（光学工程专业论文）无源光接入网与光突发交换网互连技术研究.pdf

南京邮电大学 硕士学位论文摘要 学科、专业： 研究方向： 作者： 指导教师： 题 目： 英文题目： 主题词： 工学光学工程 光纤通信及其接入技术 覃春桃 范红 硕0 7 1 6 3 0 高工 无源光接入网与光突发交换网互连技术研究 r e s e a r c ho fi n t e r c o n n e c t i o nt e c h n o l o g yo fp a s s i v e o p t i c a l a c c e s sn e t w o r ka n do p t i c a l b u r s t s w i t c h i n gn e t w o r k 无源光网络光突发交换集成边缘节点 动态带宽分配通用多协议标签交换 k e y w o r d s ：p a s s i v e o p t i c a l n e t w o r k ( p o n ) o p t i c a l b u r s ts w i t c h i n g ( o b s ) i n t e r g r a t e de d g e n o d e ( i - n o d e ) d y n a m i c a l l y b a n d w i d t ha s s i g n m e n t0 d b a ) g e n e r a l i z e dm u l t i p r o t o c o l l a b e ls w i t c h i n g ( g m p l s ) 南京邮电大学硕士研究生学位论文摘要 摘要 随着信息网络全球化发展，通信网系统逐渐扩大，下一代网络开始寻求结构扁平、节 点功能简洁的网络结构，网络技术之间的融合和子网之间的互连逐渐成为国内外研究的热 点。其中，作为f t t x 的最佳宽带接入解决方案的无源光网络( p o n ) 与最具潜力的核心 交换技术光突发交换( o b s ) 技术之间的融合，以及p o n 和o b s 网之间的互连开始 引起了国内外通信界的关注。 当p o n 与o b s 网络直接互连时，面临很多需要解决的问题。一方面，p o n 与核心网 是分离的，业务在p o n 与o b s 网络均要经过o e o 转换再进行处理，业务附加时延较大； 另一方面，p o n 与o b s 网络的节点部分功能重复，整个网络物理设备功能冗余，成本效 益较低。文中对国内外己报道的互连方案进行了分析和比较，探讨一种兼容t d m p o n 和 保证业务服务质量的扁平化互连技术。 本文重点研究一种基于集成边缘节点和突发汇聚前移的互连技术。集成边缘节点是一 种具有多种业务接口，支持多粒度交换和光电交换方式共存的综合边缘节点，用于解决互 连网络中边缘设备的冗余问题。文中讨论了集成边缘节点电域和光域的功能，及其功能框 架和节点结构，并论述了基于该节点的互连网络体系的结构、工作原理和控制平面技术。 针对互连中业务附加时延过大的问题，文中研究了一种由p o n 与o b s 网络共同实现 的突发汇聚部分前移方案。讨论了该汇聚机制的业务分类准则、m p c p 控制帧的扩展和 d b a 算法等工作，并提出相应实现方案。最后，对提出的网络互连技术进行建模仿真，分 析集成边缘节点的可行性和互连网络的性能，并与直接互连的网络进行对比。仿真结果表 明，集成边缘节点作为p o n 与o b s 网络的互连接e l 是可行的，结合三级汇聚机制，可以 大大降低业务的时延，保证业务服务质量。 关键词：无源光网络，光突发交换，集成边缘节点，动态带宽分配，通用多协议标签交换 a b s t r a c t a st h eg l o b a l i z a t i o no fi n f o r m a t i o nn e t w o r k s ，c o m m u n i c a t i o nn e t w o r kh a se x p a n d e dr a p i d l y f l a ts t r u c t u r e ，t h en o d ef u n c t i o no fs i m p l i c i t yh a v eb e c o m et h em a i nf e a t u r e so fn e x t g e n e r a t i o n n e t w o r k s t e c h n o l o g yi n t e g r a t i o na n dt h ei n t e r c o n n e c t i o nb e t w e e nt h es u b n e t w o r k sb e c o m e sa r e s e a r c hh o t s p o tg r a d u a l l y a so n eo ft h eb e s tf t t x a c c e s ss o l u t i o n sa n dt h em o s tp o t e n t i a l t e c h n o l o g yf o rc o r es w i t c h i n g ，t e c h n o l o g yi n t e g r a t e t i o nb e t w e e np a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k ( p o n ) a n do p t i c a lb u r s ts w i t c h i n g ( o b s ) ，a sw e l la st h ei n t e r c o n n e c t i o no fp o na n do b sn e t w o r k ， h a sa r o u s e dc o n c e r n a th o m ea n da b r o a d h o w e v e r t h e r ea r es o m ep r o b l e m st ob es o l v e dw h i l ed i r e c t l ym a k e sp o n a sab u s i n e s s a c c e s sn e t w o r ko fo b sn e t w o r k o n eh a n d ，p o na n dt h ec o r en e t w o r ki ss e p a r a t e d ，t h eb u s i n e s s h a st og ot h r o u g ho e oc o n v e r s i o nf u r t h e rp r o c e s s i n gb o t hi nt h ep o na n do b s n e t w o r k s ，a n d t h ea d d i t i o n a ll a t e n c yi sr e l a t i v e l yl a r g e ；o nt h eo t h e rh a n d ，t h en o d e si np o na n do b s n e t w o r k d a r t l yh a v et h es o m ef u n c t i o n s ，t h ee n t i r en e t w o r kp h y s i c a l d e v i c ef e a t u r e sr e d u n d a n t ，a n d c o s t - e 伍c i e n ti sl o w t h i sp a p e rg i v e ss o m ea n a l y s i so ft h ei n t e r c o n n e c t i o ns o l u t i o n sw h i c hh a v e b e e nr 印o n e da t h o m ea n da b r o a d ，t h e ne x p l o r e s a l li n t e r c o n n e c t i o ns o l u t i o nw h l c h i s c o m p a t i b l ew i t ht h et d m p o n a n de n s u r e sq u a n l i t yo fs e r v i c e t h i sp a p e rf o c u s e so nr e s e a r c h i n gan o v e li n t e r c o n n e c t i o np r o g r a mb a s e do na ni n t e g r a t e d e d g en o d ea n d f o 刑a r d e d b u r s ta s s e m b l y i n t e g r a t e de d g en o d ew h i c hh a s m u l t i - s e r v l c e i n t e r f a c e s ，m u l t i m o d ec o e x i s t e n c ea n de x c h a n g eo fm u l t i - s e r v i c eg r a n u l a r i t yi s r a i s e dt os o l v e t h ed e v i c ef b a t u r e sr e d u n d a n tp r o b l e m t h i sp a p e rg i v e s d i s c u s s i o n sa b o u tt h ee l e c t r i c a ld o m a i n a n do p t i c a ld o m a i nf u n c t i o n s ，f u n c t i o nf r a m e w o r ka n dn o d es t r u c t u r eo ft h en o v e l n o d e a n d t h e nd e s c r i b e st h en e t w o r ks y s t e m ，w o r k i n gp r i n c i p l ea n dc o n t r o lp l a n et e c h n o l o g y o ft h e i n t e r c o r m e t e dn e t w o r kb a s e do nt h en o d e a c c o r d i n gt ot h el a t e n c yp r o b l e m ，t h i sp a p e rp r o p o s e sa t h r e e 。g r a d e8 8 s e m b l ym e c h a n l s m w h i c hi sa c h i e v e d b yp o na n do b sn e t w o r k i td i s c u s s e st h ec l a s s i f i c a t i o n c r i t e r i ao fb u s i n e s s , t h ee x t e n s i o no fm p c p c o n t r o lf r a m ea n dd b aa l g o r i t h mo ft h i sm e c h a n i s m a n da l s op r e s e n t sa c o r r e s p o n d i n g i n t e r c o n n e c t i o n p e r f o r m a n c eo f 南京邮电大学硕士研究生学位论文a b s n 竖 n e t w o r k r e s u l t ss h o wt h a ti ti sf e a s i b l et ou s et h ei n t e g r a t e dn o d e a st h en e t w o r k i n t e r c o n n e c t i o ni n t e r f a c eo fp o na n do b s m o r e o v e r , w i t ht h et h r e e g r a d ea s s e m b l y m e c h a n i s m s ，t h eb u s i n e s sl a t e n c yc a nb er e d u c e ds i g n i f i c a n t l ya n db u s i n e s ss e r v i c el e v e l sc a nb e e n s u r e d k e y w o r d s ：p a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k ( p o n ) ，o p t i c a l b u r s t s w i t c h i n g ( o b s ) ，i n t e g r a t e d e d g e n o d e ( i n o d e ) ，d y n a m i c a l l yb a n d w i t ha l l o c a t i o n ( d b a ) ，g e n e r a l i z e dm u l t i p r o t o c o ll a b e l s w i t c h i n g ( g m p l s ) n l 南京邮电大学硕士研究生学位论文 缩略语 a d s l a p o n a s o n 奎浏g b c p b d p b p o n c o c w d m d b a f i f 0 f n 阪 f w c g e l s g m p l s i - n o d e l o b s m p c p 缩略语 a s y m m e t r i cd i g i t a ls u b s c r i b e rl i n e a t mp a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k a u t o m a t i c a l l ys w i t c h e do p t i c a ln e t w o r k a r r a y e dw a v e g u i d eg r a t i n g b u r s tc o n t r o lp a c k e t b u r s td a t ep a c k e t b r o a d b a n dp a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k c e n t r a lo t f i c e c o a r s ew 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 d y n a m i c a l l yb a n d w i d t ha s s i g n m e n t f i r s ti nf i r s t0 u t f i r b e rt 0t h e x f i x e dw a v e l e n g t hc o n v e r t e r g m p l sc o n t r o l l e de t h e r n e tl a b e ls w i t c h i n g g e n e r a l i z e dm u l f i pr o t o c o ll a b e ls w i t c h i n g i n t e g r a t e de d g e n o d e l a b e lo p t “i c a lb u r s ts w i t c h i n g m u l t i p o i n tc o n t r o lp r o t o c o l n g nn e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k o a d m o a n o b s o d n o l t o n u o x c p b t p o n o p t i c a la d d d r o pm u l t i p l e x e r o p t i a la c c e s sn e t w o r k o p t i a c lb u r s ts w i t c h i n g o p t i c a ld i s t r i b u t i o nn e t w o r k o p t i c a ll i n et e r m i n a l o p t i c a ln e t w o r k u n i t o p t i c a lc r o s s - c o n n e c t p r o v i d e rb a c k b o n eb r i d g e - t e p a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k i v 非对称数字用户环路 a t m 无源光网络 自动交换光网络 阵列波导光栅 光突发控制包 光突发数据包 宽带无源光网络 中心局 粗波分复用 动态带宽分配 先进先出 光纤到x 固定波长转换器 基于g m p l s 控制的以太标签交换 通用多协议标签交换 集成边缘节点 标签光突发交换 多点控制协议 下一代网络 光分插复用器 光接入网 光突发交换 光配线网络 光线路终端 光网络节点 光交叉连接 支持流量工程的运营商骨干网桥 无源光网络 南京邮电大学硕士研究生学位论文 缩略语 p s t n p t n q o s r 订 t d m t d m a t m p l s v d s l w r 0 b s p u b l i cs w i t c h e dt e l e p h o n en e t w o r k p a c k e tt a n s p o r tn e t w o r k q u a l i t yo fs e r v i c e r o u n dt r i pt i m e t i m ed i v i s i o nm u l t i p l e x i n g t i m ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s t r a n s p o r tm u l t i p r o t o c o ll a b e ls w i t c h i n g v e w h i 曲- b i t - r a t ed i g i m ls u b s c r i b e rl o o p w a v e l e n g t hr o u t eo p t i t i c a lb u r s ts w i t c h i n g v 公共交换电话网络 分组传送网 服务质量 往返时延 时分复用 时分多址接入 传送多协议标签交换 甚高速数字用户环路 波长路由光突发交换 堕室邮电大学硕士研究生学位论文目录 目录 第一章绪论1 1 1 宽带网络的发展现状1 1 2 本文问题的提出2 1 3 本文主要工作和创新点3 1 4 论文章节结构3 第二章p o n 与o b s 网概述5 2 1 p o n 概述5 2 1 1 体系结构j 5 2 1 2 下一代p o n 7 2 2 多点控制协议和d b a 7 2 2 1 m p c p 协议的功能、操作和控制帧7 2 2 2 d b a 算法1 1 2 3o b s 网络概述1 2 2 3 1体系结构1 2 2 3 2o b s 网络的发展1 4 2 4 o b s 网络节点结构及其功能一1 4 2 4 1边缘节点1 4 2 4 2 核心节点1 6 2 4 3 突发汇聚1 7 2 5 本章小结1 8 第三章p o n 与o b s 网的互连1 9 3 1 互连的必然性“。1 9 3 2 直接互连存在的问题2 0 3 2 1 节点功能重叠问题2 2 3 2 2 时延问题2 2 3 3 集成型边缘节点2 3 3 4o b s 汇聚分级前移2 4 3 5 本章小结2 5 第四章基于集成边缘节点的互连技术研究2 6 v i o 堕室唑皇奎堂堡主塑究生学位论文 目录 4 1 基于集成边缘节点的互连及其优势2 6 4 1 1 集成边缘节点2 6 4 1 2 基于集成边缘节点的互连2 7 4 2 集成边缘节点的设计2 8 4 2 1 集成边缘节点的接口2 8 4 2 2 节点功能2 9 4 2 3 节点结构：31 4 3 基于集成边缘节点的p o n 与o b s 网互连3 3 4 3 1 互连网络结构3 3 4 3 2 控制平面技术的研究：3 6 4 4 本章小结3 7 第五章基于集成边缘节点互连的突发汇聚机制3 8 5 1 基于集成边缘节点互连的突发汇聚3 8 5 1 1 三级汇聚机制的提出3 8 5 1 2 汇聚原理3 8 5 1 3 时延分析3 9 5 1 4 主要扩展工作4 1 5 2 业务分类准则4 l 5 2 1 业务c o s 映射表4 l 5 2 2 汇聚判决4 2 5 3m p c p 控制帧的扩展4 3 5 3 1r e p o r t 帧的扩展4 3 5 3 2g a t e 帧的扩展4 4 5 4d b a 算法4 4 5 4 1 基于i - n o d e 互连的带宽分配4 5 5 4 2 支持o b s 汇聚的d b a 算法4 5 5 5 本章小结4 6 第六章仿真分析4 7 6 1o p n e tm o d e l e r 简介。：4 7 6 2p o n 与o b s 网络直接互连的仿真4 7 6 3 基于i - n o d e 和三级汇聚互连的仿真5 0 v i i 南京邮电大学硕士研究生学位论文目录 6 3 1i - n o d e 节点5 0 6 3 2 基于三级汇聚机制和i - n o d e 互连的性能仿真5 3 6 4 两种互连方式的性能比较5 5 6 5 本章小结5 7 第七章总结与展望5 8 参考文献6 0 至i 【谢。6 4 攻读硕士学位期间发表的论文- 6 5 v i i i 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 第一章绪论 1 1 宽带网络的发展现状 近2 0 年来，信息网络全球化发展迅速，新兴高带宽i p 业务如电子商务、在线游戏、 i p t v 、视频会议等层出不穷，业务类型由时分复用( t i m ed i v i s i o nm u l t i p l e x i n g ，t d m ) 向i p 业务迅速过渡，网络由语音向数据业务主导转移。与此同时，传统的基于t d m 的网 络架构已无法满足业务发展的要求，为了满足业务发展的需求，整个通信网需要寻求新的 解决方案。广域网中大量采用密集波分复用( d e n s ew 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 ， d w d m ) 技术来扩展网络容量和提高业务的支撑能力；传送多协议标签交换( t r a n s p o r t m u l t i p r o t o c o ll a b e ls w i t c h i n g ，t m p l s ) 技术和支持流量工程的运营商骨干网桥( p r o v i d e r b a c k b o n eb r i d g e t e ，p b t ) 技术是分组传送网( p a c k e tt r a n s p o r tn e t w o r k ，p t n ) 的两种 主要技术，能提供运营商级快速交换，正得到广泛的关注和研究【，是满足城域网中i p 化 发展需求的可行解决方案。在全业务运营、产业融合和开发的大趋势下，通信运营商正在 积极考虑网络的转型，其中接入全宽带化、网络扁平化、网元简洁化将是网络转型的趋势 之一【2 】。同时，设备解决方案制造商也在积极研究汇聚型综合交换平台，以适应市场的需 求。2 0 0 9 年1 0 月，华为技术有限公司推出界内首个汇聚型光链路终端( o p t i c a ll i n e t e r m i n a l ，o l t ) 解决方案网，以顺应网络扁平化趋势，推动f t t x 网络接入与汇聚的融合。 在接入技术中，f 1 v r x 在全世界范围内开始大力推进【4 】，而无源光网络( p a s s i v eo p t i c a l n e t w o r k ，p o n ) 作为下一代宽带接入网f t t x 的最佳解决方案，已得到国内外业界的密切 关注，并成为f 1 汀x 部署的主要组网方式。为了满足业务发展的需求，下一代p o n 趋向于 大带宽、大分光比及长距的发展方向，技术主要包括i e e e 推动的1 0 ge p o n 和f s a n 推 动的下一代p o n t 7 】( n e x tg e n e r a t i o n p o n ，n g - p o n ) 。 在核心交换技术中，兼具光路交换( o p t i c a lc i r c u i ts w i t c h i n g ，o c s ) 和光分组交换 ( o p t i c a lp a c k e ts w i t c h i n g ，o p s ) 的优势的光突发交换( o p t i c a l b u r s ts w i t c h i n g ，o b s ) 8 1 得到国内外通信界关注。o b s 来源于光域的突发交换，其交换粒度介于o c s 和o p s 之间， 突发数据包长可变，控制信道与数据信道在时间和空间上严格分离，无需光存储，降低了 对电子器件的需求，并且可实现高度的信道统计复用。随着光网络的发展，业务在整个宽 带通信发展过程中成为最大的驱动力，正如本节开始所述，现阶段整个网络的业务已经从 t d m 业务为主走向以i p 业务为主，i p 业务最大的特点是突发性们，按照旧式的公共交换 电话网络( p u b l i cs w i t c h e dt e l e p h o n en e t w o r k ，p s t n ) 的p o i s s o n 流量模型对应的分组方 。 i j 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 法来处理，网络处理设备将长期处于过载状态。o b s 技术正是业务驱动所产生的，在下一 代光核心交换网中将大有作为【i o l 。 1 2 本文问题的提出 2 0 1 0 年，电信整个网络建设模式将从以前的各专业网分别建设向层次化转变发展，网 络扁平化、网元简洁化是发展的必然趋势【2 1 。随着o l t 汇聚容量和业务支撑等功能的提高， 作为接入网的主流技术p o n 和具有潜力的o b s 交换技术的融合问题开始受到了国内外的 关注。已见报道的主要研究方向包括：( 1 ) o b s 交换思想用于波分复用无源光网络 ( w 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 gp a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k ，w d m p o n ) 中的波长分配机 制【l l 】【1 2 】；( 2 ) o b s 突发汇聚思想用于接入网中用户接入带宽的控制，实现接入带宽的合理 分配【1 3 】【1 4 1 ：( 3 ) 传统p o n 与o b s 网络直接互连时存在的问题【1 3 】。 随着研究p o n 与o b s 的技术融合的相关工作的展开，以p o n 和o b s 技术为基础的 p o n 接入网和o b s 网络互连的技术问题也得到了关注。虽然p o n 与o b s 网络都为i p 网 络，然而p o n 与核心网是相分离的，而o b s 网作为核心网的潜在解决方案，其与p o n 的 互连问题正如接入网与城域网的互连一样，存在许多必须解决的问题。 首先是子网之间的互连接口问题，p o n 与o b s 网络承载数据形式和支持的交换方式 均不同，而两个网络都属于光网络，其中必有不少功能相同的物理节点和设备，互连接口 需要具有支持多种数据业务和交换方式的简洁结构。文献【1 6 】【1 7 】中，j o s e ps e g a r r a 提出将 o b s 使用在阵列波导光栅( a r r a y e dw a v e g u i d eg r a t i n g ，a w g ) 实现的2 0 4 8 个接入用户的 大型w d m p o n 网络，由一个光突发交换复用( o p t i c a lb u r s ts w i t c h m u l t i p l e ，o b s m ) 节点实现接入网与城域网的全光互连。并在文献 1 1 】 1 8 【1 2 】中，详细讨论了关于调度机制、 o l t 节点的结构、环形城域网中中间节点的结构、混合型t d m w d m p o n 中多波长0 n u 的实现等技术。然而，在实现子网之间连接的同时，互连节点对现有t d m p o n 系统的兼 容性也是需要重点考虑的问题，全光的互连接口对于现阶段来说是比较难实现。 其次是时延过大的问题，业务经过每一个子网都需要进行光电光转换和处理，重复 的处理带来不必要的附加时延，解决的关键是突发汇聚算法和带宽分配算法的融合。文献 【1 3 q b ，c yl i 通过分析o b s 网络直接接入p o n 时网络的整体性能，提出将o b s 边缘节 点的汇聚功能前移至o n u 端来解决时延过大的问题。然而，并不是所有的接入网业务都 可以通过突发汇聚前移来减少业务时延，对于一些流量比较小的业务队列来说，在o n u 端为了达到突发包最小长度而引起的等待时延及轮询周期的增加，将大大超过突发汇聚前 2 雨京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 移带来的时延减少量。另外，并非所有的业务都需要采用突发汇聚前移以减少时延，应该 先保证业务等级较高且时延敏感的业务提前进行突发汇聚。因此，在p o n 与o b s 网互连 中，需要一种能根据业务的优先级和流量来决定是否需要对该业务进行提前汇聚的突发汇 聚机制。 1 3 本文主要工作和创新点 本文围绕p o n 接入网和o b s 网络的互连技术问题展开工作。在下一代网络扁平化、 i p 化的发展趋势下，光接入网和光城域网互连互通是必然的方向，其中最具代表性的p o n 接入网与最具潜力的o b s 核心交换网络之间互连开始受到国内外的关注。文中通过分析得 出该两个网络互连存在设备功能重叠和业务附加时延过大的问题。在研究了目前国内外已 报道的接入一城域全光互连接口【l i l 和突发汇聚前移至o n u 的方案基 i i t l 上，并综合考虑对 t d m p o n 网络的兼容性和当前网络业务流量的特点，文中探讨了一种采用集成边缘节点 和三级突发汇聚机制结合的p o n 与o b s 互连技术，重点研究了集成边缘节点的功能框架 和节点结构，提出了基于集成边缘节点和三级汇聚机制的互连网络的体系结构，并详细分 析三级突发汇聚机制的时延和扩展工作。最后对提出的互连方案进行仿真，分析集成边缘 节点的可行性和互连网络的性能，并与直接互连的性能进行比较。 本文主要创新点如下： ( 1 ) 提出了采用集成型边缘节点作为p o n 与o b s 网的互连接口。该节点集成了o l t 与o b s 网络的边缘节点，具有支持多业务粒度、多业务类型和混合交换能力的功能，并保 持了与现有t d m p o n 系统的兼容。 ( 2 ) 提出了一种结合集成边缘节点的突发汇聚部分前移机制。该汇聚机制将o b s 边 缘节点的汇聚功能前移至p o n 的光网络单元( o p t i c a ln e t w o r ku n i t ，o n u ) 或者o l t 处， 由o n u 、o l t 和o b s 边缘节点共同实现的三级突发汇聚机制，结合了d b a 算法和突发 汇聚机制，能减少业务时延，保证高优先级业务的服务质量。 1 4 论文章节结构 第一章分析宽带网络发展现状，提出本文问题和主要工作。第二章介绍p o n 与o b s 网络及其关键技术，为研究p o n 与o b s 网络的互连提供理论基础。第三章分析p o n 与 o b s 网互连存在的主要问题，并提出基于集成边缘节点和三级汇聚的互连方案a 第四章研 究集成边缘节点的主要功能和节点结构，并分析基于集成边缘节点的p o n 与o b s 网互连 3 一 堕室些皇奎兰堕主婴窒生堂垡笙奎笙二童鱼堡 网络体系。第五章提出一种由p o n 与o b s 网络共同完成的三级汇聚前移机制，并研究三 级汇聚机制的主要扩展工作。第六章在o p n e t 仿真平台上，对基于集成边缘节点和三级 汇聚机制的p o n 与o b s 网互连网络进行仿真，并对仿真结果进行分析。第七章总结全文， 提出今后的研究方向。 4 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章p o n 与o b s 网概述 第二章p o n 与o b s 网概述 本章将对p o n 和o b s 网络进行阐述。2 1 节介绍p o n 技术，包括其体系结构和关键 技术：2 2 节介绍e p o n 中的多点控制协议和d b a 算法：2 - 3 节介绍o b s 网络体系结构和 关键技术：2 4 节介绍o b s 关键节点及其主要技术；2 5 节对本章进行总结。 2 1p o n 概述 随着国内通信产业的快速发展，客户对信息服务的需求不断变化，促使传统服务如话 音等业务向多媒体宽带业务转移。带宽需求的快速增长也让宽带接入技术突飞猛进，在原 有的非对称数字用户环路( a s y m m e t r i cd i g i t a ls u b s c r i b e rl i n e ，a d s l ) 、甚高速数字用户 环路( v e r y 。h i g h b i t r a t ed i g i t a ls u b s c r i b e rl o o p ，v d s l ) 等技术基础上，出现了a d s l 2 2 + 、 v d s l 2 、以太无源光网络( e t h e m e tp a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k ，e p o n ) 、g p o n ( g b i tp a s s i v e o p t i c a ln e t w o r k ) 等新技术。特别是p o n 技术，在近几年中获得快速的发展，已成为电信 领域的热点技术。 p o n 是指在信号从源到目的地过程中没有有源器件的一种光纤接入网，可以被用来实 现光纤到大楼( f i b e r - t o 1 1 1 e b u i l d i n g ，f t t b ) 、光纤到路边( f i b e r - t o 一1 1 1 e c u r b ，f t t c ) 和光纤到户( f i b e r - t o t h e h o u s e ，f t t h ) ，并作为最后一英里”的解决方案【1 9 1 。p o n 技术经过a t m 无源光网络( a t mp a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k ，a p o n ) 宽带无源光网络 ( b r o a d b a n dp a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k ，b p o n ) 时代的探索，逐渐发展出e p o n 和g p o n 两 大标准阵营，并凭借各自优势在全球得以广泛推广与应用。g p o n 标准作为主要由运营商 驱动的解决方案，拥有最广泛的运营商阵营，在欧洲、北美、南美以及除东亚地区的其余 亚洲地区受到普遍关注：而作为以设备商为主要驱动力的e p o n 解决方案2 0 1 ，秉承了以太 网，简单就是美的技术特点，凭借着成熟的产业链、优良的性价比，拥有目前f t f x 最 广泛的用户群体，率先在日本韩国以及中国大规模应用，并已连续数年占据f t t x 商用用 户数首位口i 。文中主要以e p o n 为例对p o n 进行介绍。 2 1 1体系结构 e p o n 采用的是点到多点的无源光网络结构，主要由o l t 、光配线网络( o p t i c a l d i s t r i b u t i o nn e t w o r k ，o d n ) 、o n u 组成，由无源光分路器件将o l t 的光信号分到各个 o n u 。o l t 为光接入网( o p t i a la c c e s sn e t w o r k ，o a n ) 提供网络侧接口并连到一个或多 5 ， 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章p o n 与o b s 网概述 个o d n ；o d n 为o l t 和o n u 提供光传输手段，主要功能是完成光信号的分配；o n u 为 o a n 提供用户侧接口并和o d n 相连，其网络侧为光接口，用户侧为电接口，因此需要光 肫转换功能，以及数镇转换、复甩懈复用、信令处理和维护管理功能。 e p o n 典型的系统结构主要有总线形、树形和环形三种，最典型的为树形拓扑结构。 在数据流传输方面，e p o n 不是简单的共享媒质或点到点的网络。在下行方向，o l t 发送 的e t h e m e t 帧经1 ：n 的无源分路器传递到各个o n u ，o n u 根据l l i d 从o l t 发送的包 中提取属于自己的数据包，如图2 1 所示。 图2 1e p o n 下行数据流示意图 上行方向【2 l 】采用较为复杂的时分多址技术，将上行信道划分为若干时隙，每个时隙内 安排一个o n u 发送一个上行分组，由o l t 安排o n u 按照一定的顺序依次向上发送e t h e m e t 数据帧，如图2 2 所示。由于无源分路器的方向属性，来自任何o n u 的包只能到达o l t ， 而不能到达其他的o n u 。 图2 2e p o n 上行数据流不惫图 为了保证各个o n u 发送的数据包在上行传送时不发生相互的碰撞，需要严格对各个 o n u 的发送进行定时。由于各个o n u 到o l t 的物理距离以及环境因