【正文】 。Q3 接入網(wǎng)系統(tǒng)管理功能 接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)功能示意圖UPF能將UNI要求適配到CF和SMF。CF將單個用戶端口承載體要求或業(yè)務(wù)端口承載體要求適配到公共載體。SMF協(xié)調(diào)UPF、SPF、CF和TF之間的指配、操作和管理。由于接入網(wǎng)在電信網(wǎng)中位置和功能的不同，它與骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)想比較，有著自己的獨特地方。很明顯，與骨干網(wǎng)相比較，接入網(wǎng)的業(yè)務(wù)量密度低很多。而接入網(wǎng)的業(yè)務(wù)量一般都市由靠近用戶端的節(jié)點“集中”到位于端局的節(jié)點，是典型的集中分部。與骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)相較之下，接入網(wǎng)的成本不得不低廉。5） 成本與業(yè)務(wù)量無關(guān)核心網(wǎng)的總成本對業(yè)務(wù)量很重要，基于對業(yè)務(wù)量的預(yù)測，對網(wǎng)絡(luò)進行最佳配置。6） 用戶需求多樣化接入網(wǎng)直接連接用戶，對于不同的用戶會有不同的業(yè)務(wù)容量、業(yè)務(wù)性能、可靠性/生存性等方面的要求。7） 運行環(huán)境差，維護量大 接入網(wǎng)設(shè)備一般要求安裝在室外，運行環(huán)境會比較差。一旦出現(xiàn)故障問題，它的維護工作量也將十分龐大。 寬帶接入技術(shù)概述目前最廣泛采用的寬帶接入方案是“數(shù)字用戶線（xDSL）”和“同軸電纜調(diào)制解調(diào)（CM）”方案。由于寬帶接入技術(shù)的瓶頸問題，它們已經(jīng)無法滿足用戶的某些需求。xDSL技術(shù)基于普通電話線的寬帶接入技術(shù)，它在1對（或3對）電話線上同時傳輸高速數(shù)據(jù)和語音信號，數(shù)據(jù)信號并不通過電話交換機設(shè)備，與撥號上網(wǎng)相比減輕了電話交換機的負(fù)載。x代表了4種數(shù)字用戶線技術(shù)，分別是ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line，非對稱數(shù)字用戶線)、HDSL（High bitrate Digital Subscriber Line，高速數(shù)字用戶線）、SHDSL(Singlepair HighSpeed Digital Subscriber Line，單線對高速數(shù)字用戶線)和VDSL(Very high speed Digital Subscriber Line,甚高速數(shù)字用戶線)。該技術(shù)的帶寬接入網(wǎng)的局端設(shè)備一般位于城域網(wǎng)局端接入節(jié)點機房，用戶端設(shè)備一般位于小區(qū)機房或大樓內(nèi)；或者局端設(shè)備位于商業(yè)大樓內(nèi)，而用戶端設(shè)備位于樓層內(nèi)。局端設(shè)備與用戶端設(shè)備之間采用點對點的連接方式。CATV網(wǎng)絡(luò)技術(shù)CATV（供天線電視/有線電視/電纜電視）網(wǎng)絡(luò)原本旨在傳送模擬的廣播電視信號到用戶的電視機上。典型的，CATV網(wǎng)絡(luò)采用混合光纖同軸電纜（Hybrid Fiber Coax ,HFC）結(jié)構(gòu)。其主要局限在于它僅為傳送廣播模擬業(yè)務(wù)設(shè)計。“HFC + Cable Modem”寬帶接入技術(shù)“HFC + Cable Modem”寬帶接入技術(shù)除了提供原理是的CATV業(yè)務(wù)外還提供Internet接入業(yè)務(wù)的技術(shù)。其本質(zhì)特征是對原來單項HFC進行了雙向改造使之能夠除提供單向的圖像業(yè)務(wù)還提供雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。眾多的電信、網(wǎng)絡(luò)運營商認(rèn)識到找出新的帶寬技術(shù)解決方案是必要的，而且新的解決方案必需有低成本、簡便靈活，容量大等技術(shù)特點。本文將對結(jié)合以太網(wǎng)技術(shù)和PON技術(shù)優(yōu)點的基于以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（EPON技術(shù)）展開重點研究，并對EPON的動態(tài)帶寬分配算法進行初步的研究。光接入網(wǎng)是共享相同網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口并由光接入傳輸系統(tǒng)所支持的接入鏈路群，由一個光線路終端（OLT ）、至少一個光分配網(wǎng)（ODN）、至少一個光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）及適配設(shè)施（AF）組成[1]。OAN不是傳統(tǒng)的光纖傳輸系統(tǒng)，而是一種針對接入網(wǎng)環(huán)境所設(shè)計的光纖傳輸系統(tǒng)。OAN具有帶寬大、傳輸距離遠(yuǎn)、可靠性高等特點。從系統(tǒng)配置上OAN可劃分為無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)和有源光網(wǎng)絡(luò)(AON)，本文將對PON技術(shù)進行研究。無論在設(shè)備或維運網(wǎng)管方面，PON的成本都相對便宜，提供的頻寬也足以應(yīng)付未來的各種寬頻業(yè)務(wù)需求。OLT到各ONU之間是不存在有源設(shè)備的光接入網(wǎng)就是無源光網(wǎng)絡(luò)。適合接入網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有樹形拓?fù)洹h(huán)形拓?fù)浜涂偩€型拓?fù)洹? 2） ODN為OLT與ONU之間提供傳輸手段，能完成光信號的功率分配。：業(yè)務(wù)部分用戶端口功能供電功能OAM功能公共部分用戶和業(yè)務(wù)復(fù)用功能傳輸復(fù)用功能ODN接口功能用戶ODN核心部分（b）ONU功能塊框圖ONU1ONUnODNOLTOmR/SOrS/RO1保護(c)ODN通用物理結(jié)構(gòu) PON的功能塊框圖 PON的優(yōu)越性PON因其獨特的優(yōu)越性而受世界電信界的關(guān)注。PON的無源點對多點拓?fù)涔?jié)約了光纜和光纜施工的大量費用，是一種那個經(jīng)濟而又有效地匯聚眾多用戶的方法。PON中間采用無源設(shè)備/器件，能夠取代有源復(fù)用/解復(fù)用設(shè)備的無源光分/合路器，免去了有源設(shè)備的維護之苦。3）低成本 PON之所以說是低成本，主要是PON的設(shè)備、線路方面的投資成本和運行維護方面成本的降低。而PON的點對多點、無源特性和光纜較電纜的長壽命、高可靠性等優(yōu)點，也使得PON的運行維護成本大大減少。4） 承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)效率高PON在進行時分多直接入（TDMA）控制時，能夠快速實現(xiàn)各ONU用戶之間的動態(tài)帶寬控制，所以PON在承載突發(fā)性的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時效率非常高。6） 升級性好PON因無源光分/合路器對信號傳輸?shù)耐耆该餍裕芡ㄟ^波分復(fù)用或提高速率升級。而BPON一般指的是線路速率高于155Mbps的APON。APON(BPON)APON(ATM PON)是將ATM（異步傳輸模式）和PON技術(shù)有點結(jié)合起來的一種寬帶接入技術(shù)PON技術(shù)，它實現(xiàn)了PON網(wǎng)絡(luò)中ATM的信源傳輸，后來被稱作帶寬PON（Broadband PON，BPON）。它提供了明確的業(yè)務(wù)質(zhì)量保證和服務(wù)級別，有著完善的操作維護管理系統(tǒng)。即使APON結(jié)合了ATM和PON技術(shù)兩者的優(yōu)點，但是由于ATM技術(shù)較復(fù)雜、承載IP業(yè)務(wù)效率不高等原因使其成本較高，所以APON技術(shù)的應(yīng)用并不是很廣泛。其中有95%的LAN接口是以太網(wǎng)的，所有的IP協(xié)議也都在以太網(wǎng)上運行。EPON技術(shù)結(jié)合了PON的容量大、壽命長、可靠性高等優(yōu)勢以及以太網(wǎng)技術(shù)與IP協(xié)議配合最好、成本低等優(yōu)點，能夠直接在PON上傳輸以太網(wǎng)幀。EPON技術(shù)作為一項擁有廣泛應(yīng)用前景的技術(shù)，值得深入研究。 GPON 由于業(yè)務(wù)流量的增大和EPON規(guī)范的出臺，F(xiàn)SAN（全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)）組織開始進行了支持更高比特速率、全業(yè)務(wù)的、承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)效率更高的GPON（GigabitCapable PON）技術(shù)的研究。該技術(shù)在20032004年間，獲得了ITUT批準(zhǔn)的系列規(guī)范建議：：這項標(biāo)準(zhǔn)描述了GPON結(jié)構(gòu)、比特率、保護和安全等一般特性。：這項標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了GPON傳輸匯聚幀結(jié)構(gòu)、測距方法、OAM功能和安全要求等[1]。PON技術(shù)名稱組織名稱幀結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)包拆分方式優(yōu)點缺點APON(BPON)FSAN提出定時同步拆分支持多比特業(yè)務(wù)能力；提供QoS保證；操作維護能力強；適合ATM城域網(wǎng)匯聚層銜接；網(wǎng)絡(luò)資源利用率高數(shù)據(jù)傳輸效率低；在ATM層上的適配復(fù)雜；提供業(yè)務(wù)復(fù)雜GPONFSAN提出定時同步拆分帶寬高；QoS保證的全業(yè)務(wù)接入；很好地支持TDM業(yè)務(wù)；簡單、高效的適配封裝；OAM功能強大技術(shù)相對復(fù)雜；設(shè)備成本較高EPONEFMA提出可變長幀結(jié)構(gòu)不拆分運營維護成本低效率極低，難以支持以太網(wǎng)外的業(yè)務(wù)第3章 EPON技術(shù)的研究 EPON的基本結(jié)構(gòu)及功能 EPON是點到多點的無源光網(wǎng)絡(luò)，由光線路終端(OLT) 、光分配網(wǎng)絡(luò)(ODN) 和許多光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU) 組成,其中OLT位于中心局, ONU 位于用戶端。每一個幀都可以攜帶多個的長度可變的數(shù)據(jù)包，每一個數(shù)據(jù)包可以由心頭、可變長度凈負(fù)荷和誤碼檢測三部分構(gòu)成。:2ms2ms33凈荷1N111同步標(biāo)識符同步標(biāo)識符信頭 EPON下行信號的幀結(jié)構(gòu)2）EPON上行信號的傳輸幀結(jié)構(gòu)EPON的上行信號傳輸采用了TDMA技術(shù)，每個ONU的上行信號占據(jù)不同的時隙，構(gòu)成了一個TDM信號流，傳送到OLT。因此為了避免每路信號在指定時隙內(nèi)出現(xiàn)的碰撞擁塞的狀況，規(guī)范EPON在上行信號的幀結(jié)構(gòu)非常必要。幀長2ms12233N...12233N...12233N...33凈荷jinghe信頭誤碼檢測域長度可變第3個ONU的時隙 EPON上行信號的幀結(jié)構(gòu)EPON的功能目前來說，EPON的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就有樹形結(jié)構(gòu)、總線型結(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)和混合型結(jié)構(gòu)。此類ONU可以為多個最終用戶提供共享高帶寬。ONU也支持其他傳統(tǒng)的TDM協(xié)議，而且不增加設(shè)計和操作的復(fù)雜性。對于曰叮H接入方式，ONU可以被集成在一個簡單設(shè)備中，不要用EPON中的OTL和所有的ONU由網(wǎng)元管理系統(tǒng)管理，網(wǎng)元管理系統(tǒng)提供與業(yè)務(wù)提供者核心網(wǎng)絡(luò)運行的接口。EPON與其他PON結(jié)構(gòu)最大的區(qū)別就是它是基于以太網(wǎng)技術(shù)的，它繼承了以太網(wǎng)的核心遺傳因子，將以太網(wǎng)最核心的最本質(zhì)部分保存了下來，添加了多址接入和遠(yuǎn)距離傳送的成分，使得傳輸距離和接入拓?fù)浞矫嫒〉昧送黄啤?EPON的基本工作原理。EPON在一根光纖上實現(xiàn)信號的雙向傳輸，利用下行1550nm和上行1310nm的不同傳輸波長來實現(xiàn)信息的分離。因此，在工作方式不同的前提下，所依靠的工作原理也是不同的。在上行方向，所有ONU共享同一個信道向OLT傳輸數(shù)據(jù)和控制信息。因此，ONU無法檢測到可能發(fā)生在OLT處的信號沖突，這樣就必須要設(shè)計一個仲裁機制來保證各個ONU對信道的有效共享?，F(xiàn)有的MAC協(xié)議一般是采用時分復(fù)用方式來避免沖突，ONU在一個確定的或動態(tài)分配的時隙中將其在此前收集到的來自用戶的數(shù)據(jù)及控制信息發(fā)送給OLT。ONU接收到OLT發(fā)給所有ONU的比特率8B10B解碼后根據(jù)以太網(wǎng)幀前導(dǎo)碼中的LLID（邏輯連接標(biāo)石）取出本ONU德以太網(wǎng)幀送上層進一步處理。EPON系統(tǒng)的上下行傳輸是全雙工工作的[1]。EPON物理層的關(guān)鍵技術(shù)主要表現(xiàn)在OLT處，包括突發(fā)信號的快速同步、網(wǎng)同步、光發(fā)送和接收模塊的功率控制以及自適應(yīng)接收等。因此，OLT與ONU 保持同步是關(guān)鍵，并且在OLT處必須使用測距和時延補償技術(shù)來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)時隙同步。 EPON的多點MAC控制概述PCSPMAPMDGMIIMDILAN層次高層MAC客戶OAM（可選）多點MAC控制MAC協(xié)調(diào)EPON通過擴展的MPMP(Multipoint MAC Control )子層來進行上行多直接入和各ONU上行帶寬分配。增強了MAC控制的功能。多點MAC控制子層用以支持因EPON的點對多點結(jié)構(gòu)而需實現(xiàn)的新功能以及將來可能需要引入的功能。它對ONU進行測距、注冊，使ONU自動加入EPON系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)多個ONU接入OLT的控制，還能提供動態(tài)帶寬分配機制。其具體基本工作原理如下：1）采用TDMA方式在共享媒質(zhì)撒花姑娘某段時間只允許一個MAC客戶發(fā)送以太網(wǎng)幀，OLT出生于駐地為奇偶那個值ONU發(fā)送時間，ONU處于從地位在OLT的授權(quán)下才能發(fā)送幀。2）新ONU被發(fā)現(xiàn)注冊后進入PON網(wǎng)絡(luò)，進而被允許發(fā)送幀。3）通過反饋機制以更好地利用PON網(wǎng)絡(luò)寬帶，即ONU上報、向OLT反饋其帶寬需求。4）多線MAC控制子層產(chǎn)生MAC控制幀，以進行“授權(quán)處理、發(fā)現(xiàn)處理和報告處理”。為了這種點對多點的特殊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠順利高效地開展工作。所有的幀都是有64字節(jié)長度的MAC控制幀。它有兩個功能角色，一是發(fā)現(xiàn)授權(quán)，用于為所有未注冊的ONU分配自動發(fā)現(xiàn)授權(quán)，該發(fā)現(xiàn)授權(quán)是所有未注冊的ONU競爭使用；二是普通授權(quán)，用于為單一的已經(jīng)注冊的ONU分配發(fā)送授權(quán)。字節(jié)數(shù)（a) 發(fā)現(xiàn)GATE幀目的地址（DA）源地址（SA）長度/類型=880816時間標(biāo)簽操作碼=000216授權(quán)數(shù)目/標(biāo)識=0916授權(quán)起始時間數(shù)據(jù)域授權(quán)長度同步時間字節(jié)填充幀序列校驗（FCS）662421431242字節(jié)數(shù)目的地址（DA）源地址（SA）長度/類型=880816時間標(biāo)簽操作碼=000216授權(quán)數(shù)目/標(biāo)識授權(quán)1起始時間數(shù)據(jù)域授權(quán)1長度授權(quán)2起始時間授權(quán)2長度授權(quán)3起始時間授權(quán)3長度授權(quán)4起始時間授權(quán)4長度字節(jié)填充=0幀序列校驗（FCS）662421[4][2][4][4][2][2][2][4]15/394(b)普通GATE幀 GATE幀的