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本文介紹了EPON在無(wú)線(xiàn)通信體系中的網(wǎng)絡(luò )結構及工作原理，分析了這種接入方式如何解決小區切換及微移動(dòng)問(wèn)題，最后探討了這種應用的特點(diǎn)及優(yōu)勢。 1、引言 未來(lái)的通信網(wǎng)絡(luò )，有線(xiàn)與無(wú)線(xiàn)的界限將越來(lái)越模糊。 FMC（固定移動(dòng)融合）是網(wǎng)絡(luò )發(fā)展的趨勢，也是目前通信領(lǐng)域內研究的熱點(diǎn)之一。本文提出將有線(xiàn)的EPON光纖接入技術(shù)應用于移動(dòng)通信基站的接入方式，可以將有線(xiàn)光纖接入技術(shù)的高帶寬與無(wú)線(xiàn)技術(shù)的靈活性充分地結合起來(lái)。 蜂窩小區可接入的用戶(hù)數受頻率資源的限制，為了使用戶(hù)得到滿(mǎn)意的服務(wù)，小區的半徑就不能過(guò)大，而這又會(huì )大大增加切換的次數和復雜性。 如今，EPON技術(shù)在寬帶接入應用中充分體現出高帶寬、低成本、對多種業(yè)務(wù)的支持以及簡(jiǎn)單靈活的優(yōu)勢。將EPON技術(shù)應用于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的有線(xiàn)傳輸系統，在低成本解決基本的無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)傳輸的同時(shí)，還可以充分發(fā)揮其高帶寬的優(yōu)勢，同時(shí)提供各種寬帶接入服務(wù)，使無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )成為一個(gè)可以同時(shí)提供無(wú)線(xiàn)、有線(xiàn)業(yè)務(wù)的綜合網(wǎng)絡(luò )，其簡(jiǎn)單靈活的特點(diǎn)，則可以大大降低網(wǎng)絡(luò )整體的擁有成本和維護費用。 2、工作原理 EPON技術(shù)用于無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )可以將多個(gè)基站的數據通過(guò)光纖匯聚到一起。通常光纖傳輸距離可達20千米，因此一個(gè)EPON網(wǎng)絡(luò )可以覆蓋直徑40千米的范圍。圖1為EPON無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )的結構圖。OLT放置在中心局，與骨干網(wǎng)絡(luò )連接；ONU放置在移動(dòng)基站（BS）處。POS（無(wú)源光分路器）和光纜構成OLT和ONU之間的無(wú)源光纖傳輸網(wǎng)絡(luò )。目前OLT側每個(gè)PON接口最多可以連接64個(gè)ONU，也就是說(shuō)，一個(gè)EPON網(wǎng)絡(luò )可以覆蓋64個(gè)基站。實(shí)際的EPON設備，一般OLT側都可以提供多個(gè)PON接口，因此可以提供更多的基站連接。 圖1 EPON無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )結構 下行方向上，POS將骨干段光纖的信號復制到各支路，以廣播方式將下行信息發(fā)送至每個(gè)ONU處。如圖2所示。 圖2 下行方向傳輸方式 上行方向采用時(shí)分復用多址接入技術(shù)，在OLT的集中控制下，每個(gè)ONU獨占一個(gè)時(shí)隙，防止各ONU的數據在POS匯聚時(shí)產(chǎn)生沖突。如圖3所示。 圖3 上行方向傳輸方式 3、EPON無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )特點(diǎn) 采用EPON作為無(wú)線(xiàn)基站的傳輸網(wǎng)絡(luò )，這種應用方案在充分滿(mǎn)足無(wú)線(xiàn)接入需求的同時(shí)，又繼承了EPON技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。 1）實(shí)現移動(dòng)綜合業(yè)務(wù)接入和網(wǎng)絡(luò )過(guò)渡 目前EPON技術(shù)已十分成熟，EPON設備可以提供多種業(yè)務(wù)接口，如TDM接口和以太網(wǎng)接口。通過(guò)E1接口可以連接移動(dòng)基站BS，以太網(wǎng)接口可以連 接WLAN的AP設備。在3G時(shí)代，初期可以提供更多的E1接口來(lái)滿(mǎn)足基站傳輸的需要，隨著(zhù)3G標準的演進(jìn)，當BS使用以太網(wǎng)作為傳輸接口時(shí)，就可以通過(guò)統一的以太網(wǎng)接口解決3G的所有接入需求。 2）提供更多無(wú)線(xiàn)接入信道 由于EPON點(diǎn)到多點(diǎn)的拓撲結構使得多個(gè)節點(diǎn)可以共享一路光纖通道，大大減少了網(wǎng)絡(luò )側的光接口的數量，在相同端口密度的情況下，大大提高了網(wǎng)絡(luò )容量，從而可以有效滿(mǎn)足小半徑小區內大量無(wú)線(xiàn)信道接入的需求。 3）動(dòng)態(tài)帶寬分配 EPON接入方式是多個(gè)節點(diǎn)共享一個(gè)光纖通道，可以動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調整不同節點(diǎn)的帶寬分配，實(shí)現帶寬的實(shí)時(shí)“按需”分配。也就是說(shuō)，當某個(gè)無(wú)線(xiàn)小區空閑時(shí)可以及時(shí)釋放其占用的帶寬資源，從而將富余帶寬分配給繁忙的無(wú)線(xiàn)小區，更好地滿(mǎn)足不同小區的帶寬需求。提高帶寬的利用率。EPON技術(shù)還可以根據用戶(hù)不同業(yè)務(wù)的要求動(dòng)態(tài)、靈活的分配帶寬資源，并可以根據變化隨時(shí)做出調整。 4）IP地址分配方式 EPON在固網(wǎng)應用中通常是給每個(gè)ONU分配一個(gè)IP地址。EPON應用于無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)，可以采取一種全新的IP地址分配方法：給OLT分配一個(gè)IP地址,連接在該OLT上的所有ONU均使用相同的IP地址。這樣所有的ONU在外部看來(lái)就可以認為是一個(gè)節點(diǎn)。 這種IP地址分配方式可以帶來(lái)兩個(gè)好處： 對小區切換的支持 當MT（移動(dòng)終端，如手機）在小區間移動(dòng)時(shí)，要進(jìn)行信道的切換。在TDMA系統中，采用硬切換，而在CDMA系統中通常分為硬切換和軟切換兩 種。硬切換會(huì )使通信發(fā)生瞬間的中斷，是先中斷再連接的過(guò)程；軟切換允許MT同時(shí)與兩個(gè)或多個(gè)小區基站保持通信，可以極大地改善切換的性能。 在EPON提供基站連接的網(wǎng)絡(luò )中，當相鄰基站在同一個(gè)EPON網(wǎng)絡(luò )中時(shí)，能夠比較容易地實(shí)現軟切換。在下行方向，所有信道的數據都通過(guò)廣播的形式發(fā)送到所有的ONU/基站，而且一個(gè)EPON網(wǎng)絡(luò )中所有的E1通道/基站是同步的（都與OLT同步）。當基站檢測到MT的時(shí)候，它就開(kāi)始向MT發(fā)送數據包。當MT將要在兩個(gè)基站之間切換的時(shí)候，由于新基站檢測到MT之后，可以立刻向MT發(fā)送其需要的數據包（因為這兩個(gè)基站連接的ONU都可以收到下行的所有數據），而且這些包與原基站發(fā)送的包是同步的。所以MT可以很快建立與新基站的連接，之后再斷開(kāi)與原基站的聯(lián)系，實(shí)現軟切換。因此，采用EPON作為基站傳輸網(wǎng)絡(luò )，可以不需要很復雜的協(xié)議，就能容易地實(shí)現MT在小區間的軟切換。 對微移動(dòng)的支持 越來(lái)越多的移動(dòng)用戶(hù)希望能夠以更加靈活的方式接入到Internet中去，而不受空間的限制。為滿(mǎn)足這種需求，產(chǎn)生了移動(dòng)IP技術(shù)。在移動(dòng)IP協(xié)議中，每一個(gè)MT都有一個(gè)唯一的本地地址(HA，HomeAddress)，當MT移動(dòng)時(shí)它的本地地址是不變的。當MT移動(dòng)到外地網(wǎng)絡(luò )鏈路上時(shí)，向外地代理（FA，ForeignAgent）進(jìn)行登記，把FA的IP地址或由FA分配的臨時(shí)IP地址作為自己的轉交地址。當一個(gè)MT從一個(gè)網(wǎng)絡(luò )移到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò )中時(shí)，使用移動(dòng)IP可以將數據傳送到新的網(wǎng)絡(luò )中去。 移動(dòng)IP協(xié)議非常適合廣域網(wǎng)范圍的移動(dòng)，對于MT的快速移動(dòng)，即微移動(dòng)卻不十分適用。因為每次MT更新接入網(wǎng)絡(luò )都需要在本地代理處登記，這樣就增加了切換的開(kāi)銷(xiāo)和時(shí)延，甚至導致切換過(guò)程中傳輸中斷。 基于EPON的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，可以給EPON內部的OLT和ONU分配一個(gè)相同的IP地址，主機的移動(dòng)在IP層就會(huì )變得透明。所有的ONU可以看作是一個(gè)節點(diǎn)，所有的終端從不同的接口接入網(wǎng)絡(luò )。在EPON內部的移動(dòng)不需要切換。EPON的網(wǎng)絡(luò )結構擁有多個(gè)接入節點(diǎn)，這些節點(diǎn)使用相同的外地代理FA，減少了本地地址HA更新的頻率，減少開(kāi)銷(xiāo)，并使MT在兩個(gè)無(wú)線(xiàn)小區間移動(dòng)時(shí)保持更好的連接。 5）QoS 目前EPON技術(shù)還可以區分業(yè)務(wù)、區分用戶(hù)提供不同的QoS保證。在移動(dòng)通信的綜合接入中，需要考慮語(yǔ)音、數據、視頻、互動(dòng)游戲等各種業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量保證。EPON通過(guò)區分業(yè)務(wù)等級，可以對不同業(yè)務(wù)提供不同的優(yōu)先級服務(wù)，保證各種業(yè)務(wù)的QoS。 4．總結 網(wǎng)絡(luò )終端的發(fā)展、互聯(lián)網(wǎng)的普及、以及3G的到來(lái)都將促進(jìn)多媒體移動(dòng)業(yè)務(wù)的發(fā)展。把EPON技術(shù)應用于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，不僅可以充分滿(mǎn)足移動(dòng)業(yè)務(wù)的綜合接入要求，其技術(shù)特點(diǎn)還可以很好的解決移動(dòng)通信中軟切換和微移動(dòng)等問(wèn)題，提供更多的接入信道，實(shí)現動(dòng)態(tài)帶寬分配，并能針對不同的業(yè)務(wù)提供區分等級的QoS保障。因此，在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的演進(jìn)中，EPON是實(shí)現其傳輸層功能的可選技術(shù)之一。 |
