ONU相位参考点表示信元在ONU端的处理、传输时延；OLT相位参考点是指OLT处理、传输信元的时延 。OLT到ONU各段的延时说明以及相位参考点如图2所示 。
基本信元发送延时Ts，是指等效延时Td为0的情况下ONU端发送的上行信元相对于所收到的下行信元的延时，它与ONU对PON信号的处理时间有关 。
ONU信元发送延时，指延时Ts和Td之和，即ONU端光电转换之前上行信元相对于下行授权之间的总延时 。
接口延时是指由于收发接口上的延时，主要由光电转换造成，图2中示出了Tio1、Tio2、Tis1、Tis2 。
此外还有信号在光纤中传播的延时Tpd 。
因此ONU的响应时间为各个延时之和，即Tresponse=Tio1 Ts Td Tio2；当Td取值为0时，Tresponse=Tio1Ts Tio2；设上行帧的第一时隙中的信元对应下行帧第一个PLOAM信元中的第一个授权，则这个对应的上行信元与该PLOAM信元之间的延时被定义为等效往返延时Teqd，Teqd是在OLT相位参考点定义的，其值为：Teqd=2Tpd Ts Td Tio1 Tio2 Tis1 Tis2 =2Tpd Tresponse Td Tis1 Tis2
ATM-PON正常工作时，各个ONU的Teqd是个确定常数，由此才能保证不同ONU的上行信元准确复用到上行帧中 。为了弥补延时变化以及安排上行顺序，OLT根据测距结果给各个ONU指定Td值来调整延时 。在155.52Mb/s系统中Td的精度为1比特 。
ATM-PON中，由OLT主动发起对ONU的测距，其过程简述如下：
(1)OLT在下行帧中使用未分配授权来打开测距窗口；
(2)OLT向特定ONU发送测距授权，必要时发送PLOAM授权；
(3)OLT收到被测距ONU响应测距授权而发送的上行PLOAM信元；
(4)OLT计算出Td并告知ONU，ONU调整自己的发送延时；
(5)OLT在业务运行过程中不断测量上行信元的相位偏差，适时调整ONU的发送延时 。
对于首次测距，必要时OLT先执行获取ONU序列号的过程 。OLT通过序列号屏蔽字消息确定ONU，ONU响应以携带序列号消息的PLOAM信元，OLT得到ONU的序列号后就分配给该ONU一个PON_ID，以后将使用该PON_ID寻址这个ONU 。
在OLT发起的首次测距流程中，OLT首先在需要的情况下依次发出上行开销消息、序列号屏蔽字消息、未分配授权以及测距授权、Assign-PON_ID消息、Grant_Allocation消息，接着进行门限恢复过程，并对该ONU进行光功率设置 。在这期间，假如由于没有检测到光信号或幅度检出失败而造成的重试次数大于规定值时，将向该ONU连续发送3次PON_ID去激活消息并结束测距 。光功率设置完成后正式开始延时的测量，发送未分配授权以及一个PLOAM授权后，OLT在打开的测距窗口中等待上行PLOAM信元，收到该ONU的PLOAM信元后计算往返延时，成功重复延时测量过程若干次，并且测得的延时偏差小于规定的最大值，然后计算出Td，在向ONU发送测距时间消息后成功结束首次测距，进入对ONU的动态测距流程 。假如因为延时偏差太大，造成重试次数大于规定值时，同样将向该ONU连续发送3次PON_ID去激活消息并结束测距 。
OLT在发送含有测距授权的PLOAM信元时，记录时刻T1，在测距窗口中收到ONU的上行PLOAM信元，时刻为T2 。假设下行帧中第一个PLOAM信元的第一个授权即为测距授权，可以得到：
ΔT = T2-T1
= Tis1 Tpd Tio1 Ts Te Tio2 Tpd Tis2
= Tis1 Tis2 2Tpd Tresponse Te
ATM-PON中为了协调各个ONU的上行业务，以最大的往返延时作为OLT到各个ONU统一的逻辑距离，即Tconst 。于是不考虑上行接入的时隙位置时，到各个ONU的往返延时应该是
Teqd=Tconst=Tis1 Tpd Tio1 Ts Td Tio2 Tpd Tis2
=2Tpd Tresponse Td Tis1 Tis2
所以，可以得到Td=Teqd-(T2-T1) Te=Tconst-(T2-T1) Te
这里，Te为预设的延时，其缺省值为0，也可以根据ATM-PON系统的实际大小范围设定为某个值，这样就能相应减小测距窗口的尺寸，提高信道利用率 。
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