宽带接入网中两种关键技术的比较研究毕业论文(编辑修改稿)

宽带接入网中两种关键技术的比较研究毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

特性 EPON 媒质的性质是共享媒质和点到点网络的结合。 在下行方向，拥有共享媒质的连接性，而在上行方向其行为特性就如同点到点网络。 下行方向： olt 发出的以太网数据报经过一个 1:n 的无源光分路器或几级分路器传送到每一个 ONU。 N 的典型取值在 4～ 64 之间（由可用的光功率预算所限制）。 这种行为特征与共享媒质网络相同。 在下行方向，因为以太网具有广播特性，与 EPON 结构和匹配： OLT 广播数据包，目的 ONU有选择 的提取。 上行方向：由于无源光合路器的方向特性，任何一个 ONU 发出的数据包只能到达 OLT，而不能到达其他的 ONU。 EPON 在上行方向上的行为特点与点到点网络相同。 但是，不同于一个真正的点到点网络，在 EPON中，所有的 ONU 都属于同一个冲突域 ―― 来自不同的 ONU 的数据包如果同时传输依然可能会冲突。 因此在上行方向， EPON 需要采用某种仲裁机制来避免数据冲突。 2． 2 EPON 的 协议 栈  OAM 层： 使用 OAM 协议数据单元，管理、测试和诊断已激活 OAM 功能的链路；定义了 EPON 各种告警事件和控制处理  多点 MAC 控制： 使用 MPCP（多点控制协议），实现点对多点的 MAC 控制；实现在不同的 ONU 中分配上行资源、在网络中发现和注册 ONU、允许DBA 调度  MAC： 实现对 Media 的控制；  RS： 调和子层，为 EPON 扩展了字节定义，调和多种数据链路层能够使用统一的物理层接口；  PCS： 物理编码子层，支持在点对多点物理介质中的突发模式 ＋ 支持 FEC算法；  FEC： 使用二进制运算（例如 Galois 算法），附加一定的纠错码用于在接收端进行数据校验和纠错；  PMA： 物理媒质附加子层，支持 P2MP 功能，实现 PMD 的扩展；  PMD： 物理媒质相关子层（使用 1000BASEPX 接口） PMD 子层定义了EPON 兼容器件的指标，实现 PMD 服务接口和 MDI 接口之间的数据收发功能。 图 2－ 1 EPON 的协议栈 2． 3 EPON 的 主要技术特点 1． 多业务接入功能 EPON 主要由 3 个部分构成：光线路终端 (0LT)、光分配网 (0DN)和 光网络单元 (0NU)。 其中， OLT 位于局端， ONU 位于用户端， ODN 由无源分 光器件 和光纤线路构成。 OLT 可提供各种广域 网 接口 ，可与上连的 IP 网络设备相连；可提供千兆以太网接口，并能提供 IP 网络二、三层的交换与路由功能。 ONU 提供给用户数据、视频和电话网络接口。 目前多个厂家的设备已能提供给用户以太网接口和 2M 接口等。 与基于 SDH 的接入方式相比， EPON 全程采用 IP 包的形式传送，不需要进行协议转换。 在目前用户业务以固定电话为主的应用情况下，对于 2M 电路接口，把 E1 电路业务数据封装成标准的 IP 包，与承载数据业务的 IP 包统一在 EPON中传输，这也正是 EPON 的特色。 由于 E1 over IP 不能完全保证 TDM 业务的 QoS要求， EPON 传输帧中除以 E1 以太网之间的适配封装、 E1 信号同步定时外，还采用动态带宽分配控制来加以保证。 2． 业务的 QoS 保障 影响传统 TDM 业务在 EPON 中传输的主要性能指标是延时和丢帧率。 无论 EPON 的上行信道还是下行信道都不会发生丢帧，因此， EPON 所要考虑的重点是保证面向连接业务的低延时。 低延时通过 EPON 的 DBA 算法 和时隙划分的 “低颗粒度 ”(Tin Granularity)来保障。 端到端的 QoS 支持可由现存的 IP 网 络 中 如 虚 拟 局域网(VLAN)()、 IPVPN、多协议标签交换 (MPLS)、支持业务等级区分等来实现，其中为不同服务质量要求的信号设置不同优先级，以保证信息包按预先设置的优先级传递。 支持业务等级区分已被多数厂家应用于其 EPON产品中作为其 QoS 协议。 技术实现方案是：在 EPON 的下行信道上， OLT 建立8 种业务队列，不同的队列采用不同的转发方式；在上行信道上， ONU 建立 8种业务端口队列，既要区分业务又要区分不同用户的服务等级。 3． 网络和信息的安全 EPON 中 OLT 至 ONU 的传输 是以广播方式传递的，每个 ONU 能接收到所有的下行数据。 标准中为每个连接设定 LLID 逻辑链路标识，每个 ONU只能接收带有属于自己的 LLID 的数据包，其余的数据包丢弃不再转发。 因为标准的以太网帧中用户可以不管 LLID 而获取非本 ONU 的信息，信息的保密性受到威胁。 为保证每个 ONU 数据的保密性，需要在下行方向对每个 ONU 的数据进行加密算法；而 ONU 至 OLT 是 TDMA 方式共享以太网通道，上行方向同样 也存在非法的用户通过数据通道伪造以太帧来进行破坏，为了保证系统的安全性，需要对 MAC 控制帧和 OAM 帧进行加 密。 目前生产厂家以 128 位 AES 加密技术或 ACL 功能或搅动加密来增强网络安全性。 2． 4 EPON 在 HFC 中的应用 图 2－ 2 EPON 在 HFC 的应用 一般在 HFC 网络中 ,光发射机选择 1310nm 或者 1550nm。 要采用 EPON技术在同一光纤网络中传输数据、图像，乃至声音， HFC 必须选用 1550nm波长。 通过 波分复用（ WDM）的方式与 EPON 的 OLT 合成于一根光纤。 经过分路，光纤传输送到 ONU 前的解波分复用，还原成 1550nm信号给 CATV光接收机，其他信号接到 ONU，完成宽带数据和声音的传输。 由于 HFC 网络采用星型结构，此结构与 EPON 十分相似；因此，在 HFC网络中采用 EPON，只需在原来的光纤网络上做简单的配置，可在较短时间内完成网络的叠加。 同时 HFC 基本上采用 FC/APC 连接器，反射损耗大于60dB；而 EPON 网络对光的反射比较敏感，一般要求 APC 连接器。 三个波长 EPON 中也可以采用 DWDM 设计。 这种 设计采用光纤中 1490nm下行、 1310nm 上行。 1550nm 窗口（ 1530nm 到 1565nm）允许 DWDM 信道在 PON 中透明传输，增加 VOD、数字视频和带宽等功能。 EPON 采用以太网帧结构、点到多点结构、无源光纤传输方式，极大地简化了网络结构。 HFC 目前是最经济的 CATV 信号传输接入方式，它的光网络结构与 EPON 十分相似。 EPON 技术和 HFC 技术的结合，无疑给广电网络建设者在原有网络基础上扩展新的宽带数据接入功能、迅速占领宽带接入市场提供了机会。 第三 章 GPON 3． 1GPON 的简介 1． 什么是 GPON GPON（ GigabitCapablePassiveOpticalNetwork，千兆无源光网络）技术是无源光网络（ PON）家族中一个重要的技术分支，其它类似技术包括APON/BPON 和 EPON 技术等。 GPON 是当前和未来 2 到 3 年内最受关注的光接入技术之一。 GPON 的概念最早由 FSAN（ FullServiceAccessNetwork，全业务接入网联盟）在 20xx 年提出，在此之前， FSAN/ITU 还提出并标准化了 APON/BPON技术（ ITUT 系列标准）， IEEE 也已经开始 EPON 技术的标准化工作并很快于 20xx 年正式发布 IEEE ，这标志着 EPON 技术标准化工作的完成。 FSAN/ITU推出 GPON 技术的最大原因是由于网络 IP 化进程加速和 ATM 技术的逐步萎缩导致之前基于 ATM 技术的 APON/BPON 技术在商用化和实用化方面严重受阻，迫切需要一种高传输速率、适宜 IP 业务承载同时具有综合业务接入能力的光接入技术出现。 在这样的背景下， FSAN/ITU 以 APON 标准为基本框架，重新设计了新的物理层传输速率和 TC 层，推出了新的 GPON 技术和标 准。 2． GPON 的系统构成 和其它 PON 技术类似， GPON 也是一种采用点到多点拓扑结构的无源光接入技术，由局侧的 OLT（ OpticalLineTerminal，光线路终端）、用户侧的 ONU（ OpticalNetwork Unit，光网络单元）以及 ODN（ Optical Distribution Network，光分配网络）组成。 所谓 “无源 ”，是指 ODN 中不含有任何有源电子器件及电子电源，全部由光纤和光分 /合路器（ Splitter）等无源光器件组成，没有昂贵的有源电子设备。 GPON 在下行方向（ OLT 到 ONU）采用 TDM 广播方式、上行方向（ ONU到 OLT）采用 TDMA（时分多址接入）方式，可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓扑结构，其中典型结构为树形结构。 GPON 系统要求 OLT 和 ONU 之间 的光传输系统使用符合 标准的单模光纤，上下行一般采用波分复用技术实现单纤双向的上下行传输，上行使用 1260nm～ 1360nm 波长，下行使用1480nm～ 1500nm 波长。 此外， GPON 系统还可以采用第三波长方式（ 1540nm～1560nm 波长）实现 CATV 业务的承载。 GPON 系统的 ONU/ONT（ ONT 是用于 FTTH 并具有用户端口功能的 ONU）可放置在交接箱、楼宇 /分线盒、公司 /办公室和家庭等不同的位置，形成 FTTCab（光纤到交接箱）、 FTTB/C（光纤到楼宇 /分线盒）、 FTTO（光纤到办公室）和FTTH（光纤到家庭用户）等不同的网络结构。 图 3－ 1 GPON 的协议栈 3． 2GPON 技术 GPON 的特点 ： (1)前所未有的高带宽。 GPON 速率高达 ／ s，能提供足够大的带宽以满足未来网络日益增长的对高带宽的需求，同时非对称特性更能适。