EPON的應(yīng)用前景

訊石光通訊網(wǎng) 2007/6/1 9:03:45
 
    摘要　從目前電信級(jí)用戶接入應(yīng)用的五個(gè)方面要求闡述了以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(EPON)對(duì)現(xiàn)有業(yè)務(wù)的保證及EPON的應(yīng)用前景。
 
    關(guān)鍵詞　多業(yè)務(wù)　服務(wù)質(zhì)量　信息安全　保護(hù)倒換　維護(hù)管理
 
    0、前言
 
    根據(jù)信息產(chǎn)業(yè)部公布的數(shù)據(jù)，截至2005年6月，我國(guó)寬帶用戶已經(jīng)達(dá)到了3165.1萬(wàn)。Internet的迅猛發(fā)展使用戶已不再僅僅局限于以電話為代表的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)應(yīng)用，寬帶上網(wǎng)、視頻點(diǎn)播、游戲等業(yè)務(wù)正逐步走向千家萬(wàn)戶，這些寬帶業(yè)務(wù)的應(yīng)用反過(guò)來(lái)又進(jìn)一步推動(dòng)了Internet的發(fā)展。用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬日益增長(zhǎng)的需求驅(qū)動(dòng)了產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，而光纖成本的下降使光纖到戶(FTTH)的應(yīng)用前景更為廣闊，使用戶接入方式從銅纜接入逐步向FTTH發(fā)展成為可能，傳輸技術(shù)的進(jìn)步也使接入手段由PDH加收發(fā)器方式逐步向以SDH為基礎(chǔ)的MSTP發(fā)展。
 
    作為電信級(jí)的用戶接入技術(shù)，應(yīng)在多業(yè)務(wù)接入、業(yè)務(wù)的QoS保障、網(wǎng)絡(luò)和信息的安全、網(wǎng)絡(luò)保護(hù)倒換和運(yùn)行維護(hù)管理等幾個(gè)方面滿足需求，適應(yīng)現(xiàn)有及未來(lái)各種業(yè)務(wù)的發(fā)展。EPON技術(shù)不僅能夠在上述幾個(gè)方面很好地符合用戶綜合業(yè)務(wù)接入的要求，符合技術(shù)發(fā)展的方向，而且使基于以太網(wǎng)的接入傳輸系統(tǒng)成本大大降低。本文將結(jié)合用戶接入要求介紹EPON的主要技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用前景。
 
    1、EPON的主要技術(shù)特點(diǎn)
 
    1.1　多業(yè)務(wù)接入功能
 
    EPON主要由3個(gè)部分構(gòu)成：光線路終端(0LT)、光分配網(wǎng)(0DN)和光網(wǎng)絡(luò)單元(0NU)。其中，OLT位于局端，ONU位于用戶端，ODN由無(wú)源分光器件和光纖線路構(gòu)成。OLT可提供各種廣域網(wǎng)接口，可與上連的IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相連；可提供千兆以太網(wǎng)接口，并能提供IP網(wǎng)絡(luò)二、三層的交換與路由功能。ONU提供給用戶數(shù)據(jù)、視頻和電話網(wǎng)絡(luò)接口。目前多個(gè)廠家的設(shè)備已能提供給用戶以太網(wǎng)接口和2M接口等。
 
    與基于SDH的接入方式相比，EPON全程采用IP包的形式傳送，不需要進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換。在目前用戶業(yè)務(wù)以固定電話為主的應(yīng)用情況下，對(duì)于2M電路接口，把E1電路業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)封裝成標(biāo)準(zhǔn)的IP包，與承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的IP包統(tǒng)一在EPON中傳輸，這也正是EPON的特色。由于E1 over IP不能完全保證TDM業(yè)務(wù)的QoS要求，EPON傳輸幀中除以E1以太網(wǎng)之間的適配封裝、E1信號(hào)同步定時(shí)外，還采用動(dòng)態(tài)帶寬分配控制來(lái)加以保證。
 
    1.2　業(yè)務(wù)的QoS保障
 
    影響傳統(tǒng)TDM業(yè)務(wù)在EPON中傳輸?shù)闹饕阅苤笜?biāo)是延時(shí)和丟幀率。無(wú)論EPON的上行信道還是下行信道都不會(huì)發(fā)生丟幀，因此，EPON所要考慮的重點(diǎn)是保證面向連接業(yè)務(wù)的低延時(shí)。低延時(shí)通過(guò)EPON的DBA算法和時(shí)隙劃分的“低顆粒度”(Tin Granularity)來(lái)保障。
 
    端到端的QoS支持可由現(xiàn)存的IP網(wǎng)絡(luò)中如虛擬局域網(wǎng)(VLAN)(IEEE802.1p-IEEE802.1r)、IP-VPN、多協(xié)議標(biāo)簽交換(MPLS)、支持業(yè)務(wù)等級(jí)區(qū)分等來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中為不同服務(wù)質(zhì)量要求的信號(hào)設(shè)置不同優(yōu)先級(jí)，以保證信息包按預(yù)先設(shè)置的優(yōu)先級(jí)傳遞。支持業(yè)務(wù)等級(jí)區(qū)分已被多數(shù)廠家應(yīng)用于其EPON產(chǎn)品中作為其QoS協(xié)議。技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案是：在EPON的下行信道上，OLT建立8種業(yè)務(wù)隊(duì)列，不同的隊(duì)列采用不同的轉(zhuǎn)發(fā)方式；在上行信道上，ONU建立8種業(yè)務(wù)端口隊(duì)列，既要區(qū)分業(yè)務(wù)又要區(qū)分不同用戶的服務(wù)等級(jí)。
 
    1.3　網(wǎng)絡(luò)和信息的安全
 
    EPON中OLT至ONU的傳輸是以廣播方式傳遞的，每個(gè)ONU能接收到所有的下行數(shù)據(jù)。802.3ah標(biāo)準(zhǔn)中為每個(gè)連接設(shè)定LLID邏輯鏈路標(biāo)識(shí)，每個(gè)ONU只能接收帶有屬于自己的LLID的數(shù)據(jù)包，其余的數(shù)據(jù)包丟棄不再轉(zhuǎn)發(fā)。因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)幀中用戶可以不管LLID而獲取非本ONU的信息，信息的保密性受到威脅。為保證每個(gè)ONU數(shù)據(jù)的保密性，需要在下行方向?qū)γ總€(gè)ONU的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密算法；而ONU至OLT是TDMA方式共享以太網(wǎng)通道，上行方向同樣也存在非法的用戶通過(guò)數(shù)據(jù)通道偽造以太幀來(lái)進(jìn)行破壞，為了保證系統(tǒng)的安全性，需要對(duì)MAC控制幀和OAM幀進(jìn)行加密。目前生產(chǎn)廠家以128位AES加密技術(shù)或ACL功能或攪動(dòng)加密來(lái)增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全性。
 
    1.4　保護(hù)倒換
 
    目前，ITU-T關(guān)于EPON保護(hù)的G.983.5建議中已經(jīng)明確兩種方式：骨干光纖保護(hù)倒換方式和光纖全保護(hù)倒換方式。骨干光纖保護(hù)方式中，OLT側(cè)的主備PON口分別連接到2：N分路器的兩個(gè)端口，從分路器到ONU側(cè)采用常規(guī)連接，倒換只在OLT與分路器間。這種方式的投資比較小，可以對(duì)EPON的骨干段光纖實(shí)現(xiàn)保護(hù)以提高系統(tǒng)的可靠性。光纖全保護(hù)倒換方式中，每個(gè)ONU通過(guò)兩個(gè)上行PON口與兩個(gè)獨(dú)立的光分路器實(shí)現(xiàn)雙歸屬連接，每個(gè)分路器連接至OLT的兩個(gè)PON口。這種方式徹底消除了EPON系統(tǒng)中的單點(diǎn)故障隱患，但是投資太大，目前在實(shí)際組網(wǎng)中，前一種方法應(yīng)用較多。
 
    1.5　運(yùn)行維護(hù)管理(OAM)
 
    為了支持點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)(P2MP)拓?fù)涞腅PON網(wǎng)絡(luò)。IEEE制定了802.3ah協(xié)議，其中定義了多點(diǎn)控制協(xié)議(MPCP)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)仿真(RS子層擴(kuò)展)、運(yùn)行維護(hù)管理(OAM)以及10和20km兩種PMD。在OLT和ONU之間還特別定義了OAM子層，提供在線的性能監(jiān)測(cè)、各種故障告警和遠(yuǎn)端故障指示、遠(yuǎn)端近端環(huán)回等功能，OAM為網(wǎng)絡(luò)管理員提供了監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)以及快速故障定位和錯(cuò)誤告警的能力。OAM功能的實(shí)現(xiàn)是可選的，可在系統(tǒng)的某些端口單獨(dú)實(shí)現(xiàn)可選的OAM功能，OAM不包括狀態(tài)管理、帶寬分配和提供功能。
 
    OAM主要功能包括：
 
    a)遠(yuǎn)端故障指示；
 
    b)指示對(duì)端本地接收通道處于不工作狀態(tài)：
 
    c)支持單向操作的物理層設(shè)備在故障期間可支持OAM遠(yuǎn)端故障指示；
 
    d)符合RS子層規(guī)定的用戶接入物理層設(shè)備在故障期間可支持OLT至ONU的單向OAM遠(yuǎn)端故障指示操作；
 
    e)遠(yuǎn)端環(huán)回：提供了一種支持?jǐn)?shù)據(jù)鏈路層幀一級(jí)環(huán)回模式的機(jī)制；
 
    f)鏈路管理：支持包括診斷信息的事件通知，支持輪詢MIB變量。
 
    除上面列出的物理層設(shè)備外，其他設(shè)備在故障期間不支持OAM遠(yuǎn)端故障指示單向操作，一些設(shè)備在物理層有專門的遠(yuǎn)端故障指示機(jī)制。
 
    2、EPON的應(yīng)用前景
 
    在局域網(wǎng)、城域網(wǎng)到廣域網(wǎng)全部是以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)的IP網(wǎng)絡(luò)中，采用與IP統(tǒng)一以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)的EPON接入技術(shù)，各網(wǎng)之間可以實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接，不需要任何格式轉(zhuǎn)換，這將大大提高運(yùn)行效率，方便管理，降低成本，并且可以提供端到端的連接和提供與用戶簽訂服務(wù)協(xié)議的保證服務(wù)質(zhì)量QoS。EPON技術(shù)簡(jiǎn)單，標(biāo)準(zhǔn)化程度和QoS支持的折衷將有力地推動(dòng)ONU廠家的互通互用，而且EPON屬于無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)，大大降低了維護(hù)成本，是現(xiàn)階段綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)的一種選擇，具有十分光明的應(yīng)用前景。但是，EPON作為新一代的接入網(wǎng)如果要進(jìn)一步發(fā)展，必須要克服傳統(tǒng)以太網(wǎng)的缺陷，即在以支持IP業(yè)務(wù)為主、提高接入帶寬的QoS保證和多業(yè)務(wù)接入等方面，必須有網(wǎng)絡(luò)層以上的端到端服務(wù)來(lái)保障。
 
作者：張曉華   來(lái)源：中國(guó)聯(lián)通網(wǎng)站

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