（通信与信息系统专业论文）智能化接入网管理与测试技术的研究.pdf

独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或 其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：；剥f 笈璺日期：加加： 严 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，e p 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅 和借阅：学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印 或其它复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在年解密后适用本授权书。非保密 论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：f 到饭i 玉日期：v 阳厶缈 导师签名： 卸r ，咀 日期： 2 口i o 、岁，i j - 北京邮电大学硕士研究生学位论文 摘要 智能化接入网管理与测试技术的研究 摘要 随着光纤技术的应用，骨干网的带宽已得到了极大的提高，数 据的稳定性和安全性也得到了很好的保证，这为骨干网中大容量的 数据传输提供了保证。但随着网络业务的增多，特别是近年来视频 语音业务、i 刚、网络游戏等高带宽业务的出现，用户对接入网的 带宽要求也越来越高，传统的接入方式己很难满足用户的需求， f v r x 技术的出现很好的解决了带宽不足的问题，p o n 技术作为 f y r x 的主流模式，为用户提供了高带宽、低功耗，并且投资少的 宽带接入技术。而在p o n 技术中，i e e e 提出8 0 2 3 a h 基于以太网的 e p o n 和1 1 u t 颁布的g p o n 已经开始从试验阶段开始大规模部署。 这两种p o n 技术均可以提供g 比特级别的带宽，1 0 ge p o n 和w d m 技术也开始在试验当中，p o n 技术将提供更大的带宽。 随着网络业务的融合以及v o l p 、i p t v 、v o d 等业务的普及， 这不仅对接入网的带宽提出了更高的要求，而且这些不同的业务对 网络的丢包，时延抖动以及q o s 的要求都不一样，这使得接入网需 要对不同的业务应用不同的q o s 以及相应的质量保证，这大大加大 了网络的管理难度，迫使接入网管理向着更加方便、更加智能的方 向发展。随着网络和业务调度及管理的需要，城域网和接入网络层 面也将逐步向智能化演进，最终实现全网智能化。目前，已有的智 能网络管理的研究主要集中在骨干网和局域网中，而基于接入网的 智能化研究在国内外还是少数。 本课题基于国家自然科学基金“智能化光接入网关键技术” ( 6 0 6 7 2 0 2 5 ) ，旨在研究智能接入网的管理和基于接入网的测试技 术。本文概述了智能化接入网的概念，并对其中的一些关键技术和 网络特征进行了详细描述。基于接入网管理系统来实现对o n u 的 智能化管理，主要实现的功能有：基于网络划分、数据业务镜像、 用户速率控制等，并应用b 届模式实现管理系统的远程操作，这进 一步为网络管理提供了便利操作的工作环境。网络性能的测试与分 析是了解网络运行质量和设计更好的网络管理方案的关键所在，而 北京邮电大学硕士研究生学位论文摘要 网络流量是网络性能评价的主要度量指标。本文通过对接入网测试 规范进行研究分析，并基于“e p o n 接入方式来研究基于接入网的 网络测试方法，通过自动化脚本测试的方法给出测试的具体实现。 本文作者在研究生期间主要参与了北京邮电大学通信测试技术 研究中心的智能化接入网的管理系统的研发工作，作者主要完成了 以下工作： 1 阅读大量接入网技术和系统平台方向的书籍，接入网的关键 技术，智能化接入网相关特征，接入网管理平台的搭建，对“o n u 芯片驱动程序的设计、编码实现和系统测试的开发过程。 2 分析接入网管理芯片的数据资料，设计网络管理系统的软件 结构，实现对管理系统的“w e b ”化管理，主要实现的功能有“o n u ” 端口模式配置、数据镜像功能、“v l a n 汇聚功能等。 3 研究接入网测试的相关理论和测试方法，搭建网络模型并基 于“e p o n ”接入技术进行性能和功能测试，并根据不同流量模型和 业务模型进行网络测试，根据测试结果给出性能分析。 本文是作者在研究生期间的理论学习和研发经验的总结，也是 对智能化接入网管理和测试技术课题的详细描述，共分为以下三大 a b s t r a c t w i t ha p p l i c a t i o no fo p t i c a lf i b e rt e c h n o l o g y , c o r en e t w o r kh a sb e e n g r e a t l yi m p r o v e ds t a b i l i t ya n ds e c u r i t yo fd a t a ，a n dh a sa l s ob e e nv e r y g o o dt oe n s u r el a r g e - c a p a c i t yd a t at r a n s m i s s i o no v e rb a c k b o n en e t w o r k h o w e v e r , w i t ht h ei n c r e a s ei nn e t w o r kt r a f f i c ，e s p e c i a l l y , v i d e oa n d v o i c es e r v i c e s ，i 刖：o n l i n eg a m e s ，t h eu s e rd o c k i n gn e t w o r kb a n d w i d t h r e q u i r e m e n t s h a v eb e c o m ei n o r e s o p h i s t i c a t e d i nr e c e n t y e a r s t r a d i t i o n a la c c e s sm e t h o d sh a v e b e e nd i f f i c u l tt om e e tt h eu s e r s r e q u i r e m e n t ，同盯xt e c h n o l o g yh a sg o o ds o l u t i o nt o t h ep r o b l e mo f i n s u f f i c i e n tb a n d w i d t h p o nt e c h n o l o g ya sam o d e lo ff i t x ，p r o v i d e s u s e r sw i t hh i g hb a n d w i d t h ，l o wp o w e r c o n s u m p t i o n ，a n dl e s si n v e s t m e n t i nb r o a d b a n da c c e s st e c h n o l o g y i nt h ep o n t e c h n o l o g y , i e e ep r o p o s e d e p o n 8 0 2 3 a he t h e r n e t - b a s e da n dg p o nn ? u - ti s s u e dh a sa l r e a d y b e g u n al a r g e s c a l ed e p l o y m e n to ft h ep i l o ts t a g e b o t hp o n t e c h n o l o g y m a yp r o v i d e g b i tl e v e lo fb a n d w i d t h ，1 0 ge p o na n dw d m t e c h n o l o g yh a sb e g u nt op i l o ts t a g e ，a n dp o nt e c h n o l o g yw i l lp r o v i d e g r e a t e rb a n d w i d t h w i t ht h ei n t e g r a t i o no fn e t w o r ks e r v i c e s ，a sw e l l 勰v o i r , i p “ v o da n do t h e ra p p l i c a t i o n si np o p u l a r i t y , n o to n l yp u tf o r w a r dh i g h e r r e q u i r e m e n t sf o rn e t w o r kb a n d w i d t h ，b u ta l s ot h en e t w o r kp a c k e tl o s s ， d e l a yj i t t e r , a n dq o sr e q u i r e m e n t sa r ea r en e e d e dd i f f e r e n tr e q u i r e m e n t s ， m a k et h en e e do fd i f f e r e n tq o sf o rd i f f e r e n ta c c e s sn e t w o r ka p p l i c a t i o n s a n dt h ec o r r e s p o n d i n gq u a l i t ya s s u r a n c e ，a n dg r e a t l yi n c r e a s e dt h e d i f f i c u l t y o fn e t w o r k m a n a g e m e n t ，a l lt h e s er e q u i r e m e n t s f o r c e m a n a g e m e n to fa c c e s sn e t w o r k st o w a r dm o r ec o n v e n i e n ta n dm o r e i n t e l l i g e n t a st h en e e do fn e t w o r kt r a f f i cs c h e d u l i n ga n dm a n a g e m e n t ， c o r en e t w o r ka n da c c e s sn e t w o r kw i l lg r a d u a h ye v o l v et oi n t e l l i g e n t ， a n du l t i m a t e l ya c h i e v et h ew h o l en e t w o r ki n t e l l i g e n c e a t p r e s e n t , r e s e a r c ho ni n t e l l i g e n tn e t w o r km a n a g e m e n th a sf o c u s e do nt h ec o r e n e t w o r ka n dl p e a la r e an e t w o r k ，w h i l et h er e s e a r c ho ni n t e l l i g e n ta c c e s s n e t w o r ki ss t i l lt h em i n o r i t y b a s e do nt h en a t i o n a ln a t u r a ls c i e n c ef o u n d a t i o no ft h et o p i c i n t e l l i g e n to p t i c a la c c e s sk e yt e c h n o l o g i e s ( 6 0 ，6 7 2 ，0 2 5 ) ，s t u d yt h e i n t e l l i g e n t a c c e s sn e t w o r k m a n a g e m e n ta n d a c c e s sn e t w o r k b a s e d t e s t i n gt e c h n o l o g y n i sp a p e ro u t l i n e st h ec o n c e p to fi n t e l l i g e n ta c c e s s n e t w o r k ，a n ds o m eo ft h ek e yt e c h n o l o g i e sa n dn e t w o r kc h a r a c t e r i s t i c s r e a l i z a t i o nt h ei n t e l l i g e n tm a n a g e m e n to ft h eo n ub a s e do nt h ea c c e s s n e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m , p r o v i d em a i n l yf e a t u r e s ：v l a nf u n c t i o n ， m i r r o r i n gd a t as e r v i c e s ，p o r tr a t e so fc o n t r o l ，t h ea p p l i c a t i o no fb s m o d et oa c h i e v em a n a g e m e n ts y s t e mf o rr e m o t e o p e r a t i o n , w h i c h f u r t h e rn e t w o r km a n a g e m e n tt of a c i l i t a t et h eo p e r a t i o no ft h ew o r k i n g e n v i r o n m e n t n e t w o r kp e r f o r m a n c et e s t i n ga n d a n a l y s i si st ou n d e r s t a n d t h eq u a l i t yo fn e t w o r ko p e r a t i o na n d v e r yi m p o r t a n tt od e s i g no fb e t t e r n e t w o r km a n a g e m e n t ，n e t w o r kt r a f e i ci st h em a i nn e t w o r kp e r f o r m a n c e e v a l u a t i o nm e t r i c s i nt h i sp a p e r ，t h r o u g ht e s ts p e c i f i c a t i o n s d o c k i n g n e t w o r kr e s e a r c ha n da n a l y s i s ，a n db a s e do n ”e p o n a c c e s sm e t h o d s ， w er e s e a r c ht h en e t w o r k - b a s e da c c e s sn e t w o r kt e s tm e t h o d s ，a n dr e a l i z e a c c e s sn e t w o r kt e s t u s i n gt h ea u t o m a t e ds c r i p tt e s t i n gm e t h o d a sa m u m b e ro fb e i j i n gu n i v e r s i 哆o fp o s t sa n dc o m m u n i c a t i o n sn e t w o r k t e s tt e c h n o l o g yr e s e a r c hc e n t e r , t h ea u t h o r p r i m a r i l yi n v o l v e d i n d e v e l o p m e n to fc e n t r e ls y s t e mo fi n t e l l i g e n ta c c e s sn e t w o r k m a i n l y c o m p l e t e dt h ef o l l o w i n gw o r k ： 1 r e a dal a r g en u m b e ro fb o o k sa b o u ta c c e s sn e t w o r ka n ds y s t e m s p l a t f o r m , r e s e a r c ho na c c e s sn e t w o r kk e yt e c h n o l o g i e sa n di n t e l l i g e n t a c c 麟n e t w o r k sf e a t u r e s ，a c h i e v eb c m 5 3 3 8c h i pd r i v e rd e s i g na n d i m p l e m e n t a t i o n 2 a n a l y s i s o fd a t a s h e e t c h i pb c m 5 3 3 8 ，d e s i g nn e t w o r k 北京邮电大学硕士研究生学位论文 m a n a g e m e n ts o f t w a r ea r c h t e c t u r ea n da c h i e v e w e bm a n a g e m e n t t h e m a i nf u n c t i o no ft h i ss y s t e mi so n u p o r tm o d ec o n f i g u r a t i o n ，d a t a m i r r o r i n ga n dv a l na g g r e g a t i o nf u n c t i o n s 3 r e s e a r c ht h et h e o r ya n dt e s tm e t h o d so fa c c e s sn e t w o r ks y s t e m t e s t i n g ，b u i l dt h en e t w o r km o d e lo fe p o n b a s e da c c e s st e c h n o l o g y , p r o c e s sp e r f o r m a n c ea n df u n c t i o n a lt e s t ，a n dt e s ta n da n a l y z e rn e t w o r k p e r f o r m a n c eo fa c c e s sn e t w o r kb a s e do nd i f f e r e n tt r a f f i cm o d e l s t h ep a p e rh a sm a i n l yc o n t a i n st h ef o l l o w i n gt h r e ep a r t s ，w h i c hi s s u m m a r i z e dd u r i n gt h el e a r n i n ga n dr e s e a r c ht i m e 1 h a v ead e t a i l e dd e s c r i p t i o no fa c c e s sn e t w o r kk e yt e c h n o l o g ya n d i n t e l l i g e n t n e t w o r ka c c e s sn e t w o r kc h a r a c t e r i s t i c s ，r e a l i z et h ea c c e s s n e t w o r km a n a g e m e n t p l a t f o r m ，a n d r e s e a r c ha c c e s sn e t w o r kt e s t t e c h n o l o g y ； 2 m a i n l yi n t r o d u c tt h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fn e t w o r k m a n a g e m e n ts y s t e m ，i n c l u d i n gn e e d sa n a l y s i s ，o v e r a l ld e s i g n ，h a r d w a r e 。+ ， a n ds o f t w a r ei m p l e m e n t a t i o n 3 i n t r o d u c ta c c e s sn e t w o r kt e s tt e c h n o l o g i e s ，i n c l u d i n gt h ea c c e s s n e t w o r kp e r f o r m a n c e t e s t i n g a n d a n a l y s i s ，a c h i e v ee p o na c c e s s n e t w o r kt e s t i n g ，a sw e l la st h en e x ts t e po u t l o o k s f o rt h el i m i t a t i o n so fa u t h o r st h e o r e t i c a ll e v e la n d p r a c t i c a l e x p e r i e n c e ，t h ei n a p p r o p r i a t e n e s s a r e i n e v i t a b l e ，ie a r n e s t l yu r g e t e a c h e r sa n d e x p e r t sc r i t i c i z e dt h ec o r r e c t i o n k e yw o r d s ： i n t e l l i g e n ta c c e s sn e t w o r k a c c e s sl i n u xa r m a c c e s sn e t w o r kt e s t r i 北京邮电大学硕士研究生学位论文 目录 目录 目录i 第一章绪论。l 1 1 课题背景和意义1 1 2 工作内容及成果。2 1 3 论文结构2 第二章接入网的管理与测试技术4 2 1 接入网技术概述。4 2 1 1 d s l 接入技术。4 2 1 2 p o n 接入技术5 2 2 智能化接入网技术。8 2 2 1 智能化接入网8 2 2 2 智能化接入网的关键技术9 2 3 智能化接入网管理平台的研究1 2 2 3 1 嵌入式系统分析1 2 2 3 2 嵌入式l i n u x 平台分析1 5 2 4 接入网络测试技术研究。1 8 2 4 1 网络测试基础1 8 2 4 2 网络测试的分类1 8 2 4 3 衡量接入网络性能的主要技术指标2 0 第三章智能化接入网管理系统的设计与实现2 1 3 1 智能化接入网管理系统设计。2 1 3 2 智能化接入网管理系统硬件结构2 2 3 2 1 管理系统硬件架构2 2 3 2 2 s p i 总线介绍和应用2 3 3 3 管理系统软件设计与实现2 3 3 3 1 系统软件总体设计2 4 3 3 2 嵌入式l i n u x 软件平台搭建2 5 3 3 3 b c m 5 3 3 8 芯片驱动设计与实现2 7 3 3 4 应用层网管软件设计与实现2 9 3 4 管理平台功能验证3 2 3 4 1 端口控制功能验证3 2 3 4 2 a n 功能的验证3 4 3 5 小结3 5 第四章接入网测试技术的研究和应用3 6 4 1 接入网测试介绍3 6 4 1 1 e p o n 接入技术测试3 7 4 1 2 a d s l 接入技术测试3 9 4 2 e p o n 接入网测试技术研究。4 0 4 2 1 网络模型设计4 0 4 2 2 接入网吞吐量测试。4 1 北京邮电大学硕士研究生学位论文目录 4 2 3 接入网丢包率测试4 5 4 2 4 接入网时延抖动的测试4 7 4 2 5 不同流量模型速率测试。4 8 4 3 ，j 、结。5 0 第五章总结与展望5 2 5 1 工作总结5 2 5 2 工作展望5 3 参考文献。5 4 致谢。5 6 攻读硕士学位期间发表的学术论文。5 7 北京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 1 1 课题背景和意义 第一章绪论 在人们的生活进入信息化时代的今天，网络的发展极大地改变着全社会的 生活方式，而人们生活方式的改变又反过来对网络的服务能力提出了更高的要 求。随着通信技术的迅猛发展，网络业务向综合化、数字化、智能化、宽带化 和个人化方向发展，人们对网络业务多样化的需求也不断提高。如何充分利用 现有的网络资源增加业务类型，提高服务质量，已成为电信专家和运营商研究 的课题，“最后一公里 解决方案是大家最关心的焦点。因此，对接入网管理 技术的研究已成为网络技术发展和研究的热点。 接入网作为电信网中一个概念产生于2 0 世纪9 0 年代，引入接入网的目的 是为了突破传统网络在整个电信网络中的瓶颈效应，实现用户之间或业务节点 之间的信息高速公路，使来自用户终端的或业务节点的数据能方便、快捷地在 信息高速公路上传输，以快速、安全、可靠地抵达信息目的地。近年来，宽带 接入业务用户数量得到迅速增加，接入网的服务业务也得到了极大的丰富。随 着网络规模的不断增加，新业务需求不断增多，构建一种管理智能化、业务综 合化、服务个性化的接入网显得更加重要。智能化接入网所提供的服务应包括： 用户的认证机制、业务的速率控制、多业务的q o s 保证【、接入安全机制等。 传统的网络管理系统一般都是通过轮询的方式获取网络设备状态及通信链路状 态，从而对网络设备进行故障、性能等简单的管理。其缺点是： f 1 1 网络出现故障，用户往往需要逐一检查网络设备及通信链路，不仅消耗 大量的时间和人力，而且也很难准确定位影响网络性能的设备； f 2 1 网络设备运行正常并不意味着网络业务的正常开展，网络业务性能下降 也不能具体反映到出故障的设备上； 【3 】基本只提供监视信息，网络调整大部分依赖人工管理，对于大型、复杂 的网络结构，管理困难且容易造成失误： 随着接入网技术的出现和快速发展，从传统以太网设备的测试向基于接入 网层面的网络测试转变已成为当前网络测试的一个重要的方面。本文我们将基 于接入网测试的基本规范，提出基于e p o n 接入方式网络模型，并给出不同的 第1 页共5 7 页， 北京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 网络流量模型进行测试，根据测试数据对网络进行性能分析。本文给出接入网 测试的相关理论和具体实例，并基于脚本自动测试给出接入网的测试的方法实 现。现阶段，一些大网络测试仪表商的仪器，如：思博伦( s p i r e n t ) 的t e s t c e n t e r 、 s m a r t b i t s 系列测试仪、安捷伦( a g i l e n t ) 的b s t s 测试仪、i x i a 网络测试仪， 都能很好的、高精度的测试网络的性能参数，我们使用其中相应的仪表进行接 入网测试研究。 1 2 工作内容及成果 本论文的研究内容主要来源于接入网管理模块的研究与开发课题，本人参 与课题包含了整个研发过程。在整个过程中，项目组成员独立构建了整个系统， 并完成了所有流程，在此期间作者主要完成的工作包括以下几个方面： 研究了接入网网络管理的基本理论与实现方法。包括接入网的关键技 术，智能化接入网的特征，管理系统的软硬件构架，以及对接入网测 试技术的研究。 研究了管理系统的运行平台构架和实现，通过b o o t l o a d e r 、l i n u x 内核、 文件系统的移植完成系统平台的搭建。 对芯片b c m 5 3 3 8 的性能进行分析，研究芯片功能的具体实现，并编写 芯片驱动实现对芯片的功能调用。 设计并编写接入网网管软件，实现对接入网的w e b 化管理，实现o n u 端口基本配置，数据镜像功能，v l a n 管理功能等。 基于接入网测试规范，基于e p o n 接入方式对接入网进行自动化测试， 设计相应的网络流量模型测试进行性能分析。 1 3 论文结构 本论文是研究生阶段对理论和实践的总结，主要的内容安排如下： 第一章绪论：对课题的研究背景和意义进行了说明，介绍了一些相关的接 入网相关技术的研究现状，概述了本课题的研究内容以及本文的结构。 第二章对接入网管理系统的关键技术进行研究：本章简要介绍了接入网技 术的原理和发展现状，智能化接入网的网络特性，接入网管理平台的研究以及 接入网测试技术的方法等基本内容。 第2 页共5 7 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论 第三章接入网络管理系统的设计与实现：本章阐述了基于a r m 平台和 l i n u x 操作系统的网管系统设计与实现方法，并结合实际网络进行验证。 第四章接入网测试技术的研究与实现，给出接入网测试的规范和测试方 法，并结合e p o n 接入应用自动化脚本测试的方法对接入网模型进行测试与分 析。 第五章总结与展望：概括全文，总结研究成果和所做的工作，并对进一步 工作的方向进行了展望。 第3 页共5 7 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文第二章接入网的管理与测试技术 第二章接入网的管理与测试技术 本章介绍了接入网技术的基本概要，主要分析了d s l 和p o n 相关技术， 给出了智能化接入网的关键技术和特性，介绍了接入网管理系统平台的相关技 术，最后对网络测试的相关技术进行了研究。 2 1 接入网技术概述 随着互联网的普及、用户规模的扩大、业务量的增长以及业务种类的增多， 尤其是用户对各种新业务、宽带业务的需求越来越高，传统的接入技术已越来 越不适应新形势，已成为整个互联网络的瓶颈。宽带化、综合化、口化、智能 化已成为接入网的发展方向。 宽带与窄带一般的划分标准是用户网络接口上的速率，即将用户网络接口 上的最大接入速率超过2 m b s 的用户接入称为宽带接入【2 】，对最低接入速率则 没有限制。窄带接入系统是基于支持传统的6 4 k b s 电路交换业务的，对以口 为主流的高速数据业务支持能力差。宽带接入系统则是以分组传送方式为基础， 具有统计复用功能。宽带接入网适合用来解决高速数据业务接入，而运营商面 对的问题是如何在现有的接入体系中高效传输数据报。目前讨论较多的主要有 以下几种宽带接入技术。 2 1 1 d s l 接入技术 从目前看来，固话网可以说是几乎覆盖了全球范围内的每个住宅，为其用 户提供语音或数据接入服务。据估计，全球电话用户的总数约为7 亿。从出现 开始，电话接入网就包括架空或埋地直达用户驻地的双绞铜线。铜线原来只是 被设计用于传输模拟话音信号。然而，技术人员后来发现利用同样的话音信道 有可能传输数据。从早期的只能在一个话路上挤出7 5 b i t s 的调制解调器( m d o e m ) 开始，这项技术已经有了长足的发展，现在价格便宜的m d o e m 可以在一个话 路上以接近5 6 ) s 的速率传送数据。 调制解调器( m d o e m ) 技术已经最终达到了极限。由于电话网络内部以 6 4 k b s 对话音连接进行编码，基于拨号连接的m d o e m 速度的进一步提高甚至 在理论上也是不可能的，然而这一极限是由于电话交换系统和局间设备造成的， 第4 页共5 7 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章接入网的管理与测试技术 普通的直达用户驻地的双绞铜线还有更大的容量。2 0 世纪8 0 年代，i s d n ( 综合 业务数字网) 成为第一个开发利用这一容量的系统。i s d n 利用一对双绞线每个 方向传送1 4 4 ) s ，传输距离可达6 0 0 0 m 以上。近年来数字信号处理技术的发 展使得发掘这些带宽成为可能。h d s l 便是无需中继的情况下提供田或e l 速 率接入的一种技术。随后的9 0 年代初，当时对v o d 业务的设想导致了a d s l 技术的发展。基于a d s l - i - 程师们构想出在更短的环路上传输更高的速率，那 就是v d s l 【3 1 ，v d s l 是高速率的d s l 技术，能提供对称与非对称两种模式， 目前在l k m 范围内能达到双向对称i l m 速率的v d s l 设备已广泛商用。此外， s h d s l 是长距离2 m 对称传输技术，能很好地解决e l 的接入，满足中小企业 组网的需求，也有着良好的市场应用。 图压1 a d s l 接入网络基本结构 ? 以上所述的d s l 技术通称为x d s l 。x d s l 技术使得电话运营商可以在现 有的双绞铜线环路上提供电话业务的同时，提供单加多个视频或者高速数据信。 道( 对称和不对称) 。 擎 2 1 2 p o n 接入技术 一 光纤通信具有通信容量大、质量高、性能稳定、防电磁干扰、保密性强等 优点。在干线通信中，光纤扮演着重要角色，在接入网中，光纤接入也将成为 发展的重点。光纤接入网指的是接入网中的传输媒质为光纤的接入网。光纤接 入网从技术上可分为两大类：即有源光网络( a o n ，a e t i v e o p t i e a ln e t w o r k ) 和无 源光网络( p o n ，p a s s i v eo p t i e a o p t i e a ln e t w o r k ) 。 无源光网络( p o n ) 的最大特征即是无源：在o l t 和o n u 之间的o d n 不含有源器件，完全由被动的无源器件构成。p o n 的“无源 特点，使得它具 有能经济有效、方便应用和透明地传输高速数据等优点而被作为光接入网的首 选方案。下面从三个方面分别介绍基于t d m 的几种p o n 技术：a p o n ( 基于 a t m 的无源光网络) 、e p o n 4 l ( 基于以太网的无源光网络) 、g p o n 5 】( 吉比特 无源光网络) 。 第5 页共5 7 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章接入网的管理与测试技术 一、a t m 无源光网络( a p o n ) a p o n 以a t m 作为承载协议。可采用两种速率不同的帧结构：一种是上、 下行速率均为1 5 5 5 2 m b p s 的对称速率帧结构；另一种是上行为1 5 5 5 2 m b p s ， 下行为6 2 2 0 8 m b p s 的非对称速率帧结构1 6 l 。下行的信元中插有专门的物理层运 行管理维护( p l o a m ) 信元，上行传输的是突发形式的a t m 信元，为了便于实 现突发发送和接收，每5 3 个字节的信元前面插入3 字节的物理开销。对 1 5 5 5 2 m b p s 基本速率而言，传输协议基于包含5 6 个a t m 信元的下行帧，其 中有5 4 个数据信元，还有两个p l o a m 信元。上行帧的格式是5 3 个信元，每 信元5 6 字节。当比特率提高到6 2 2 0 8 m b p s 时，下行帧则要扩展到2 2 4 个信元， 其中有2 1 6 个数据信元，还有8 个p l o a m 信元。 a p o n 的主要特点：采用统计时分复用技术，实现动态带宽分配，提供丰 富完备的o a m 功能，包括：误码率监测、告警、自动发现与自动搜索、对下 行数据进行扰码加密等。然而，a p o n 系统有两大缺点： 1 、数据传送效率低，被丢弃的信元或损伤的信元会使整个口数据报无效， 而承载同一数据报其余部分的信元却继续传播，无谓地耗费了网络资源； 2 、在a t m 层上适配和提供业务复杂。 另外，a t m 没有兑现它会便宜下来的承诺，a t m 交换机和网络板卡的价 格明显高于以太网。因此其市场前景也由于t c w 口广泛应用和a t m 的衰落， 现在已经推出了历史舞台。 二、以太网无源光网络( e p o n g e p o n ) 近几年随着口的崛起和发展，提出了以太网无源光网络( e p o n ) 的概念， 即在与a p o n 和b p o n 类似的结构和g 9 8 3 的基础上，设法保留其物理层而以 以太网技术代替a t m 技术作为链路层协议，构成一个可以提供更大带宽、更 低成本和更宽业务能力的新的结合体。这一思想在以太网界得到了积极响应， 在i e e e8 0 2 3 的旗帜下已经形成了初步标准千兆以太网无源光网络( g e p o n ) 。 在实际中，e p o n 和g e p o n 的基本差别就是标准化，前者往往指非标准设备， 后者指符合i e e e8 0 2 3 a h 规范的设备。另外，g e p o n 的传输距离和分路比均 比e p o n 有所减小。 霸 图2 - 2e p o n 接入系统构成 第6 页共5 7 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文第二章接入网的管理与测试技术 从e p o n g e p o n 的结构看，其一个重要的优点就是极大地简化了传统的 多层重叠网络结构。主要特点有： 消除了a t m 和s d h 层，从而降低了初始成本和运行成本； 下行业务速率高达1 g b i f f s ，并且随着以太网技术的发展可以升级到 1 0 g b s ： 允许支持更多用户，每用户带宽可以更高，并能提供视频业务和较好 的o o s ： 硬件简单，无须室外电子设备，使安装部署工作得以简化，基本不用 维护，长期运营成本和管理成本的节省很大； 改进了电路的灵活性以及业务的提供和重配置能力： 系统对局端资源占用很少，模块化程度高，系统初期投入低，扩展容 易，投资回报率高，对于向全口网络过渡是个很好的选择； i e e e8 0 2 3 a h 规范的g e p o n 技术的规范性好，上下行波长分别是1 3 1 0 r i m 和1 4 9 0 r i m ，上下行速率为1 2 5 g b i t s ，传输距离是1 0 2 0k m ，分路比是1 6 ，主 要业务是数据和语音，增加一个1 5 5 0 r i m 电视广播波长后，可提供语音、数据 和电视三合一的所谓“t r i