EPON技術(shù)在無線通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

　　-深圳市思波特電力通信有限公司 王宇光

　　摘要：目前，EPON技術(shù)在固網(wǎng)寬帶接入領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用，人們開始嘗試在無線通信領(lǐng)域推廣EPON技術(shù)。本文介紹了EPON在無線通信體系中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及工作原理，分析了這種接入方式如何解決小區(qū)切換及微移動(dòng)問題，最后探討了這種應(yīng)用的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)。

　　1、引言

　　未來的通信網(wǎng)絡(luò)，有線與無線的界限將越來越模糊。FMC（固定移動(dòng)融合）是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢(shì)，也是目前通信領(lǐng)域內(nèi)研究的熱點(diǎn)之一。本文提出將有線的EPON光纖接入技術(shù)應(yīng)用于移動(dòng)通信基站的接入方式，可以將有線光纖接入技術(shù)的高帶寬與無線技術(shù)的靈活性充分地結(jié)合起來。

　　蜂窩小區(qū)可接入的用戶數(shù)受頻率資源的限制，為了使用戶得到滿意的服務(wù)，小區(qū)的半徑就不能過大，而這又會(huì)大大增加切換的次數(shù)和復(fù)雜性。

　　如今，EPON技術(shù)在寬帶接入應(yīng)用中充分體現(xiàn)出高帶寬、低成本、對(duì)多種業(yè)務(wù)的支持以及簡(jiǎn)單靈活的優(yōu)勢(shì)。將EPON技術(shù)應(yīng)用于無線網(wǎng)絡(luò)的有線傳輸系統(tǒng)，在低成本解決基本的無線業(yè)務(wù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)，還可以充分發(fā)揮其高帶寬的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)提供各種寬帶接入服務(wù)，使無線網(wǎng)絡(luò)成為一個(gè)可以同時(shí)提供無線、有線業(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(hù)費(fèi)用。

　2、工作原理

　　EPON技術(shù)用于無線接入網(wǎng)絡(luò)可以將多個(gè)基站的數(shù)據(jù)通過光纖匯聚到一起。通常光纖傳輸距離可達(dá)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無線接入網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)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（無源光分路器）和光纜構(gòu)成OLT和ONU之間的無源光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)。目前OLT側(cè)每個(gè)PON接口最多可以連接64個(gè)ONU，也就是說，一個(gè)EPON網(wǎng)絡(luò)可以覆蓋64個(gè)基站。實(shí)際的EPON設(shè)備，一般OLT側(cè)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無線接入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　下行方向上，POS將骨干段光纖的信號(hào)復(fù)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(fù)用多址接入技術(shù)，在OLT的集中控制下，每個(gè)ONU獨(dú)占一個(gè)時(shí)隙，防止各ONU的數(shù)據(jù)在POS匯聚時(shí)產(chǎn)生沖突。如圖3所示。


圖2 上行方向傳輸方式

　　3、EPON無線接入網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)

　　采用EPON作為無線基站的傳輸網(wǎng)絡(luò)，這種應(yīng)用方案在充分滿足無線接入需求的同時(shí)，又繼承了EPON技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。

　　1） 實(shí)現(xiàn)移動(dòng)綜合業(yè)務(wù)接入和網(wǎng)絡(luò)過渡

　　目前EPON技術(shù)已十分成熟，EPON設(shè)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(shè)備。在3G時(shí)代，初期可以提供更多的E1接口來滿足基站傳輸?shù)男枰�，隨著3G標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)，當(dāng)BS使用以太網(wǎng)作為傳輸接口時(shí)，就可以通過統(tǒng)一的以太網(wǎng)接口解決3G的所有接入需求。

　　2） 提供更多無線接入信道

　　由于EPON點(diǎn)到多點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使得多個(gè)節(jié)點(diǎn)可以共享一路光纖通道，大大減少了網(wǎng)絡(luò)側(cè)的光接口的數(shù)量，在相同端口密度的情況下，大大提高了網(wǎng)絡(luò)容量，從而可以有效滿足小半徑小區(qū)內(nèi)大量無線信道接入的需求。

　　3） 動(dòng)態(tài)帶寬分配

　　EPON接入方式是多個(gè)節(jié)點(diǎn)共享一個(gè)光纖通道，可以動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整不同節(jié)點(diǎn)的帶寬分配，實(shí)現(xiàn)帶寬的實(shí)時(shí)“按需”分配。也就是說，當(dāng)某個(gè)無線小區(qū)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線小區(qū)，更好地滿足不同小區(qū)的帶寬需求。提高帶寬的利用率。EPON技術(shù)還可以根據(jù)用戶不同業(yè)務(wù)的要求動(dòng)態(tài)、靈活的分配帶寬資源，并可以根據(jù)變化隨時(shí)做出調(diào)整。

　　4） IP地址分配方式

　　EPON在固網(wǎng)應(yīng)用中通常是給每個(gè)ONU分配一個(gè)IP地址。EPON應(yīng)用于無線接入網(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在外部看來就可以認(rèn)為是一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

　　這種IP地址分配方式可以帶來兩個(gè)好處：

　　對(duì)小區(qū)切換的支持

　　當(dāng)MT（移動(dòng)終端，如手機(jī)）在小區(qū)間移動(dòng)時(shí)，要進(jìn)行信道的切換。在TDMA系統(tǒng)中，采用硬切換，而在CDMA系統(tǒng)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程；軟切換允許MT同時(shí)與兩個(gè)或多個(gè)小區(qū)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(dāng)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(xiàn)軟切換。在下行方向，所有信道的數(shù)據(jù)都通過廣播的形式發(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(dāng)基站檢測(cè)到MT的時(shí)候，它就開始向MT發(fā)送數(shù)據(jù)包。當(dāng)MT將要在兩個(gè)基站之間切換的時(shí)候，由于新基站檢測(cè)到MT之后，可以立刻向MT發(fā)送其需要的數(shù)據(jù)包（因?yàn)檫@兩個(gè)基站連接的ONU都可以收到下行的所有數(shù)據(jù)），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，之后再斷開與原基站的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)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(fù)雜的協(xié)議，就能容易地實(shí)現(xiàn)MT在小區(qū)間的軟切換。

　　對(duì)微移動(dòng)的支持

　　越來越多的移動(dòng)用戶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，Home Address)，當(dāng)MT移動(dòng)時(shí)它的本地地址是不變的。當(dāng)MT移動(dòng)到外地網(wǎng)絡(luò)鏈路上時(shí)，向外地代理（FA，F(xiàn)oreign Agent）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(zhuǎn)交地址。當(dāng)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(shù)據(jù)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(duì)于MT的快速移動(dòng)，即微移動(dòng)卻不十分適用。因?yàn)槊看蜯T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銷和時(shí)延，甚至導(dǎo)致切換過程中傳輸中斷。

　　基于EPON的無線網(wǎng)絡(luò)，可以給EPON內(nèi)部的OLT和ONU分配一個(gè)相同的IP地址，主機(jī)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(jié)點(diǎn)，所有的終端從不同的接口接入網(wǎng)絡(luò)。在EPON內(nèi)部的移動(dòng)不需要切換。EPON的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)擁有多個(gè)接入節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)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，減少開銷，并使MT在兩個(gè)無線小區(qū)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(qū)分業(yè)務(wù)、區(qū)分用戶提供不同的QoS保證。在移動(dòng)通信的綜合接入中，需要考慮語音、數(shù)據(jù)、視頻、互動(dòng)游戲等各種業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量保證。EPON通過區(qū)分業(yè)務(wù)等級(jí)，可以對(duì)不同業(yè)務(wù)提供不同的優(yōu)先級(jí)服務(wù)，保證各種業(yè)務(wù)的QoS。

　　4． 總結(jié)

　　網(wǎng)絡(luò)終端的發(fā)展、互聯(lián)網(wǎng)的普及、以及3G的到來都將促進(jìn)多媒體移動(dòng)業(yè)務(wù)的發(fā)展。把EPON技術(shù)應(yīng)用于無線網(wǎng)絡(luò)，不僅可以充分滿足移動(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)等問題，提供更多的接入信道，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)帶寬分配，并能針對(duì)不同的業(yè)務(wù)提供區(qū)分等級(jí)的QoS保障。因此，在無線網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)中，EPON是實(shí)現(xiàn)其傳輸層功能的可選技術(shù)之一。


　　參考文獻(xiàn)

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來源：由CHINA通信網(wǎng)組稿