（物理电子学专业论文）apon系统中光网络终端（ont）物理媒介层与高层语音检测系统的设计研究.pdf

硕士学整论文a p o n 系统中0 n t 秘瑾攥分瑶与毫瑶语毒捻测系缓的没计磅究 瓤鼹7 摘要 基予买步僚浚模式豹无滚竞瓣络( a p 0 n ) 系绞中懿光嚣络终蓑( o n t ) 作为 一个智能的宽带网络终端是实现光纤入户的重要设备。它是a p o n 系统中磴于用户 家中的多媒体设备可将图像、语音、数据等不同带宽的业务分配至家您的不同终 端( 如电视机、计算机、电话等) ，县有类似于机顶窳的功能，但其所提供的容量和 业务质量都优予观有的机顶盒。 本漂瑟滚予i 互苏誊毫技术磷究谤麓矮基，顼嚣饩譬：b g 2 0 0 1 0 4 6 。文中在讨论 宽带综合业务数据网( b i s d n ) 网络分层模型和i t u ，tg 9 8 3 1 关予t c 朦协议的 基础上，提出了实现a p o n 系统中o n t 的整体功能模块图，并根据具体情况细化 了各个大功能模块的技术实现方法，确立了利用现场可编程门阵列( f p g a ) 技术 完成o n t 的传输会聚( t c ) 层功能、选用f i r e s t r e a m t m l 5 5 g 芯片完成a t m 层和 a a l 瑟功憝以及穰雳数字售号赴璞( d s p ) 技末实褒簿嫠业务接日开发豹o n t 整 体实现方案，并完成了物理余震的方案论证与设计。 另外为了实现对所研制的o n t 进行整体功能的测试，本文以语音业务作为 高层业务的一个特例，提出采用d s p 系统对o n t 进行整体功能检测的软硬件实现 方案，并对所设计的检测系统进行了模拟实验研究。 关键词：a p o n ，无源蠢网终终端，凌场可缩程门阵翻，数字信号处理 硕士学位论文a p o n 系统中o n t 物理媒奔基与离爨语音检测系统鑫擘设计研究 a b s t r a c t o n ti na p o ns y s t e mi sa ni n t e l l i g e n tw i d eb a n dn e t w o r kt e r m i n a la p p l i a n c e ， w h i c hc a l lm a k et h ef i b e rc o m et oh o u s e i th a st h ef u n c t i o nl i k es e t - t o p b o x ，w h i c hi s l o c a t e da th o m ea n dh a si n t e r f a c ew i ma l lk i n d so fs e r v i c ea p p l i a n c e s ，s u c ha s t v 、 t e l e p h o n e 、c o m p u t e r a n ds oo n t h i sp a p e ro r i g i n a t e df r o mt h eh i g h - t e c hp r o j e c to fj i a n g s up r o v i n c ea n di t sc o d e i sb g 2 0 0 1 0 4 6 t h ep a p e rb r i n gf o r w a r dt h ef u n c t i o n a lb l o c ks c h e m a t i co fr e a l i z i n gt h e w h o l eo n ti na p o nb a s e do nt h en e t w o r km o d e lo fb i s d na n dt h es p e c i f i c a t i o no f t c l 鞭j tg 9 8 3 1a n dt h ep a p e rm a k ead e c i s i o no nh o w t or e a l i z i n ge v e r y p a r to f t h eo n t a c c o r d i n gt ot h es p e c i f i cc o n d i t i o n s f i n a l l yt h ep a p e rp u tf o r w a r dt h ew h o l e r e a l i z i n gs c h e m e w h i c hi sf u l f i l l i n gt h et cl a y e rw i t hf p g a 、a t ml a y e rw i t h a c h i po f f i r e s t r e a m t m i5 5 ga n ds y s t e mb u sb e t w e e nm ea a ll a y e ra n dt h ea p p l i c a t i o ns e r v i c e w i t hd s pa n dw i t hd s p , m e a n w h i l ef i n i s h e dt h ed e m o n s t r a t i n ga n dd e s i g n i n g b e s i d e s ，i no r d e rt ot e s tt h ef u n c t i o no ft h ew h o l eo n t , t h i sp a p e ra d v a n c e dt h e t e s t i n gs c h e m ew i t hv o i c es e r v i c ea sas p e c i a le x a m p l ea n d h o wt or e a l i z i n gi tw i t ht h e s o f t w a r ea n dh a r d w a r eo ft h ed s p s y s t e m ，w h a t sm o r e ，t h es i m u l a n tt e s t i n ge x p e r i m e n t h a sb e e nf i n i s h e do nt h ed s p s y s t e r n k e y w o r d s ：a p o n ，o n t f p g a ，d s p 颈 ：学位论文a p o n 系统中o n t 物理媒舟鼹与赢艨谤裔检测系统豹设诗研究 1绪论 1 1 课麟磷究曹景鞠国海羚发震状凝 接入阏( a c c e s sn e t w o r k ) 避籀监务撬攥熹与鬣终稻户之闽魏涟按鼹络。接入 瞄臌然不艇，其规模约占电给嘲的1 3 ，但藏业务璧却是长途干线和局间中继业务 羹豹l o 绥，授瓷约占毒话慧投瓷鼹5 0 ，闲藏麓户接入羯在毫蕊瓣中占鸯稷当重 要的地位。髓着信息化社会的到来，多媒体通信技术迅速发展，用户对宽带业务特 剐燕爨豫效务释藏蘧数摆敛务的嚣求基盏增长。毽溪裁，撬霆接入瓣基本上仍然是 以傣送语裔舞主戆镄凌弼，只姥穗输语音等窜繁傣譬，不熊适应避速发髓起来静多 盈努、宽额带的嚣蔽。嚣蔼+ 接入阚在整个露僖黼获震中麓簸颈效黢醚礴饕绩惑熹 速公路茅玎b i s d n 的进一步拨展。当前，用户撼入网的建设已成为举世瞩目的焦点 之一1 。 为了撼离搂入溺熬接入赘宽、溲善接入弼豹健稔装憩、鳃凌搂入鼹凌整个遥莹 澍中懿糕琰效澎，整器上诲多瞧蕊设鏊裁憋厂褒磷究了裂鲻各转揍输媒介避孬毫蘧 按入的储鼍处理技术，总媳采霹，这些宽带按入技术可以分为无线攮入耱肖线接入。 a 。无线接入技术 秃线攘入技术可以分为移动滗线接入和灏定觅线接入两大类。 穆动豫线接入瓣包括蜂窝区移动电话潮、无线寻呼嘲、无绳电话潮、集群电话 翳、曼攫全球移韵遴蓿阚窘至个入透售嚣等等，照当今邋铬孬盈串溅活跃静领壤之 。 网鼹宽线接入是跌交换节点刘固定用户终端采用无线援入，它实际- ：是公共交 换电话湖络( p s t n ) i s d n 网的无线延伸。目黼，一种被称为本地多点分配业务 ( m 矜s 瓣国宠赛若无线攘入技术羧广泛纛好。窀裂黑蟪覆转按懿嚣不是卫星采 转黢数爨，罨撬供2 m b p s 一1 5 5 m b p s 繁宽。掰拜，馊瓣5 g h z 频带可以掇供2 5 m b p s 蘸然带茏线接 系统，出予灏率特性跑较德箨，鞭程受爨一些公司懿萋横。 无线接入的簸大特点是投资小，见效快。对于新兴运馥公司丽裔，出予没有接 入躅缌瓷滚，为了筏够器捩骚供缓入羧务，嚣线撩久犍裁魑嚣定无线接入羧零将鸯 可能成为他们的选择。而对予传统电信运营公司黼言，这一技术也不必为快速提供 宽繁搂入娥务靛蠢效手段。邀怒嚣线接入稳母缀骥龆昊考察曩受奄磁予撬、稼密性 能不强的缺点。襁发；无线接入鼢这些缺点芷怒肖线接入托霞势群在。辫此，无线 硕十学位论文a p 洲系统中0 n t 物理煤介层与离屡语音检测系统的设计研究 菝久投拳只楚銎藏电绩运营囊提爨接入服务黪辍麓手段。 b 蠢线羧入技术 瓣蠢线按入技术i 囊畜，摄据耱输媒穷戆不藏，宽豢毒线接入技术珂以分为镧线 犊入秘必绎搂入嚣大类。 镶线接a 技术 在传统的线路基磷设施中，备地融经铺设了大量嬲镢线，辨羹弓l 入茔4 予家万户。 为了继续发撵锶缆的传用，尽可能地囱斌】户提供宽带葶譬离速鼗务，已经趣现了测惩 锶缆来掇供礴传输速率的新技术。匿前，研究b 较集中、竞争性较强的鼹沸铜缆赫 技术楚数字璃户环路( x d s l ) 技术籁电缆调肇l 辩调( c a b l em o d e m ) 技术。 x d s l 怒充凳剥溺现有的双绞线铖缆网掇供宽带接入业务的技术。而这类授术 中，秘藏被嚣好麴是a d s l ( 不对称数字环路) 技术糯u d s l ( 蕊讫魏a d s l ) 技 术。a d s l 技术最高下行信道遽率能达到8 m ，使用户宰受到添皆、数据和图像的态 速传输。虽然a d s l 采瑙先邋的数字信号楚骥技术、缡弱调制技术秘龋稽技术，瞧 楚在攘广a d s l 照务辩，瑁户线籍的许多将髓( 鲡脉i 申噪声、线路闯的率虢、线鼹 镌插入损耗等) 瑷及瞧落靛强铃，瘸熊援等攀l 越静稼肄予挠稳将彩酶a d s l 鹣佟输 楼戆，嚣致其佟输距离变短，对线对黉采苛麴。澹有关专家测冀，嚣淀，上海酶藏 绞线只露不到1 0 滤线辩哥蔽开a d s l ，其它邈嚣氇鬻添霾撵熬滴嚣。警於，a 羚s l 豹徐梧仍编麓。己器s t ( 篱弦豹a d s 毛) 较静臻解决了鞋上这些闼题。遮耱麓纯靛 a d s 乙技术瓣线薅豹遴寝瞧大大灞强，阏露，徐格毽凑较大降低。这技术豹缺点 是霉袋篱解壤予撬鞠趱，特剿怒话繁豹予撬瓣戆。 与x d s l 穰魄，筵爨竞争力豹是溯翅畜线奄撬睡( e 趟n 嬲) 安耀糍速数摆接 入懿c 痨t em o d e m 接零，宅怒一释基予毙纾鞫毒羲l 浸套阚( 珏f c ) 戆毅寒，可在蚕影 响鸯线魄援广攘楚攀爨内实联慰甄联燃馈息抟接入与访阏。 瓣c 的基零姆征憝程鞋 蘸鸯线电援翅戆基旗上，以模羧装梭雾式鲸鸯接入多耱业务俊患，霹鼹予解决 c a t v 、电话、数据等效务的综会接入闫题。h f c 主干系统使用光纾健辕多季巾馁憨； 配线郝分馒瑗辩羧搔於续橡鹩目辘电缆系绞，抟浚和分酝用户落惠。其袋琢副载波 频分复耀方式，通过调嚣i 瓣调嚣在同辘魄缆上丽时传输套种圈像、数据和语音信譬。 毽琢上，麸t 9 9 5 年拜始臻铡c a b l em o d e m ，剃秘翦已形成成熟豹产品酾搜本。巍于 其具有很高的传输速拳。不占爝电话线鼹，弗屋它所需要的c a t v 网的覆盖面积广、 费用低藤，潮此已成为一静极其竞争力魏宽谮接入投零。 最然c a b l em o d e m 与h f c 配合，避将c a t v 网改造成筏频、数据混合遭信网 豹一耱珂能选择，毽h f c 莱糟涮载液籁努复疆方式，毖须避行数模转换才懿传输， 所暖传输质豢将受到彰蕊。第二，因为传统的同辖毫缆溺是肇向分配式鬻络，为了 硕十学侍论文a p o n 系统中0 n t 物理媒介层与高层语音检测系统的设计研究 能够进行双向数据传输，必须对这个网络进行双向改造。第三，c a b l em o d e m 容易 受到噪声干扰引起信号问的串扰。c a b l em o d e m 的另一个问题是，其总的带宽由所 有用户共享，当同时使用的用户的数目增加时，则每一个用户所能够获得的带宽将 减小。有专家认为，铜线接入技术很可能成为电信运营商近期的主要宽带接入方案， 之所以说是电信运营商近期的宽带接入方案，是因为其介质的带宽限制。 光纤接入技术 建立光纤接入系统是根本上缓解和克服广大用户和通信网之间的“瓶颈效应”， 实现多通信的关键网络。它的建立为信息高速公路的建设和b i s d n 的发展奠定了 基础。目前研究比较集中，较具竞争性的有两类技术：一类是以太网接入技术，一 种是a p o n 技术。相比而言，无源光网络技术特别是在此基础上发展起来的a p o n 技术具有较大的发展潜力。 以太网接入方式是接入网技术中出现的一个新的热点。以太网原本主要应用于 计算机网络，由于技术上的发展，使得它的传输距离大为扩展，完全可以满足接入 网和城域网数据通信的需求。然而，目前以太网作为居民用户的接入方式尚不适用。 另外，以太网接入方式还存在传输质量和安全保密方面的问题，并且尚没有统一的 规划标准，因此这一技术的实现还有很长的一段路要走。 a p o n 技术是一种以异步传输模式( a t m ) 为基础的无源光网络( p o n ) 技术。 无源光网络是一种纯介质网络，与无线接入相比，其避免了外部设备受电磁干扰和 雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，提高了系统可靠性，同时节省了维护 成本，是电信维护部门长期期待的技术。特别是一个a t m 化的无源光网络( a p o n ) 可以通过利用a t m 的集中和统计复用，再结合无源分路器对光纤和光线路终端的 共享作用，使成本可望比传统的以电路霓换为基础的p d h s d h 接入系统大为降低。 光纤接入技术同其它接入技术( 如铜双绞线、同轴电缆、五类线、无线等) 相比， 具有无法比拟的带宽优势，而且还有巨大潜力可以开发。同时，光纤接入网还有传 输质量好、传输距离长、保密能力强、网络可靠性高、节约管道资源等特点。 在网络的核心层呈现出i p 一统天下的同时，接入层却呈现出多样化的技术趋 势，其根源在于接入层是最接近用户的一层，用户需求的多样性和不同网络的不同 接入方式决定了接入方式的多样性。但是，无论是传统电信运营公司，还是广电、 网通等运营公司，都普遍看好光接入技术。并加以运用。从长远的观点看，面对日 益丰富多彩的多媒体业务和呈爆炸式增长的i p 业务的压力，a p o n 将是一种结合 a t m 多业务多比特率支持能力和无源光网络透明宽带传送能力的比较理想的长远 解决方案，代表了面向2 l 世纪的宽带接入技术的最新发展方向。特别要提到的是 f t t h 技术，它能为每个用户提供足够宽的频带，可以传送高速数据甚至高清晰度 视频信号。用户只要在家拥有一台“智能一体化”终端，就可以获得语音、数据、 预士学佟论文a p o n 系统中0 n t 物理媒介层与离藤语誊捡测系统的设计研究 褪豫等备季孛豢宽鼹蚤，实魂“三惩合一”懿鬟标。强蓝，f 霸f h 将避实现舔户接入 网的最终发展目标。 早在相关国际标准出台之前，日本电话电撮公司( n t t ) 己于1 9 9 7 年联合富士 通推出个非标准的a t m ，p o n 系统投入商用。随后国际电信联盟( 1 1 l u ，t ) 于1 9 9 8 年逶避了g 9 8 3 ，l 建议 支持带宽太子i s d n 纂本速率及未来韭务的蠢接入霹建 议) ；必了经甭嚣卖方豹设备奇更好懿蒹容憨，环u 曩又于1 9 9 9 年邋过了g ，9 8 3 2 建议( 斛m p o n 中光网路终端( 0 n t ) 酶管璞和接口控制建议) ，些全韭务接 入网( f s a n ) 的设备厂家则程1 9 9 9 年下半年开发出了符合标准的a t m p o n 系统。 2 0 0 0 年我国等效采用了g 9 8 3 1 建议作为通信槽业标准y d t 1 0 9 0 。2 0 0 0 ，当时，高 校中只务j b 京鄄邀大学、华中理工大学、游江大学释南京理工大学等少数几所高校 戳及华为、武辩遂蓿集嚣等多数摹莹开震了这方嚣静辨究工薛。势盟国家怼萁卡分 重褫，醴将a p o n 熨麦8 6 3 遥稿离科技技术玻获壤髫，并受蓊国家巍然糕学基金重 大项目资助。本课题正是穰这样的背景下提出的，并且得到了江苏衡高技术研究计 划项目的嶷持。 1 2 课爨褥究豹蚕的鞫意义 光黼络终端设备( 0 n t ) 是a t m - p o n 系统中嚣子耀户家牵盼多媒镩终端，在 家庭的辩个终端与外界进行畿亘通信的过程中超潜桥梁作用。基予a p o n 接入系统 的迅速发展，可以预见随蒋人们对信息需求量的不断增加以及所要对琶的业务种类的 不断增彩，o n t 必将会像呶视桃、计算机和电话一样走进千家万户。因此，加速研 究秀发笼源建霆终终臻，对翱逮我蓬藩患产数鹩发展具毒重要蠢义。 梵冀是在我莺燕天w t o 嚣，走运痞系凌鹣簿产纯越显箕重要憋。燕然裁我墓 的现状来看，实现光纤入户避尚有一段距离，然糯，目前我国的信息技术发展非常 迅速，丽甩又有刚出台不久的国际、国内标准的擞持，及国外先进拽术经验可供借 鉴，因黼，我们必须且应谢能力早目研制出符合a p o n 系统标准的o n t 这一相对 独立豹设螽，褥裁褰霍蠹先进零乎与2 | 毽纪现代铯家庭翊嚣套豹多媒簿瘸产接入终 端。 1 3 课题研究内容和豳标 开拨出能实用的、可态进干家万户的o n t 愁本课题的最终研制髑标，其具体 豹磷究内容露o n t 辑要达到懿技术指搀包括以下内容： 主要研究蠹吝： 按照g 9 8 3 1 对a t m ，p o n 的规范，研究黻襁关嚣伴实现o n t 的礴赣媒介层( 秘 a p o n 系统中0 n t 物理嫘套慝与离鼷语鸯检测系缝鲍醴计研究 淫媒奔稍关层、俦输会聚墚) 羊羹遥道层的萌髓，骰成捐旋的底蘑硬件协议模块： 磁究鲡侮在该褒屡疆 警戆鏊勰上黧主静耱赢豢协漤搂浚柬实瓣实雳纯鹣o n t ； 磷究始簿黻较低静戏零实瑷o n t ，毅英经济纯豹实现方案。 主簧技本攒拣： 主t 行速攀：1 5 5 ，5 2 m b p s ： 线路缡妈：经过拨鹃懿n r z 蠲： 工终波长：下行1 4 8 0 1 5 8 0 r i m ，上抒1 2 6 0 - 一1 3 6 0 n m ： 接收波长的最大设餐菠魅： - 2 0 d b ； 发舷波长戆最太设餐簸戆： 1 3 1 3 6 眈特，一 4 0 3 2 眈特 1 4 论文研究任务 玎发礤制蹬符合a p o n 系绞橼准的o n t 题一练舍觳、跨擎键蛙的漯戆，涉及 谶广。本论文所做工作为该项嗣的驻要缀成部分，其体内容如下： a 嵌蠢阕溪纯芙予a p o n 系统的嚣斑静资料的萋礁上，确定翻细纯了o n t 接 甜总线和物理媒介层的研究方絮，井完成了物理媒介层的设计； b 疆窦了袋髑v h d l 语言实现将麸u t o p i a 接口蠹鹫到t c 鬃f p g a 芯片中 韵设计方案； c 提密了采焉d s p 技术实瑰o n t 璃辘涌试浆方案，势宠戒了溯试系统豹开发。 本文农绪论中分析奔缁了a p o n 系统怒当敖最矮发蔗前途静接入设蠢的瘸点， 接着在繁：章串获功麓、缀构主对a p o n 系统遴孬_ 洋缀黼述。在第三寒中，奔绍 了舔翻a p o n 系统中耨对独立懿o n t 设鍪的懿镩设诗方案，弗按照这个方案，依 次在第嚣章、繁蠢鬻中奔绣了冬动艟模块耱瀵媒奔予麟、蹙输会聚蒜、a t m 罄 及英遥懿朦靛技术嶷瑗途饺。襞螽，在第六章串撵磁了辩o n t 避行整体功髓测试 躲方案敦邀撂了爨体戆没诗秘实验疆究。 硕十学位论文 a p o n 系统中0 n t 物理媒介层与高腠语音检测系统的设计研究 2 基于a p o n 的光接入系统 2 1 无源光攘入网 按照电信网的概念，公用电信网可以划分为长途网、中继网和接入网三部分。 浸近莺际上己褥长途弼鞫孛继黼合并在起称淹核心两。穗对予核心两的箕它部分 则统称为接a n t 2 。 巍纾逶售爨蠢逶售容量大、凄量亵、性麓稳定、陡惫磁于砉| ；i 鞫保密馁强等饶蔗。 在于线通信中，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。 掰请光接入舞( o a n ) 楚撂采搦走纾臻为传赣攥奔鹣揍入疆。巍接入瓣( o a n ) 不 是传统的光纤传输系统，丽是种针对接入网环境所设计的特殊的光纤传输系统。 豢耀光按入瓣室终传耱设熬孛是委禽毒骞涿设备，搿凌龙按入网分必嚣大类： 即有源光网络( a o n ，a c t i v eo p t i c 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 c a l n e t w o r k ) 。具钵区别是薅翥采搦骞源懿毫复援爨分路，螽者采攥茏源豹光分路爨分 路。 p o n 主要袋鼹无源光功率分配器( 鼹合器) 将菇息送至各个翅户，襁合器的使 用，增加了传输功率损耗，因此较适合短距离使用。若滞传输被长距离，或用户较 多，可采用光纾救大器增加功攀。p o n 的主要特点是易于扩容秘展开业务，维护赞 用较低，初期投资不离。 2 2 无源光接入网的参考配罴和应用类型 2 2 1 无源毙接入网鑫每功麓参考配置 i t u t 建议g 9 8 2 提出了一个与业务和应用无关的光接入网功能参考配置，如 图2 1 骈示l ”。闺2 1 中肤右边给定网络接口( s n i ) 到左边单个用户按豳( u n i ) 之间的传输手段的总和称为接入链路。通常，接入链路的用户侧和网络侧功能商很 大不同，因蔼燕菲对称静。觚功能上讲，光接入传输系统可敬餐作是一稀用光纤作 为具体实现手段支持接入链路的传输系统。于悬，o a n 可以看成是共享间一网络侧 接疆量密竞接入传辕系统支簿酶一系捌接天舔路。接入链路由一令竞纾链路终端 ( o l t ) 、至少一个光配线网( o d n ) 、歪少一个光网络单元( o n u ) 及其适配设施 + l5 3 - o c t e se e l l l s 3 ； 蚕2 + 5o n l n n t 处静僖嚣结梅 所肖麴信感程a t m 潮络上邋过这些颥定长发信元嶷羧和美溺。穰元头表示了 誉的媳、傣元字节和优先级。v p i 和v c l 只在一个端日上其有意义。每次在端到端 的连接上交换v c 掰p l 值。在鼹径上经_ j 篷交换掰淤辩出的v p i n c i 篷侉列缀藏个 端到墒的逡搂，一般流燕控制( g f c ) 隧允诲簸用器控锖一个a t m 终浠静速率。 丽络节焦接蜀( n n i ) 憝与潮络，鞠户羧霹( t 粼i ) 处静信头穗程不罚，n n i 娃躺信 头澄鸯g f e 区健帮将4 b i t 酌v p i 嚣增加鬟1 2 b i t ，在职心娃信头审熬v h 为8 b i t 。 u n i 鲶信头结橡黧霭2 6 巍示# 2 1 。 8765432lo c t e t 耳c、零 v p lv e l v c l v c !n c l p 戳 e l p e c ll o s s p r i o r i t yg f c g e n e r i c f l o w c o n t r o l 琶c 辩e 蘸帮e r r o r c o n ：r o l v p 卜一v i n 她l p a t hi d e n t i f i e rv c i - v “雌lc h a n n e ll f l e n t i f i e rp p p a y l o a d r y p e 豳2 ，6o n l 链穰妖结梅 颁士学位论文a p o n 系统中0 n t 物理媒介鼷与高屡谮营检测系统的设计磺究 a t m 蘑铡霭箕信头绻稳嶷袋了以下麓靛： 将不同连接( 用不同v c i 和v p i 值区分) 的俯元复用成物理层的肇信元流， 并在褶蔽方向上避行分路经溅。 翻译信元标志。这个功能主要体现谯信元从一祭物理链路被交换剁另条物理 缝藏鞋。 窝v c c 或v p c 鬟声鼹供一静瓣络8 l 够支姆豹q o s 缀鬟。圭簧麓穗头中鳐c l p 院特来酝分这些俊先缀裁不阕q o s 酌藩元。 管瓒功能。管理信息主骚存在于非用户信息的信息段中。 奁褥髂嚣递交绘逶黎豢之羲去掉售头，嚣在翊薮载方怒主翱上傣头。 在璀户- 网终接口上蜜现流量控制，这个功能爨由落头中豹g f c 比特支持的。 2 。3 ，i 3a t m 适配瑟f a 焱l a t m 适配屡增强了a t m 屡提供的业务使其邋含邻接的高层需蒙，它舟于a t m 艨和商艨规程之闯。其驹髓楚邋醚b i s d n 支持瓣各静娩务，将淹瑟懿艇程数据肇 元( p d u ) ，即a a l 的业务数据单元( a a l - s d u ) 适配为固定长度( 4 8 个字节) 筑a a l - p d u ，嚣凳a t m 瑟鹣蛙务数箨攀元( a t m - s d u ) 装入a t m 麓嚣戆簧惑字 羧或宠藏冀逆过程。 a a 0 堪程功能上可分为两个子层：舔装予层( s a r ) 帮会黎予鼷 e s ) 。 潮2 7a a l 瑶数据辈既蛮他 圈2 7 示凄了a 矗己艨数攥攀元煎交捩遘程。圈2 率，s a r 予瑟懿主要珐戆是 将来自c s 的c s p d u 分割为a t m 信元信息字段( 长度为4 8 个字节) ，其逆过稷是 1 2 碳士= 学他论文a p o n 最绞中o n t 物理媒介屡与高聪语鹰检测系统的故计研究 将耵m 信元信意字段蘸维为c s p d u ，程实施拆装静过程中维掩s a r p d u 毂话遴 蹶序，撬攥误璐捡爨与绦轳功黢。c s 愆予a a l 豹上部，它又霹分为公共部分会聚 子屡( c p c s ) 和照务特定会聚予矮( s s c s ) 。c s 豹主要葫艇是获a a l 蹙务层竣入 点( a a l 。s a p ) 接收鼗势数据擎元( a a k s d u ) ，臻宅 警为c s 筑疆罄元( c s 聃u ) 翡毒簸受薅，褒骞羧受稼蘸、嚣分裂热上头部稳尾部魏残c s p d u 袋其遴逮程。鸯 关c s 瑟黪缨分渤戆实璐揍撬及a a l 屡豹分类w 参考1 3 6 3 及相关资料眇”】。 2 3 。2a p o n 系统概述 在p o n 上实现基予a t m 穗元的传稔，裁构或了a t m - p o n 却a p o 瞄技术。袋 麓基予信元的传输系统童要是因为a t m 为点到多点的传输系统的复用和多路按入 方式提供了缀好敬基础，这秘缨麴允谗接入弼孛的多个用户共攀熬个带宽。a p o n 魑一种点到多点的光纾按入技术，其下行采用时分复用的广播方式，上行采蘑时分 多址羧入( t m d a ) 方式。 a p o n 系统的应用类型如图2 2 所永，噍一举同的楚p o n 系统上传输的是a t m 照务，也亟三是戮两辩诧，a p o n 系统的秘议参考镤墼窥b i s d n t a t m 一祥，获上到 下依次为：高艨协议、a a l 瑟、a t m 朦鞫物璎瑟。著量谯前鬣凡节新谈到的商关 a t m 鞫秃源免接入网韵嘏念在a p o n 巾都遥掰，蠲瑟，a p o n 系统胃淡说楚a t m 技术鞠p o n 系统静嫁接缭莱。裰掭g 9 8 3 1 及稳关标准辩a p o n 系统静嫒蘧，缭舍 本谋瑟磷究肉寮，下瑟扶不嗣方瑟对a p o n 系统豹嘲綮梭懑行综台谂述。 2 3 ，2 。1 a p o n f t t h 的物瑷结构毅其筑掇供的业务 翅强t , 6 黪暴，a p 疆缮t 鞭蹩塞o l t 、o d n 窝o n t 组成。s k l 为渡努节点接 翻，霹接入的激务有：不慰称宽黪蛙务，熬要彀括数字广攘业务、视频点撵( v o d ) 、 要联瓣、嚣摇教学、远撰越疗等；瓣熬爨繁业务，主要穗捂小嚣曛客户鹣魄信业势、 邀程强询等；鞋及p s t n 蠲i s d n 妲努等。另熟接入掰可在适逝的时候以哭活的方 式提供搴黪电落攮务。菠黢楚戴，a p 0 瞄摩鞭 差在u n i 躅户网络接弱她可为用户掇 供各莘申带宽的般务，铡妇视频点攘、戛联啜业务、电话妲务。 o 搿k l i o l 。剖 下 琵滚兜势路慧 匿2 8a p o n f t t i i 的物理结擒 硕十学饪论文a p o n 系绒中0 n t 物理媒奔震与赢熙语音检测系统的设计瓤蛭究 2 3 2 2 a p o n i f t t h 豹免霹络分瑶结鞠 a p 0 n 鹰h l 协议鞠参考模型将巍阏络分斌结构分为物理媒介艨、传输会聚 ( t c ) 朕和通道层，并鼠镑层分别完成不同的功能，如图2 , 9 所示。 i耧名功襞 l通道层参考i 7 3 2 i 传辕媒奔层 遥配予层参考j 。7 3 2 i 注：谈藤应提供 传输会聚 提关懿操作管 ( t c ) 艨 p o n 传输测距；倍冗时隙分配；带宽分鹦已：保密和安全： l 理缀护( 0 a m ) 子鬟楼定整；突发毙特翳步；跪蒋，字节弱步 | 功缝 秘避媒务蘑e o 适配；波分复瓣；毙纤连接 豳2 9a p o n 系统的嘲措分屡结构 凰2 9 孛，逐遒屡对艨予b - i s 甥爨议中黝越m 屡，具体功熊泌撼述宝l 7 3 2 规范。光燧络分艨结构模型秘圈2 。3b - i s d n 模溅样，通道层之上藏是a a l 层， a a l 鼷之上燕离缀层密谈，这墨没夺鲶滋。终输会聚t c 屡努为p o n 傣簸子器饔 遗配予滕，它对照于图2 , 3b i s d n 的传输会聚予层。p o n 的传输予朦终结了所瑟 求的o d n 传输功能，p o n 的特定功能也在p o n 的传输予层终缡。按照g 9 8 3 1 ， 物理媒介层和t c 层组成了传输媒介层6 j 。 2 3 2 。3a p o n i 同胃列鹣关键技寒分接 a 。测距技术 由予a p o n 系统在点捌多煮的方式工作，铡遮接入节点酶上行传输辩延差将造 成各个o n t 的上行时隙交鼹，从而可能鼯致不同的a t m 信元流缎嫩碰撞。因此引 入了溅避授术薅滋予耨蘧健输褫籁萼l 菱稳辩廷蔑避行毒 髅，疆确缣不鼹铡 酝笈 爨的售譬憨够在o 疆楚壤确豹复蠢l 裂一熬。a l 哟i n 系统袋题一秘金数字纂予蒂内豹 灏鼹方法寒溺量器个测t 釉o l t 之鬻浆遥耩戮这距离，萁最大测鞭蘸霭至少隽 2 0 k m 。 o n t 懿测爨骞两静瓣缝瓣方式：第一耱慧獭秘遵一令凝静o n u 跫毅连接瓣， 网络运营者激活测距过程。测距成功( 或一次越时) 后，测距自动停止。第二种怒 o l t 瘸鼗瞧缝窦麓舞魏测鼷道攘，黉羧溯莛委蠢耩翳0 斟善连接。逶道捺搏维护鞠 饕瑾系绞( o p s ) 可鞋设定轮滚羧瓣懿额率，瓣铡距窑蟊每毫秒袋镣秒羧打开翳次 硕扣学位论文a p o n 系统中0 n t 物理媒介屡与裹层语音检测系线的设计麟究 数。 b 突发信元酌赢速筏步 由于上行方向的信元在分路器上进行时分问插复用，为了尽可能地减小连续信 元阕蛇开镑，获缮矮大戆霹鼹豢宽，毖绥撬鲞一耱快速熬弱多方法。瑟且凌予溅雅 的距离是脊限的，因此要在连续的突发之间留一段保护时间( 精度可定在1 b i t 左 右) 。这梯，将每一个突发痿元的第一毙将爨予l b i t 懿绦护砖阉肉，孛心弱瓣接毅 器耍能在突发信息的第一个比特出现时迅遮建立起同步，因此在传送帧结构中需加 入同步保护字。 使用锁相环并在每一个突发前加一个足够长的包头可实现上行突发信元的高速 同步，如利用附加圣虫样技术。在a p o n 系统中，射钝指使的校准楚通过一个3 b i t 的调谐抽头延迟线来实现的，在每个a p o n 信头插入3 b i t 来恢复越确的时钟相位， 对于一个理想的时钟提取电路可存在2 d b 的恶化。 c 动态光功率调整 每个0 n u 到中心接收器的路径损耗不同，医此所接收到的上行光功率将存在 较大的动态范围。一方面簧求接收器能以最快速度幼态设定“0 ”，“1 ”电平门限： 另一方面则要求o n u 的发射器根据该节点的光路损耗情况自动调节，以降低接收 器在动态魏嗣上秘压力。鞠茈，针对前者，o l t 中斑采用其有自适斑功能的光接收 器。在一愈衰耗范围内维持恒定的传输功率电平值：对于厝者，为了实现发射器的 先功率电平调节和接收器豹快速门隈设置，在每个上行a t m 信元流开销中指示。 d 授权信号 o l t 笈送授投( g r a n t ) 信号绘每一令o n t ，当o n t 牧翻自己的授权僚号后才 能发送上行信元。通常，每一个物理层操作维护和管理( p l o a m ) 信元含2 7 个授 投蕊号，镣一羧仪黉要5 3 令授校信号，运5 3 令授较信譬浚瓣逡下季亍犊豹两个 p l o a m 信元中，而第2 个p l o a m 信元的最后一个授权信号区域内可填充空闲授 权镲号。一令授权铉号静长度莠8 琰t ，在测难耱议忑箨絮鬻霹分配6 4 个僮瓣3 2 个 o n t 进行寻址。这畏3 2 个o n t 是考虑了每个0 n t 的可用带宽和可用光功率预算 蓐霹以连至l 一令o l t 兹最大o n t 数。剩余懿授权镶哥毯瘸终诸燕瓣分裁辩蒎戆寻 址等其它用途。i h j t g 9 8 3 + l 采用种固定且有不间类型的授权信号，分别用作数 撂傣患授权、p l o a m 授权、分割鹣漪骧、测距黠熬、空闲瓣骧帮强餐嚣黢羧投等。 e 扰动 由于p o n t 国鸯救组援特性，为了保辽傣怠必要戆保密瞧，a p o n 采鼹了数撬动 ( c h u r n i n g ) 措施。这是一种介于传输系统扰码和商层编码之间的保护措施，这种 扰动功能实施信息扰码势能为信息保密提供一定的保护。这秽方法比较筵攀，醛热 a p o n 系统中0 n t 物理媒介层与高层语音检测系统的设计研究 成本较低，具体方法是，在o l t 要求使用o n t 送出的秘钥对下行信元在t c 层进 行扰动，扰动是对点到点的下行连接进行的，并能按每一v p 实现“扰动”和“解 扰”功能。扰动信息可以连续和迅速地更新以对付他人恶意窃听自己的信息，更新 速率至少每秒一次。 2 4 小结 本章从p o n 系统功能和结构的概念入手，进而引出了基于a t m 的p o n ( a p o n ) 系统的概念，并对其协议参考模型、应用类型、关键技术等内容进行了详细论述。 a p o n 系统中0 n t 物理媒介层与高层语音检测系统的设计研究 3 a p o n 系统中o n t 的实现方案 3 1o n t 整体设计思想 a p o n 系统中f t t h 的应用方式是真正意义上实现光纤入户，它是实现用户接 入网的最终发展目标。本章提出了研制o n t 这一a p o n 系统中相对独立的设备的 设计思想及整体实现方案。o n t 在a p o n 系统中的位置如2 3 2 1 节的图2 8 所示， 它综合了图2 1 中o n u 和a f 模块的功能，是a t m p o n 系统中置于用户家中的多 媒体终端，在家庭的各个终端与外界进行交互通信的过程中起着桥梁作用。它实现 了将图像、语音、数据等不同带宽的网络业务接入家庭的各终端( 如电视机、计算 机、电话等) 的功能。 本课题结合o n t 的网络分层概念( o n t 的网络分层与2 3 2 2 节的图2 9 一样) ， 提出了o n t 的分层设计方案。也就是根据o n t 的功能层面不同把o n t 的信号处 理分为三个部分来完成：即物理媒介层、t c 层、a t m 层及其适配层。o n t 各层功 能相对应的信号处理的过程如图3 1 所示，下面对各层完成的功能进行具体说明。 图3 1 0 8 t 各层功能相对应的信号处理 a 物理媒介层所需完成的功能 物理媒介层为o n t 设备提供了最底层的物理链路，它的功能主要包括接收由 o l t 通过光纤向下传输的光脉冲信号，将其透明地转换成电脉冲信号，并传送给t c 层；接收由t c 层向上传输的电脉冲信号，将其透明地转换成1 3 1 0 n m 的光脉冲信 号，并通过同一根光纤向上传输给o l t 。 b t c 层所需完成的功能 根据i t u tg 9 8 3 1 ，t c 层又可分为p o n 传输子层和适配子层( 可选功能) 。 p o n 传输子层的功能为：比特字节同步、突发同步、帧定位、私有性和安全性、 带宽分配、信元时隙分配和测距。由于a p o n 系统下行信号为连续的信元，光网 络终端的p o n 传输子层便不存在突发同步的问题。比特同步功能可用现有的数据 时钟恢复专用集成芯片实现。带宽分配、信元时隙分配的功能主要由o l t 完成，但 硕十学位论文a p o n 系统中0 n t 物理媒介层与赢层谢酱检测系统的设计研究 竞两终终端辩对带宽鞠露陈分配敲窭稻应的响应。测距功能由o l t 和o n t 协同完 成。这里程点要尤为注意解决o n t 所处理的怒1 5 5 m b p s 的异步串行传输模式 高速数据通信，这就为信号处理器件提出了速度上的要求。 c a t m 层、a a l 层及其同应用层的接口功能 在2 3 节已详绍讨论了o n t 的a t m 层应完成对a t m 信元信头的处理；a a l 屡应完态矮娩务帮a t m 屡穰元瓣适配，包螽麸褰蔟簸务转促成a t m 镶元豹分割 壬 务和从a t m 信元到高层业务的会聚操作。同时，o n t 必须具有接入用户业务的接 口总线，因此，开发a a l 层墨搿层应用的接口也憋必需的。 综上所述，a p o n 系统中光网络终端的整体模块框图如图3 2 所示 物理层 厂人弋 光纤 图3 2a p o n 系统中光网络终端的蹩体模块框图 3 ，2o n t 的技术实现方案 缀撵上繁酝疆蜀豹o n t 濒露分震竞藏豹功黥，零苓提出了分纛凌畿实凌懿 硕i ：学骰论文 a p o n 蓑绒审0 n