《以太无源光网络多址接入技术研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《以太无源光网络多址接入技术研究（76页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 I摘 要 长期以来 接入网的发展远滞后于骨干网和局域网的发展这使得最后一英里问题已成为制约网络发展的瓶颈宽带接入网成了当今网络研究的热点以太无源光网络EPON是目前公认地最优秀的宽带光接入网解决方案之一它采用树状拓扑结构的 PON 网络利用以太网帧格式传输多种业务在业务上行方向多个 ONU 共享信道为避免冲突发生必须采取多址接入技术时分多址接入是目前技术条件下最合适的方案由于与 OLT 距离不同每个 ONU 具有不同的往返传输时间RTT同时环境也对 RTT产生影响所以为减少传输时延要对每个 ONU 的 RTT 进行测距和时延补偿为更有效的利用网络资源应采用统计时分多址接入实行动态带宽分配策略
2、这两点包含在上行接入机制的实现中本文对此作了重点研究 文章首先对 EPON 的发展背景技术优势市场前景作了介绍和分析接着详细说明了 EPON 的系统构成及各组成部分的功能 并对现有的几种多址接入技术作了对比分析分析表明应当采用统计时分多址接入技术在研究了现有的一种较出色的实现统计时分多址接入的机制IPACT 后针对其缺点做了两项工作一是对IPACT的带宽授权服务方式作了修改 二是提出了一种全新的较之 IPACT能很好支持SLA 的接入机制广播询问对于这两项设计都进行了计算机建模与仿真以研究它们的性能建模工作包括 EPON 系统模型的建立和自相似网络通信量模型的建立仿真结果表明两项设计均达到预期
3、目标最后给出了后期工作的建议 关键词以太无源光网络时分多址接入广播询问自相似通信量 IIABSTRACT For a long time, the development in the access network area is much slower than that in the backbone and the LAN areas. This makes “Last mile” become the bottleneck of the network. Now the broadband access network is one of the focuses of the netw
4、ork research. Ethernet Passive Optical Network (EPON) is viewed by many as an attractive solution to this problem. EPON has a tree topology and transfers multiple traffics by the use of ethernet frame. In the upstream direction, all ONUs share the trunk fiber channel. To avoid the collision, the mul
5、tiple access technology is needed. TDMA is the most appropriate multiple access technology at the current technology state. The Round-Trip Time (RTT) for each ONU is different due to the different distance from OLT to each ONU, and the environment also affects the RTT. To reduce packet delay and avo
6、id the data collision in upstream, the TDMA-EPON needs a mechanism to measure the RTT so as to compensate the differences between the ONUs propagation delays; Furthermore, to make a good use of the network resources, it should be adopt Statistical TDMA and provide Dynamic Bandwidth Allocation (DBA)
7、scheme to the ONUs. These two problems are included in how to design an upstream access scheme which is the emphasis of the research in this thesis. In this thesis, the evolvement, advantages, promising application and market of EPON are introduced and analysed; The structure of EPON system and the
8、function of each part are discussed; Several current multiple access technologies are compared and ayalysed, it shows that Statistical TDMA is the best choice at the current technology state. After lucubrating the IPACT scheme, aiming at its weakness, two jobs are carried out: one is developing a no
9、vel bandwidth allocation service for IPACT, another is designing a whole novel upstream access scheme-Broadcast Polling which has better capability than IPACT to support SLA. The performances of the two designes are researched by computer simulation. For simulation, the models of EPON and self-simil
10、ar traffic are built. The results of the simulation show that both the designes work well. At last, the advice of the further research is presented. Keywords: EPON, TDMA, Broadcast Polling, self-similar traffic 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个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文中已经标明引用的内容外本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果对
11、本文的研究做出贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担 学位论文作者签名 熊华平 日期 2004 年 4 月 30 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定即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电子版允许论文被查阅和借阅本人授权华中科技大学可以将本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印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文 保密 在_年解密后适用本授权书 本论文属于 不保密 请在以上方框内打 学位论文作者签名熊华平 指导教师签名曹明翠 日期 2004 年 4 月 30 日 日期
12、 2004 年 4 月 30 日1 1 绪言 1.1 引言 通信技术的进步极大的推动了人类社会的发展人类对通信业务的巨大需求反过来又促进着通信技术的不断进步当前Internet 的发展趋势是用户数正以 165的年增长率在全球扩展数据业务流量平均每 100120 天就会翻一番Web 设置每 57天增加一倍带宽每 5 个月要求加倍每 30 分钟增加新的网络连接在骨干网由于 DWDM 技术的采用带宽得到了飞速增长在局域网其主流技术以太网的带宽也由最初的 10Mbps 发展到现在的 100Mbps1Gbps 的以太网也已进入实用在骨干网与局域网高速扩容的同时连接这两个网络的接入网却没有太大发展长期停留
13、在56kbps数字用户线路DSL和电缆调制解调器Cable Modem技术的出现一定程度上提高了接入网带宽但远不能满足诸如视频点播视频会议等不断涌现出的新业务的带宽需求并且它们各自都有明显的缺点DSL 的性能随着距离和线路状况的变化很大而 Cable Modem 随着用户数的增加每个用户所分配到的带宽会减少并且它们的可升级性较差接入网的低带宽成了通信网络的瓶颈1然而根据 Vertical Systems Group 的调查在 1999 年 76%的美国商业用户所在位置的一英里范围内都存在光纤接入点但是却没有连接这种没有连接的现象就是众所周知的最后一英里问题通过光接入网OAN连接通信设施的最后一
14、英里将光纤引入到用户网是解决接入网低带宽的有效方案当前以太无源光网络EPON是最为热门的光接入网技术 1.2 光接入网技术的发展 1.2.1 光接入网简介2 光接入网是采用光纤传输的接入网在光接入网中本地交换机或远端交换模块与用户之间用光纤通信手段以基带数字或模拟传输技术传输广播业务和双向交互式业务当前所说的光接入网主要适用双向交互式通信业务它与支持 CATV单向广播业务的网络结构不同因此又可称其为光纤环路系统FTTL这种接入网环境下的光纤传输系统根据不同的分路方式可分成为无源光网络PON采用无源光分路器分路和有源光网络 AON采用电复用器 PDH SDH 或 ATM2 方式分路较之 AONP
15、ON 对业务透明易于升级和扩容而且建造费用和运行费用也比较低PON 在光接入网中占据主流地位 ITU-T的 G.982 建议规定了 PON 的功能参考配置如图 1-1 所示 接入网系统管理功能Q3ONUONUODNOLTSNATUNIS/RaR/SVSNISRQ3TVa参考点 SN业务节点图1- 1 无源光网络功能参考配置 根据图 1-1 的配置PON 可以这样来定义PON 为一系列接入链路共享相同的网络侧接口 由 V 接口至 T接口间的光接入传输系统支持的一系列接入链路 由一个光线路终端OLT至少一个光配线网ODN至少一个光网络单元ONU和适配器A连结构成有时若干个 ODN 与同一个 OLT
16、 相连 OLT 提供光接入网与本地交换机之间的接口并经由一个或多个 ODN与用户侧的 ONU 通信OLT 与 ONU 为主从关系OLT 能分离交换和非交换业务管理来自 ONU的信令和监控信息为 ONU 及 OLT 本身提供维护指配功能OLT 可以设置在本地交换机接口处亦可设置在远端与远端集中器或复用器接口处 ODN 为 OLT 与 ONU之间提供光传输手段完成光信号功率分配ODN 是由光缆光连接器和光分路器等组成的无源光网络是一种点到多点结构可以是树形总线形星形或环形其中树形和总线形结构为其基本结构根据用户分布OLT 和ONU 的距离不同业务的光通道等因素来确定其拓扑但是没有一种单一结构可以适用于所有情况需要具体问题具体分析 ONU为光接入网提供直接用户或远端用户侧接口处于 ODN 的用户侧其主要功能是终结来自 ODN 的光缆和处
