（无线电物理专业论文）基于pon结构实现全业务接入的若干关键技术研究.pdf

山东大学硕士学位论文 中文摘要 随着多媒体技术、通信技术以及硬件存储技术的发展，人们对网络带宽的要 求呈现出爆炸性的增长，信息量猛增使得带宽成为了严重的瓶颈，迫使网络向更 高的速度发展。但是在用户的接入网方面，传统的有线电视网络目前采用的是光 纤同轴电缆混合网( h f c ) ，而电信方面目前采用a d s l 接入技术，由于他们受 带宽和传输距离的限制，也很难有长远的发展。 所以无论从广电方面还是从电信方面，面对带宽瓶颈的问题，大家普遍把光 纤接入作为下一代传送网络的接入解决方案。在光接入的实现方案中，又以e p o n 以及g e p o n 为主要发展方向，以太无源光网络( e p o n ，e t h e r n e tp a s s i v eo p t i c a l n e t w o r k ) 作为多业务宽带接入方式具有优异的特性，目前业内普遍把 e p o n g e p o n 技术作为解决“三网融合”、“三重播放”的接入解决方案。 e p o n 综合了p o n 技术和以太网技术的优点：低成本；高带宽；扩展性强， 灵活快速的服务重组；与现有以太网的兼容性；方便的管理等等。但是e p o n 仅 靠单播或组播方式很难实现大容量的视频信号的传输，很难实现系统的对视频业 务的扩容，从而影响全业务的接入。而副载波复用技术是实现光通信宽带大容量 的一个良好途径之一。所以本文提出s c m 和e p o n 两种技术通过波分复用 ( w d m ) 承载在不同的波长上面。使用1 5 5 0 n m 携带下行d v b 标准的信号，将 视频信号编码h 2 6 4 数字视频流，然后用q a m 调制载波，采用s c m 技术最后调 制到光载波上。通过w d m 、s c m 以及e p o n 各种技术的有效结合，该方案可基 于现有e p o n 标准逐步扩容，且保持光路最简化，具有可行性和优越性。这样， 能传送很大容量的视频信号，对网络的改动也很小，非常便捷，可以方便地接入 各种交互式多媒体业务。在此基础之上，本文又提出了一种带宽分配的算法，在 单播和轮播相结合的分配方案中，通过软件对系统的性能进行分析，在复合 s c m e t h e m e tp o n 基础之上，利用了n v o d 和v o d 两种点播方式和d v b 、口t v 两种点播业务的优点，通过一定的算法提高了网络系统所支持的最大点播并发数， 减小用户的平均等待时间，用尽可能少的带宽资源，给大量用户提供点播服务。 利用两种技术在视频业务承载方面的优点，通过合理的带宽分配，最大限度的利 山东大学硕士学位论文 用带宽资源，为用户提供更优的业务服务。 最后本文提出了一个综合接入网关的设计方案，在f t t h 接入条件下，实现 v o l p 语音业务，i n t e r n e t 数据业务以及视频业务的综合接入，基于p a s 6 3 0 1 实现 f t t h 终端的语音、视频以及数据业务的控制，通过以太网收发器来实现数据业 务；结合d s p 语音压缩编码处理功能来实现v o l p 业务；通过a v i a 9 7 0 0 q c k 和 f h 8 6 0 1 两个芯片的协作来处理来m p e g 2 和h 2 6 4 两种编码的视频信号，其中 最突出的优点是在视频接入方面，本终端系统综合了p 1 v 与d v b 数字电视的优 点，为用户提供了一个收看两种不同编码的视频节目的平台，使用户能够用普通 电视既可以收看有丰富的内容资源的m p e g 2 编码的高清数字电视节目又能收看 时移和互动性的h 2 6 4 编码的p t v 视频节目，从而满足用户收看高清和交互式电 视节目的要求。实现e p o n 条件下的数字高清节目的播放，以及数据、语音等全 业务的接入和回传。通过仿真分析，分析比较了两种编码方式的点播节目对带宽 需求的差别，直观的给出了h 2 6 4 视频编码在视频点播业务中的巨大优势，从技术 和效益上来讲，基于h 2 6 4 的视频点播系统将是v o d 业务的发展趋势。 2 关键词：以太无源光网络：光网络单元；副载波复用；正交幅度调制 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fm u l t i m e d i at e c h n o l o g y , c o m m u n i c a t i o n st e c h n o l o g ya n d h a r d w a r es t o r a g et e c h n o l o g y , p e o p l e sd e m a n df o rn e t w o r kb a n d w i d t hs h o w s i n g e x p l o s i v eg r o w t h ，i n c r e a s et h ei n c r e a s e da m o u n to fi n f o r m a t i o nm a k e st h eb a n d w i d t h t ob e c o m eas e r i o u sb o t t l e n e c k ，f o r c i n gt h en e t w o r kt oa h i g h e rs p e e d p e o p l en ol o n g e r s a t i s f yw i t h t h ep r e v i o u ss i n g l e ，p a s s i v ew a yt oo b t a i ni n f o r m a t i o n , b u tt oa c t i v e l y p a r t i c i p a t ei np r o g r a m s v o d ( v i d e oo nd e m a n d ，v o d ) i sa ni n t e r a c t i v es e r v i c e s ， c a b l et e l e v i s i o nf i e l da n dc o m m u n i c a t i o n sf i e l d p a ym o r ea t t e n t i o nt o t h i s f i e l d h o w e v e r , i nt h ef i e l do fa c c e s sn e t w o r k ，t h et r a d i t i o n a lc a b l et vn e t w o r kc u r r e n t l y u s e s o p t i c a lf i b e r c o a x i a lc a b l eh y b r i dn e t w o r k ( h f c ) t oa c h i e v et w o w a y t r a n s f o r m a t i o n a t p r e s e n t ，t w o - w a yt r a n s f o r m a t i o no fh f ch a s av a r i e t yo f t e c h n o l o g i e s ，t h em a i nm e t h o da d o p tt h ew a yo ft w o w a yh f c + c a b l em o d e m ，t h a ti s ， t h eo r i g i n a ll o w e n df r e q u e n c yo fc a t vs y s t e mu s e sa sr e t u r nc h a n n e lt oa c h i e v e n o n s y m m e t r i ct r a n s m i s s i o n ，t h i sm a n n e rh a ss o m es h o r t c o m i n g s ，s u c ha sl i m i t e d a v a i l a b l eb a n d w i d t ha n dt h e ”f u n n e le f f e c t o fh f cr e t u mc h a n n e l 。a n dt h es i d eo f t e l e c o m m u n i c a t i o n sc u r r e n t l ya d o p tt h ea c c e s st e c h n o l o g yo fa d s l ，b e c a u s eo ft h e l i m i t so fb a n d w i d t ha n dt r a n s m i s s i o nd i s t a n c e ，i ti s t h e ya r eb o t hh a r dt oh a v el o n g t e r m d e v e l o p m e n t s oe i t h e ri nt e r m so fr a d i oa n dt e l e v i s i o no rf r o mt h et e l e c o m m u n i c a t i o n sa r e a ， f a c e dw i t ht h ep r o b l e mo fb a n d w i d t hb o t t l e n e c k ，p e o p l eg e n e r a l l yc o n s i d e rt h ef i b e r a c c e s s f i b e rt ot h eh o m e ( f t t h ) a san e x t - g e n e r a t i o na c c e s ss o l u t i o n so ft r a n s m i s s i o n n e t w o r k i nt h e r e a l i z a t i o ns o l u t i o n so ff i b e ra c c e s s f t t h ，e p o na n dg e p o nu s e d a st h em a i nd i r e c t i o no fd e v e l o p m e n t ( e p o n ，e t h e r n e tp a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k ) u s e da sm e t h o do fm u l t i - s e r v i c eb r o a d b a n da c c e s sh a se x c e l l e n tc h a r a c t e r i s t i c s ，p e o p l e g e n e r a l l yc o n s i d e re p o n g e p o nt e c h n o l o g ya sa c c e s ss o l u t i o nt oa c h i e v e ”t r i p l e p l a y ”，”t r i p l e p l a y ” e p o nc o m b i n e sb o t ht h ea d v a n t a g e sp o nt e c h n o l o g ya n de t h e m e tt e c h n o l o g y ： 3 山东大学硕士学位论文 l o wc o s t ；h i g h - b a n d w i d t h ；s t r o n ge x p a n s i b i l i t y , a n df l e x i b l ea n dr a p i dr e s t r u c t u r i n go f t h es e r v i c e ；c o m p a t i b i l i t yw i t he x i s t i n ge t h e m e t ；c o n v e n i e n tm a n a g e m e n ta n ds oo n h o w e v e r , e p o nu s i n gu n i c a s t o rm u l t i c a s ti sh a r dt oa c h i e v el a r g e c a p a c i t y t r a n s m i s s i o no fv i d e os i g n a l s ，i ti sd i f f i c u l tt oa c h i e v et h es y s t e m se x p a n s i o no fv i d e o s e r v i c e s ，t h u sa f f e c tt h ea c c e s so fw h o l eb u s i n e s s a n ds u b c a r r i e rm u l t i p l e x i n gc a n a c h i e v eh i g h - c a p a c i t yb r o a d b a n do p t i c a lc o m m u n i c a t i o n t h e r e f o r e ，t h i sp a p e r , t w o t y p e so fs c ma n de p o nt e c h n o l o g y , u s i n gw a v e l e n g t hd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g ( w d m ) t e c h n o l o g yw e r e c a r r i e do nt h ed i f f e r e n tw a v e l e n g t h s u s i n 9 1 5 5 0 n mb r i n gd o w nt h e d v bs t a n d a r ds i g n a l ，t h ed i g i t a lv i d e os i g n a le n c o d e d 嬲h 2 6 4v i d e os t r e a m s ，a n d t h e nu s i n gq a mm o d u l a t ec a r r i e rw a v e ，t h el a s tw a sm o d u l a t e do no p t i c a lc a r r i e r u s i n gs c mt e c h n o l o g y b ym e a n so ft h ew d m ，s c ma n de p o n e f f e c t i v ei n t e g r a t i o n o fv a r i o u st e c h n o l o g i e s ，t h ep r o g r a mb a s e do nt h ee x i s t i n ge p o ns t a n d a r da c h i e v e s g r a d u a le x p a n s i o n , a n dh o l d st h em o s ts i m p l i f i e do p t i c a lp a t h ，h a st h ef e a s i b i l i t ya n d s u p e r i o r i t y i nt h i sw a y , m e yc a nt r a n s m i tl a r g ec a p a c i t yo fv i d e os i g n a l ，t h ec h a n g e s o n t h en e t w o r ki sa l s ov e r ys m a l l ，v e r yc o n v e n i e n ta n dc a ne a s i l ya c c e s sav a r i e t yo f i n t e r a c t i v em u l t i m e d i as e r v i c e s o nt h i sb a s eo ft e c h n o l o g y ，t h i sp a p e rp r o p o s e sa b a n d w i d t ha l l o c a t i o na l g o r i t h m ，o nt h ed i s t r i b u t i o np r o j e c tw h i c hc o m b i n eu n i c a s ta n d b r o a d c a s t ，a n a l y s et h es y s t e mp e r f o r m a n c ev i as o f t w a r e ，b a s e do ns c m e t h e m e t p o n ，m a k eu s eo ft w ok i n d so fv i d e o o n - d e m a n dw h i c ha r en v o d a n dv o d ，a n d t h ea d v a n t a g eo ft w ok i n d so fv i d e o - o n d e m a n db u s i n e s sw h i c ha r ed v ba n d 口t v i m p r o v et h el a r g e s tn u m b e ro fc o n c u r r e n tv i d e o - o n - - d e m a n dw h i c ht h en e t w o r ks y s t e m s u p p o r t sb yac e r t a i na l g o r i t h m ， r e d u c et h ea v e r a g ew a i t i n gt i m e ，m i n i m i z e b a n d w i d t hr e s o u r c e s ，p r o v i d ev i d e o o n d e m a n ds e r v i c e sf o ral a r g en u m b e ro fu s e r s c o m b i n e st h ea d v a n t a g eo ft h em e r i t so ft w ot y p e so ft e c h n o l o g yc a r r y i n gv i d e o t h r o u g ht h er a t i o n a la l l o c a t i o no fb a n d w i d t hm a x i m i z et h eu s e o fb a n d w i d t hr e s o u r c e s ， p r o v i d eu s e r sw i t hh i g h e rb a n d w i d t h f i n a l l y , w i t ht h em e t h o do ft h es c h e d u l i n go ft h e b a n d w i d t h ，p r o v i d eb e t t e rs e r v i c e st ou s e r s 4 f i n a l l yt h i sp a p e r , i nt h ec o n d i t i o n so ff t t ha c c e s s ，w eb r i n gf o r w a r da l ld e s i g n 山东大学硕士学位论文 o fi n t e g r a t e da c c e s sg a t e w a y , i tc a nr e a l i z e st h ei n t e g r a t e da c c e s so fv o i pv o i c es e r v i c e ， i n t e m e td a t as e r v i c e sa n dv i d e os e r v i c e s p a s 6 3 0 1c h i pa c h i e v e st h ec o n t r o lo fv o i c e ， v i d e oa n dd a t as e r v i c e s t h ep r o j e c ta c h i e v e st h ed a t as e r v i c e sv i ae t h e m e t t r a n s c e i v e r , r e a l i z e sv 0 口s e r v i c e si nc o n j u n c t i o n 而mt h ed s pw h i c hh a v ev o i c ec o m p r e s s i o n p r o c e s s i n gf u n c t i o n s ；w i t ht h ec o l l a b o r a t i o no fa v i a 9 7 0 0 - q c ka n df h 8 6 0 1 ，t h et w o c h i p sc a nd e a lw i t l lt w ok i n d so fv i d e os i g n a l se n c o d e db ym p e g 一2a n dh 2 6 4 e s p e c i a l l yo nt h ea s p e c to ft h ev i d e ob u s i n e s s ，t h es y s t e mc o m b i n e st h ea d v a n t a g e so f m l va n dt h ed v bt oo f f e rap l a t f o r mf o rr e c e i v i n gt w os i g n a l s ，a l l o w su s e r st ou s ea n o r d i n a r yt e l e v i s i o nw h i c hc a nb o t hw a t c ht h e r ec o n t e n t r i c h r e s o u r c e so f l l i g h - d e f i n i t i o nd i g i t a lt vp r o g r a m se n c o d e db ym p e g 一2a n dw a t c ht i m e l a p s ea n d i n t e r a c t i v ei p t 、厂v i d e op r o g r a m se n c o d e db yh 2 6 4 i tm e e t st h en e e d so fu s e r s r e q u i r e m e n t so fw a t c hh i g h d e f i n i t i o na n di n t e r a c t i v et e l e v i s i o np r o g r a m i nt h e c o n d i t i o n so fe p o n ，i ta c h i e v e st h eb r o a d c a s t so f h i g h - d e f i n i t i o np r o g r a m s ，a l o n g w i t ht h ea c c e s sa n dr e t u r no fd a t a , v o i c ea n do t h e rb u s i n e s s w i d e t h r o u g ht h e s i m u l a t i o na n a l y s i s ，w ef o c u s e so nt h et w oe n c o d i n gm o d eo nt h ei m p a c to fb a n d w i d t h c o n s u m p t i o na n dm a k ea n a l y s ea n dc o m p a r i s o nt h r o u g hs i m u l a t i o n w ec a ni n t u i t i v e l y s e et h ea d v a n t a g e so fh 2 6 4v i d e oc o d i n gi nt h ev i d e o o n - d e m a n db u s i n e s s o nt h e p e r s p e c t i v eo fb e n e f i t sa n dt e c h n i q u e ，v i d e o - o n - d e m a n ds y s t e mb a s e do nh 2 6 4 ，w i l l b et h ed e v e l o p m e n tt r e n do ft h ev o db u s i n e s s k e y w o r d s ：e t h e r n e tp a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k ；o p t i c a ln e t w o r ku n i t ；s u b - c a r d e r m u l t i p l e x i n g ；q u a d r a t u r ea m p l i t u d em o d u l a t i o n 5 山东大学硕士学位论文 e p o n g p o n f 删 g m i i i e e e m a c o a m o d n o l t o m ， p o n q o s p c i s n m p u 燃 i a d s c m q a m v o d d v b i p t v l l i d 6 缩略语一览表 e t h e r n e tp a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k g i g a b i tp a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k f i b e r t ot h eh o m e g i g a b i tm e d i ai n d e p e n d e n ti n t e r f a c e i n s t i t u t i o no fe l e c t r i c a la n de l e c t r o n i c s e n d n e e r s m e d i aa c c e s sc o n t r o lp r o t o c o l 以太无源光网络 吉比特无源光网络 光纤到户 吉比特媒质无关接口 电气与电子工程师 学会 多点控制协议 o p e r a t i o n sa d m i n i s t r a t i o na n dm a i n t e n a n c e 操作管理维护 o p t i c a ld i s t r i b u t i o nn e t w o r k 光分配网络 o p t i c a ll i n et e r m i n a t i o n 光线路终端 o p t i c a ln e t w o r ku n i t光网络单元 p a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k无源光网络 q u a l i t yo fs e r v i c e 服务质量 p e r i p h e r a lc o m p o n e n t si n t e r f a c e 外围设备接口 s i m p l en e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c a l 简单网络管理协议 u n i v e r s a la s y n c h r o n o u sr e c e i v e r t r a n s m i t t e r 通用异步接收发送置 i n t e g r a t e da c c e s sd e v i c e综合接入设备 s u b c a r r i e rm u l t i p l e x i n g副载波复用 q u a d r a t u r ea m p l i t u d em o d u l a t i o n 正交幅度调制 v i d e oo nd e m a n d视频点播 d i g i t a lv i d e ob r o a d c a s t i n g 数字视频广播 i n t e m e tp r o t o c o lt e l e v i s i o n交互式网络电视 l o 西c a ll i n ki d e n t i f i c a t i o n逻辑链路标识 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 蓟涟 日期： 垫垒2 ：兰：；2 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：立雌导师签名：莲聋蛰 期： 呈q 壁望：鱼：2 二 山东大学硕士学位论文 1 1 研究背景与选题意义 第一章引言 随着信息技术的发展，人们对于语音、数据、视频点播等业务综合接入的要 求越来越高，接入部分两边目前都已跨入吉比特级以上的速率，只有突破接入部 分的带宽“瓶颈”，才能使整个网络有效发挥宽带的作用，真正推动宽带业务的发 展，给运营商带来经济效益和社会效益。所以为用户提供更宽、更快和交互式业 务的传输通道是网络运营商努力的方向。 传统的有线电视网络是专为高效地向家庭传送广播电视业务而开发的，要实 现诸如视频点播、语音、图像、数据、多媒体等交互式业务的传输，就要对现有 的有线电视光纤同轴电缆混合网进行双向化改造。目前，h f c 双向改造有多种技 术，主要的方法是采用双向h f c + c a b l em o d e m 的方式，也就是把原有c a t v 系统中 的低端频率用作回传，实现非对称传输，这种传统h f c 网双向化方式存在用户可 用的带宽有限和h f c 回传信道有“漏斗效应，等缺点。 h 1 2 】 电信方面目前采用的主流接入技术a d s l 技术，是建立在铜线基础上的 宽带接入技术，随着国际铜缆价格的持续攀升，以铜缆为基础的x d s l 的线路成 本会越来越高；作为有源设备，电磁干扰难以避免，维护成本也会越来越高；随 着全网的光纤化进程继续向用户侧延伸，端到端宽带连接的限制将越来越集中在 接入段，目前a d s l 上行1 m b i t s 和下行8 m b i t s 的连接速率已无法满足高端用 户的长远需求。尽管a d s l 2 和a d s l 2 + 技术有望缓解这一压力，但其速率和传 输距离的继续大幅度提高是受限的，不能指望有本质性突破。另外，v d s l 虽然 可以解决a d s l 的部分问题，提供高达5 0 m h z 的带宽，但是其传输距离受到极 大的限制。 光纤是迄今为止最好的传输媒介，光纤接入技术与其他接入技术( 如铜双绞 线、同轴电缆、五类线、无线等) 相比，最大优势在于可用带宽大，它能提供的 有用带宽高达7 5 0 0 0 g b s ，光纤接入网还有传输质量好、传输距离长、抗干扰能 7 山东大学硕士学位论文 力强、网络可靠性高、节约管道资源等特点，是m h 的发展动力所在。另一方 面就是高清电视h d t v 的发展。目前其传输速率尚需1 9 2 m b p s ，用h 2 6 4 技术 可压缩到5 m b p s - 一6 m b p s 。通常认为对q o s 有所保证的a d s l 的最高传输速率是 2 m b p s ，仍难以传输h d t v ，可以认为h d t v 是硎的主要推动力。 在诸多的f t t h 技术方案中，目前能够在成熟程度、成本等各方面满足运营 商要求的仍主要是e p o n 。i e e e8 0 2 3 a h 所规范的e p o n 系统本身能够提供高达 吉比特速率的以太网接入这是传统的非光纤接入术所难以企及的速度，也是 e p o n 系统有效支持多业务承载的坚实基础。传统观念认为，e p o n 是单纯提供 以太网业务的接入平台，对于多业务，尤其是对实时业务的支持能力比较弱，因 而业界的许多e p o n 设备是为支持纯数据业务设计的。显然，仅针对承载数据业 务而设计的e p o n 产品很难满足运营商对于将f t t h 作为综合业务接入平台的要 求，因此探讨基于e p o n 系统实现多业务接入的相关技术是非常有意义的。 随着数据通信技术的飞速发展和逐步完善，基于以太网的多业务承载技术也 日趋成熟，这为e p o n 系统较好地实现多业务接入功能奠定了坚实基础。 1 2 研究目标与主要工作 随着多媒体技术、通信技术以及硬件存储技术的发展，视频点播( v i d e oo n d e m a n d ，v o d ) 这种交互式业务，使人们能主动的参与节目中去，引起有线电 视界和通信界的高度重视。为了实现了视频点播对带宽的需求，突破带宽瓶颈， 利用了副载波s c m 技术和e t h e m e tp o n 技术的特点，利用两种技术我们提出一 种混合技术，在兼顾两种技术特点的同时，又赋予了新的特点，用以实现语音、 数据、视频三种业务的综合接入。特别实在视频方面，文中提出的复合 s c m e t h e r n e tp o n 利用了n v o d 和v o d 两种点播方式和d v b 、i p t v 两种点播 业务的优点，提高了网络系统所支持的最大点播并发数，减小用户的平均等待时 间，用尽可能少的带宽资源，给大量用户提供点播服务。并根据系统的特点，提 出了一种综合计入终端的设计方案。从用户端用户的需求着手，探讨了f t t h 方 案中基于s c m e p o n 实现综合业务接入的技术方案。 ， 8 山东大学硕士学位论文 1 3 论文内容的安排 全文共分5 章t 第一章为引言。介绍了课题的背景，理论价值和实际意义。介绍了发展删 的重要性，在e p o n 的基础之上提出了一种新的复合s c m e t h e i - n ap o n 的结构， 赋予这种结构新的特点，并提出了一种视频调度的方案，合理的调配带宽资源， 充分利用了带宽，最后本文提出了一个综合接入网关的设计方案，实现了d v b 和p t v 两种方式的双模接收。 第二章介绍了当前接入网技术的现状和发展趋势，从而得出p o n 是接入网发 展的趋势。首先介绍了p o n 接入网的结构，分析a p o n ，e p o n ，g p o n 等p o n 技术的提出和发展现状，分析了各种技术的特点，最后对这三种技术的主要参数 进行了比较。 第三章首先简要介绍流媒体技术，然后分析视频编码与传输技术。让后分析 视频点播的用户请求模型和节目流行度的分布特性，对s c m e p o n 的实现原理和 特点做了细致的分析，并深入的分析了系统如何实现了对数据、语音、和视频三 种业务的承载。利用了n v o d 和v o d 两种点播方式和d v b 、口t 、厂两种点播业务 的优点，根据视频点播的用户请求模型和节目流行度的分布特性，对视频业务在 s c m e t h e r n e tp o n 承载做了系统仿真，通过合理的带宽分配，提高了网络系统所 支持的最大点播并发数，减小用户的平均等待时间，用尽可能少的带宽资源，给大 量用户提供点播服务，最大限度的利用带宽资源，为用户提供更优的业务服务。 第四章提出了实现了语音、视频、数据三种业务的综合接入的家庭网关的设 计方案。此家庭网关的设计很好的实现v o i p 语音业务，i n t e m e t 数据业务的综合 接入，特别是在视频业务方面，综合口t v 与d v b 的优点，既可以完成广播方式 的d v b 节目的接收，又可以完成点播方式的i p t v 节目的承载。通过仿真分析， 直观的给出了h 2 6 4 视频编码在视频点播业务中的巨大优势，从技术和效益上来 讲，基于h 2 6 4 的视频点播系统将是v o d 业务的发展趋势。 第五章对我们所做的工作进行了总结，提出了今后研究的重点，最后对接入 网技术的未来作了展望。 9 山东大学硕士学位论文 第二章p o n 技术的综合比较 随着通信技术的发展，电信业务已由以语音为主的窄带业务向语音、数据和 视频等多媒体宽带业务方向发展。为了实现多媒体通信，公用电信网络必须具有 宽带的交互接入能力。目前，实现宽带交互接入的技术方案主要有：铜双绞线 x d s l 、铜缆h f c 、有线光纤宽带接入、无线宽带接入等。特别是基于光纤宽带 接入的无源光网络( p o n ) 技术，以其经济有效的特点正在获得广泛的应用。各 种p o n 技术也也得到了很好的发展，目前p o n 无源光网络( p a s s i v eo p t i c a l n e t w o r k ) 就是一种很有效的技术，具有成本低、兼容性好、技术成熟、可维护性 强、可控性好、多业务接入等特点，能很好的解决用户对带宽的要求。用户宽带 业务接入技术以实现光纤到家( f t t h ) 为目标，结合无源光网络( p o n ) 的组网 技术和a t m 、副载波复用( s c m ) 、e t h e m e t 、密集波分复用( d w d m ) 等传输 技术，开发出经济、高效的宽带业务接入系统。 2 1p o n 技术的发展和技术现状 无源光网络( p o n ) 技术是一种点到多点的光纤接入技术，它由局侧的o l t ( 光线路终端) 、用户侧的o n u ( 光网络单元) 以及o d n ( 光分配网络) 组成。 一般其下行采用t d m 广播方式，上行采用t d m a ( 时分多址接入) 方式，p o n 的 拓扑结构主要取决于o d n 的结构，通常可归纳为单星型、树型、总线型和环型 等四种类型，也就是p o n 的四种基本拓扑结构。所谓“无源”，是指o d n 中不含 有任何有源电子器件及电子电源，全部由光分路器( s p l i t t e r ) 等无源器件组成， 因此其管理维护的成本较低。p o n 技术的概念是2 0 世纪9 0 年代初提出的，可分 为用于窄带t d m 业务接入的窄带p o n 技术和用于宽带接入的基于a t m 传送的 b p o n ( a p o n ) 、基于e t h e r n e t 分组传送的e p o n 技术以及兼顾a t m e t h e r n e t t d m 综合化的g p o n 技术。经过1 0 多年的变迁，p o n 技术的经历了从窄带p o n 到 b p o n ( a t m p o n ) 再到e p o n 及g p o n 的发展历程，这其中，i t u t 在p o n 技 术的标准化工作中发挥了主导作用，相继出台了g 9 8 2 ( 窄带p o n ) 、g 9 8 3 系列 ( b p o n ) 以及( 2 9 8 4 系列( g p o n ) 等一系列标准建议，而i e e e 在p o n 标准化 1 0 山东大学硕士学位论文 上也非常活跃，并于2 0 0 4 年推出了i e e e 8 0 2 3 a he p o n 的标准。 3 1 1 4 当前无论是中国还是全球，宽带业务的发展正朝宽带化、业务综合化和网络 光纤化发展。随着光纤在长途网、城域网乃至接入网的主干段的大量应用，运营 商在接入网络建设中要实现经济有效的发展，就应该将光纤继续向接入网的配线 段和引入线部分延伸，从而最终实现硎。经过这些年来的技术演进，点到点 的光以太网技术已经成熟，e p o n 和g p o n 标准也都已经在2 0 0 5 年完成，符合 相关标准的设备正逐步成熟；而且光纤接入的成本随着部署规模的不断扩大正在 逐渐降低。因此，宽带业务发展趋势和p o n 接入的一些技术与经济优势将促进 运营商在新建网络和传统接入网络的改造。不断增加新业务带宽需求推动下，运营 商在建设p o n 网络时，必须考虑提供更高的带宽与业务能力，以满足不断增长的 用户需求和竞争压力，努力架构一张面向未来的网络。 在光接入网中若光配线网( 0 d n ) 全部由无源器件组成，不包括任何有源节 点，则这种光接入网就是p o n 。在电信运营商的中心交换局( c o ) 与用户端之间配 置光接入线路提供一种低成本的方法。根据技术体制，则可分为p d h 光接入技术、 s d h 光接入技术、a t m 光接入技术和以太网光接入技术等。图2 1 是o a n 的参考配 置。光线路终端( o l t ) 为o d n 提供网络接口并连至一个或多个o d n 。o d n 为o l t 和光网络单元( o n u ) 提供传输手段。o n u 为o a n 提供用户侧接口并和o d n 相连。 p o n 位于业务网络接e i ( s n i ) 与用户网络接n ( u n i ) 之间，通过s n i 与业务节点相连， 通过u n i 与用户设备相连。一个典型的e p o n 系统由o l t ( 光线路终