王宇光 深圳市硅普电力通信有限公司

摘要:目前,EPON技术已广泛应用于固网宽带接入领域,人们也开始尝试在无线通信领域推广EPON技术。

本文介绍了无线通信系统中EPON的网络结构和工作原理,分析了这种接入方式如何解决小区切换和微移动问题,最后讨论了这种应用的特点和优势。

1 简介

在未来的通信网络中,有线和无线的界限将变得越来越模糊。 FMC(Fixed Mobile Convergence)是网络发展的趋势,也是当前通信领域的研究热点之一。 本文提出将有线EPON光纤接入技术应用于移动通信基站的接入方法,可以将有线光纤接入技术的高带宽与无线技术的灵活性充分结合起来。

小区可接入的用户数量受到频率资源的限制。 为了给用户提供满意的服务,小区的半径不能太大,否则会大大增加切换的次数和复杂度。

如今,EPON技术在宽带接入应用中充分体现了高带宽、低成本、支持多种业务、简单灵活的优势。 将EPON技术应用到无线网络的有线传输系统中,不仅可以低成本解决基本的无线业务传输,而且可以充分发挥其高带宽优势,提供多种宽带接入服务,使无线网络成为可以同时进行多种业务的系统。提供无线和有线服务的综合网络。 其简单性和灵活性可以大大降低整体网络的拥有和维护成本。

2、工作原理

EPON技术用于无线接入网络,通过光纤聚合来自多个基站的数据。 通常光纤传输距离可以达到20公里,因此EPON网络可以覆盖直径40公里的范围。 图1是EPON无线接入网的结构图。 OLT放置在局端,与骨干网相连; ONU放置在移动基站(BS)处。 POS(Passive Optical Splitter)和光缆构成了OLT和ONU之间的无源光纤传输网络。 目前OLT侧每个PON接口最多可以连接64个ONU,这意味着EPON网络可以覆盖64个基站。 实际的EPON设备一般在OLT侧提供多个PON接口,因此可以提供更多的基站连接。

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图1 EPON无线接入网络结构

下行方向,POS将主干光纤的信号复制到各个分支,并将下行信息广播到各个ONU。 如图2所示。

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图2 下行传输模式

上行方向采用时分复用多址技术。 在OLT的集中控制下,每个ONU占用独占时隙,防止各个ONU的数据在POS汇聚时发生冲突。 如图3所示。

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图3 上行传输模式

3、EPON无线接入网特点

采用EPON作为无线基站的传输网络,该应用方案不仅完全满足无线接入需求,而且继承了EPON技术的优势。

由于EPON点对多点的拓扑结构,多个节点可以共享一条光纤通道,大大减少了网络侧的光接口数量。 在相同端口密度的情况下,网络容量大幅提升,从而有效满足小半径小区接入大量无线信道的需求。

3)动态带宽分配

EPON接入方式是多个节点共享一条光纤通道,可以实时动态调整不同节点的带宽分配,实现实时“按需”带宽分配。 也就是说,当某个无线小区空闲时,可以及时释放其占用的带宽资源,从而将多余的带宽分配给繁忙的无线小区,更好地满足不同小区的带宽需求。 提高带宽利用率。 EPON技术还可以根据用户不同的业务需求,动态、灵活地分配带宽资源,并可以根据变化随时进行调整。

4)IP地址分配方法

在固网应用中,EPON通常为每个ONU分配一个IP地址。 当EPON应用于无线接入网络时,可以采用一种新的IP地址分配方法:为OLT分配IP地址,与OLT连接的所有ONU使用相同的IP地址。 这样,从外部看,所有ONU都可以视为一个节点。

这种IP地址分配方法可以带来两个好处:

支持小区切换

当MT(移动终端,如手机)在小区之间移动时,需要进行信道切换。 在TDMA系统中,采用硬切换,而在CDMA系统中,通常有两种类型:硬切换和软切换。 硬切换会导致通信瞬间中断,是一个先中断后连接的过程; 软切换允许MT同时与两个或多个小区基站保持通信,这可以大大提高切换的性能。

在EPON提供基站连接的网络中,当相邻基站在同一个EPON网络中时,可以相对容易地实现软切换。 下行方向,所有通道的数据以广播的形式发送给所有ONU/基站,EPON网络中所有E1通道/基站都是同步的(全部与OLT同步)。 当基站检测到MT时,开始向MT发送数据包。 当MT即将在两个基站之间切换时,由于新基站检测到了MT,因此可以立即将其需要的数据包发送给MT(因为连接到两个基站的ONU可以接收所有下行数据)。 而且这些报文与原基站发送的报文是同步的。 因此,MT可以快速与新基站建立连接,然后断开与原基站的连接,实现软切换。 因此,采用EPON作为基站传输网络,无需复杂的协议,即可轻松实现小区间MT的软切换。

支持微移动

越来越多的移动用户希望不受空间限制,以更灵活的方式访问互联网。 为了满足这种需求,移动IP技术应运而生。 在移动IP协议中,每个MT都有一个唯一的本地地址(HA,HomeAddress),并且当MT移动时,其本地地址保持不变。 当MT移动到外地网络链路时,它向外地代理(FA)注册,并使用FA的IP地址或FA分配的临时IP地址作为其转交地址。 当MT从一个网络移动到另一个网络时,可以使用移动IP将数据传输到新网络。

移动IP协议非常适合广域网移动,但不太适合MT的快速移动,即微移动。 由于MT每次更新接入网时都需要向本地代理注册,这增加了切换开销和时延,甚至导致切换过程中的传输中断。

在基于EPON的无线网络中,EPON内部的OLT和ONU可以分配相同的IP地址,主机的移动在IP层将变得透明。 所有ONU都可以看作一个节点,所有终端通过不同的接口接入网络。 EPON 内的移动不需要切换。 EPON的网络结构有多个接入节点使用相同的外地代理FA,这减少了本地地址HA更新的频率,减少了开销,并且允许MT在两个无线小区之间移动时保持更好的连接。

5)服务质量

目前EPON技术还可以区分业务和用户,提供不同的QoS保证。 在移动通信的综合接入中,需要考虑语音、数据、视频、互动游戏等各种业务的服务质量保证。EPON通过区分业务级别,可以为不同的业务提供不同的优先级服务,保证业务的质量。各种服务的QoS。

4.总结

网络终端的发展、互联网的普及、3G的到来将推动多媒体移动业务的发展。 将EPON技术应用于无线网络,不仅可以充分满足移动业务的综合接入需求,其技术特性还可以很好地解决移动通信中的软切换、微移动等问题,提供更多的接入通道,实现动态带宽分配,并且可以为不同的业务提供差异化的QoS保证。 因此,在无线网络的演进过程中,EPON是实现其传输层功能的可选技术之一。

参考

[1]陈雪无源光网络技术北京邮电大学出版社2006;

[2]GauteLambertsen,TakahikoYamada 无移动 IP FA 切换的 PON 移动接入网,2002 年;

[3]Gerry Pesavento,MarkKelsey 用于宽带本地环路的无源光网络 (PON),1999 年。