畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）EPON網(wǎng)絡(luò)中一種服務(wù)區(qū)分機(jī)制的算法研究

1、重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘 要近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，通信骨干網(wǎng)絡(luò)和局域網(wǎng)產(chǎn)生了巨大的變化。“最后一公里”的接入網(wǎng)部分已經(jīng)逐漸成為通信骨干網(wǎng)絡(luò)和高速局域網(wǎng)之間的瓶頸。在電信市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日漸激烈的今天，傳統(tǒng)的寬帶接入已經(jīng)不能滿足廣大用戶的帶寬需求。以太無源光網(wǎng)絡(luò)，即epon( ethernet passive optical network )是無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與以太網(wǎng)的結(jié)合。它具有兼容性能好、易擴(kuò)展、低成本等等優(yōu)點(diǎn)。因此，epon被廣泛的看作是下一代接入網(wǎng)最重要的選擇之一。為了滿足新應(yīng)用對(duì)服務(wù)質(zhì)量的要求，需要新的服務(wù)方式，也就是說需要引入新的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)模式和一些能夠支持qos的機(jī)制。不同

2、的上行帶寬分配算法對(duì)于epon的服務(wù)質(zhì)量的影響各不相同。動(dòng)態(tài)分配技術(shù)是決定epon網(wǎng)絡(luò)性能的關(guān)鍵因素之一。本文首先對(duì)接入網(wǎng)的基本原理進(jìn)行了一個(gè)簡(jiǎn)單的闡述。然后，在接入網(wǎng)的基礎(chǔ)之上引入了epon。最后，詳細(xì)的介紹了epon系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)帶寬分配算法（dba）以及服務(wù)區(qū)分機(jī)制的概念。并由此引出了epon中一種支持qos的dba。另外，文章還對(duì)epon的onu自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、onu測(cè)距和動(dòng)態(tài)帶寬分配等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹。在實(shí)際應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量對(duì)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)來說至關(guān)重要。本文結(jié)合對(duì)經(jīng)典的epon動(dòng)態(tài)帶寬分配算法的研究，通過利用visual c+仿真工具，得出了服務(wù)區(qū)分機(jī)制對(duì)epon網(wǎng)絡(luò)性能的影響?！?/p>

3、關(guān)鍵詞】epon 動(dòng)態(tài)帶寬分配算法 服務(wù)質(zhì)量abstractin recent years, with the development of technology, the telecommunication backbone netwok and the local netwok has changed a lot. the access network has become a bottle neck between high-capacity local network and the backbone netwok. with the increasing competition of

4、 the telecommunication market, the tradition accessed broadband can not adapt to the bandwidth needs of users.ethernet passive optical network(epon，ethernet passive optical network ) combines the passive optical network with the ethernet technology. it has many merits such as good compatibility feat

5、ures, easy expansion, low-cost and so on. thus, epon was considered as one of the most important choice of the next generation access network. to meet the need of multimedia applications particular qos control mechanism and new internet service mode should be introduced.different upward bandwith loc

6、ation algorithm has different impact on the qos(quality of service) of epon. the key of epon is dynamic bandwidth allocate (dba). on the basis of access network which is stated in this article first，epon is brought in. in the end,we have a detailed discuss on the dynamic bandwidth allocate and diffs

7、erv in epon system,and by which a dba supporting of qos is introduced.the paper also made a simple introduction to the epon primary technology, such as onu auto discovery, onu distance detect, dynamic bandthwidth allocation. in reality, the quality of service is very important to the operation of ne

8、twork. though the analysis of dba algorithm and the visual c+ simulation, the paper educed the impact of diffserv(differentiated service) to the epon.【key words】epon dba algorithm quality of sercice 目 錄前 言1第一章 緒 論2第一節(jié) 接入網(wǎng)技術(shù)2一、接入網(wǎng)概述2二、接入網(wǎng)的定義與定界3三、接入網(wǎng)的功能模型4四、接入網(wǎng)主要類型5第二節(jié) 光接入網(wǎng)技術(shù)6一、產(chǎn)生背景6二、功能配置6三、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)7四、實(shí)

9、際應(yīng)用8第三節(jié) 無源光網(wǎng)絡(luò)9一、無源光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展9二、無源光網(wǎng)絡(luò)（pon）11第四節(jié) 本章小結(jié)14第二章 epon系統(tǒng)概述15第一節(jié) epon的系統(tǒng)組成15一、光線路終端（optical line terminal）17二、光分配網(wǎng)絡(luò)（optical distribution network）19三、光網(wǎng)絡(luò)單元（optical network unit）19第二節(jié) epon的工作原理21一、epon下行數(shù)據(jù)傳輸原理21二、epon上行數(shù)據(jù)傳輸原理22三、epon傳輸幀結(jié)構(gòu)23四、多點(diǎn)控制協(xié)議（mpcp）25第三節(jié) epon的關(guān)鍵技術(shù)26一、onu的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)26二、onu測(cè)距27三、系統(tǒng)同步28四

10、、動(dòng)態(tài)帶寬分配29第四節(jié) 本章小結(jié)30第三章 動(dòng)態(tài)帶寬分配算法及仿真31第一節(jié) 動(dòng)態(tài)帶寬分配算法31一、基于輪詢的ipact算法31二、bgp算法33三、cbr算法34第二節(jié) 業(yè)務(wù)區(qū)分機(jī)制35一、業(yè)務(wù)分級(jí)機(jī)制35二、onu 隊(duì)列管理36第三節(jié) 一種支持qos的動(dòng)態(tài)帶寬分配算法38一、算法思想38二、算法過程39三、仿真結(jié)果40第四節(jié) 本章小結(jié)42結(jié) 論44致 謝45參考文獻(xiàn)46附 錄48一、英文原文48二、英文翻譯53- 57 -前 言近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代社會(huì)的不斷前進(jìn)，廣大用戶對(duì)通信質(zhì)量的要求越來越高。很多人都已經(jīng)不再滿足于一般的語音通信，而對(duì)數(shù)據(jù)圖像等等綜合業(yè)務(wù)提出了要求。在這

11、樣的局面下，光纖通信便以其抗干擾、容量大、損耗小、體積小、適合于遠(yuǎn)距離傳輸?shù)鹊葍?yōu)勢(shì)，成功的吸引了業(yè)界的廣泛關(guān)注。在pon（passive optical network，無源光網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)之中，以太無源光網(wǎng)絡(luò)（epon，ethernet passive optical network）和吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)（gpon，gigabit passive optical network,）是現(xiàn)在通信領(lǐng)域熱門的光接入技術(shù)。目前，epon和gpon都已經(jīng)發(fā)展的比較成熟了，特別是epon。它價(jià)格低廉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)約運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本以及光纖資源，擴(kuò)展性強(qiáng)，兼容性好，易于升級(jí)的巨大特點(diǎn)使它成為了實(shí)現(xiàn)“三網(wǎng)合一”，推動(dòng)通

12、信網(wǎng)絡(luò)寬帶化發(fā)展的重要技術(shù)。另外，從服務(wù)質(zhì)量方面來看，epon網(wǎng)絡(luò)一共定義了8個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，在動(dòng)態(tài)帶寬分配算法中考慮了不同優(yōu)先級(jí)的帶寬分配策略和公平性的問題。實(shí)現(xiàn)了帶寬差異化分配?？梢酝耆珴M足不同用戶業(yè)務(wù)對(duì)qos的要求。本論文的主要目的是對(duì)epon網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)區(qū)分機(jī)制進(jìn)行分析研究。文章的第一章重點(diǎn)介紹了本課題的研究背景和研究現(xiàn)狀。對(duì)接入網(wǎng)技術(shù)、光接入網(wǎng)和epon網(wǎng)絡(luò)做了一個(gè)總體的介紹。第二章在了解這些內(nèi)容的基礎(chǔ)之上引入了epon系統(tǒng)。并闡述了該系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)模型、基本的上下行工作原理、網(wǎng)絡(luò)中的傳輸幀結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)等內(nèi)容。第三章再結(jié)合epon中的重要帶寬分配算法，對(duì)epon網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)區(qū)分機(jī)

13、制進(jìn)行了分析研究，說明了服務(wù)區(qū)分機(jī)制對(duì)epon網(wǎng)絡(luò)性能的重要性。最后一章則結(jié)合分析研究的成果，利用visual c+軟件對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行分析驗(yàn)證，得出最后的結(jié)論。第一章 緒 論第一節(jié) 接入網(wǎng)技術(shù)一、接入網(wǎng)概述隨著近幾年來傳輸網(wǎng)的迅速發(fā)展，基于ip協(xié)議的通信骨干網(wǎng)和局域網(wǎng)已逐步成為了寬帶網(wǎng)絡(luò)的主要傳送方式。以銅線作為傳輸媒介的傳統(tǒng)的非對(duì)稱數(shù)字用戶線接入越來越無法滿足用戶進(jìn)行高速上網(wǎng)、飛速下載、在線游戲等娛樂的需求。要想組建用戶到用戶的信息高速公路，就勢(shì)必要打破這個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)中的“瓶頸”。而與此同時(shí)，通信行業(yè)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)局面也推動(dòng)著通信網(wǎng)絡(luò)中接入網(wǎng)技術(shù)的革新。接入網(wǎng)技術(shù)作為信息高速公路的“最后一公里

14、”已逐步成為了通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的焦點(diǎn)。通常按照網(wǎng)絡(luò)功能來劃分，整個(gè)通信網(wǎng)可以被分為傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)和接入網(wǎng)三大部分。而從用戶接入的實(shí)際連接情況來看，通信網(wǎng)又可以分為三個(gè)部分：用戶駐地網(wǎng)（cpn，customer premise network）、用戶接入網(wǎng)（an，access network）以及核心網(wǎng)（cn，core network）。具體的說來，接入網(wǎng)就是骨干網(wǎng)到用戶終端之間的所有設(shè)備，通常包括用戶線傳輸系統(tǒng)、復(fù)用設(shè)備、交叉連接設(shè)備或著用戶/網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備。接入網(wǎng)是通信網(wǎng)的重要組成部分，是電信網(wǎng)為用戶提供服務(wù)的渠道。現(xiàn)代接入網(wǎng)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)為綜合業(yè)務(wù)的接入特別是多媒體業(yè)務(wù)和ip業(yè)務(wù)的綜合接入。接入

15、網(wǎng)完成用戶終端、網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)的連接。接入網(wǎng)在通信網(wǎng)中所處位置如下圖所示：圖 1.1 接入網(wǎng)的位置二、接入網(wǎng)的定義與定界國(guó)際電信聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)化部門（itu-t）在g.963中對(duì)接入網(wǎng)進(jìn)行了定義：用戶駐地設(shè)備（cpe，customer premises equipment）與本地交換機(jī)（le，local exchange）之間的實(shí)施系統(tǒng)。在1995年7月通過的最新建議g.902中又對(duì)接入網(wǎng)有著明確的界定：接入網(wǎng)是由業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口（sni，service node interface）和用戶網(wǎng)絡(luò)接口（uni，user network interface）之間的一系列傳送實(shí)體（包含線路設(shè)備以及傳輸設(shè)施）組

16、成的，為電信業(yè)務(wù)提供傳輸所需的承載能力的實(shí)施系統(tǒng)，可經(jīng)由管理接口（q3）來進(jìn)行配置和管理【1】。綜上所述，我們可以得知，接入網(wǎng)是通過業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口（sni）、管理接口（q3）以及用戶網(wǎng)絡(luò)接口（uni）來界定的。用戶接入網(wǎng)（an，access network）通過上述的三種接口來與其他的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體相連接。簡(jiǎn)而言之，就是用戶終端（user terminal）通過用戶網(wǎng)絡(luò)接口（uni）與an相互連接，業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)（sn）通過業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口（sni）與an相互連接。同時(shí)，an和業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)（sn）通過q3接口與電信管理網(wǎng)（tmn）相互連接。上述的各種連接關(guān)系如下圖所示：圖 1.2接入網(wǎng)的定界業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口、用戶網(wǎng)絡(luò)接

17、口以及管理接口是接入網(wǎng)至關(guān)重要的三個(gè)接口。下面將分別對(duì)這三種接口進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)要的介紹。1、sni接口sni接口是接入網(wǎng)與核心網(wǎng)之間的接口。對(duì)于不同的用戶業(yè)務(wù)，要提供不同的sni，以保證交換機(jī)提供的業(yè)務(wù)與用戶所需的業(yè)務(wù)相對(duì)應(yīng)。交換機(jī)的用戶接口有模擬接口（z接口）和數(shù)字接口（v接口）。其中，數(shù)字接口（v接口）經(jīng)歷了從v1到v5的發(fā)展。2、uni接口uni接口是接入網(wǎng)與用戶終端之間的接口。uni接口可以連接接入網(wǎng)與用戶終端，也可以連接接入網(wǎng)與用戶駐地網(wǎng)（cpu，customer premises network）。3、q3管理接口q3管理接口是接入網(wǎng)與電信管理網(wǎng)的接口。通過電信管理網(wǎng)對(duì)接入網(wǎng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化

18、的管理。三、接入網(wǎng)的功能模型用戶接入網(wǎng)可以劃分為5個(gè)基本的功能組，即：用戶接口功能（upf）、業(yè)務(wù)接口功能（spf）、核心功能（cf）、傳輸功能（tf）、接入網(wǎng)系統(tǒng)管理功能（an-smf）。1、用戶接口功能使特定uni的要求適配到核心功能和受理功能。與uni功能的終端相連接，可以進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，信令轉(zhuǎn)換，uni的激活和去激活，uni承載通路能力的處理，控制功能，uni測(cè)試，控制功能。2、業(yè)務(wù)接口功能使特定sni的要求適配到公共的承載體，然后在核心功能中處理?？梢耘csni功能的終端相連接，進(jìn)行spf維護(hù)，sni測(cè)試，特殊sni所需協(xié)議的映射，承載要求、受理功能、控制功能、即時(shí)受理等等。3、核心功能

19、處于upf和spf之間，使單個(gè)用戶端口的承載要求或業(yè)務(wù)端口的承載要求與公共傳送承載體相適配。包括接入的承載處理，承載通路集中，信令與分信息的復(fù)用，atm傳送承載的電路模擬，管理和控制功能等等。4、傳輸功能在用戶接入網(wǎng)內(nèi)的不同位置之間為公共承載體的傳送提供通道，同時(shí)對(duì)傳輸媒質(zhì)適配。包括復(fù)用功能、管理功能、物理媒質(zhì)功能業(yè)務(wù)疏導(dǎo)和配置的交叉連接功能等等。5、接入網(wǎng)系統(tǒng)管理功能管理用戶接口、業(yè)務(wù)接口的功能，同時(shí)對(duì)核心功能以及傳輸功能進(jìn)行指配、管理。具體說來，接入網(wǎng)的系統(tǒng)管理功能包括協(xié)調(diào)功能、安全控制、檢測(cè)故障和故障指示、數(shù)據(jù)收集、資源管理、以及對(duì)upf以及經(jīng)sni的sn的即時(shí)管理及操作要求進(jìn)行協(xié)調(diào)等等

20、。四、接入網(wǎng)主要類型接入網(wǎng)有多種分類的方式。首先，如果按照拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來分，則可以分為總線型、樹型、星型等等類型。同時(shí)，也可以按照帶寬來分為窄帶和寬帶兩種類型。此外，按照接入方式可以分為撥號(hào)接入、虛擬專線、實(shí)際專線接入。按照接入方式來分，則大致可以分為四種方式：基于雙絞線銅纜接入、光纖同軸電纜（hfc）接入、無線接入、光纖接入技術(shù)。接入網(wǎng)根據(jù)傳輸方式的不同可以總的劃分成為無線接入和有線接入兩大類。其中有線接入方式主要包括銅線接入技術(shù)、光纖接入技術(shù)、hfc接入技術(shù)、以太網(wǎng)接入技術(shù)等等。無線接入方式又有移動(dòng)無線接入技術(shù)和固定無線接入技術(shù)等等。就各種接入方式來看，雙絞線接入技術(shù)是成本很低，目前應(yīng)用廣泛的

21、一種接入形式。但是由于這種接入方式的傳輸量很小，所以只能傳送音頻和少量的數(shù)據(jù)信息。若是要想滿足現(xiàn)代科技發(fā)展對(duì)多業(yè)務(wù)的需求，就必須要引入先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，如非對(duì)稱用戶數(shù)字線（adsl，asymmetric digital suscriber line）、高比特率數(shù)字用戶線（hdsl, high bit rate digital suscriber line）、以太網(wǎng)數(shù)字用戶線等等技術(shù)。總的來看，光纖接入的接入技術(shù)是目前廣受關(guān)注的接入網(wǎng)技術(shù)之一。同時(shí)，接入網(wǎng)光纖化也是現(xiàn)在的發(fā)展趨勢(shì)，為各大運(yùn)營(yíng)商所看好。光纖接入又可以根據(jù)光線路終端與光網(wǎng)絡(luò)單元之間是否含有有源設(shè)備而分為無源光網(wǎng)絡(luò)（pon）和有

22、源光網(wǎng)絡(luò)（aon）?；旌瞎饫w同軸電纜（hfc，hybrid fiber coaxial）網(wǎng)絡(luò)是一種新型的寬帶網(wǎng)絡(luò)，從傳統(tǒng)的有線電視（catv）發(fā)展而來，是一種基于頻分復(fù)用技術(shù)的寬帶接入技術(shù)。它可以利用傳統(tǒng)的catv網(wǎng)絡(luò)來訪問因特網(wǎng)。無線接入技術(shù)從業(yè)務(wù)結(jié)點(diǎn)接口到用戶可部分或全部的采用無線接入方式，能夠向用戶提供固定終端業(yè)務(wù)和移動(dòng)終端業(yè)務(wù)。這項(xiàng)技術(shù)的特點(diǎn)是組網(wǎng)靈活、易于維護(hù)、投資少、見效快。同時(shí)無線接入技術(shù)也是接入網(wǎng)研究中的重要一環(huán)。第二節(jié) 光接入網(wǎng)技術(shù)一、產(chǎn)生背景隨著中國(guó)社會(huì)的發(fā)展，各種新技術(shù)層出不窮，人們對(duì)新業(yè)務(wù)特別是寬帶綜合業(yè)務(wù)的需求日益增加。為了滿足人們的需要，產(chǎn)生了大量的接入網(wǎng)新技術(shù)，包

23、括基于雙絞線的銅纜新技術(shù)、光纖接入（無源光網(wǎng)絡(luò)、有源光網(wǎng)絡(luò)）、混合光纖同軸電纜接入、衛(wèi)星接入、固定無線接入（如wi-fi、wimax等等）。傳統(tǒng)的接入方式運(yùn)營(yíng)成本高、容量小，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代人對(duì)帶寬的需求了。為了降低通信成本、增加收入、發(fā)展新技術(shù)，各大網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)開始將建設(shè)重點(diǎn)由傳統(tǒng)的銅纜接入轉(zhuǎn)向了價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)約成本、擴(kuò)展性強(qiáng)、兼容性好、易于升級(jí)的光纖接入。二、功能配置1996年itu-t g.982將光接入網(wǎng)定義為共享相同網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口并由光接入傳統(tǒng)系統(tǒng)所支持的接入鏈路群。其功能參考配置如圖2.1所示:圖1.3 功能配置其中，af提供適配功能，uni為用戶網(wǎng)絡(luò)接口，sni為業(yè)務(wù)結(jié)點(diǎn)接

24、口，s為光發(fā)送參考點(diǎn)，r為光接收參考點(diǎn)，v為與業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)間的參考點(diǎn)，t為與用戶終端間的參考點(diǎn)，a為af和onu間的參考點(diǎn)。1、olt光線路終端（optical line terminal），它為光接入網(wǎng)提供了oan網(wǎng)絡(luò)側(cè)與本地交換機(jī)的接口，并且可以連接一個(gè)或同時(shí)連接多個(gè)odn，從而與用戶端的onu進(jìn)行通信。olt可以管理來自onu的信息，為onu提供維護(hù)，對(duì)onu進(jìn)行授權(quán)。2、odn光分配網(wǎng)絡(luò)（optical distribution network），它在olt和onu之間提供一條或者多條光傳輸通道，是olt和onu之間的光傳輸媒質(zhì)，由無源器件組成。在下行方向上，信號(hào)由olt傳輸?shù)給nu；在上

25、行方向上，信號(hào)由onu傳遞到olt。3、onu光網(wǎng)絡(luò)單元（optical network unit），它為光接入網(wǎng)提供oan用戶側(cè)接口。一個(gè)onu可同時(shí)接入多個(gè)用戶，處理光信號(hào)，具有光電轉(zhuǎn)換和電光轉(zhuǎn)換的功能。同時(shí)還具有信號(hào)處理、維護(hù)管理、模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換的功能。三、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)光接入網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指由光分配網(wǎng)絡(luò)odn、用戶設(shè)備以及局端olt共同組成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。一般地，根據(jù)接入的情況，大致可以分為以下四種拓?fù)涞念愋停?、點(diǎn)到點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在點(diǎn)到點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，olt僅有一個(gè)光接口，通過odn與光網(wǎng)絡(luò)終端相連接，與onu進(jìn)行通信。2、樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，光分配網(wǎng)絡(luò)中有光分配點(diǎn)，光分配點(diǎn)與

26、olt間通過光纖連接，形成樹形。特別的，還有總線型結(jié)構(gòu)。3、環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是光線路終端與所有的光分配點(diǎn)相串聯(lián)，首尾連接而形成環(huán)形的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。4、星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，局端olt有多個(gè)光接口，同時(shí)通過odn分別的連接到每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)終端。四、實(shí)際應(yīng)用 光纖接入網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用，按照onu在光接入網(wǎng)中的位置不同，可以分為多種類型。即有光纖到交接箱（fttc）、光纖到大樓（fttb）、光纖到家庭（ftth）、光纖燈辦公室（ftto）。1、光纖到交接箱（fttc）光纖到交接箱（fttcab， fiber to the cabinet），onu可以設(shè)置在路邊或者電線桿上的分線盒上，主要適用

27、于點(diǎn)到點(diǎn)或環(huán)形的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。fp（flexible point）為交接箱靈活點(diǎn)，dp（distribution point）為分配點(diǎn)，cn（customer network）為用戶網(wǎng)絡(luò)，如下圖所示：圖1.4 fttc應(yīng)用類型2、光纖到大樓（fttb）onu可設(shè)在大樓內(nèi)部的配線箱，從光分配點(diǎn)開始再采用無線接入。適合應(yīng)用在于局部用戶非常密集的場(chǎng)合。fttb應(yīng)用類型如下圖所示：圖1.5 fttb應(yīng)用類型3、光纖到家庭（ftth）和光纖到辦公室（ftto）這是一種將onu的光節(jié)點(diǎn)部署到用戶的家中或者是辦公室里。適合運(yùn)用樹型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。光纖到家庭和光纖到辦公室的應(yīng)用類型如下圖所示：圖1.6 ftth、ft

28、to的應(yīng)用類型第三節(jié) 無源光網(wǎng)絡(luò)一、無源光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展根據(jù)olt到onu之間是否含有有源設(shè)備，可以劃分出無源光網(wǎng)絡(luò)和有源光網(wǎng)絡(luò)。無源光網(wǎng)絡(luò)采用無源光分路器，有源光網(wǎng)絡(luò)采用有源電復(fù)用器。無源光網(wǎng)絡(luò)( pon，passive optical network )是一種光纖介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)。由于其支持高帶寬和長(zhǎng)距離等特性，將成為解決接入網(wǎng)“瓶頸”問題的最佳方案。無源光網(wǎng)絡(luò)是一種點(diǎn)到多點(diǎn)的光接入技術(shù)，定位在最后一公里，旨在服務(wù)提供商、電信運(yùn)營(yíng)商、終端用戶之間提供高帶寬的接入網(wǎng)技術(shù)。同時(shí)，由于局端與客戶端之間沒有有源設(shè)備和光纖介質(zhì)獨(dú)有的防雷抗干擾特性，無源光網(wǎng)絡(luò)可以很好的避開雷電，同時(shí)也解決了電磁干擾的問題。這使得無

29、源光網(wǎng)絡(luò)的線路以及設(shè)備的故障率大大的降低，系統(tǒng)的穩(wěn)定性能大大的提高。從pon的歷史發(fā)展角度來看，共經(jīng)歷了以下四種類型的pon技術(shù)：apon（atm passive optical network，atm無源光纖網(wǎng)絡(luò)）：apon的最大上下行速率為155mbit/s。在fsan（full service access network，全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)組織）的建議之下，國(guó)際電信聯(lián)盟提出了apon的標(biāo)準(zhǔn)g.983.1。顯而易見，apon是以異步傳輸模式atm為基礎(chǔ)，傳送定長(zhǎng)數(shù)據(jù)，同時(shí)具有無源光網(wǎng)絡(luò)寬帶傳輸特點(diǎn)的傳輸網(wǎng)絡(luò)。bpon（broadband passive optical network，寬帶無源

30、光網(wǎng)絡(luò)）：bpon也是在atm基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的，可以說bpon是apon標(biāo)準(zhǔn)的加強(qiáng)版，最大上下行速率為622mbit/s。能夠提供動(dòng)態(tài)帶寬分配、視頻廣播和高速專線等寬帶服務(wù)。但是，apon和bpon的物理層工作速率難以滿足日益增長(zhǎng)的高帶寬需求。為此，itu-t提出了epon和gpon技術(shù)。epon（ethernet passive optical network，以太無源光網(wǎng)絡(luò)）：2000年11月，ieee提出在802.3以太網(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展epon技術(shù)，最大上下行速率可以達(dá)到1gbit/s。ethernet是一種標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)都已經(jīng)非常成熟的網(wǎng)絡(luò)。因?yàn)槠鋮f(xié)議發(fā)展成熟、利于運(yùn)營(yíng)維護(hù)、方便進(jìn)行擴(kuò)展、

31、直接面向用戶、技術(shù)工作簡(jiǎn)單，一直以來得到快速地發(fā)展。epon將pon技術(shù)與以太網(wǎng)相結(jié)合，采用點(diǎn)到多點(diǎn)無源光纖傳輸方式，同時(shí)實(shí)現(xiàn)gbit/s以太網(wǎng)點(diǎn)到多點(diǎn)的光傳送方案。目前10gbit/s epon技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)也在制定過程中。通過epon可以很好的來實(shí)現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)和視頻綜合業(yè)務(wù)。此外，在安全性方面，epon使用標(biāo)準(zhǔn)的基于aes的加密技術(shù)，其安全性和gpon無區(qū)別。gpon（gigabit passive optical network，吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)）：fsan于2002年9月提出了一種高比特率傳輸?shù)墓饫w接入網(wǎng)。在2003年，國(guó)際電信聯(lián)盟又通過了gpon標(biāo)準(zhǔn)g.984.1以及g.984.2。與a

32、pon、bpon不同的是，gpon標(biāo)準(zhǔn)不再是從apon基礎(chǔ)上改進(jìn)而來的，而是直接從pon的應(yīng)用和要求上來考慮的，也因此而被稱作為本色模式pon。gpon也稱作千兆無源光網(wǎng)絡(luò)，可以提供非對(duì)稱或者對(duì)稱的傳輸速率。其中，gpon的最大上下行速率可以達(dá)到2.5gbit/s。由于gpon是采用gfp通用封裝技術(shù)的，所以在帶寬、傳輸效率方面都具有很大的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)還可以對(duì)atm、tdm、ethernet混合業(yè)務(wù)進(jìn)行有效的傳輸，能夠很好的滿足用戶的業(yè)務(wù)需求。另外，在高速率傳輸和支持多業(yè)務(wù)方面，gpon比起epon有著明顯優(yōu)勢(shì)。但是，目前gpon的運(yùn)營(yíng)成本要高于epon，每單位帶寬成本也要比epon高得多，其產(chǎn)

33、品的成熟性與epon相比也要略遜一籌。二、無源光網(wǎng)絡(luò)（pon）1、eponepon（以太無源光網(wǎng)絡(luò)）最早是由efm（ethernet in first mile）工作小組提出的。由于網(wǎng)絡(luò)將成本低廉的以太網(wǎng)設(shè)備與同樣成本低廉的光纖設(shè)施結(jié)合在了一起，所以以太無源光網(wǎng)絡(luò)具有了低管理成本和運(yùn)營(yíng)成本的巨大優(yōu)勢(shì)。epon采用點(diǎn)到多點(diǎn)的結(jié)構(gòu)（p2mp，point to multi point，p2mp），以無源光纖傳輸方式在以太網(wǎng)上進(jìn)行業(yè)務(wù)傳輸。它同時(shí)具備了以太網(wǎng)簡(jiǎn)便實(shí)用，價(jià)格低廉，發(fā)展成熟和pon節(jié)省光纖資源、對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議透明的優(yōu)點(diǎn)，正成為光接入網(wǎng)領(lǐng)域中的熱門技術(shù)。其基本結(jié)構(gòu)由光線路終端（olt）、光分配網(wǎng)

34、絡(luò)（odn）和光網(wǎng)絡(luò)單元（onu）三大部分構(gòu)成。相對(duì)于其他接入技術(shù)epon具有很大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。在以太無源光網(wǎng)絡(luò)中支持服務(wù)質(zhì)量（qos）的關(guān)鍵主要在于三個(gè)方面問題。第一個(gè)是支持diffserv，即服務(wù)等級(jí)區(qū)分的問題。第二個(gè)就是epon的數(shù)據(jù)鏈路層以及物理層的安全性方面的問題。第三個(gè)是支持傳統(tǒng)業(yè)務(wù)方面的問題?？偟恼f來，以太無源光網(wǎng)絡(luò)就是一種新興的受到廣大關(guān)注的寬帶接入技術(shù)。epon通過無源光網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)的接入，充分的利用了以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)以及無源光網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，正因如此，以太無源光網(wǎng)絡(luò)具有了良好的經(jīng)濟(jì)性。由于以太無源光網(wǎng)絡(luò)在帶寬、運(yùn)營(yíng)成本、維護(hù)成本等等方面的諸多優(yōu)點(diǎn)，目前業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為

35、，無源光網(wǎng)絡(luò)將成為解決信息高速公路“最后一公里”的完美方案。epon點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，只需增加onu數(shù)量和少量用戶側(cè)光纖即可方便地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容升級(jí)，充分保護(hù)運(yùn)營(yíng)商的投資。在與各種接入網(wǎng)技術(shù)的比較中，以太無源光網(wǎng)絡(luò)具有巨大的優(yōu)勢(shì)。首先，epon結(jié)構(gòu)中的無源光器件壽命較長(zhǎng)，大大節(jié)約了維護(hù)的成本，同時(shí)，epon也可以很好的與現(xiàn)有的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)相融合，充分的利用現(xiàn)有的以太網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。綜合來說，就是epon具有運(yùn)營(yíng)和管理成本低，維護(hù)過程簡(jiǎn)單，方便擴(kuò)展和容易升級(jí)等諸多的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，加上以太無源光網(wǎng)絡(luò)中點(diǎn)到多點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，很好的節(jié)省了施工的成本費(fèi)用，降低了施工損耗，減少了光纖資源的消耗，更使得眾多的運(yùn)營(yíng)商將ep

36、on看做是是一種優(yōu)良的接入網(wǎng)方案。2、gpon吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)（gpon）的標(biāo)準(zhǔn)在itu-t g.984系列標(biāo)準(zhǔn)中得到了定義。標(biāo)準(zhǔn)包括gpon的物理層、tc層和oam相關(guān)功能的定義。吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)定義了一種全新的封裝結(jié)構(gòu)，即gem( gpon encapsulation method )。吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)是一種點(diǎn)到多點(diǎn)的光接入網(wǎng)技術(shù)。吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)與以太無源光網(wǎng)絡(luò)具有一定的相似性，都可以提供低成本、便于維護(hù)、良好擴(kuò)展性的高速接入網(wǎng)，也是解決接入網(wǎng)“瓶頸”問題的重要技術(shù)之一。但是就核心芯片的問題來說，目前除了吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備制造廠商自主設(shè)計(jì)制造的gpon芯片之外，現(xiàn)在的市面上還沒有專業(yè)

37、芯片制造商推出過商用芯片，所以在大規(guī)模生產(chǎn)上還存在著亟待解決的巨大的問題。表3.1 gpon國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)一覽表序號(hào)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)中文名稱發(fā)布時(shí)間1itu-t g.984.1吉比特光網(wǎng)絡(luò)（gpon）：一般特性2008年3月1日2itu-t g.984.2吉比特光網(wǎng)絡(luò)（gpon）：物理媒質(zhì)相關(guān)（pmd）層規(guī)范2008年3月1日3itu-t g.984.3吉比特光網(wǎng)絡(luò)（gpon）：傳輸匯聚層規(guī)范2008年3月1日4itu-t g.984.4吉比特光網(wǎng)絡(luò)（gpon）：ont管理和控制接口規(guī)范2008年2月1日5itu-t g.984.5吉比特能力光纖接入網(wǎng)絡(luò)的增強(qiáng)帶2007年9月1日6itu-t g.984.6吉

38、比特光網(wǎng)絡(luò)（gpon）：范圍擴(kuò)展2008年3月1日表3.2 gpon國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)一覽表序號(hào)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)中文名稱發(fā)布時(shí)間1yd/t 1419.3-2006接入網(wǎng)用單纖雙向三端口組件技術(shù)條件 第3部分：用于吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)（gpon）光網(wǎng)絡(luò)單元（onu）的單纖雙向三端口光組件2006年6月8日2yd/t 1949.1-2009接入網(wǎng)技術(shù)要求吉比特的無源光網(wǎng)絡(luò)（gpon）第1部分：總體要求2009年6月24日3yd/t 1949.2-2009接入網(wǎng)技術(shù)要求吉比特的無源光網(wǎng)絡(luò)（gpon）第2部分：物理媒質(zhì)相關(guān)（pmd）層要求2009年6月24日4yd/t 1953-2009接入網(wǎng)技術(shù)要求epon/gpon系統(tǒng)承

39、載多業(yè)務(wù)2009年6月24日吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)的上行和下行速率可以高達(dá)2.448gbit/s，可以以較低的價(jià)格實(shí)現(xiàn)高速率的接入服務(wù)，滿足了網(wǎng)絡(luò)對(duì)高速率的要求。吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)還具有上下行速率的非對(duì)稱性，更加適應(yīng)寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)市場(chǎng)，便于靈活的配置上行速率和下行速率。這種靈活性可以方便控制接入網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)成本。gpon采用gem技術(shù)封裝，支持時(shí)分復(fù)用業(yè)務(wù)，可以更好的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，可以大大的提高網(wǎng)絡(luò)的利用效率。吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)可以通過異步傳輸模式（atm）和gfp兩種協(xié)議來承載不同類型的數(shù)據(jù)，在下行方向上采用廣播的方式來傳輸數(shù)據(jù)，在上行方向上采用時(shí)分多址的接入技術(shù)。在國(guó)內(nèi)，吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化工作主要

40、是中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（ccsa）的傳送網(wǎng)與接入網(wǎng)（tc6）技術(shù)工作委員會(huì)（tc）來負(fù)責(zé)的。3、epon與gpon的比較目前，最流行的pon標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)，其中一個(gè)是由itu/fsan制定的gigabit pon(gpon)標(biāo)準(zhǔn)，另一個(gè)是由ieee 802.3ah工作組制定的ethernet pon (epon)標(biāo)準(zhǔn)。epon就是以太網(wǎng)pon，是電子電氣工程師協(xié)會(huì)（ieee，institute of electrical and electronics engineers）在2004年正式推出的標(biāo)準(zhǔn)，干線速率是1.25g，但以太網(wǎng)采用8b10b編碼，因此實(shí)際速率為1g。gpon是itu-t制定的標(biāo)準(zhǔn)

41、，下行速率可到2.5g，上行速率1.25g，是歐美各大運(yùn)營(yíng)商共同制定的標(biāo)準(zhǔn)。采用了125us的幀結(jié)構(gòu)，可以很好地承載atm、以太網(wǎng)等多業(yè)務(wù)，被很多運(yùn)營(yíng)商寄予了厚望。單純從技術(shù)指標(biāo)看gpon的確更好（下行速率是epon的2.5倍）。但gpon是完全由運(yùn)營(yíng)商制定，完全不考慮設(shè)備實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。因此，gpon標(biāo)準(zhǔn)雖然在epon標(biāo)準(zhǔn)之前一年就發(fā)布，但gpon產(chǎn)品到現(xiàn)在也沒有成熟。epon由于大量使用了成熟的以太網(wǎng)協(xié)議層，技術(shù)難度低，產(chǎn)品很成熟，相關(guān)芯片已經(jīng)推出到第三代了，光器件在標(biāo)準(zhǔn)推出不多一年的時(shí)間內(nèi)下降了70。目前，日本廣泛使用epon做ftth，每年建設(shè)速度超過300萬線，超過adsl鋪設(shè)速度。國(guó)

42、內(nèi)去年也有過數(shù)萬線的epon建設(shè)，遍布全國(guó)。epon的通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)頒布，從去年開始起，中國(guó)電信組織epon廠商已經(jīng)開始進(jìn)行互通性測(cè)試，經(jīng)過了一年的努力，芯片廠商的epon模塊都可以互通了。因此，epon完全是成熟可用的技術(shù)。第四節(jié) 本章小結(jié)在本章中首先介紹了接入網(wǎng)技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，包括接入網(wǎng)的基本概念、定義與定界、接入網(wǎng)的功能模型以及接入網(wǎng)的分類等等。通過這些基本內(nèi)容的介紹，引入了目前接入網(wǎng)發(fā)展中關(guān)鍵的“最后一公里”問題。接著介紹了光接入網(wǎng)技術(shù)的相關(guān)概念，包括光接入網(wǎng)產(chǎn)生的背景、功能配置、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及光接入網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用。通過這些內(nèi)容的講解，突出了光接入網(wǎng)作為一項(xiàng)重要接入技術(shù)在傳輸速率，網(wǎng)絡(luò)性

43、能，運(yùn)營(yíng)成本等等方面的巨大優(yōu)勢(shì)。在本章的最后簡(jiǎn)單的闡述了以太無源光網(wǎng)絡(luò)與吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)內(nèi)容，包括epon以及gpon的發(fā)展現(xiàn)狀，技術(shù)優(yōu)勢(shì)，兩者的對(duì)比等等。通過對(duì)這些內(nèi)容的講解，引出了下文對(duì)以太無源光網(wǎng)絡(luò)的具體介紹。第二章 epon系統(tǒng)概述第一節(jié) epon的系統(tǒng)組成epon網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)遵循以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是一種采用點(diǎn)到多點(diǎn)（p2mp，point to multi-point）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在一以太網(wǎng)上提供多種業(yè)務(wù)的單線雙向接入網(wǎng)。與通信網(wǎng)的三種基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一樣，epon網(wǎng)絡(luò)主要可以分為四種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型。這四種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型分別是基于pon的樹型（tree pon）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、總線型（bus

44、pon）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、環(huán)型（ring pon）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及星型（star pon）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在所有的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之中，樹型應(yīng)用廣泛，特別適合于本地回路。 因此，大部分的分析都以典型的樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為分析的對(duì)象。常見的epon網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下圖所示：圖2.1 epon的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)epon主要由三大部分組成：光線路終端（optical line terminal），光分配網(wǎng)絡(luò)（optical distribution network），光網(wǎng)絡(luò)單元（optical network unit）。其中，olt位于局端，onu位于用戶端，odn位于olt和onu之間。基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。圖2.2 epon系統(tǒng)的組成一

45、、光線路終端（optical line terminal）olt位于網(wǎng)絡(luò)側(cè)，提供業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)與odn之間的光接口，完成網(wǎng)絡(luò)的集中和接入。olt一邊將各種來自網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)匯聚在一起，送入接入網(wǎng)，使得用戶可以獲得各自的信息。另一邊將各種用戶信息分別傳送給相應(yīng)的業(yè)務(wù)網(wǎng)。在上行業(yè)務(wù)方向上，信息由onu通過odn傳遞到olt；在下行業(yè)務(wù)方向上，信息由olt通過odn傳遞到onu。olt在下行方向上可以完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的任務(wù)。為了避免各個(gè)業(yè)務(wù)信息發(fā)生沖突，在上行方向上采用tdma多址接入方式，并對(duì)各個(gè)onu的數(shù)據(jù)進(jìn)行仲裁，同時(shí)還可以完成帶寬分配、優(yōu)先級(jí)調(diào)度等等任務(wù)。除此以外，olt還具有光/電轉(zhuǎn)換以及維護(hù)和管理等等

46、功能。olt的功能由業(yè)務(wù)層、核心層和公共層三個(gè)部分組成。下面將對(duì)這三個(gè)部分進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)要的介紹。1、業(yè)務(wù)層olt的業(yè)務(wù)層具有提供業(yè)務(wù)端口，支持多種業(yè)務(wù)的功能?？梢赃M(jìn)行接口適配、接口保護(hù)、特殊業(yè)務(wù)的信令處理以及媒質(zhì)傳輸格式轉(zhuǎn)換。圖2.3 olt功能組成2、核心層 olt的核心層可以進(jìn)行業(yè)務(wù)處理，對(duì)olt側(cè)可用帶寬實(shí)現(xiàn)交換和交叉連接、復(fù)用/解復(fù)用和傳輸，對(duì)olt資源和相關(guān)業(yè)務(wù)的質(zhì)量控制，帶寬管理，基于用戶和業(yè)務(wù)類型對(duì)流量采取隔離措施，以提高帶寬使用效率為目的的點(diǎn)到多點(diǎn)的廣播和多播，業(yè)務(wù)匯聚分發(fā)以及odn適配等等功能。其中，odn適配功能可以對(duì)odn接口（s/r點(diǎn)）進(jìn)行分配，具有物理光接口的適配功能，

47、包括物理媒質(zhì)訪問控制、定時(shí)同步和光/電轉(zhuǎn)化以及電/光轉(zhuǎn)換的功能。3、公共層olt的公共層可以提供維護(hù)管理以及供電的功能。維護(hù)管理功能可以對(duì)各個(gè)功能塊進(jìn)行維護(hù)管理工作，并可提供網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的相關(guān)信息等等。供電功能可以提供系統(tǒng)所需的電源轉(zhuǎn)化，同時(shí)還可以在關(guān)鍵時(shí)刻提供電源保護(hù)功能?？偟恼f來，olt的功能如下：對(duì)各個(gè)onu的業(yè)務(wù)流量進(jìn)行匯集，再對(duì)匯聚到sni的業(yè)務(wù)流量進(jìn)行分發(fā)，將其分配到相應(yīng)的onu。提供匯聚和分發(fā)過程中的各個(gè)業(yè)務(wù)的qos功能。支持ip組播，支持可控組播以提高帶寬利用率。為olt的onu側(cè)的可用帶寬與olt網(wǎng)絡(luò)側(cè)的可用帶寬提供交叉連接功能。為各種業(yè)務(wù)在分配網(wǎng)上的發(fā)送和接受提供統(tǒng)一復(fù)用的信息

48、傳輸通道，并且保持不同用戶之間的信息隔離。資源共享控制，在不同用戶、不同業(yè)務(wù)之間進(jìn)行接入網(wǎng)資源動(dòng)態(tài)或者靜態(tài)的共享。提供類似格式轉(zhuǎn)換的業(yè)務(wù)接口適配功能，dn適配功能，物理館接口，光電轉(zhuǎn)換，同步和定時(shí)功能。二、光分配網(wǎng)絡(luò)（optical distribution network） odn位于onu和olt之間，主要用來完成光信號(hào)功率的分配，olt與onu通信可以通過一個(gè)或多個(gè)光分配網(wǎng)絡(luò)來具體實(shí)現(xiàn)，即odn可以起到olt與onu之間的信息傳輸和分發(fā)作用，建立端到端的信息傳輸通道，使多個(gè)onu可以共享olt到odn之間的光傳輸媒質(zhì)和olt的光電設(shè)備。odn的主要結(jié)構(gòu)有星型、樹型、總線型、環(huán)型等等。od

49、n的配置通常為點(diǎn)到多點(diǎn)。由無源光器件組成，具有光波長(zhǎng)透明性、互換性、光兼容性等等特性。三、光網(wǎng)絡(luò)單元（optical network unit）onu的主要功能是提供epon到用戶側(cè)的接口。onu采用的是以太網(wǎng)協(xié)議，在上行和下行方向上分別完成不同的任務(wù)。一方面它可以對(duì)來自于用戶的信息進(jìn)行復(fù)用，以便于信息傳遞到光線路終端。另一方面可以將下行方向的信號(hào)解復(fù)用，并且通過不同的端口傳送出去。同樣，onu的功能也由業(yè)務(wù)層、核心層和公共層三個(gè)部分組成。下面分別對(duì)這三個(gè)部分進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。1、業(yè)務(wù)層onu的業(yè)務(wù)層可以為用戶提供用戶網(wǎng)絡(luò)接口功能，例如以太網(wǎng)、catv等業(yè)務(wù)接口。2、核心層onu的核心層可以提供

50、包括復(fù)用/解復(fù)用、業(yè)務(wù)質(zhì)量控制和安全機(jī)制在內(nèi)的業(yè)務(wù)處理功能和提供包含電/光和光/電轉(zhuǎn)換的物理光接口適配功能。這些功能保證了業(yè)務(wù)處理過程中各類業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量和安全要求。其中，復(fù)用/解復(fù)用功能提供了業(yè)務(wù)流量的發(fā)送和接收的統(tǒng)一的復(fù)用信息傳輸通道。3、公共層onu的公共層可以提供供電功能和對(duì)onu的各個(gè)功能模塊提供處理、管理和維護(hù)功能。綜上所述，onu的主要功能如下：對(duì)不同用戶的業(yè)務(wù)流進(jìn)行分類、管理和監(jiān)督，匯集不同的業(yè)務(wù)。同時(shí)與不同類型的業(yè)務(wù)接口相連接。另外，onu還可以對(duì)不同用戶業(yè)務(wù)流量進(jìn)行隔離，具有動(dòng)態(tài)組播能力。具有用戶接口技術(shù)和ll、l2交換和路由功能?？梢蕴峁?4kb/s一直到lgb/s數(shù)據(jù)

51、業(yè)務(wù)。同時(shí)保證業(yè)務(wù)的qos特征。進(jìn)行設(shè)備的本地管理、基本維護(hù)功能。dn適配功能，物理光接口、光/電轉(zhuǎn)換，同步和定時(shí)?？刂坪瓦m配af接口，并且提供對(duì)af業(yè)務(wù)的適配。圖2.4 onu功能組成第二節(jié) epon的工作原理一、epon下行數(shù)據(jù)傳輸原理在epon系統(tǒng)中，主要是利用廣播的方式來進(jìn)行下行數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹Ｔ诮邮盏給lt發(fā)送過來的數(shù)據(jù)幀之后，onu將依據(jù)所接受到的幀的標(biāo)識(shí)符來決定是應(yīng)該接收該幀還是丟棄該幀。epon下行數(shù)據(jù)傳輸原理如下圖所示：epon的具體下行數(shù)據(jù)傳輸過程為：最初在各個(gè)onu完成onu的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)的過程中，可以從olt處分配得到一個(gè)獨(dú)有的邏輯鏈路標(biāo)志，即一個(gè)獨(dú)有的llid。通過這個(gè)lli

52、d就可以區(qū)分出不同的onu。olt通過廣播的方式來向系統(tǒng)中的所有onu發(fā)送數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)包中包含目的地onu的標(biāo)識(shí)符信頭，即llid。數(shù)據(jù)包通過無源光分路器，即下圖中的pos時(shí)，分成獨(dú)立的三組信號(hào)，分別到達(dá)不同的onu。數(shù)據(jù)到達(dá)了onu之后，onu通過檢查數(shù)據(jù)包中的llid與自己是否匹配，來確定數(shù)據(jù)包是否是自己需要的。一旦llid不匹配，那么就則棄掉該數(shù)據(jù)包。匹配，則接受該數(shù)據(jù)包。圖2.5 epon網(wǎng)絡(luò)下行工作示意圖二、epon上行數(shù)據(jù)傳輸原理epon的上行傳輸原理與epon的下行傳輸原理有著很大的區(qū)別。由以上敘述可知，下行數(shù)據(jù)傳輸采用的是廣播的方式，同時(shí)通過llid區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)包所屬的onu。ep

53、on的上行數(shù)據(jù)傳輸采用的是時(shí)分多址的技術(shù)，每個(gè)onu在olt指定的時(shí)間段來發(fā)送數(shù)據(jù)。epon網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)到多點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)決定了多個(gè)onu將要共享同一個(gè)上行信道。所以在數(shù)據(jù)傳輸中采用時(shí)分多址的方式。正因?yàn)樵谏闲蟹较蛑?，多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元共享了一個(gè)信道，所以在傳輸數(shù)據(jù)的過程之中，就有可能會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突的現(xiàn)象。為了避免這中數(shù)據(jù)沖突，目前的epon系統(tǒng)主要采用時(shí)分多址（tdma，time division multiple access）的接入技術(shù)來解決onu上行信道數(shù)據(jù)沖突的問題。epon上行數(shù)據(jù)具體的傳輸過程為：為避免不同onu的時(shí)延不同帶來的麻煩，在onu注冊(cè)時(shí)，olt將立即對(duì)onu進(jìn)行測(cè)距，記錄該on

54、u的上行時(shí)延。olt根據(jù)各個(gè)onu的請(qǐng)求來確定onu分配的時(shí)隙，通過授權(quán)幀來告知每個(gè)onu發(fā)送數(shù)據(jù)包的上行時(shí)隙。每個(gè)onu根據(jù)接收到的授權(quán)幀在olt指定的上行時(shí)隙中發(fā)送數(shù)據(jù)，以避免發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。epon上行數(shù)據(jù)傳輸原理如下圖所示：圖2.6 epon網(wǎng)絡(luò)下行傳輸示意圖三、epon傳輸幀結(jié)構(gòu)epon采用以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀，并在其中加入了llid等等信息。上行數(shù)據(jù)傳輸采用tdma技術(shù)接入，onu僅在olt授權(quán)時(shí)間內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)。下行采用廣播方式發(fā)送數(shù)據(jù)，olt為已注冊(cè)的onu分配llid，onu接收與llid相匹配的下行數(shù)據(jù)幀。以太網(wǎng)幀格式與epon幀格式有一定的相似之處，下圖就是以太網(wǎng)幀格式的具體形式：圖2

55、.7 以太網(wǎng)幀格式epon幀的格式在以太網(wǎng)的基礎(chǔ)之上作了修改，加入了llid等等信息。同時(shí)，epon幀可以與以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀兼容。下圖就是epon幀的格式的具體形式：圖2.8 epon幀格式1、epon的下行幀epon下行幀的傳輸速率可以達(dá)到1gbps，下行幀由一個(gè)連續(xù)的信息流組成，這個(gè)信息流被分割成為了固定的長(zhǎng)度。在epon下行幀中，每一幀的開頭有時(shí)鐘信息，信息內(nèi)含同步標(biāo)識(shí)符，方便光線路終端與光網(wǎng)絡(luò)單元進(jìn)行同步。每一幀內(nèi)可以攜帶多個(gè)長(zhǎng)度不定的數(shù)據(jù)包。每秒可以達(dá)到5000幀的數(shù)量。每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元可以分配得到一個(gè)時(shí)隙。epon網(wǎng)絡(luò)的下行傳輸幀的具體格式如下圖所示。圖2.9 epon網(wǎng)絡(luò)下行傳輸數(shù)據(jù)幀

56、2、epon的上行幀epon網(wǎng)絡(luò)的上行幀是各個(gè)onu發(fā)送的數(shù)據(jù)信息以時(shí)分復(fù)用的方式復(fù)用而成的連續(xù)數(shù)據(jù)流。每個(gè)onu發(fā)送的信息將在上行方向上占用不同的長(zhǎng)度可變的時(shí)隙。各個(gè)onu發(fā)送的數(shù)據(jù)可以在上行方向上組合成一個(gè)上行幀，其中幀長(zhǎng)與下行幀一樣為2ms。epon網(wǎng)絡(luò)的上行傳輸幀的具體格式如下圖所示。圖2.10 epon網(wǎng)絡(luò)上行傳輸數(shù)據(jù)幀四、多點(diǎn)控制協(xié)議（mpcp）1、mpcp協(xié)議概述 mpcp協(xié)議是epon網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息互通及調(diào)度的依據(jù)。mpcp位于mac控制子層，是一種雙向消息協(xié)議，使用消息、狀態(tài)機(jī)和時(shí)鐘來控制點(diǎn)到多點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)訪問，保障主單元和從單元之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)有效傳輸。epon網(wǎng)絡(luò)中主要用到五種mpcp幀，分別為授權(quán)幀（gate）、注冊(cè)幀（register）、注冊(cè)請(qǐng)求幀（register req）、注冊(cè)確認(rèn)幀（register ack）和報(bào)告幀（report）。不同的操作碼區(qū)分消息的類型。授權(quán)幀和請(qǐng)求幀主要用來進(jìn)行帶寬的分配。注冊(cè)幀、注冊(cè)請(qǐng)求幀以及注冊(cè)確認(rèn)幀用來完成onu的注冊(cè)過程。多點(diǎn)控制協(xié)議是基本的ieee802.3以太幀。其控制幀的幀長(zhǎng)為64字節(jié)?？刂茙袷饺缦聢D所示：圖2.11 mpcp控制幀格式第三節(jié) epon的關(guān)鍵技術(shù)一、onu的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)為了添加新的onu，epo