【文章內(nèi)容簡介】 的成本要比 EPON 技術高出一倍多，又在網(wǎng)絡架構的過程中 EPON 的技術相對來說還是比較成熟的，而 GPON 技術在網(wǎng)絡中的應用還處于起步階段，在網(wǎng)絡架構的規(guī)模上來說，GPON 技 術的發(fā)展還滯后于 EPON 通信網(wǎng)絡的發(fā)展，由于 GPON 的使用 過程中還會出現(xiàn)標準化工作的失誤，導致信號的傳輸過程中不能互相操作的問題，這樣就影響了 GPON 的商用進程， 也影響 GPON 的成本和市場競爭力。只有隨著技術的進步和市場規(guī)模的擴大，成本也就會隨著降低， GPON 的應用也就會得到廣泛的應用。 WDMPON 簡介 現(xiàn)有的各種 PON 技術的網(wǎng)絡通信系統(tǒng)架構，一般都要采用光分路器對通信信號進行分析，這樣就會造成光信號的衰減，對 PON 網(wǎng)絡技術的發(fā)展與信號的傳輸距離以及線路的分路比造成影響，針對這些問題，可以采 取多種解決方案，主要運用的技術基礎就是在 PON 網(wǎng)絡的樹型結構的基礎上，運用 WDM 技術，為每一個 OLT 的 ONU 分配一個單獨的上 /下行波長，使得通信網(wǎng)絡在信號的傳輸帶寬、信號的傳輸、用戶管理、信息安全容量擴展性等方面具有很大的改善，信息傳播的方式采用虛擬的點對點的傳輸方式， 能夠?qū)崟r的滿足網(wǎng)絡通信，WDMPON 采用連續(xù)的工作模式，業(yè)務往來的透明性比較強，采用二層用戶承載協(xié)議， 在技術使用上，具有很大的優(yōu)勢，可以允許用戶選擇任何格式的原始數(shù)據(jù)進行傳輸，在 WDMPON 網(wǎng)絡的物理層采用 WDM 進行數(shù)據(jù)傳輸，可以有效的 減少網(wǎng)絡中光信號的衰減，提高了傳統(tǒng)的 PON 技術在網(wǎng)絡傳輸中所帶來的的信號衰減，而且采用 WDMPON 的網(wǎng)絡傳輸可以有效對網(wǎng)絡進行升級，同時WDMPON 技術可以提供上下行網(wǎng)絡對稱的 24Gbit/s 網(wǎng)絡傳輸帶寬，沒有用戶在 網(wǎng)絡中，可以擁有 100Mbit/s 的帶寬，采用 WDMPON 技術使得信號傳輸?shù)耐ǖ滥軌蛲耆綦x，減少普通 PON 技術網(wǎng)絡的安全性隱患，而且網(wǎng)絡系統(tǒng)的信號傳輸采用的是動態(tài)自適應的網(wǎng)絡分配方式，網(wǎng)絡的靈活性比較高，使用簡便，但是在技術的實現(xiàn)與處理上難度比較大， 它的網(wǎng)絡元器件的要求比較嚴格，網(wǎng)絡具有自適應能力的光發(fā)送器件與低成本的波分復用器的要求比較昂貴，但是作為一種以太網(wǎng)點對點傳輸?shù)男录夹g，在其使用的初期必然會有相應的缺點。 PON 網(wǎng)絡結構 PON 網(wǎng)絡采用的是無源光網(wǎng)絡對網(wǎng)絡信號進行傳輸，具體的功能參考配置，如下圖 21 所示： 圖 21 PON 網(wǎng)絡結構分析 在 PON 的網(wǎng)絡架構中， OLT 的作用主要為用戶與用戶端的業(yè)務節(jié)點提供接口連接，讓信號通過一個或者多個 ODN 與用戶端的 ONU 建立通信連接，在 PON技術架構中， OLT 與 ONU 的關系是主從接口通信的關系，在網(wǎng)絡中， OLT 可以位于客戶端的交換局 域內(nèi)， 也可以位于通信網(wǎng)的遠端， ODN 的主要功能是為 OLT與 ONU 之間提供信號的傳輸信道，完成網(wǎng)絡通信中光信號的功率分配任務， ODN 是由光纜 、 無源光器件 、信號連接器、光信號分 /合器以及無源光信號分配網(wǎng)絡組成，在 PON 的網(wǎng)絡結構中， ONU 主要為遠端的用戶提供信號接口， AF的主要功能是為用戶與 ONU 之間的設備連接建立網(wǎng)絡適配功能。 PON 工作原理 PON 技術在網(wǎng)絡中的應用實際上是點到多點的光纖傳輸與接入技術，在網(wǎng)絡中主要包括上行、下行網(wǎng)絡控制技術，采用單纖雙向傳輸?shù)木W(wǎng)絡控制，主要是利用 WOM 技術實現(xiàn)， 具體的網(wǎng)絡架構如下圖 22 所示： 圖 22 PON 單光纖雙向傳輸結構 在 PON 網(wǎng)絡中，對于一根光纖上的多個用戶的信號，一般采用兩種技術對信號進行分離，實現(xiàn)網(wǎng)絡的通信， 下行數(shù)據(jù)流采用的 是在網(wǎng)絡的 下行數(shù)據(jù)流 中采用的是 時分復用 (TDM)的信號 傳輸方式 ，運用 OLT 技術 將 網(wǎng)絡的所有 下行信號廣播出去 ，經(jīng)過 ODN進行分配和傳輸計算并發(fā)到每個用戶的 ONU中，這樣 ONU只接受屬于用戶自己的信號，實現(xiàn)網(wǎng)絡信號的傳輸，具體的傳輸過程如下圖 23所示： 圖 23 下行數(shù)據(jù)流的分配 對于 ONU 到 OLT 的上行數(shù)據(jù)流主要采用的是 時分多址接入 TDMA 技術實現(xiàn)網(wǎng)絡信號的鏈接， 各 用戶的 ONU在 OLT 的 集中管理與 控制下 ，用戶 OUN 只在 OLT 指定的時隙 內(nèi)向 OLT 發(fā)送的信息數(shù)據(jù) ， 各 ONU 的時隙 的信息數(shù)據(jù) 在光合路器處匯合 ，并按照一定的技術方式進行融合， PON 系統(tǒng)的測距和多址接入控制保證 主要是對 ONU的各個信息進行管理，保證信息的發(fā)送不會產(chǎn)生沖突，具體的信息傳輸過程如下圖 24 所示： 圖 24 上行數(shù)據(jù)流的傳輸 PON 的關鍵技術 系統(tǒng)同步 分析 在 EPON 網(wǎng)絡中，數(shù)據(jù)的上行主要采用的是多點到一點的網(wǎng)絡拓撲結構，每個 ONU的數(shù) 據(jù)發(fā)送，必須與 OLT 的系統(tǒng)分配的時隙相一致，保證 ONU 上行的數(shù)據(jù)不會發(fā)送碰撞，導致網(wǎng)絡不能正常的工作， 同時在 ONU的一側時鐘應該與 OLT 的時鐘保證同步，在網(wǎng)絡中， EPON 采用的是同步時鐘標簽的方式 。在OLT 測全局計數(shù)器對系統(tǒng)進行全面的記錄，保證下行方向的數(shù)據(jù)能夠與 OLT 要求的數(shù)據(jù)時鐘 標簽 同步， 完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)的同步發(fā)送，在上行方向上， ONU 根據(jù)本地計數(shù)器的時鐘標簽，自動完成 OLT 時鐘標簽的測距。 ONU 的自動識別 分析 在 ONU加入 自動 識別的 目的是 能夠保證系統(tǒng)正常的運行，在實際工作的過程中，不需要人 工進行調(diào)節(jié)和干預，就能夠自動的完成新的 ONU數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)與注冊，保證新的 ONU能夠自動的進行 PON 網(wǎng)絡系統(tǒng)，而且不會影響其他 ONU 的具體工作， 通過系統(tǒng)的自動運行 ,不需人工干預的 就可以 完成對新 ONU的加入與注冊。 對于注冊沖突的問題， EFM 運用以下兩種方案解決： (l)隨機延遲時間 ：在 ONU 注冊發(fā)生沖突時， ONU 仍然保持響應注冊， 但是在響應的開窗時間上，會隨機延遲一定的時間，保證 ONU 的隨機延遲時間可以有效的落在注冊的開窗時間內(nèi)，采用這種延遲注冊時間的方法，可以有效的減少ONU 的注冊時間和提高 ONU 加入系統(tǒng)的效率， 就能夠有效的降低寬帶的擁堵，提高寬帶的利用效率。 (2)隨機跳過開窗 技術。在 ONU 發(fā)生注冊沖突時 ，這時， ONU 可以隨機跳過若干個隨機注冊的 ONU 進行注冊響應，發(fā)生沖突的 ONU 可以隨機延時 18s，延 時配置主要由系統(tǒng)決定，采用這種方法，雖然需要多發(fā)費一些時間注冊，但是，它能夠減少注冊開窗，不會影響系統(tǒng)帶寬的使用效率。 測距技術 PON 網(wǎng)絡的 上行 數(shù)據(jù) 傳輸采用 的 TDMA 接入 方式 ， 一般地， 16— 64 個 ONU連接一個 OLT， OLT 與 ONU 的距離一般在幾十米到 20 公里之間，光通信信號在光纖上傳輸?shù)臅r間延遲為 每公里 5ps，在網(wǎng)絡工作的過程中，由于工作環(huán)境的變化或者器件的老化，這個延遲的時間也會發(fā)生變化，為了保證 TDMA 的接入，保證每個 ONU的數(shù)據(jù)匯合后，能夠在指導的時間間隙內(nèi)插入，彼此不會發(fā)送擁擠和碰撞，為了保證數(shù)據(jù)之間的間隙 能滿足通信的需求， OLT 就必須對數(shù)據(jù)進行精確的測定 ， 以便更好的控制 ONU 發(fā)送的上行數(shù)據(jù)具體時間。在具體的操作中，通過 Ranging 測距， OLT 就能有效的完成數(shù)據(jù)的往返延遲時間，并指定合適的均衡延時參數(shù) EqD，確保 ONU 的數(shù)據(jù)傳輸不會在網(wǎng)絡的分光器發(fā)送沖突。 突發(fā)同步及接收技術 采用 測距 技術能夠保證 ONU數(shù)據(jù) 在 OLT 處不碰撞 和擁擠， 但測距 技術的 精度有限 ， 各 ONU數(shù)據(jù) 到達 OLT 時的相位 也是隨著變化的，采用突發(fā)同步技術能夠有效的保證 ONU比特數(shù)據(jù)的同步，能夠正確的接收信息，采用突發(fā)同步技術，OLT 能夠迅速的恢復不同的 ONU傳輸?shù)耐话l(fā)信號的時鐘相位，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)比特同步、 字節(jié)同步和幀同步 ，進而能夠 從信號流中 準確地 提取數(shù)據(jù) 。 但是，在實際工作的過程中， ONU與 OLT 之間存在數(shù)據(jù)的差異，傳輸?shù)纳舷滦械拇a流也不相同，到達 OLT 的各組信號的幅度也不相同，信號的衰減程度也不一樣，需要在 OLT 端采用 突發(fā)同步模式的光接收機， 自動調(diào)節(jié)接收信號電平的大小，在 ONU側的光發(fā)送機 要具有自動調(diào)節(jié)發(fā)送功率的工作模式。這樣，只有在數(shù)據(jù)的收、發(fā)端都采用相應的數(shù)據(jù)處理技術，才能實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的突發(fā)模式 動態(tài)帶寬分配 (DBA)技術 根據(jù) ONU數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?PON 網(wǎng)絡采用的是動態(tài)分配帶寬的方式，由于數(shù)據(jù)的傳輸方式不一樣， ONU 的數(shù)據(jù) 由 OLT 進行 分配 與管理。 DBA 技術是 通信網(wǎng)絡 MAC 層技術關鍵 ，對信道的上行效率和數(shù)據(jù)延時具有十分重要的作用，采用 DBA 技術，主要提高 TDMA 帶寬的利用效率，以便于在相同的帶寬下，能 夠夠 承載更多的終端用戶，降低用戶的成本。由于 DBA 靈活性 比較好，能夠 為服務水平協(xié)商 (SLA)實現(xiàn)網(wǎng)絡帶寬的動態(tài)分配，如何獲得 ONU的實際工作狀態(tài)，取決于 DBA 采取的具體算法 。 目前 采用的是 基于輪詢的帶寬分配方式 ，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分配和發(fā)送，采用 動態(tài)帶寬分配算法 目的是提高網(wǎng)絡傳輸?shù)膸?，?就是實時地 (ms/s 量級 )改變各 ONU 上行帶寬的機制 ，提高網(wǎng)絡的利用效率。 通過 采用 DBA 技術，可以根據(jù) ONU突發(fā)業(yè)務的需要，在不同的 ONU之間進行動態(tài)的調(diào)節(jié)帶寬，來提高 PON 網(wǎng)絡的上行帶寬效率，能夠有效的利用網(wǎng)絡帶寬，為客戶提供更好的 網(wǎng)絡服務，同時，也方便網(wǎng)絡管理員方便的在 PON 上添加用戶，有效的利用 PON 網(wǎng)絡，降低用戶成本。 第三章 EPON與 GPON技術比較和應用 技術參數(shù)對比 分析 由于采用的技術和使用的方式不同， GPON 與 EPON 的技術參數(shù)也存在不同的差別。表 31 對二者之間的差別進行了詳細的比較。 表 31 EPON 與 GPON 參數(shù)比較分析 項目 比較項目 EPON(IEEE 標準 ) GPON（ ITUT ) 分光比 1:32 1:64/擴展后為 1:128 下行速率 /上行速率 Gbps/ Gbps Gbps/ Gbps 傳輸距離 最長 20公里 最長 60 公里 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 以太網(wǎng)傳輸協(xié)議 Ether over GEM 協(xié)議 下行效率 72%，采用 ： 8B/1OB 編碼 (20%)技術 ，開銷及前同步碼 (8%) 92%以上 ，采用 ： NRZ 擾碼 (無編碼 )技術 ，開銷 (8%) 上行效率 68%以上 ，采用 ： 8B/1OB 編碼(20%)技術， 開銷 (12%) 89%以上 ，采用 ： NRZ 擾碼 (無編碼 )技術 ，開銷 (11%) 多業(yè)務承載 支持 fixed， Best Effort 兩種 類型 的數(shù)據(jù) 業(yè)務 嚴格保證 fixed， assured, Nonassured， Best Effort 四種 類型 的數(shù)據(jù) 業(yè)務 ，保證 QoS質(zhì)量 光纖線路保護 國際標準未定義，由運營商自定義 ，保證線路的通信效率 采用 50ms 主干光纖保護倒換(TypeB)技術 、主干 +分支光纖保護倒換 (TypeC)技術 光功率預算 25 dB 28dB 運營、維護(OAMamp。P) OAM 技術 可選，支持對 ONT的部分故障指示、環(huán)回和鏈路監(jiān)測 OMCI 必選，對 ONT進行完整的FCAPS(故障 /配置 /計費 /性能 /安全性 )管理 光纖線路檢測 國際標準未定義，由運營商自定義 與管理 采用 OLS N2510標準 網(wǎng)絡的 互連互通 由運營商自定義 網(wǎng)絡 互通規(guī)范 與標準 ，明確規(guī)定從 控制層MAC 芯片到設備系統(tǒng)的各層面互操作 互通 FSAN 主導， 采用國際標準， 全球運營商、設備商參與，目前已進行了多次的規(guī)模測試 ，能夠保證網(wǎng)絡的互聯(lián)互通 TDM 傳輸和時鐘同步 信道的上行延時較大，原因是采用輪詢方式進行上行業(yè)務調(diào)度。電路仿真 主要采用的(ITUT 或 MEF 或IETF) 采用 TDM over GEM 標準 封裝方式，封裝效率高 ，傳 輸標準好 。內(nèi)置，支持 Native TDM 模式，保障 TDM 業(yè)務和時鐘傳送質(zhì)量。 (電路仿真可選 ) 技術對比分析 從上表 31的技術參數(shù)對分析 可以看出 GPON和 EPON在技術應用上還存在一些區(qū)別。 對信道的 下行速率 ， GPON 技術的優(yōu)勢比 EPON 明顯，在傳輸速率上 高于EPON 一倍 ，這樣就能夠方便的承載更多的數(shù)據(jù)業(yè)務，也就能夠接入更多的用戶，提供更優(yōu)質(zhì)的服務。 從二者的絕對速率分析來看，在網(wǎng)絡中加入有效負荷之后， GPON 的優(yōu)勢就會更加明顯， EPON 采用的以太網(wǎng)的封裝方式，將以太網(wǎng)的封裝特性 SB/IOB的編碼技術也繼承下來，這樣就會造成 EPON 20%的網(wǎng)絡帶寬被編碼占用 。而 GPON技術采用的是物理層編碼不歸零，對網(wǎng)絡的帶寬沒有任何影響，就封裝的方式來看， EPON 除了共有的 6Byte 源 MAC 地址 與相關的數(shù)據(jù)開銷、 4Byte的 FCS的數(shù)據(jù)以及可能的幀填充開銷 PADs 外 ，還包括 12Byte 的 IPG