【文章內(nèi)容簡介】 的成本要比 EPON 技術(shù)高出一倍多，又在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的過程中 EPON 的技術(shù)相對來說還是比較成熟的，而 GPON 技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用還處于起步階段，在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的規(guī)模上來說，GPON 技 術(shù)的發(fā)展還滯后于 EPON 通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，由于 GPON 的使用 過程中還會出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化工作的失誤，導(dǎo)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(jìn)程， 也影響 GPON 的成本和市場競爭力。只有隨著技術(shù)的進(jìn)步和市場規(guī)模的擴(kuò)大，成本也就會隨著降低， GPON 的應(yīng)用也就會得到廣泛的應(yīng)用。 WDMPON 簡介 現(xiàn)有的各種 PON 技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)架構(gòu)，一般都要采用光分路器對通信信號進(jìn)行分析，這樣就會造成光信號的衰減，對 PON 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)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(yùn)用的技術(shù)基礎(chǔ)就是在 PON 網(wǎng)絡(luò)的樹型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用 WDM 技術(shù)，為每一個 OLT 的 ONU 分配一個單獨(dú)的上 /下行波長，使得通信網(wǎng)絡(luò)在信號的傳輸帶寬、信號的傳輸、用戶管理、信息安全容量擴(kuò)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(diǎn)對點(diǎn)的傳輸方式， 能夠?qū)崟r的滿足網(wǎng)絡(luò)通信，WDMPON 采用連續(xù)的工作模式，業(yè)務(wù)往來的透明性比較強(qiáng)，采用二層用戶承載協(xié)議， 在技術(shù)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(jìn)行傳輸，在 WDMPON 網(wǎng)絡(luò)的物理層采用 WDM 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可以有效的 減少網(wǎng)絡(luò)中光信號的衰減，提高了傳統(tǒng)的 PON 技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸中所帶來的的信號衰減，而且采用 WDMPON 的網(wǎng)絡(luò)傳輸可以有效對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行升級，同時WDMPON 技術(shù)可以提供上下行網(wǎng)絡(luò)對稱的 24Gbit/s 網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬，沒有用戶在 網(wǎng)絡(luò)中，可以擁有 100Mbit/s 的帶寬，采用 WDMPON 技術(shù)使得信號傳輸?shù)耐ǖ滥軌蛲耆綦x，減少普通 PON 技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的安全性隱患，而且網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的信號傳輸采用的是動態(tài)自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)分配方式，網(wǎng)絡(luò)的靈活性比較高，使用簡便，但是在技術(shù)的實(shí)現(xiàn)與處理上難度比較大， 它的網(wǎng)絡(luò)元器件的要求比較嚴(yán)格，網(wǎng)絡(luò)具有自適應(yīng)能力的光發(fā)送器件與低成本的波分復(fù)用器的要求比較昂貴，但是作為一種以太網(wǎng)點(diǎn)對點(diǎn)傳輸?shù)男录夹g(shù)，在其使用的初期必然會有相應(yīng)的缺點(diǎn)。 PON 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) PON 網(wǎng)絡(luò)采用的是無源光網(wǎng)絡(luò)對網(wǎng)絡(luò)信號進(jìn)行傳輸，具體的功能參考配置，如下圖 21 所示： 圖 21 PON 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析 在 PON 的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中， OLT 的作用主要為用戶與用戶端的業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)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(shù)架構(gòu)中， OLT 與 ONU 的關(guān)系是主從接口通信的關(guān)系，在網(wǎng)絡(luò)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(yuǎn)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(luò)通信中光信號的功率分配任務(wù)， 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(luò)組成，在 PON 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中， ONU 主要為遠(yuǎn)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(shè)備連接建立網(wǎng)絡(luò)適配功能。 PON 工作原理 PON 技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用實(shí)際上是點(diǎn)到多點(diǎn)的光纖傳輸與接入技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)中主要包括上行、下行網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，采用單纖雙向傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)控制，主要是利用 WOM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)， 具體的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如下圖 22 所示： 圖 22 PON 單光纖雙向傳輸結(jié)構(gòu) 在 PON 網(wǎng)絡(luò)中，對于一根光纖上的多個用戶的信號，一般采用兩種技術(shù)對信號進(jìn)行分離，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的通信， 下行數(shù)據(jù)流采用的 是在網(wǎng)絡(luò)的 下行數(shù)據(jù)流 中采用的是 時分復(fù)用 (TDM)的信號 傳輸方式 ，運(yùn)用 OLT 技術(shù) 將 網(wǎng)絡(luò)的所有 下行信號廣播出去 ，經(jīng)過 ODN進(jìn)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(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)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(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)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(shù)方式進(jìn)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(jìn)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(guān)鍵技術(shù) 系統(tǒng)同步 分析 在 EPON 網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)的上行主要采用的是多點(diǎn)到一點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，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(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)不能正常的工作， 同時在 ONU的一側(cè)時鐘應(yīng)該與 OLT 的時鐘保證同步，在網(wǎng)絡(luò)中， EPON 采用的是同步時鐘標(biāo)簽的方式 。在OLT 測全局計數(shù)器對系統(tǒng)進(jìn)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(biāo)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(biāo)簽，自動完成 OLT 時鐘標(biāo)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(yùn)行，在實(shí)際工作的過程中，不需要人 工進(jìn)行調(diào)節(jié)和干預(yù)，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(jìn)行 PON 網(wǎng)絡(luò)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(yùn)行 ,不需人工干預(yù)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(yùn)用以下兩種方案解決： (l)隨機(jī)延遲時間 ：在 ONU 注冊發(fā)生沖突時， ONU 仍然保持響應(yīng)注冊， 但是在響應(yīng)的開窗時間上，會隨機(jī)延遲一定的時間，保證 ONU 的隨機(jī)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(jī)跳過開窗 技術(shù)。在 ONU 發(fā)生注冊沖突時 ，這時， ONU 可以隨機(jī)跳過若干個隨機(jī)注冊的 ONU 進(jìn)行注冊響應(yīng)，發(fā)生沖突的 ONU 可以隨機(jī)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(fèi)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(shù) PON 網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(dǎo)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(jìn)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(luò)的分光器發(fā)送沖突。 突發(fā)同步及接收技術(shù) 采用 測距 技術(shù)能夠保證 ONU數(shù)據(jù) 在 OLT 處不碰撞 和擁擠， 但測距 技術(shù)的 精度有限 ， 各 ONU數(shù)據(jù) 到達(dá) OLT 時的相位 也是隨著變化的，采用突發(fā)同步技術(shù)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(shù)，OLT 能夠迅速的恢復(fù)不同的 ONU傳輸?shù)耐话l(fā)信號的時鐘相位，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)比特同步、 字節(jié)同步和幀同步 ，進(jìn)而能夠 從信號流中 準(zhǔn)確地 提取數(shù)據(jù) 。 但是，在實(shí)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(dá) 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(jī)， 自動調(diào)節(jié)接收信號電平的大小，在 ONU側(cè)的光發(fā)送機(jī) 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(yīng)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收的突發(fā)模式 動態(tài)帶寬分配 (DBA)技術(shù) 根據(jù) ONU數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?PON 網(wǎng)絡(luò)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(jìn)行 分配 與管理。 DBA 技術(shù)是 通信網(wǎng)絡(luò) MAC 層技術(shù)關(guān)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(shù)，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(wù)水平協(xié)商 (SLA)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)帶寬的動態(tài)分配，如何獲得 ONU的實(shí)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(shí)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(luò)傳輸?shù)膸?，?就是實(shí)時地 (ms/s 量級 )改變各 ONU 上行帶寬的機(jī)制 ，提高網(wǎng)絡(luò)的利用效率。 通過 采用 DBA 技術(shù)，可以根據(jù) ONU突發(fā)業(yè)務(wù)的需要，在不同的 ONU之間進(jìn)行動態(tài)的調(diào)節(jié)帶寬，來提高 PON 網(wǎng)絡(luò)的上行帶寬效率，能夠有效的利用網(wǎng)絡(luò)帶寬，為客戶提供更好的 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，同時，也方便網(wǎng)絡(luò)管理員方便的在 PON 上添加用戶，有效的利用 PON 網(wǎng)絡(luò)，降低用戶成本。 第三章 EPON與 GPON技術(shù)比較和應(yīng)用 技術(shù)參數(shù)對比 分析 由于采用的技術(shù)和使用的方式不同， GPON 與 EPON 的技術(shù)參數(shù)也存在不同的差別。表 31 對二者之間的差別進(jìn)行了詳細(xì)的比較。 表 31 EPON 與 GPON 參數(shù)比較分析 項(xiàng)目 比較項(xiàng)目 EPON(IEEE 標(biāo)準(zhǔn) ) GPON（ ITUT ) 分光比 1:32 1:64/擴(kuò)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(shù) ，開銷及前同步碼 (8%) 92%以上 ，采用 ： NRZ 擾碼 (無編碼 )技術(shù) ，開銷 (8%) 上行效率 68%以上 ，采用 ： 8B/1OB 編碼(20%)技術(shù)， 開銷 (12%) 89%以上 ，采用 ： NRZ 擾碼 (無編碼 )技術(shù) ，開銷 (11%) 多業(yè)務(wù)承載 支持 fixed， Best Effort 兩種 類型 的數(shù)據(jù) 業(yè)務(wù) 嚴(yán)格保證 fixed， assured, Nonassured， Best Effort 四種 類型 的數(shù)據(jù) 業(yè)務(wù) ，保證 QoS質(zhì)量 光纖線路保護(hù) 國際標(biāo)準(zhǔn)未定義，由運(yùn)營商自定義 ，保證線路的通信效率 采用 50ms 主干光纖保護(hù)倒換(TypeB)技術(shù) 、主干 +分支光纖保護(hù)倒換 (TypeC)技術(shù) 光功率預(yù)算 25 dB 28dB 運(yùn)營、維護(hù)(OAMamp。P) OAM 技術(shù) 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(jìn)行完整的FCAPS(故障 /配置 /計費(fèi) /性能 /安全性 )管理 光纖線路檢測 國際標(biāo)準(zhǔn)未定義，由運(yùn)營商自定義 與管理 采用 OLS N2510標(biāo)準(zhǔn) 網(wǎng)絡(luò)的 互連互通 由運(yùn)營商自定義 網(wǎng)絡(luò) 互通規(guī)范 與標(biāo)準(zhǔn) ，明確規(guī)定從 控制層MAC 芯片到設(shè)備系統(tǒng)的各層面互操作 互通 FSAN 主導(dǎo)， 采用國際標(biāo)準(zhǔn)， 全球運(yùn)營商、設(shè)備商參與，目前已進(jìn)行了多次的規(guī)模測試 ，能夠保證網(wǎng)絡(luò)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(jìn)行上行業(yè)務(wù)調(diào)度。電路仿真 主要采用的(ITUT 或 MEF 或IETF) 采用 TDM over GEM 標(biāo)準(zhǔn) 封裝方式，封裝效率高 ，傳 輸標(biāo)準(zhǔn)好 。內(nèi)置，支持 Native TDM 模式，保障 TDM 業(yè)務(wù)和時鐘傳送質(zhì)量。 (電路仿真可選 ) 技術(shù)對比分析 從上表 31的技術(shù)參數(shù)對分析 可以看出 GPON和 EPON在技術(shù)應(yīng)用上還存在一些區(qū)別。 對信道的 下行速率 ， GPON 技術(shù)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(wù)，也就能夠接入更多的用戶，提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。 從二者的絕對速率分析來看，在網(wǎng)絡(luò)中加入有效負(fù)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(shù)也繼承下來，這樣就會造成 EPON 20%的網(wǎng)絡(luò)帶寬被編碼占用 。而 GPON技術(shù)采用的是物理層編碼不歸零，對網(wǎng)絡(luò)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(guān)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