLT打包：OLT收集所有需要下发给用户的数据。
- 调制与复用：OLT为每个ONU分配一个特定的、固定的频率槽位。
- 发送给ONU-1的数据被调制到 λ1 频率。
- 发送给ONU-2的数据被调制到 λ2 频率。
- 发送给ONU-32的数据被调制到 λ32 频率。
- 信号合成：OLT将这些不同频率的光信号合成为一束复合光信号。
- 广播发送：这束复合光信号通过主干光纤，经过无源分光器被广播到每一个ONU。
- ONU接收与解调：
- 每个ONU都能接收到这束包含所有频率的复合光信号。
- 每个ONU内部有一个光滤波器，它被预先配置为只接收属于自己的那个特定频率（ONU-1只接收λ1）。
- ONU将属于自己的光信号解调出来，还原成原始数据,而忽略其他频率的信号。
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优点：这种方式效率极高，OLT可以同时与所有ONU通信，就像一个广播站，每个ONU只需要“调准自己的频道”即可。
上行方向：ONU → OLT
与下行不同，上行方向（用户向OLT发送数据）不使用FDM，而是使用TDMA (Time Division Multiple Access) - 时分多址技术。
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原因：如果上行也使用FDM，那么每个ONU都需要一个独立的、精确的激光器来发射特定频率的光，这会大大增加ONU的成本和功耗,违背了PON低成本的设计初衷。
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TDMA工作流程：
- OLT分配时隙：OLT像一个交通警察，为每个ONU分配一个专属的、互不重叠的“时间片”（或称时隙）。
- ONU轮流发送：每个ONU只能在属于自己的那个时间片内,以突发模式将自己的数据发送到OLT。
- 避免冲突：因为时间片是错开的,所以多个ONU可以在同一根光纤上向OLT发送数据而不会发生信号碰撞。
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补充：WDM-PON 在更高级的WDM-PON（波分复用PON）中，上行方向也会使用类似FDM的技术（即WDM），为每个ONU分配一个独立的波长，但这属于更前沿的技术，成本也更高，目前主流的GPON/EPON仍采用TDMA作为上行方案。
FDM在PON中的关键作用总结
| 特性 | 作用与意义 |
|---|---|
| 实现广播/多播 | FDM使得OLT可以轻松地向所有用户广播视频点播、软件更新等相同内容，极大地提高了带宽利用率。 |
| 提高下行带宽 | 通过将数据流并行化（不同频率同时传输），显著增加了下行总带宽，满足高清视频、云游戏等高带宽需求。 |
| 降低用户端成本 | ONU端只需要一个简单的、低成本的滤波器来选择属于自己的频率，而不需要复杂的发射和接收设备，这是PON能够大规模普及的关键。 |
| 奠定PON基础 | FDM与TDM的结合使用，完美地解决了PON中“一对多”的通信问题，构建了高效、低成本、可扩展的接入网络架构。 |
实际应用举例：GPON (Gigabit-capable PON)
GPON是当前非常主流的PON技术标准,其频谱划分是FDM应用的典型实例：
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下行方向 (1490nm波长)：
- 1250 nm - 1256 nm：用于PLOAM（物理层操作、管理和维护）信令，传输OAM&P信息。
- 1256 nm - 1280 nm：用于广播（如视频、广播信号）。
- 1280 nm - 1588 nm：用于动态带宽分配和封装数据，这是承载用户数据的主要区域，被划分为不同频率的T-CONT（传输容器）分配给不同的ONU。
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上行方向 (1310nm波长)：
- 使用TDMA技术,ONU在不同的时间窗口内发送数据。
频分复用是PON技术实现下行高速、高效广播通信的基石。 它通过为每个用户分配独立的频率通道，使得OLT能够通过一根光纤同时服务大量用户，而用户端设备则能以极低的成本精确地接收属于自己的数据，这种FDM（下行）与TDMA（上行）的巧妙结合,正是PON技术成为当前全球主流光纤接入方案的核心原因。
