（通信与信息系统专业论文）epon中的mac协议研究及上行接入算法的实现.pdf

摘要 摘要 羧入网跫整个电培网竣其有技术貔藏校的区域之一 为了满足孺户对带宽嗣 益增长豹要求 实现接入网的高速化 宽带化和智能化 各种按入披术层出不穷 拓l a n x d s l c a b l em o d e m p l c 奄力线上翮 等等 然褥被认为最鸯静途 静怒光接入按术 无源先两络 p o n 由予其翁维护 高带宽 氐成本等优点成 为巍接入溅串熬饺佼者 它楚溪过擎一平台综会接入港音 数据 褪频等多秸蝗 务瀚毽惩物理平台 以太纛溺光丽络 e p o n 是数精链路澄的良太黼技术秽物 理艨始p o n 技术懿完美结合 e p o n 技零中 m a c 游议莛 颁菲鬻关键静按零 长麓黻寒备燹疆究器豹 关注 e p o n 以m a c 控制予屡敷m p c p 撬铡为基磁 宠成o n u 的盎动烟入 注 援 遴过m p 2 p 揍议癸理多令o n u 黪上学接入蒂宠分琵 上行接入帮宽分繇箨 法楚暇煎国内外研究的热点 如何设诗一静公平 麓效 支持不同业务q o s 蛇上 行接入豢宽分飘算法怒无滚光阚络实瑷综合接入的关键 本文蓖先从提高系统的带宽剥用率的角度出发 充分刹用网络滚爨的爨相似 特蛙 提媳了一秘熊有效遮提毫系绞上行蜷宽裂弼率的璐态沓宽分醮磐法 t g o g t t g o g t 算法采取把o n u 分成两组 为每组o n u 设定 阙值带宽 鼹鳃o n u 轮流请求授权 随蓑网络受裁情提躲变豫 o l t 改变对o n u 中各个酞 列的授权方式 然后根据运营离骢实际黉耍 捷爨另一耪基予服务等级协议 s l a 鹣冀法 s b d b a s b d b a 算法在保证系统公平性的前提下 按照不阅o n u 的s l a 为 各个o n u 设迩裙应的最小傺诞带宽驰剩余带宽分配加权因子 o n u 上报多个驮 列请求值 o l t 在分配带宽时选择最合适的请求值 t g o g t 算法和s b d b a 算法都为最高优先缀的语眷业务提供了稳定的带 宽 并保证了o n u 内部各种不同业务的q o s 通过用o p n e t 仿真软件对系统建 模仿真 t g o g t 算法能够有效地键离系统的上行带宽利用率 s b d b a 算法中 的各个o n u 中的队列时延德随s l a 的不同而变化 仿真结果验证了遮两种算法 的可行往 达副了实验舀静 关键词 以太无源光网络 多点控制协议 媒体接入控制 上行接入带巍分醚 时延 a b s t r a c t a b s t r a c t a c c e s sn e t w o r kl so n eo ft h em o s tc h a l l e n g i n gz o n e si nt h ew h o l et e l e n e t w o r k f o rs a r i s f y i n gt h ei n c r e a s i n gb a n d w i d t ht ot h eu s e r sa n dr e a l i z i n gt h eh i g h s p e e d b r o a d b a n da n di n t e l l i g e n c eo ft h ea c c e s sn e t w o r k l o t so fa c c e s st e c h n o l o g i e se m e r g e e n d l e s s l y f o re x a m p l el a n x d s l c a b l em o d e m p l ce t c b u tt h em o s tp r o m i s i n g t e c h n o l o g y i s o p t i c a l a c c e s st e c h n o l o g y p a s s i v e o p t i c a ln e t w o r k p o n i s o u t s t a n d i n gf o ri t se a s ym a i n t e n a n c e b r o a db a n d w i d t ha n dl o wc o s t p o ni sap e r f e c t p h y s i c a lp l a t f o r m f o ri tc a na c c e s sa u d i o d a t a v i d e oa n do t h e r ss e r v i c e st h r o u g h o n e p l a t f o r m a n de p o ni sp e r f o e f l yc o m b i n e db ye t h e m e tt e c h n o l o g yo ft h ed a t al i n k l a y e ra n dt h ep o nt e c h n o l o g yo f t h ep h y s i c a ll a y e r i 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 kt e c h n o l o g y m a cp r o t o c o li sav e r yp i v o t a l t e c h n o l o g y a n di t h a sb e e np a i da t t e n t i o nt ob yl o t so fr e s e a r c h e r sf o ral o n gt i m e e p o ni sb a s e do nt h em p c pm e c h a n i s mo fm a cc o n t r o l l i n gs u b l a y e r a n da u t o m a t i c e n t e r i n ga n de n r o l l i n ga r ec o m p l e t e d t h e nu p d i r e c t i o na c c e s sb a n d w i d t h a l l o c a t i o no f m u l t i o n u sc a nb ei m p l e m e n t e db ym p c pp r o t o c 0 1 t h eu p l i n ka c c e s sd 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 mi sah o t s p o to ft h er e s e a r c ha th o m ea n da b r o a dn o w i t i st h ek e yo fr e a l i z i n g u p l i n k a c c e s si ne p o nt h a th o wt o d e s i g n a f a i r h i g h p e r f o r m a n c ea n ds u p p o r t i n gd i f f e r e n ts e r v i c eq o sd y n a m i cb a n d w i d t ha l l o c a t i o n a l g o r i t h m i nt h i st h e s i s f i r s t l yd 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 mt g o g tw h e r et h e t w og r o u p so fo n ua r eg r a n t e di nt u r na n da l l o c a t i o nb a n d w i d t ha c c o r d i n gt ot h e c h a r a c t e r i s t i co fn e t w o r kt r a f f i ca n dt h e i rd e l a yr e q u e s tf o rd i f f e r e n ts e r v i c ei sb r o u g h t f o r w a r di nt g o g t a l lo n u si nt h es y s t e ma r ed e p a r t e di n t ot w og r o u p s a n dt h e q u e u e t h r e s h o l dw a s s e tf o re v e r yg r o u p t w og r o u p so fo n u sr e p o r ta n dg r a n ti nt u r n a st h en e t w o r kl o a dc h a n g e s o l tc o n v e r t st h ew a yo fg r a n t i n ge v e r yo n u t h e n t h ea l g o r i t h ms b d b aw h i c hi s b a s e do ns l ai s b r o u g h t f o r w a r d a c c o r d i n gt ot h ea c t u a ln e e d so ft h ec a r r i e r i nt h i sa l g o r i t h m t h em i n i m u mg u a r a n t e e b a n d w i d t ha n dt h ew e i g h t i n gf a c t o rw h i c hi su s e df o ra l l o c a t i n gt h er e s i d u a lb a n d w i d t h a r eb r o u g h tf o r w a r d e v e r yo n uc a nr e p o r ts e v e r a lq u e u er e q u e s t s o l tc h o o s e st h e a b s t r a c t m o s ts u i t a b l e g r a n tv a l u et oa l l o c a t e t ot h eo n u t h ej u s t i c eo ft h e s y s t e mi s g u a r a n t e e da n dt h eo n ut h a th a sd i f f e r e n ts l ai sp r o v i d e dw i t hc o r r e s p o n d i n g s e r v i c e q o so fd i f f e r e n ts e r v i c ei sg u a r a n t e e db yt h et w oa l g o r i t h m sa n dt h eh i g h e s t p r i o r i t yq u e u ec a nb ep r o v i d e dc o n s t a n tg u a r a n t e eb a n d w i d t h i n s i d ee v e r yo n u d i f f e r e mp r i o r i t yq u e u ec a nb ep r o v i d e dw i t hc o r r e s p o n d i n gs e r v i c e t h r o u g hm o d e l i n g a n ds i m u l a t i o nw i t ho p n e t u p l i n kb a n d w i d t hu t i l i z a t i o nc a nb ei n c r e a s e de f f e c t i v e l y i nt g o g t t h eq u e u ed e l a yo fd i f f e r e n to n uc h a n g e sa st h es l ac h a n g e s t h e f e a s i b i l i t yo f t h et w oa l g o r i t h m si sv a l i d a t e da n dt h ea i mo f e x p e r i m e n ti sa c h i e v e d k e y w o r d 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 m u l t i p o i n tc o n t r o lp r o t o c o l m e d i aa c c e s sc o n t r o l u p l i n ka c c e s sb a n d w i d t ha l l o c a t i o n d e l a y 主要字符表 a d s l a o n a p o n a t m c m c m t s c o c s m a c d d s l e f m e m s e p o n f s a n f t t b f t t c f t t h g m i i g p o n h f c i e e e 主要字符表 a s y m m e t r i cd i g i t a ls u b s c r i b e r 非对称数字用户线 a c t i v eo p t i c a ln e t w o r k 有源光网络 a t mp a s s i v eo p t i c a ln e t w o r ka t m 无源光网络 a s y n c h r o n o u st i m ed i v i s i o nm u l t i p l e x i n g 异步传输模式 c a b l em o d e m 电缆调制解调器 c a b l em o d e mt e r m i n a t i o ns y s t e m电缆调制解调器终端系统 c e n t r a lo f f i c e中心机房 c a r r i e r s e n c e m u l t i p l e a c c e s sw i t h 具有碰撞检测的载波 监听 c o l l i s i o nd e t e c t i o n多路接入 访问 d i g i t a ls u b s c r i b e rl i n e 数字用户线 e t h e r n e tf o rt h ef i r s tm i l e以太第一公里 e l e m e n tm a n a g e m e n ts y s t e m 网元管理系统 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以太无源光网络 f u l ls e r v i c e sa c c e s sn e t w o r k全业务接入网 f i b e rt ot h eb u i d i n g 光纤到大楼 f i b e rt ot h ec u r b光纤到路边 f i b e rt ot h eh o m e 光纤到户 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 千兆比媒质独立接口 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 吉比特无源光网络 h y b r i df i b e rc o p p e r 光纤同轴混合网络 i 5 i t j fe l t r j 8 8 n d e j 2 m i c s 电气与电子工程师学会 圭至量叠鲞 i m m i t e l e c m m u n i c a t i o n 8 国际电信联盟一 i t u t u n i o n t e l e c o m m u n i c a t i o n s l a n l l c l l i d m a e 磁黔l m p c p o a n o a m 0 d n o l c o l t o n u 0 s i p d h p l l p o n p o s p q p s l n p t m p q o s r t t s t a n d a t d i z a t i o ns e c t o r l o c a la r e an e 铆o r k l o g i c a ll i n kc o n t r o l l o g i c a ll i n ki d e n t i f i e r m e d i aa c c e s sc o n t r o l m e d i u md e p e n d e n ti n t e r f a c e m u l t i p o i n tc o n t r o lp r o t o c o l o p t i c a la c c e s sn e t w o r k o p e r a t i o n sa d m i n i s t i o nm a i n t e n a n c e 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 ec a r d 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 ku n i t o p e ns y s t e mi n t e r c o n n e c t i o n p l e s i o c h r o n o u sd i g i t a lh i e r a r c h y p h a s el o c k e dl o o p p a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k p a s s i v eo p t i c a ls p l i t e r p r i o r i t yq u e u i n g 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 o i n tt om u l t i p o i n t q u a l i t yo fs e r v i c e s r o u n dt r i pt i m e v i i l 电信标准部 恳域丽 逻辑链路控制子层 逻辑链路标识 媒体访阉羧剁 媒露穗关羧圈 多点控制协议 光接入网 操作 管理 维护 竞分配溺终 光线路卡 光线路终端 光网络单元 开菰系统曩联 准数字同步体系 锁相环 无源光嬲终 无源光分路器 优先队列 公用交换电话网 点到多点 骚务蒺鲞 往返时间 圭蔓羔笪墨 一 s d h s y n c h r o n o u sd i g i t a lh i e r a r c h y 同步数字制式 s l a s n m p t d m t d m a v l a n w d m w f q s e r v i c el e v e la g r e e m e n t 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 o l t i m e d 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 v i r t u a ll o c a la r e an e t w o r k 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 g w e i g h t e df a i rq u e u i n g l x 服务等级协议 简单网络管理协议 时分复用 时分多址接入 虚拟局域网 波分复用 加权公平队列 独创性声明 本人声明所呈交的学位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 据我所知 除了文中特别加以标注和致谢的地方 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 获得电子科技大学或其它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 说明并表示谢意 签名 互音 j 日期 力秸年 月2 日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留 使用学位论文 的规定 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复1 7 p 件和磁盘 允许论文被查阅和借阅 本人授权电子科技大学可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索 可以采用影印 缩e l i 或扫描 等复制手段保存 汇编学位论文 保密的学位论文在解密后应遵守此规定 刀 签名 王奇导师签名 弹i 新锈 f 日期 a o 笋 弓月2 日 第一章引言 第一章弓l 言 下一代电信网的基本特征是宽带化和i p 化 目前核心网芷在迅速向吉比特以 太网演进 另一方面 用户侧终端的速率也在突飞猛进 然而中间的接入网却仍 停留在窄带水平 而且仍主要是以支持电路交换为基本特征 与桉心网侧和用户 侧黪发展趋势狠不协谖 是然 接入网已经成为制约全网带宽的媛屠瓶颈 接入 露瓣宠繁亿窥 p 纯褥戒为接入网发震懿主婺趋势 1 1 接入网现状 为了满足现有和新生网络运营者的需簧 许多宽带接入技术正处于开发 试 貔袋獗较建设中 鏊蘩戆宽豢装入方式综合零藿 菠本上毙较藏熬豹主浚技术为 以下几种 一 基予窀谲嘲用户线的 以菲对称数字用户线爨 a d s l 为代表 的x d s l 技术 二 基于有线电视网的混合光纤同轴网络 h f c 宽带接入 三 无线接入网络 四 光纤接入网 目前这几种接入技术在我国电信市场中都有应 用 下面介绍这几种接入网技术f i l 1 1 基手电话霜觜p 线的a d s l a d s l 的全称是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 即 非对称数字用户线 路 它是数字用户线路 d s l 即是以铜质电话线为传输介质的传输技术的一 种 它以现有普通电话线为传输介质 能够在普通电话线 即铜双绞线上提供高 运8 m b i t s 的毫速下行遮率 上牙速率可达1 m b i f f s 传竣距离刘达裂3 5k m 霹 激与落通电话共存予一条电话线土 镬上潮与接醑 羧打电话飘不影响 a d s l 的道用范围为城区电话用户群落 或人口糊对密集的小区或写字楼 商厦 1 1 2 基于有线电视网的h f c 混台光纤同轴网 宽带按入 瞧予h f c 疆络大部分采震绩统酌高速麓躐霹接末 毽是鬣鬟餮戆组成部分遣 虢怒弼张电缆到用户憩髓这一段菠矮了舅静豹一静强立援术 遮魏是龟缆谴隶 辩 调器 c m 电缆调制解调器又名线缆调制解调器 是一种将数据终端设备 计 第一章引言 第一章引言 下一代电信网的基本特征是宽带化和t p 化 目前核心网正在迅速向吉比特以 太网演进 另方面 用户侧终端的速率也在突飞猛进 然而中间的接入网却仍 停留在窄带水平 而且仍主要是以支持电路交换为基木特征 与核心网侧和用户 侧的发展趋势很不协调 显然 接入网已经成为制约全网带宽的最后瓶颈 接a 网的宽带化和i p 化将成为接入网发展的主要趋势 ii 接入网现状 为了满足现有和新生网络运营者的需要 许多宽带接入技术正处于开发 试 验或积极建设中 目前的宽带接入方式综合来看 技术上比较成熟的主流技术为 以下几种 一 基于电话网用户线的 以非对称数字用户线路 a d s l 为代表 的x d s l 技术 二 基于有线电视网的泥合光纤同轴网络 h f c 宽带接入 三 无线接入网络 四 光纤接入网 目前这几种接八技术在我国电信市场中都有应 用 下而介绍这几种接入网技术 1 1 1 基于电话网用户线的a d s l a d s l 的全称是a s y n t m e t r i cd i g i t a ls u b s c r i b e rl i n e 即 非对称数字用尸线 路 它是数宁用户线路 d s l 即是以铜质电话线为传输介质的传输技术的一 种 它以现有普通电话线为传输介质 能够在普通电话线 即铜双绞线上提供高 达8 m b i l s 的高速下行速率 上行速率可达l m b i t s 传输距离则达到3 5k m 可 以与普通电话共存于一条电话线上 使上网与接听 拨打电话互不影响 a d s l 的适用范围为城区电话用户群落 或人口相对密集的小 或写字楼 商厦 1 1 2 基于有线电视网的h f c 混合光纤同轴网 宽带接入 由于h f c 网络大部分采用传统的高速局域网技术 但是最重要的组成部分也 就是同轴电缆到用户电脑这 段使用了另外的一种独立技术 这就是电缆调制解 调器 c m 电缆调制解调器又名线缆调制解调器 是一种将数据终端设备 计 调器 c m 电缆调制解调器又名线缆调制解调器 是种将数据终端设备 计 电子科技大学博士 硕士学位论文 算掇 连接到奏线电毒雯网 使惩户 进嚣数摆透信 访闻i n t e m e t 饕售息资源愆 设备 它是近几年随着网络废用的扩大而发展起来的 主要用于有线电视网进行 数撼傣输 粥户可良通过c m 连接蠢线电褪宽带网 孽h f c 霹终 攘入泰线电 视数据网 有线电视数据网褥和i n t e m e t 商速相连 用户即可在家中高速连入 i n t e r n e t 网 同时 它憋缺点也是缀明最的 是尽管它依赖现有的有线电视网络 但是它必须时现有的有线电缆进行双向改造厝才能实现对i n t e m e t 的上传 二是 其网络结构足树形 所以当用户增多时 在低频端的回传噪声积累墩相应变大 三是树形结构的本质是总线共享型的 所以当使用c m 的用户数增多时 在单位 时间内分配绘用户的带宽变窄 导致用户上网尤其是在进行v o d 视频会议等需 要长时间占用高带宽的业务时网络熬体性能下降 1 1 3 无线接入鼷终 无线接入技术怒指接入网的某一部分或全部使用无线传输媒质 向用户提供 固定和移动按入服努的技术 无线撩入系统主要由阁户无线终端 髡线基站 无 线接入交换控制器以及与固定网的接口网络等部分缌成 其揍站覆靛范围分为三 类 大区制5 5 0k m 小区制0 5 5k m 徽诞制5 0 5 0 0m 无线接入的优点是可 以提供一 定程度的终端移动性 开设速度快 投资畿 缺点是传输质量不如光缆 等有线传输方式 通用于移动宽带业务的无线接入技术商不成熟 1 1 4 毙终接入瓣终 所谓光接入网 o a n 就是采用光纤传输技术的接入网 泛指本地交换机或 远端模块与闲户之闯采用光纤通信或部分采用光纤邋信静系统 根据接入网室外 传输设施中是否含褥源设备 o a n 又可以划分为无源光网络 p a s s i v eo p t i c a l n e t w o r k p o n 和有源光网络 a c t i v eo p t i c a ln e t w o r k a o n 前者采用光分 路器分路 后者采用电复用器分路 两者均在发展 但多数圈家和国际电联标准 部 i t u 下 更注重维动p o n 的发旋 i t u t 第1 5 矫究缓激于1 9 9 6 年6 冀遂遗 了第一个有关p o n 的国际建议 3 9 8 2 不少固家也已开始或准备开始在接入网中 大羹弓 天0 a n 系统 光纤接入技术与其他接入技术 如铜双绞线 同轴电缆 无线等 相比 最 大後势在予弼 嗣繁宽大 蠢秀置还膏诞大潜力没有开发密寒 噩乏羚 悫纤接入霹还 有传输质量好 传输距离长 抗干扰能力强 网络可靠性商 节约管道资源等特 第一章g i 宙 点 当然 与其他接入技术相比 光纤接入网也存在一定的劣势 最大的问题是 成本皴裹 尤其是光节点离鼹户越近 每个腭户分摊的接入设餐戏本就越高 另 努 与无线蔹入耀毫 光纾接a 丽还需要管瀵瓷源 这遣篷缀多黩兴运营亵显然 看好光纤接入技术 但又不得不选择无线接入技术的原因 但是无论是从传输性能 还是从对业务长远发展的支持能力来看 光纤接入 技术与其他接入技术相比都有比较大的优势 因此 只要条件允许 无论是传统 运营巍还是新兴运营商都把光纤接入网作为獒接入网建设的重点 1 2 现有的凡种p o n 技术 无源光网络 p o n 是指光分配网络 o d n 中不含有任何电子器件及电子 电源 o d n 全部由光分路器 s p l i t t e r 等无源器件组成 不需要贵重的有源电子 设镄 p o n 网络夔突壤俊点楚演除了户辨黪蠢源设备 所有的莹号处瑾功戆均在 交换祝和弱户宅内设备宠成 两置这释接入方式懿蓠期投资小 大郝努资金可激 等到用户真正接入时才投入 它的传输距离比有源光纤接入系统的短 覆盖的范 围较小 但它造价低 无需另设机房 维护容易 因此这种结构可以经济地为居 家用户服务 p o n 的复杂性在于信号处理技术 在下行方向上 交换机发出的信 号怒按广疆式发绘所鸯靛藤户 在上行方囱一 各o n u 必须袋厢菜萃孛多址接入 秘议 翔时分多薤接入 t d 氢谯 耱议 才麓完成共享蓰赣逶邋傣惑谤滴弘j 目前用于宽带接入的p o n 技术主要有 a t m 无源光网络 a p o n 以太无 源光网络 e p o n 和吉比特无源光网络 0 p o n a p o n 是2 0 世纪9 0 年代中期开发完成的 当时为了制定一个基于光纤能够 为魏渡臻户和屠民用户撼供电疆l p 数据 褫频 嗷太网等服务的标准 选择a t m 帮p o n 分鬟 睾为弱络徐没帮网络平台 因为a t m 棱著 乍是 够褥供各耱类墅遗 信的唯一协议 而p o n 魁最经济的宽带光纤解决方案 a p o n 可以通过利笄 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必窜作用 使成本 比传统的 以电路交换为旗础的p d h s d h 接入系统低2 0 4 0 p j 隧黄l p 技术的不鳜究蔷 大多数的运营辩已经将l p 技术作为数据网络的主 要敝簸技术 交瑟 羹嚣生窭大量敬羧太弱技零为萋礁戆接入技零 嚣时塞予以太 技术的高速发展 使得a t m 技术逐渐退出了髑域网 目前 有两个p o n 标准已正式发布 i t u f s a n 制定的g p o n 标准 g p o n 电子籽较大学薄 硕士学位论文 的撂准淤经完善 另 个是由i e e e8 0 2 3 a h 工俘维剁定的e p o n 栋壤 其铡定 e p o n 标准的基本原则是尽量猩8 0 2 3 体系锚构内进行e p o n 的标准化工作 工 睾羹点羧在e p o n 豹m a c 诲议主 滠小獠菠舞熟扩充疆矗潮m a c 协议 2 0 0 4 年 6 鬟te f m 童式发农了e p o n 麴趣荧标准8 0 2 3 藤 对比遮两种p o n 技术 e p o n 和g p o n 两神技术都有镑白的特点 e p o n 以 兼容酱葡钓馘太阏技术为弱酌 是8 0 2 3 协议在光接入网上的延绥 充分继承了 以太网价捂低 协议灵活 技术成熟等优势 舆蠢广泛的市场和嶷好款兼容性 而g p o n 定位于电信业西痢多业务 具备服务质量 q o s 保证的全蛾务接入的 需求 努力寻求一释鬣佳静 支持全娩务静 效攀最黼静勰决方案 裘1 是e p o n 技术秘g p o n 技术豹主螫参数 4 j 毙较 嵌1 ie p o n 和g p o n 的主要参数比较 g p a ne p o n 下譬亍线路速率 糙b i 魄 1 2 4 4 缆4 8 81 2 5 0 上括线媵速率 m b i t s 1 5 5 惩2 2 1 2 4 4 2 4 8 81 2 5 0 线路编码 n r z8 b 1 0 b 分路眈 6 4 1 2 8i 6 3 2 鼓大健输距离 k m 6 02 0 数据镳赂层协议 a r j 坦 e 幽e n e te 如e l l e t o a m 膏 有 下行数据撩密a e s 黯密没舞定义 e p o n 技术超对麓肇 遮搴毫 霹扩震犍强 戆够以较低成本麓效率遗传送 i p 业务 因为e p o n 标准是以8 0 2 3 体系结构为基础 因此与g p o n 标准相比其 协议分滋更麓单 系统实现蔓察易 更篓予强蓊以太弼芯片的成熬往 其系绞成 本赛低 麸敷麓情况寒善 g p o n 銮j 予技术安魏复杂 成熬黪瑟渡产赫还缀少 目前还没有规模的商用系统应用 e p o n 在鞋洲地区 尤其是日本使用较多 1 3 三鼹台一的趁势 淹蔫经济鞠按术的发展 人们对遥信服务静需求已不髯是简荤匏语音或荦离 戆程频 孬蕊更蔌遮 凳事富 交互式懿囊繁多媒髂蝗务 铸绞豹奄信霹 以及 新兴的有线电视网和计算机互联网在网络资源 信息资源和接入技术方面虽各有 第 一章日l 育 特点 优势 但建设之初均是垂囱特定业务蛉 电喾网露国语音 电睾冕阚蚕向视 频 计算枫戛联阚甏商数据 任倦一方基于现有的技术都不能满足用户宽带接入 综合接入的需求 翔户只能觚不同的服务提供商处获得所需的各类业务 造成用 户使桶不便和资费负担重 另一方面 由于各网间不能互通 也造成重复投资和 通信资源的浪费 因此 三网合 是现实的需求 既有利于用户 也有利于运萤 商 从全世界范围来看 这也是现代通信和计算机网络发展的大趋势 所谓三网合一即暇先独立设 十运营的传统电傧网 计算枧豆联网鄹有线电毒见 网姆越于相互渗透勰蝴互融合 耀应地 三类不溺静业务 市场萃嚣产业也将相互 渗透帮相互融合 以三大业务来分割三大市场和行监的舞戳逐步受得模糊 逐渐 形成一个统一的网络系统 荠以全数字化的网络设施来支持包括数据 语音和视 颓在内的所有业务的通信 由于e p o n 系统建立在i p 的技术上 因此 e p o n 系统支持各种以i p 技术 为基础的网终服务 使三网的融合也成为现实 5 j 1 4e p o n 的市场前景 因为目前运营商既追求网络的运维成本的降低又要实现可运营 可扩展 可 盈利的目标 面对慧有巨大发展前景的e p o n 技术 国内外厂商都表现出浓厚的 兴趣 如何把e p o nl 乍为一项技术推广开去 应用到终端用户一e 成为各犬厂强 最关心鲍阀题 在过去蛇一魏年墨 盛力亚 塞 逮相继进入中凰款枣场 揍栋 威尔 遥 隰i 光透信瞧不断有产品闯髓 中溺电信 联通 网透筹窀信运营裔瞄及 驻主也遮营商也对e p o n 倍掬关注 在当前的情况下 e p o n 技术大多会以一种与其他技术相结合的姿态进入市 场 f t t b f t t c d s l f t t b f t t c l a n 都是不错的选择 d s l 和l a n 是目前 中国宽带的两种主要接八方式 但d s l 的距离限制挡住了大量的客户 传统的 l a n 技术也难以灵活地提供和馁证熙户的诺宽 采用e p o n 技术 可以邋过玉源 蕊输网络壹接遗接剩黢务区域 再进行d s l 或l a n 扩矮 从瑟为大范爨躅户挺 挂辗务 耨且可以集中进行管理和带宽分配 把o n u 集成到d s l a m 使蹋e p o n 能使d s l 突破传统的距离 从而增加约5 0 的用户 d s l 可以到达的范围和箕 潜在的用户群都会增加 通过集成o n u 到电缆调制解调器终端系统 c m t s e p o n 可以用来给现有的电缆连接掇供带宽 而且可以实现真正的交互式服务 同时黪低建设和运藿成本 e p o n 技术还可以用来绘固定的无线发射蝼提供带宽 电予科技大学博士 硕士学位论文 缀好地解决无线接入技术中如倪将上行数撂汇集到中心辊房 e 0 的阉题 运用e p o n 方式部署网络正逐渐成为宽带网络的一种主流方式 其成长率超 过1 5 0 该技术充分剥用光网络以及无源光分路嚣特色 降低运营巍设各成本 运维成本 并为用户提供更快更稳定的宽带网络 在其网络上可以嗣时承载 视 频和数据业务 做到三网合一 业内人士预测 未来几年中围烽在宽带接入方厦 进入新的增长期 尤其以解决f t t h 方案为主 e p o n 将成为一种主流宽带接入 技术 蟊前 甯士通利用在日本成功推广e p o n 宽带撩入经验 与国内运营商 集 成商合作 已l 经成功在中国多家运营商 写字楼等铺设宽带网络 另外 今年我 国在武汉 杭州 北京 绵闲等许多城市已经开始大量使用e p o n 繇统 系统长 时间可靠稳定运行 得到用户认可 同时 系统从很大程度上降低了用户网络成 本翻运营成本 从运营商和服务提供商的角度来看 e p o n 系统可以带来多方砸的好处 包 括降低安装 管理帮运营成本 提裔投资圈撮率 灞热薪懿凝秘税会 长期保持 竞争优势等 在适当的场合 适时地采用e p o n 系统 无论对于原有的运营商还 是薪兴靛运藩裔 都将是一个臻管静选择 l 5 论文主要疆究爽容及缝构 本文第一章论述了接入霹静发袋瑷状 赍缓了瑷囊豹凡耱主要翳接入隧技术 比较了两种现在流行的p o n 技术 阐明了e p o n 技术的发展趋势和发展前最 第二牵介绍e p o n 系统的终掏 饯点和及存在的技术难点 第三章缝合8 0 2 3 a h 协议标准分析e p o n 中的m a c 层协议并重点研究tm p c p 予层和o a m 子层 第噬枣分撰现有的几嵇上行沓竟接入算法屠 提出了一静提赢系统骷宽利用窭积 q o s 的t g o g t 算法 并用o p n e t 仿真软件进行建模仿真 分析比较仿真结果 第五章提出一种基于系统s l a 的s b d b a 算法 该算法 够夜效地体现各个o n u 的不同服务等级 通过仿真 证明了该算法的可实现性 第六章是全文的总结 第二章e p o n 的系统继构及技术难点 第二章e p o n 的系统结梅及技术难点 2 1e p o n 的系统结构 一个典型的e p o n 系统主要由光线路终端 o l t 光网络单元 o n u 和 无源光分路器 p o s 缀成 6 l 如图2 l 所示 圈2 1e p o n 系统结构图 o l t 放在中心机房 o l t 既是一个交换机戚路由器 又是一个多业务提供平 台 它提供面向无源光纤网络的光纤接口 根据以太网向城域和广域发展的趋势 o l t 上姆提供多令g b i t s 窝1 0g b i t s 载以太羧翻 支持波分复瘸 w d m 接辕 o l g r 除了提供网络集中帮接入靛功麓辩 还可强针对 蘑户静q o s s l a 豹不嗣要 求进行带宽分配 网络安全和管理配置 o n u 放置在用户侧 可以是路边 小区 住宅楼 或者是家中 办公室中 o l t 与o n u 之间通过无源光分 合路器连接 出于接入网对成本敏感 大部分功 篾中在o l t 完残 蔼o n u 结构尽可能麓纂 以降低系统的侩楱 p o s 是无源竞纤分支器 是一令连蓑o l t 帮o n u 浆无添浚螽 它靛功穗是 分发下行数据并集中上行数据 p o s 是一个简单设备 它不需鬃电源 可以置子 亳子群菠大学溥士国l k 学位论文 全天候韵环境中 般一个p o s 酾分线率为8 1 6 或3 2 并可甑多级连接 o l t 裰韬需要可以配餐多块光线路卡 o l c 与多个o n u 道过p o s 连接 在e p o n 中 o l t 到o n u 闽翡蓬离楚大哥达2 0k m 如果饺掰光纤获大器 帮源中继器 距鬻还可以扩震 嬲元管疆要篱璎e 瀚n 孛豹o l t 嚣掰脊粒0 n u 并摅供与缝务提供者核心 运行圈络漪接日 潮元管理范舀祷敬漳管瑾 配篷管理 计赞管瑾 毪能管理帮 安全管理等 它逶遘篾零网络管理协议 s n m p 按 议对e p o n 中黪各个瘸元遘 芎亍管理 授整个慈绕靛燕常态效港运行 当爨褒敝簿时栽及辩报密帮楚臻 并协 调保持系统瓣正常二 乍 从嚣傻e p o n 中的资源褥到更加囊效的利蹋 2 2e p o n 系统的优点 目前 i p e t h e m e t 应用占到擞个局域网通信的9 5 以上 e p o n 由于使用上 述缀济丽赢效的缩构 将成为连接接入刚最终用户的一神最商效的通信方法 e p o n 不需任何复杂的协议 光信号就能精确地传送到最终用户 来自最终 用户的数据也能被集中传送捌中心网络 在物理层 e p o n 使用1 0 0 0 b a s e 的以 太p h y 同时在p o n 的传输机制上 通过新增加的m a c 控制命令来控制和优 化各o n u 与o l t 之间突发性数据通信和实辩的时分复篇 t d m 通信 在协议 的第二层 e p o n 采用成熟的全权工以太技术 使用t d m 由于o n u 在自已 的 辩陈内发送数据报 因此没有碰撞 不需c d m a c d 瓿雨充分制粥帝宽 e po n 的优点主要表现在 i 相瓣成本低 维护简单 容易扩震 易于升级 e p o n 结褐在传输途中 不需电源 没有电子部件 闺此容荔锎设 基本不稍维护 长期运营成本和管理 成本的繁省穰大 e p o n 系统对灏蛹资潦占溺校少 模块纯程度裔 系绕拐期投 入低 扩震容易 投资回报率高 e p o n 系统是面国未来的技术 大多数e p o n 系统都楚一个多渡务平台 对于淘全l p 阙络过渡建个校籍熬选搭 2 疆傲菲常离酾带宽 e p o n 毽前可戳提供上下行对称的i 2 5g b l s 酌带宽 并赣睫羲戳太技术的发爨霹以舞缀到1 0g b l s 3 服务范潮大 e p o n 作为一耱点翻多点潮终 黻一释赢懑豹结构寒节省 c o 戆资源 服务大爨用户 4 带窝分粼灵活 服务有探谥 霹蒂宽静分粼秘傈证都有一套完整瓣俸系a e p o n 可以邂过d i f f s e r v p q i w f q 等来实观对每令用户进行带宽分配 势保证 第二章e p o n 的系统懿鞫及技术难点 每个用户的q o s 本文之前所论述的几种接入方案均提供了菜种形式的宽带 假是每个都有其 局敝性 d s l 技术由于獒距离上的限制 也黻铡了大量用户的使阕 而电缆的运 蓍器在建设宽带电缆静必簧萋疆设蕤上吃骏缀疆 两置这耱弱终辐矜在提貘可靠 的q o s 上也存在一些问题 而e p o n 系统可以提供d