摘要 從目前電信級用戶接入應(yīng)用的五個方面要求闡述了以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)(EPON)對現(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 保護倒換 維護管理
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,我國寬帶用戶已經(jīng)達(dá)到了3165.1萬。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)、視頻點播、游戲等業(yè)務(wù)正逐步走向千家萬戶,這些寬帶業(yè)務(wù)的應(yīng)用反過來又進(jìn)一步推動了Internet的發(fā)展。用戶對網(wǎng)絡(luò)帶寬日益增長的需求驅(qū)動了產(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)保護倒換和運行維護管理等幾個方面滿足需求,適應(yīng)現(xiàn)有及未來各種業(yè)務(wù)的發(fā)展。EPON技術(shù)不僅能夠在上述幾個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)特點和應(yīng)用前景。
1、EPON的主要技術(shù)特點
1.1 多業(yè)務(wù)接入功能
EPON主要由3個部分構(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信號同步定時外,還采用動態(tài)帶寬分配控制來加以保證。
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)是延時和丟幀率。無論EPON的上行信道還是下行信道都不會發(fā)生丟幀,因此,EPON所要考慮的重點是保證面向連接業(yè)務(wù)的低延時。低延時通過EPON的DBA算法和時隙劃分的“低顆粒度”(Tin Granularity)來保障。
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)等級區(qū)分等來實現(xiàn),其中為不同服務(wù)質(zhì)量要求的信號設(shè)置不同優(yōu)先級,以保證信息包按預(yù)先設(shè)置的優(yōu)先級傳遞。支持業(yè)務(wù)等級區(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)實現(xiàn)方案是:在EPON的下行信道上,OLT建立8種業(yè)務(wù)隊列,不同的隊列采用不同的轉(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。
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ONU能接收到所有的下行數(shù)據(jù)。802.3ah標(biāo)準(zhǔn)中為每個連接設(shè)定LLID邏輯鏈路標(biāo)識,每個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)。因為標(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ONU數(shù)據(jù)的保密性,需要在下行方向?qū)γ總€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數(shù)據(jù)通道偽造以太幀來進(jìn)行破壞,為了保證系統(tǒng)的安全性,需要對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功能或攪動加密來增強網(wǎng)絡(luò)安全性。
1.4 保護倒換
目前,ITU-T關(guān)于EPON保護的G.983.5建議中已經(jīng)明確兩種方式:骨干光纖保護倒換方式和光纖全保護倒換方式。骨干光纖保護方式中,OLT側(cè)的主備PON口分別連接到2:N分路器的兩個端口,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EPON的骨干段光纖實現(xiàn)保護以提高系統(tǒng)的可靠性。光纖全保護倒換方式中,每個ONU通過兩個上行PON口與兩個獨立的光分路器實現(xiàn)雙歸屬連接,每個分路器連接至OLT的兩個PON口。這種方式徹底消除了EPON系統(tǒng)中的單點故障隱患,但是投資太大,目前在實際組網(wǎng)中,前一種方法應(yīng)用較多。
1.5 運行維護管理(OAM)
為了支持點對多點(P2MP)拓?fù)涞腅PON網(wǎng)絡(luò)。IEEE制定了802.3ah協(xié)議,其中定義了多點控制協(xié)議(MPCP)、點對點仿真(RS子層擴展)、運行維護管理(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、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誤告警的能力。OAM功能的實現(xiàn)是可選的,可在系統(tǒng)的某些端口單獨實現(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)鏈路層幀一級環(huán)回模式的機制;
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)之間可以實現(xiàn)無縫連接,不需要任何格式轉(zhuǎn)換,這將大大提高運行效率,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)簡單,標(biāo)準(zhǔn)化程度和QoS支持的折衷將有力地推動ONU廠家的互通互用,而且EPON屬于無源光網(wǎng)絡(luò),大大降低了維護成本,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)來保障。
作者:張曉華 來源:中國聯(lián)通網(wǎng)站