【正文】 39。致 謝參考文獻(xiàn)[1] 姚玉坤，鮮永菊，趙國峰．現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)用教程[M]．機(jī)械工業(yè)出版社．2009年1月．[2] 郎為民，郭東生．EPON/GPON從原理到實(shí)踐[M]．人民郵電出版社．2010年1月．[3] 康祥，.[4] 在簡單的介紹了EPON基本結(jié)構(gòu)、工作原理、網(wǎng)絡(luò)的性能與服務(wù)質(zhì)量等知識的基礎(chǔ)之上，同時(shí)結(jié)合傳統(tǒng)帶寬分配算法，對現(xiàn)有的EPON網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)區(qū)分機(jī)制進(jìn)行了研究和分析，得出結(jié)論?，F(xiàn)有的動態(tài)帶寬分配算法主要有IPACT算法、CBR算法、BGP算法等等。結(jié) 論在光纖通信飛速發(fā)展的今天，以太無源光網(wǎng)絡(luò)作為光纖接入領(lǐng)域最受關(guān)注的一環(huán)，必將成為解決接入網(wǎng)瓶頸問題的重要技術(shù)之一。采用了ONU內(nèi)部調(diào)度和OLT側(cè)調(diào)度的兩次調(diào)度的方法，支持了不同業(yè)務(wù)的優(yōu)先級，對于保障業(yè)務(wù)的QoS起到了很大的作用，非常的值得借鑒。即基于輪詢的IPACT算法、BGP算法以及CBR算法。但是，該算法對低優(yōu)先級業(yè)務(wù)的支持力度不夠，從這個(gè)角度看，仍然需要一定的改進(jìn)。這樣的仿真結(jié)果，充分的證明了這種改進(jìn)型的算法要比IPACT算法以及CBR算法更加的優(yōu)化。使得該算法比CBR算法有了一定的改進(jìn)。這是由于在這種支持QoS的動態(tài)帶寬分配算法中，由于算法支持業(yè)務(wù)分級機(jī)制，對高優(yōu)先級業(yè)務(wù)的發(fā)送時(shí)延變小，帶寬利用率增大的緣故。最大的輪詢周期為2ms。即對中優(yōu)先級業(yè)務(wù)分配的帶寬不應(yīng)該超過最大門限，以下是具體的分配方式：③低優(yōu)先級業(yè)務(wù)LP：對于低優(yōu)先級業(yè)務(wù)的帶寬分配類似于中優(yōu)先及業(yè)務(wù)MP，但是低優(yōu)先級業(yè)務(wù)的門限帶寬與中優(yōu)先級業(yè)務(wù)的門限帶寬不同，低優(yōu)先級業(yè)務(wù)的門限帶寬為，以下是具體的分配方式：如果在進(jìn)行了一次帶寬分配之后還有剩余帶寬，在的情況下，將剩余帶寬分配給中優(yōu)先級業(yè)務(wù)MP，如果還有剩余就將余下的分配給低優(yōu)先級業(yè)務(wù)LP。①高優(yōu)先級業(yè)務(wù)HP：首先應(yīng)該保證高優(yōu)先級業(yè)務(wù)的分配。如果光線路終端收到的帶寬請求小于可以分配的總帶寬，即有，那么就可以繼續(xù)根據(jù)業(yè)務(wù)的優(yōu)先級來對各個(gè)業(yè)務(wù)進(jìn)行帶寬的分配。先收集用戶的帶寬請求，再根據(jù)各種用戶業(yè)務(wù)優(yōu)先級的不同，分配不同的帶寬。如果中優(yōu)先級業(yè)務(wù)對帶寬的需求小于最大門限帶寬，則將AF業(yè)務(wù)所需的帶寬分配給它。接著，預(yù)先計(jì)算好各個(gè)業(yè)務(wù)等級的帶寬需求，確定出所需的輪詢周期的長短。這一類業(yè)務(wù)對抖動以及延時(shí)不像高優(yōu)先級業(yè)務(wù)那么敏感，可是應(yīng)當(dāng)確保一定的帶寬。在ONU側(cè)進(jìn)行ONU的內(nèi)部調(diào)度。在輕負(fù)載的情況下，輪詢周期會動態(tài)的縮短；在重負(fù)載的情況下，輪詢周期會動態(tài)的增大。在算法中首先要能夠動態(tài)的確定輪詢周期，然后要將業(yè)務(wù)在ONU側(cè)進(jìn)行等級劃分，根據(jù)優(yōu)先級的高低來決定分配帶寬的多少，對于優(yōu)先級不同的業(yè)務(wù)分配不同的帶寬。其他的業(yè)務(wù)則可以根據(jù)標(biāo)記來插入不同的隊(duì)列。整個(gè)ONU的權(quán)重就等于該ONU下所有隊(duì)列的權(quán)重之和。ONU 隊(duì)列管理和ONU內(nèi)部的調(diào)度機(jī)制是由ONU內(nèi)部的分類器根據(jù)用戶的服務(wù)等級協(xié)議來完成的。③第三部分飛低優(yōu)先級帶寬。②第二部分是高優(yōu)先級帶寬。③加速轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)(Expedited Service)：也常常被稱作高優(yōu)先級(HP，High Priority)業(yè)務(wù)。在DiffServ中定義了三種業(yè)務(wù)類型：①盡力而為的業(yè)務(wù)(Besteffort Service)：與現(xiàn)在Internet中盡力而為的業(yè)務(wù)有一定的相似之處。但是在CBR算法中，僅對恒定比特率的業(yè)務(wù)進(jìn)行預(yù)測，同時(shí)預(yù)測方式不夠嚴(yán)謹(jǐn)，所以說這種算法仍然存在著一定的問題。在光網(wǎng)絡(luò)單元向光線路終端發(fā)出請求消息的時(shí)候，光網(wǎng)絡(luò)單元就開始統(tǒng)計(jì)每個(gè)隊(duì)列的大小，然后便將統(tǒng)計(jì)的結(jié)果向光線路終端匯報(bào)。接著再考慮低優(yōu)先級業(yè)務(wù)的傳輸。其中，加速轉(zhuǎn)發(fā)的優(yōu)先級最高，確保轉(zhuǎn)發(fā)的優(yōu)先級次之，盡力轉(zhuǎn)發(fā)的優(yōu)先級最低。然而，光網(wǎng)絡(luò)單元的外部調(diào)度則是基于授權(quán)/請求方式的。另外，在BGP算法中，總的上行帶寬被分割為了相等的小上行時(shí)隙單元，保護(hù)時(shí)隙變多，從而致使上行帶寬的利用率大大下降。如果有帶寬保證的光網(wǎng)絡(luò)單元在占用時(shí)隙的過程中還有剩余的帶寬，那么剩余的帶寬就可以被動態(tài)的分配給第二類光網(wǎng)絡(luò)單元來使用【2】。同時(shí)，在算法之中，整個(gè)上行帶寬也被分成了一些相等的小單元?？梢哉fIPACT算法是一種獨(dú)立的分配方式，考慮不到各個(gè)ONU之間的關(guān)系和各個(gè)ONU中不同業(yè)務(wù)的關(guān)系。首先，該算法的周期不固定，使得業(yè)務(wù)的時(shí)延不確定，產(chǎn)生時(shí)延抖動，不利于實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的傳輸。 IPACT算法，自適應(yīng)周期的間插輪詢方法具有很多的優(yōu)點(diǎn)。OLT將會根據(jù)輪詢表中保存的信息進(jìn)行計(jì)算，然后再向第二個(gè)ONU發(fā)送授權(quán)信息。②當(dāng)?shù)谝粋€(gè)接收到來自O(shè)LT的授權(quán)信息之后，它將根據(jù)授權(quán)信息的內(nèi)容，按指定的字長來發(fā)送數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)發(fā)送完畢之后，第一個(gè)ONU會馬上發(fā)送一個(gè)控制消息，即一個(gè)請求（Request）給OLT，告知OLT當(dāng)前緩存中的數(shù)據(jù)量的大小。 ①假定當(dāng)前OLT知道每一個(gè)ONU中等待發(fā)送的數(shù)據(jù)的量以及每個(gè)ONU發(fā)送數(shù)據(jù)的往返時(shí)間。 第一節(jié) 動態(tài)帶寬分配算法一、基于輪詢的IPACT算法IPACT（Interleaved Polling with Adaptive Cycle Time）算法是一種基于授權(quán)/請求機(jī)制同時(shí)具有自適應(yīng)循環(huán)時(shí)間的交織輪詢算法。為了進(jìn)一步的提高帶寬利用率，則需要引入動態(tài)帶寬分配(DBA，Dynamic Bandwidth Allocation)方案。這樣接入的優(yōu)點(diǎn)是免去了OLT計(jì)算帶寬的時(shí)間和ONU發(fā)送請求的時(shí)間，因而加快了分配的速度，有一定的優(yōu)勢。為了避免數(shù)據(jù)的沖突同時(shí)也為了確保服務(wù)質(zhì)量，OLT需要根據(jù)一定的原則來給各個(gè)ONU公平的分配上行時(shí)隙。最后一節(jié)對目前最熱門的以太無源光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了簡單的描述，包括ONU的自動發(fā)現(xiàn)、ONU的測距、系統(tǒng)同步以及動態(tài)帶寬分配技術(shù)。第四節(jié) 本章小結(jié)本章一共分為三節(jié)，詳細(xì)的闡述了以太無源光網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)內(nèi)容。在接收到授權(quán)信息之后，ONU則根據(jù)接收到的授權(quán)，在OLT指定的時(shí)隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)發(fā)送完成后就接著發(fā)送一個(gè)請求幀，來告知OLT下一個(gè)周期需要發(fā)送的數(shù)據(jù)量，即ONU的緩存的狀況。要想提高服務(wù)的質(zhì)量，增加帶寬的利用率，就需要對上行帶寬進(jìn)行合理的的帶寬分配。為了達(dá)到系統(tǒng)同步，OLT會將下行時(shí)間戳封裝在GATE MAC控制幀中。只有達(dá)到時(shí)鐘同步，才能防止各個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元在進(jìn)行上行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程之中發(fā)生碰撞，產(chǎn)生數(shù)據(jù)上的沖突，才能保證信息的正確傳輸。測距的主要方法主要包括擴(kuò)頻法測距、帶外法測距和帶內(nèi)開窗測距3種。只有清楚的知道OLT到每個(gè)ONU的時(shí)延，才能保證在時(shí)隙分配完畢之后不會在光合路器上出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突的問題。樣就在ONU與OLT之間建立起了信道，發(fā)現(xiàn)過程完成。③在OLT收到了ONU發(fā)送過來的REGISTER_REQ消息之后，如果經(jīng)過驗(yàn)證之后得知該ONU是合法的，則向ONU發(fā)送一個(gè)REGISTER消息。ONU自動發(fā)現(xiàn)的過程可以簡述如下：①在初始化的時(shí)候，OLT向所有的ONU發(fā)送DISCOVERY GATE消息。控制幀格式如下圖所示： MPCP控制幀格式第三節(jié) EPON的關(guān)鍵技術(shù)一、ONU的自動發(fā)現(xiàn)為了添加新的ONU，EPON系統(tǒng)必須具有自動發(fā)現(xiàn)功能，這是保證OLT與ONU正常通信的重要手段。授權(quán)幀和請求幀主要用來進(jìn)行帶寬的分配。 EPON網(wǎng)絡(luò)上行傳輸數(shù)據(jù)幀四、多點(diǎn)控制協(xié)議（MPCP）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)。 EPON網(wǎng)絡(luò)下行傳輸數(shù)據(jù)幀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。每一幀內(nèi)可以攜帶多個(gè)長度不定的數(shù)據(jù)包。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： 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。③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。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，就有可能會發(fā)生數(shù)據(jù)沖突的現(xiàn)象。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。④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。通過這個(gè)LLID就可以區(qū)分出不同的ONU?？刂坪瓦m配AF接口，并且提供對AF業(yè)務(wù)的適配?？梢蕴峁?4Kb/s一直到lGb/s數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。綜上所述，ONU的主要功能如下：①對不同用戶的業(yè)務(wù)流進(jìn)行分類、管理和監(jiān)督，匯集不同的業(yè)務(wù)。核心層ONU的核心層可以提供包括復(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。另一方面可以將下行方向的信號解復(fù)用，并且通過不同的端口傳送出去。由無源光器件組成，具有光波長透明性、互換性、光兼容性等等特性。⑥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。③支持IP組播，支持可控組播以提高帶寬利用率。維護(hù)管理功能可以對各個(gè)功能塊進(jìn)行維護(hù)管理工作，并可提供網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營的相關(guān)信息等等。可以進(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。除此以外，OLT還具有光/電轉(zhuǎn)換以及維護(hù)和管理等等功能。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)。其中，OLT位于局端，ONU位于用戶端，ODN位于OLT和ONU之間。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 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)。在本章的最后簡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，兩者的對比等等。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。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。單純從技術(shù)指標(biāo)看GPON的確更好（）。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 PON (EPON)標(biāo)準(zhǔn)。這種靈活性可以方便控制接入網(wǎng)的運(yùn)營成本。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。GPON吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)（GPON）的標(biāo)準(zhǔn)在ITUT 。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?？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)。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。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。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。GPON也稱作千兆無源光網(wǎng)絡(luò)，可以提供非對稱或者對稱的傳輸速率。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。因?yàn)槠鋮f(xié)議發(fā)展成熟、利于運(yùn)營維護(hù)、方便進(jìn)行擴(kuò)展、直接面向用戶、技術(shù)工作簡單，一直以來得到快速地發(fā)展。但是，APON和BPON的物理層工作速率難以滿足日益增長的高帶寬需求。在FSAN（Full Service Access Network，全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)組織）的建議之下。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)營商、終端用戶之間提供高帶寬的接入網(wǎng)技術(shù)。光纖到家庭和光纖到辦公室的應(yīng)用類型如下圖所示： FTTH、FTTO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)。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： FTTC應(yīng)用類型光纖到大樓（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。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。一般地，根據(jù)接入的情況，大致可以分為以下四種拓?fù)涞念愋停狐c(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。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。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。傳統(tǒng)的接入方式運(yùn)營成本高、容量小，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代人對帶寬的需求了。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。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）和有源光網(wǎng)絡(luò)（AON）。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。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。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。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。可以與SNI功能的終端相連接，進(jìn)行SPF維護(hù)，SNI測試，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。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）、