（光学工程专业论文）epon动态带宽分配算法的研究.pdf

南 硕士 南京邮电大学硕士研究生学位论文摘要 摘要 在政府的大力推动下，特别是在电信业重组的背景下，各运营商加快了全业务的发展， 促使接入网快速转型。如何高效、安全、经济的完成业务的接入将是目前网络建设面临的 重要问题；由于成本低廉、接入范围广、支持多种业务接入等优势，以太网无源光网络被 人们视为很有价值的接入方案，而以太网无源光网络中的动态带宽分配算法( d y n a m i c 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 ，d b a ) 决定了网络的性能，本文将重点研究以太网无源光 网络中的动态带宽分配算法。 本文分析两种无源光网络技术的优缺点及多点控制协议( m p c p ) 的原理和工作过程， 然后分析目前普遍使用的静态带宽分配算法、自适应周期的交替轮询算法和几种改进后的 算法的优势与不足，在此基础上，针对自适应周期的交替轮询算法和几种改进算法存在轻 负载惩罚现象、带宽利用率较低、承载多种业务时出现服务质量( q u a l i t yo f s e r v i c e ，q o s ) 问题等缺点，并结合运营商在网络公平性和新增时分复用( t i m ed i v i s i o nm u l t i p l e x ，t d m ) 业务的q o s 问题等方面的要求，提出了一种新的改进算法，该算法通过设置最佳最小传 。、1 输窗口和最佳最大传输窗口，充分利用每个周期的剩余窗口来改割轻负载惩罚现象及提高 了网络的带宽利用率；通过改变光网络单元( o p t i c a ln e tu n i t ，o n u ) 侧优先级队列支持 8 0 2 1 p 优先级业务分类、在一个周期内给予在时延等方面具有高要求业务的0 n u 更高的 授权频率及给优先级级别高的业务预留固定的带宽的方法解决高优先级业务的q o s 问 题。在o p n e t m o d e l e r 平台上对各种算法进行仿真，仿真结果表明改进后的算法与自适 应周期的交替轮询算法和几种改进算法相比提高了带宽利用率，能较好的保证高优先级业 务的q o s 。 卅吨 关键字：接入网，以太网无源光网络，动态带宽分配，多点控制协议，服务质量，8 0 2 1 p 南京邮电大学硕士研究生学位论文 a b s t r a c t u n d e rt h e s u p p o r to fg o v e r n m e n t ，e s p e c i a l l yu n d e rb a c k g r o u n do fr e o r g a n i z i n g i n t e l e c o m m u n i c a t i o nb u s i n e s s ，a l lt e l e c o mo p e r a t o r sh a v ea c c e l e r a t e dd e v e l o p m e n to ff u l ls e r v i c e ， t h ea c c e s sn e t w o r ki s e x p a n d i n gb yl e a p sa n db o u n 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 ( e p o n ) s e e m st ob er e a d yf o rc o m m e r c i a ld e p l o y m e n ti na c c e s sn e t w o r k sd u et ot h em a t u r i t y o fan u m b e ro fe n a b l i n g t e c h n o l o g i e s ，l o n gd i s t a n c ea n dr e d u c e dm a i n t e n a n c e h o wt o e f f i c i e n t l y t ，s a f e l ya n de c o n o m i c a l l yc o m p l e t et h eb u s i n e s sa c c e s sw i l lb et h ei m p o r t a n ti s s u ei n c u r r e n ta c c e s sn e t w o r k sc o n s t r u c t i o n b e c a u s ed y n a m i cb 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 ( d b a ) d e t e r m i n ee p o np e r f o r m a n c e ，t h i sa r t i c l e w i l lf o c u so nt h ed y n a m i cb a n d w i d t h a l l o c a t i o na l g o r i t h mi ne 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 t h i sp a p e ra n a l y z e st h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so ft w ok i n d so fp a s s i v eo p t i c a l n e t w o r kt e c h n o l o g ya n dp r i n c i p l ea n dw o r k i n gp r o c e s so ft h em u l t i - p o i n tc o n t r o lp r o t o c o l ( m p c p ) ，a n dt h e na n a l y z e st h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so f t h es t a t i cb a n d w i d t h a l l o c a t i o na l g o r i t h m ，i n t e r l e a v e dp o l l i n g 谢t l la d a p t i v ec y c l et i m e ( i p a c t ) a n ds e v e r a l i m p r o v e da l g o r i t h m st h a ta r eu s e dw i d e s p r e a dc u r r e n t l y t h e r ea r es o m es h o r t c o m i n g sf o r i n t e r l e a v e dp o l l i n g 丽ma d a p t i v ec y c l et i m e ( i p a c t ) a n ds e v e r a li m p r o v e da l g o r i t h m s ，s u c h a s ：l o wl o a dp e n a l t y , l o wb a n d w i d t hu t i l i z a t i o n ，w h i l ec a r r y i n gav a r i e t yo fb u s i n e s ss e r v i c e q u a l i t yo c c u r sq o s ( q u a l i t yo fs e r v i c e ) i s s u e s b a s e do nt h e s ea n dc o m b i n e d 谢t l lf a i m e s si n t h en e t w o r ko p e r a t o ra n dn e wt d m ( t i m ed i v i s i o nm u l t i p l e x ，t d m ) s e r v i c e sq o si s s u e si n r e q u i r e m e n t s w ep r o p o s e an e wi m p r o v e da l g o r i t h m ，b ys e t t i n gt h eo p t i m a lm i n i m u m t r a n s m i s s i o nw i n d o wa n dt h eb e s tm a x i m u mt r a n s m i s s i o nw i n d o wa n dm a k ef u l lu s eo ft h e r e m a i n i n gw i n d o w so fe v e r yc y c l e ，t oi m p r o v et h el i g h t - l o a dp e n a l t ys i t u a t i o na n dt ob o o s tt h e n e t w o r k sb a n d w i d t hu t i l i z a t i o n b yc h a n g i n gt h eo p t i c a ln e t w o r ku n i t ( o p t i c a ln e t w o r ku n i t ， o n u ) s i d eo fp r i o r i t yq u e u es u p p o r t s8 0 2 1pp r i o r i t yb u s i n e s ss e g m e n t ，i tw i l lg i v eh i g h e rg r a n t i j r e q u e n c yt oo n ut h a th a v et h eh i g h - d e m a n db u s i n e s s i nt i m ed e l a ya n dg i v et h ef i x e d b a n d w i d t ht ot h eh i g h e s tp r i o r i t y , s o l v i n gh i g h - p r i o r i t ys e r v i c e sq o si s s u e s a f t e ra l lk i n d so f a l g o r i t h m sa r es i m u l a t e di nt h eo p n e t m o d e l e rp l a t f o r m ，t h er e s u l t so fs i m u l a t i o ns h o wt h a t t h ei m p r o v e da l g o r i t h mi m p r o v e st h eb a n d w i d t hu t i l i z a t i o na n dg u a r a n t e eh i g h - p r i o r i t yb u s i n e s s q o si ne t h e m e tp a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k ，c o m p a r e d 嘶t l li n t e r l e a v e dp o l l i n g 诵t l la d a p t i v e n 南京邮电大学硕士研究生学位论文 a b s t r a c t c y c l et i m e ( i p a c t ) a n ds e v e r a li m p r o v e da l g o r i t h m s k e y w o r d s ：a cc e s sn e t w o r k ，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 ) ， d y n a m i cb a n d w i d t ha l l o c a t i o n ( d b a ) ，q u a l i t yo fs e r v i c e ( q o s ) ， m u l t - i p o i n tc o n t r o lp r o t o c o l ( m p c p ) ，8 0 2 1p i i i 南京邮电大学硕士研究生学位论文 目录 摘要。 a b s t r a c t 目勇 第一章绪言 1 1 研究背景及意义 1 2 接入网概念 1 3 接入网分类 1 4 本文的研究内容和安排 第二章e p o n 技术 2 1 无源光网络( p o n ) 技术 2 1 1 无源光网络( p o n ) 简介 2 1 2 无源光网络( p o n ) 的结构 2 1 i3a p o ng p o n 及e p o n 技术比较 2 3e p o n 工作原理 2 4e p o n 设备结构介绍。 2 5e p o n 的标准化 2 5e p o n 关键技术简介 2 5 1 多点控制协议 2 5 2 动态带宽分配算法 2 5 3 测距技术 2 6e p o n 的优点 2 7e p o n 的市场 2 8 ，j 、结 第三章多点控制协议 3 1m p c p 帧结构 3 2m p c p 的处理过程一 3 2 1 控制解析器 3 2 2o n u 控制复用器 3 2 3 多点传输控制 3 2 4o l t 控制复用器。 3 3 授权过程 3 4 报告过程 3 5m p c p 协议的时隙分配机制。 3 6 小结 第四章动态带宽分配算法介绍 4 1e p o n 网络模型介绍 4 2 静态带宽分配算法 4 3 经典动态带宽分配算法 i v 南京邮电大学硕士研究生学位论文 目录 4 4 几种改进的d b a 算法介绍2 7 4 4 1 动态最大传输窗口( d m t w ) 算法。2 7 4 4 2 混合时隙长度速率d b a 算法2 8 4 4 3 动态复用的d b a 算法2 8 4 5 小结2 9 第五章改进的动态带宽分配算法3 0 5 1 动态带宽分配算法的评价指标3 0 5 2 经典交替轮询算法的缺陷3 1 5 3 保证q o s 支持8 0 2 1 p 优先级的动态带宽分配改进算法3 2 5 3 1 o n u 用户侧业务需求和运营商对d b a 算法的要求3 2 5 3 2 改进算法q o s 和公平性问题3 2 5 3 3 算法中传输窗口大小问题的改进3 4 5 4 小结3 7 第六章改进算法的性能验证3 8 6 1o p n e tm o d e l e r 的介绍3 8 6 2o p n e tm o d e l e r 验证d b a 算法的模型3 9 6 2 1 o l t 节点模型的构建3 9 6 2 2 p o s 节点模型的构建4 2 6 2 3 o n u 节点模型的构建4 2 6 2 4 光纤链路模型的构建4 4 6 2 5 数据帧和控制帧的设计。4 4 6 2 6e p o n 的网络拓扑4 4 6 3 改进的交替轮询算法的性能分析4 5 6 4 小结4 8 结束语4 9 7 1 工作总结4 9 7 2 工作展望4 9 参考文献；。5 0 致谢：。5 4 研究生期间发表的论文及参与的项目5 5 v 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪言 1 1 研究背景及意义 第一章绪言 近几年，我国提出了“以信息化带动工业化 的发展战略，无论在政府信息化还是在 企业信息化方面都加大了投入和建设的力度。特别是0 8 年中国电信业重组结束以后，中 国的几大运营商都成为了全业务的运营实体。全业务运营能够提供更多种类的业务，能够 更充分、更有效地利用网络资产，是运营商在将来取得竞争优势的前提条件。全业务的运 营的引入必然将加速接入网的转型。但是在信息化业务不断发展的良好态势下，如何高效、 安全、经济的完成业务的接入将是目前网络建设面临的重要问题。由于成本低廉、接入范 围广、支持多种业务接入等优势，以太网无源光网络被人们视为很有价值的接入方案。 在以太网无源光网络( 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 ) 系统中，动态带宽分 配算法( d y n a m i cb a n d w i d t ha l l o c a t i o n ，d b a ) 决定了系统的上行带宽分配方式，影响着 系统的整体性能。由于不同的用户对于网络有着不同的要求，因此适合某类用户的d b a 算法并不见得能满足其他用户的要求n 1 ，运营商也提出需要增加时分复用( t i m ed i v i s i o n m u l t i p l e x ，t d m ) 业务来满足某些场合的应用，从而导致针对各种不同需求的d b a 算法 的出现乜吲，也使得d b a 算法的研究成为关注的焦点。 1 2 接入网概念 虽然接入网早已存在，但接入网一词的出现是近几年的事，人们对其的理解是各不相 同。国际电信联盟电信标准部( i n t e r n a t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o n su n i o n - t e l e c o m m u n i c a t i o n s s t a n d a r d i z a t i o ns e c t i o n ，i t u t ) 关于接入网的框架建议( g 9 0 2 ) 和我国的接入网体制规定， 描述了接入网概念。 从整个电信网的角度，可以将全网划分为公用电信网和用户驻地网( c u s t o m e r p r e m i s e s n e t w o r k , c p n ) 两大块口3 ，其中c p n 属用户所有，故通常电信网指公用电信网部 分。公用电信网又划分为三个部分：长途网( 长途端局以上部分) 、中继网( 即长途端局 与市话局之间以及市话局之间的部分) 和接入网( 即端局至用户之间的部分) 。目前国际 上倾向于将长途网和中继网合在一起称为核心网( c o r en e t w o r k ，c n ) 或转接网( t r a n s i t n e t w o r k ，t n ) ，相对于核心网的其他部分则通称为接入网( a c c e s sn e t w o r k ，a n ) 。接入网 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪言 主要完成将用户接入到核心网的任务。可见，接入网是相对核心网而言的，接入网是公用 电信网中最大和最重要的组成部分。如图1 - 1 所示的是电信网的基本组成。 吣地网峭洲囝挑网田蝴田一地圳 图1 - 1 电信网的基本组成 按照i t u t ( 2 9 0 2 的定义，接入网( a n ) 是有业务节点接口( s e r v i c en o d ei n t e r f a c e ， s n i ) 和相关用户网络接1 2 1 ( u s e r n e t w o r ki n t e r f a c e ，u n i ) 之间的一系列传送实体所组成。 在电信网中，接入网的定界如图1 - 2 所示。接入网所覆盖的范围可由三个接口来定 界，即网络侧经由s n i 与业务节点( s e r v i c en o d e ，s n ) 相连，用户侧经由u n i 与用户相 连，管理方面则经q 3 接口- q 电信管理网( t e l e c o m m u n i c a t i o n sm a n a g e m e n tn e t w o r k ，t m n ) 相连。 一 用户终端或 掣十勺十0 3 用户驻地网 ( c p n ) 爿接入网州帛业务节点s n 图i - 2 接入网的定界 1 3 接入网分类 接入网通常是按其所用传输介质的不同来进行分类的。一般地，接入网可分为有线 接入网和无线接入网。有线接入网又分为铜线接入网、混合光纤同轴接入网和光纤接入网 等：无线接入网分为固定无线接入网和移动无线接入网等。 铜线接入技术也就是数字用户线( d i g i t a ls u b s c r i b e rl i n e ，d s l ) 技术，主要包括非对 称数字用户线( a s y m m e t r i c a ld i g i t a l s u b s c r i b e rl i n e ，a d s l ) 、甚高速数字用户线 ( 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 i n e ，v d s l ) 和超高速数字用户线( s y m m e t r i c a l h i g h - s p e e dd i g i t a ls u b s c r i b e rl i n e ，s h d s l ) 。数字用户线系统( d s l ) 是充分利用现有电 话网络的双绞线资源，实现数据接入的一种技术，但是此技术在传输速率和传输距离上有 很大的局限性。以a d s l 为例，在理想状态下，a d s l 在一对铜线上支持上行速率 5 1 2 k b p s 一- 1 m b p s ，下行速率1 m b p s - - s m b p s ，有效传输距离在3 , - - , 5 公里范围以内。因此 2 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪言 该技术不能满足未来用户对接入网的要求随3 。 混合光纤同轴( h y b r i df i b e rc o a x i a l ，h f c ) 接入技术是指光纤同轴电缆混合接入， 是利用有线电视网实现用户宽带数据接入的一种方法，把光纤接到服务区，服务区和用户 之间采用同轴电缆叫。h f c 接入方案采用分层树型结构，其优势是带宽比较高( 根据调制 方式可在3 8 m 5 0 m ) ，但这种技术本身是一个较粗糙的总线型网络，这就意味着用户要和 邻近用户分享有限的带宽，当一条线路上用户数激增时，其速度将会减慢。h f c 可以经过 改造升级到光纤到户( f i b e rt ot h eh o m e ，f t t h ) ，然而改造的最大难点是最后几百米 的引入线部分的改造，不仅需要大量的资金，而且面临复杂的建设环境，工程难度很大。 光纤接入网是指用户网络接口与相关的业务节点之间全程以光纤作为传输媒质，或 者以光纤作为主干传输媒质，以铜线或者无线作为用户末端传输媒质的接入方式。光纤接 入具有高带宽，长距离的传送能力；支持多业务接入，包括各种窄带业务、宽带业务以及 对未来业务的扩展支持能力和上述业务的同时接入；支持分组方式承载上层业务，支持网 络的平滑演进，可以作为下一代网的接入网络n 们。 无线接入网是以无线电技术( 包括移动通信、无绳电话、微波及卫星通信等) 为传 输手段，连接起端局至用户的通信网n 。无线接入技术是正在迅速发展的新技术，它在本 地网中的重要性日益增长。作为一种先进手段，无线接入实施接入网的部分或全部功能， 已成为有线接入的有效支持、补充与延伸。 在用户接入网建设中，虽然利用现有的铜缆用户网，可以充分发挥铜线容量的潜力， 做到投资少、见效快，但从发展的趋势来看，要建成一个数字化、宽带智能化、综合化及 个人化的用户接入网，最理想的形式是建成一个以光纤接入为主的用户接入网。本文研究 的以太网无源光网络( 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 , e p o n ) 就是一种高带宽、价格便 宜、易兼容、高可靠性的光纤接入方式。 1 4 本文的研究内容和安排 动态带宽分配算法( d y n a m i cb a n d w i d t h a l l o c a t i o n , d b a ) 决定了e p o n 系统的整体 性能。本文主要的研究内容就是对以往的d b a 算法和对各种业务的要求进行详细的分析 并提出一种新的改进算法，并通过仿真软件验证这种算法的性能。本文的内容安排如下： 第一章首先介绍了本文的研究背景及意义，然后介绍接入网的分类，当前主要的接入 方式，以后接入网的发展趋势，最后简单的介绍本文的研究内容和安排。 第二章分析各种无源光网络( p a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k ，p o n ) 的特点，重点介绍了e p o n 3 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪言 的工作原理、e p o n 结构、主要优点和市场现状。 第三章首先介绍了多点控制协议的基本结构，然后详细的说明多点控制协议的处理过 程，最后研究多点控制协议的时隙分配机制。 第四章首先介绍e p o n 网络模型，然后重点研究e p o n 系统的几种经典算法。 第五章首先讨论d b a 算法的评价指标，然后分析各种d b a 算法的的缺陷，随后分析 各种业务的需求，最后根据这些算法在带宽利用率低、轻负载惩罚、不能较好的同时承载 多种业务，同时承载多种业务导致对时延要求苛刻的业务出现服务质量( q u a l i t y o f s e r v i c e ，q o s ) 等方面存在的缺陷提出一种新的算法，这种算法通过充分利用每个周期的 剩余窗口，设置最佳最小传输窗口和最佳最大传输窗口、支持8 0 2 1 p 优先级业务分类、 将业务分为8 类、在一个周期内给予在时延等方面具有高要求业务的o n u 更高的授权频 率以及给优先级级别高的业务预留固定的带宽等手段能够很好的改善以太网无源光网络 的网络性能。 第六章首先介绍网络仿真软件o p n e tm o d e l e r ，然后建立e p o n 系统的简化模型， 最后通过该仿真软件对各种算法进行仿真，并比较经典的交替轮询算法和新算法的性能， 最后说明改进后的算法在带宽利用率、轻负载惩罚、q o s 等方面比以往的算法有了很大 的改进，能够很好的改善以太网无源光网络的网络性能。 第七章主要总结文章所作的工作，提出今后的工作计划。 4 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章e p o n 技术 第二章e p o n 技术 光接入技术以其巨大的带宽潜力、高安全性等特点已经成为通信行业的热点及发展 方向，其中有源光接入技术已经得到了广泛的运用，而作为光接入技术的另一重要分支一 无源光接入技术( p a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k ，p o n ) ，尤其是以太网无源光网络随着技术的 不断成熟、各类成本的不断下降得到各运营商的重视，利用其实现光纤到户( f i b e rt ot h e h o m e ，f 1 m ) 在国内取得很大的进展，现在国内运营商已经大规模部署e p o n 接入网。 2 1 无源光网络( p o n ) 技术 2 1 1 无源光网络( p o n ) 简介 早在1 9 8 8 年英国电信的研究人员就发表了描述p o n 的论文( 见参考文献e 1 2 ) ，想 把p o n 应用到用户接入网。不过p o n 技术的标准化是从1 9 9 5 年开始的，七大运营商组 成全业务接入网( f u l ls e r v i c ea c c e s sn e t w o r k ，f s a n ) 组织，目标是提出一种光接入解决 方案并制定光接入网设备标准，根据该标准制定的设备应能够同时提供语音、数据和图像 等业务能力。经过十多年的发展，f s a n 目前共有5 0 多名成员，其成员主要是网络运营 商和设备制造商，其中包括b e l l s o u t h 、b t 、f r a n c et e l e c o m 和b e l lc a n a d a 等全球各 大网络运营商和a l c a t e l 、e r i c s s o n 、f l e x l i g h tn e t w o r k s 、f u j i t s u 、l u c e n t 、m a r c o n i 、n e c 、 t e r a w a v e 和中国华为等主要光网络设备制造商。迄今为止，f s a n 主导完成了异步传送模 式无源光网络( 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 e o p t i c a ln e t w o r k ，b p o n ) ，吉比特无源光网络( 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 ，g p o n ) 设备标准，提交i t u t 批准通过，并体现于其g 9 8 4 x 的系列标准中。 2 0 0 1 年以太网技术在局域网、城域网和广域网中的应用超过了a t m 技术，i e e e 成 立了第一公里以太网( e t h e r n e ti nt h ef i r s tm i l e ，e f m ) 研究组。e f m 研究以太网如何扩 展到居民和企业用户接入网中应用。e p o n 是e f m 的主要关注领域之一，开始了以太网 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 ) 的标准化工作n 3 1 。 无源光网络( p o n ) 技术是一种点到多点的光纤接入技术，它是由局侧的光线路终端 ( o p t i c a ll i n et e r m i n a l ，o l t ) 、用户侧的光网络单元( o p t i c a ln e t w o r ku n i t ，o n u ) 、以及 光分配网络( o p t i c a ld i s t r i b u t en e t w o r k ，o d u ) 组成。一般其下行采用时分复用( t i m e d i v i s i o nm u l t i p l e x ，t d m ) 广播方式、上行采用时分多址接入( t i m ed i v i s i o nm u l t i p l e x 5 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章e p o n 技术 a c c e s s ，t d m a ) 方式，可采用灵活的树形、星型、总线型等拓扑结构。所谓“无源 是指o d u 中不含有任何的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。 2 1 2 无源光网络( p o n ) 的结构 无源光网络( p o n ) 的结构如图2 - 1 所示，其主要组成部分为光线路终端( o l t ) 、 用户侧的光网络单元( o n u ) 和光分配网络( o d u ) 组成n 刳。 接入网系统管理功能 li o d n l 5 5 0 n mo # 是：蛋_ 甏黪 i i 五1 4 9 0 n n 墓，善7 等十咚 尹翟：。3 患2 1 & 4j 薹7 譬阜譬，： l 国_ !茂 i 一 ，十乡瘳 ：1 3 1 0 n m 忑万： 移 弼 q i i l l n i 核心网 图2 1 无源光网络( p o n ) 的结构示意图 其中，u n i 为网络侧接口，u n i 为用户接口，q 3 接口是一种标准的电信管理接口n 习。 光线路终端o l t 是接入网网络侧设备，通过标准的v 5 、d d n 、a t m i p 等接口实现 接入网和业务网络的链接，实现p o t s 、i s d n 、d d n 、f r 、c e s 、a d s l 、l a n 等宽窄 带综合业务的汇聚、分发功能，并具有用户管理等功能。o l t 的功能结构如图2 2 所示： o d n 援 兆以 1 助能 舂接 1 堑i i 】， 解丝j h 交换 功缱 功娩 业务帮分 o d n 拔 t 毙以 1i 功能 核心部分 太援；l 公垃熹r 二 t d m bi 幻洲刀 o a mi 拨lj 梭心 秘络 图2 - 2o l t 功能结构图 从图2 2 可以看出，每个o l t 由核心部分、公共部分和业务部分组成。核心部分包 6 协， 。w ，e g 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章e p o n 技术 括交换、复用解复用和o d n 接1 3 功能，o d n 接口功能提供与o d n 相关的一系列光纤 相连的光物理接口；复用解复用功能通过o d n 的发送和接收通道提供必要的服务，包 括复用需要送至各o n u 的信息及识别各o n u 送来的信息；交换功能提供网络端与o d n 端允许的连接。公共部分提供供电和o a m 管理功能。业务部分提供业务端管理，它支持 一种或者若干种不同的服务。 光分配网络o d n 为o l t 与o n u 之间提供光传输手段，其主要功能是完成光信号功 率的分配。o d n 是由无源光器件( 诸如光纤光缆、光连接器和光分路器等) 组成的纯无 源的光配线网。 光网络单元o n u 是接入网用户侧设备，其作用是为接入网提供用户侧的接口。它可 以接入多种用户终端，同时具有光电转换功能以及相应的维护和监控功能。o n u 的功能 结构如图2 3 所示： 业务部分 按心部分 用户端 口功能 交换功能 复用 o d n 解复用 接口 功能功能 用户端 i 供电ii o a m i 口功能 公共部分 图2 - 30 n o 功能结构图 每个o n u 由核心部分、共用部分和业务部分组成。o n u 的核心部分功能包括o d u 接口功能、复用解复用功能和交换功能。公共部分提供供电和o a m 管理功能。业务部 分提供用户断口功能和业务端管理，它支持一种或者若干种不同的服务。 2 1 3a p o ng p o n 及e p o n 技术比较 a p o n 就是以a t m 作为2 层信令协议。a p o n 术语的出现使用户误认为只有a t m 服务能被终端用户使用，所以f s a n 工作组决定将它改称为b p o n ( b r o a d b a n dp o n ) 。 b p o n 系统可提供大量宽带服务，其中包括以太网接入和视频分配等。a p o n 系统以 a t m 协议为载体。在下行是以t d m 的广播方式，以速率为1 5 5 5 2 m b p s 或6 2 2 0 8 m b p s 发送连续的a t m 信元，同时将专用物理层o a m ( p l o a m ) 信元插入数据流中；上行 7 妻室堂皇查兰堡主堕塞生兰垡堡茎苎三童里坚型塾查 以突发的a t m 信元方式发送数据流，并在每个5 3 字节长的a t m 信元头增加3 字节 的物理层开销，用以支持突发发送和接收。由于传输速率的限制和a t m 在局域网中的没 落，a p o n 发展受限，于是i t u 制订了a p o n 的改进版g p o n 。 g p o n 是在i t u t ( 2 9 8 4 系列建议中定义，沿用了( 2 9 8 3 x 中的许多概念，如d b a 、 测距和保护倒换等。g p o n 通过使用a t m 或g p o n 封装方式( g e m ) 或同时使用a t m 和g e m 封装( 双重模式或混合模式) ，来提供全业务支持，包括语音、以太网、a t m 、 租用线和无线延伸等业务。g e m 的概念和成帧格式类似于通用成帧规程( g f p ) ，g f p 是 在s o n e t s d h 中使用的成帧和封装方式。在使用g e m 方式时，长度可变的以太网帧并 不是以本征模式传输的，而是被分割后封装到若干个周期性的固定长度帧中，以便支持对 延时要求非常严格的业纠1 6 1 。 e p o n 采用了i e e e8 0 2 3 以太网的帧结构和接口，其余所用的技术与( 2 9 8 3 建议中的 许多内容类似，下行采用t d m 传输方式，上行采用t d m a 传输方式，它能提供大的带 宽和低的用户设备成本。 e p o n 和g p o n 各种技术的比较如表2 1 所示： 表2 1e p o n 和g p o n 各种技术比较 e p o ng p o n 标准i e e e 8 0 2 3 - 2 0 0 5i t u - tg 9 8 4 x 以太网速率：1 g b s 对称 传输距离：1 0 k m 、2 0 k m 典型线路速率：下行2 5 g b s 、上行1 2 5 g b s 传送能力 分路比：1 ：1 6 、1 ：3 2 、1 ：6 4 传输距离：2 0 k i n ，1 0 k i n ( 典型2 0 k m 、1 ：3 2 ) 分路比：1 ：1 6 、1 ：3 2 、1 ：6 4 功率预算：5 - 2 1 d b 、1 0 - 2 6 d b 、1 0 2 8 d b 功率预算：5 - 2 1 d b 、1 0 2 6 d b 带宽分配 下行：分组网络通用的q o s 机制( y 1 2 9 1 )下行t 分组网络通用的q o s 机制( y 1 2 9 1 ) 上行：带宽报告和分配机制( d b a ) ：基上行：带宽报告和分配机制( d b a ) ；基 和o o s 于l l i d 调度；不定长帧 于t - c o n t 调度：定长帧 帧结构：g f p 封装 帧结构：以太网帧 支持业务： 多业务承 支持业务： 基于以太网i p 的业务( 如数据、v o l p 、 载基于以太网i p 的业务( 如数据、v o l p 、 i p l v 、t d m 仿真( c e s o p ) 等) ； n a t i v et d m ： i p l v 、t d m 仿真( c e s o p ) 等) 其它可通过g f p 封装的业务，如s a n ( 目 前未定义) 8 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章e p o n 技术 e p o ng p o n o l t 的系统级维护管理( e m s ) ：取决于具 o l t 的系统级维护管理( e m s ) ：取决于具 体实现体实现 p o n 接口上的控制管理： p o n 接口上的控制管理： 维护管理m p c p ，o a m ( i e e e 标准，简单) ，o a m嵌入式o a m 、p l o a m 、 扩展( 企标，增强)o m c i ，告警和性能监视规定详细 o n u 远程管理：o a m 扩展( 企标) ，t r 0 6 9o n u 远程管理：o m c i ( 详细) ，t r 0 6 9 ( h g u ) ，s n m 咿( d u )( h g u ) ，s n m 口( m d u ) 下一代演 进 1 0 g ee p o nn g p o n l n g - p o n 2 e p o n 和g p o n 有相似的技术特点和应用场景。e p o n 是以简单的方式满足主要的业 务需求，g p o n 以复杂的方式满足完备的业务需求。g p o n 的p o