寬帶無源光網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、當(dāng)今社會是信息社會，處于電信網(wǎng)“最后一公里”的接入網(wǎng)，由于其建設(shè)的復(fù)雜性以及接入技術(shù)的眾多選擇性使其發(fā)展變得比較緩慢，基于ATM的寬帶無源光網(wǎng)絡(luò)(BPON)是目前最具有吸引力的接入網(wǎng)技術(shù)解決方案之一。 本文在介紹寬帶無源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢基礎(chǔ)上，分析和研究了實現(xiàn)BPON的幾種關(guān)鍵技術(shù)，主要有ONU的注冊方法、測距過程、MAC協(xié)議及動態(tài)帶寬分配(DBA)、ONT設(shè)計，對這些內(nèi)容通過理論研究與實驗仿真相結(jié)合的手段，提出了

2、一些有意義的思想、方法和結(jié)論，得到了關(guān)于本研究成果的實驗數(shù)據(jù)，并進(jìn)行了結(jié)果驗證。 首先，在第一章，介紹了電信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和接入網(wǎng)面臨的問題，對現(xiàn)階段寬帶接入技術(shù)及其研究現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述和分析，并提出了本文研究工作的主要內(nèi)容。 第二章，對BPON系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系做了介紹，闡述了BPON的關(guān)鍵技術(shù)，研究現(xiàn)狀及存在問題，本文工作重點。 第三章，對BPON系統(tǒng)測距方法和過程進(jìn)行了探討和分析，并對ONU設(shè)備在OLT端注冊方式進(jìn)行了

3、研究。根據(jù)傳統(tǒng)二叉樹算法，提出一種基于二進(jìn)制指數(shù)隨機(jī)后退(BEB)算法的注冊方法。與傳統(tǒng)方法相比，ONU采用隨機(jī)后退的方式來解決注冊過程中的沖突機(jī)制，從而達(dá)到注冊目的，是一種遠(yuǎn)端適應(yīng)，而非局端集中控制的方法。通過計算機(jī)仿真分析，BEB算法實現(xiàn)簡單，具有較高的注冊效率和較低的注冊時延。 在此基礎(chǔ)上，對測距過程進(jìn)行了研究。傳統(tǒng)測距過程實現(xiàn)煩瑣且不易理解，從提高測距效率和簡化測距流程的角度出發(fā)，提出一種逐次測距流程，對ONU實現(xiàn)依次測

4、距。 最后，利用網(wǎng)絡(luò)仿真軟件對BPON系統(tǒng)進(jìn)行建模，對測距流程進(jìn)行了仿真，結(jié)果顯示，測距流程完全正確，根據(jù)流程能夠得到正確的均衡時延Td值，并且縮短了測距周期，簡化了測距流程，測距流程具有良好的兼容性，同時為測距過程的軟件設(shè)計提供了一種可靠的預(yù)先驗證方法。 第四章，對BPON的MAC協(xié)議和帶寬分配方法進(jìn)行了研究。由于BPON上行采用TDMA方式共享帶寬資源，為了防止碰撞和合理利用帶寬資源，必須進(jìn)行BPON上行接入控制和動

5、態(tài)帶寬分配(DBA)。在對BPON中MAC協(xié)議分析的基礎(chǔ)上，利用排隊論對BPON的接入過程進(jìn)行了理論分析，得出了信元緩存隊長分布和信元逗留時間以及等待的時間的分布結(jié)果，為實際設(shè)計提供了理論依據(jù)。 然后，根據(jù)ITU-TG.983.4中提出的兩種動態(tài)帶寬分配模式：狀態(tài)上報SR和非狀態(tài)上報NSR(也叫空閑信元監(jiān)控)，分析了國內(nèi)外學(xué)者在對SR型DBA的研究方法和結(jié)果，但是對NSR型的DBA卻沒有資料顯示對其進(jìn)行的研究及成果，因此，本文提

6、出了一種基于NSR的動態(tài)帶寬分配方法，即預(yù)測式帶寬分配方法?；贜SR的預(yù)測式動態(tài)帶寬分配方法，以信道利用率為依據(jù)，對帶寬進(jìn)行再分配，該協(xié)議支持綜合業(yè)務(wù)的接入，具有透明性，同時按照時延將業(yè)務(wù)分為高優(yōu)先級的實時業(yè)務(wù)和低優(yōu)先級的非實時業(yè)務(wù)，實時業(yè)務(wù)優(yōu)先傳輸，對實時業(yè)務(wù)的授權(quán)分配采用全局FIFO并進(jìn)行間隔方式，對不同隊列的業(yè)務(wù)采用隨機(jī)方式進(jìn)行分配體現(xiàn)公平性，充分降低了實時業(yè)務(wù)的時延抖動，對非實時業(yè)務(wù)進(jìn)行預(yù)留帶寬保護(hù)，而且根據(jù)逐級遞增或者遞減的

7、方式增加或者減少帶寬，可以保證擁有更多排隊信元的ONU得到更多的授權(quán)，可以降低信元丟失率，保證了不同業(yè)務(wù)類型的QoS。 通過對算法的計算機(jī)仿真，得到了信元平均時延CD分布、時延變化CDV分布、隊列長度分布以及它們與負(fù)載量大小等關(guān)系的曲線圖，表明帶寬分配算法對系統(tǒng)性能和業(yè)務(wù)的QoS要求具有重要影響，本算法實際可行，具有良好的性能。 第五章，研究了系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備ONT的設(shè)計方法。首先分析了ONT的總體結(jié)構(gòu)、上下行數(shù)據(jù)流的處理、

8、ONT的TC層的功能和處理過程，然后選擇了BL公司BPON的TC層處理芯片，完成了ONT的硬件設(shè)計。 結(jié)合硬件系統(tǒng)，研究了ONT的關(guān)鍵技術(shù)TC層的軟件處理方法，并進(jìn)行了軟件需求設(shè)計和概要設(shè)計。將軟件劃分為五大功能模塊并設(shè)計出滿足功能需求的流程圖。系統(tǒng)具有測距功能、提供下行業(yè)務(wù)的攪拌密鑰功能、告警消息生成功能、消息處理功能，并且提供至少一路語音信號VOIP處理和至少一路FE業(yè)務(wù)處理，能夠滿足G.983建議和ONT實際系統(tǒng)應(yīng)用需求所