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基于ATM的无源光网络

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【基于ATM的无源光网络】随着通信技术的不断发展，用户对业务种类的需求越来越多样化 。网络运营者不仅要提供电话和CATV等基本业务，还必须满足用户现在及将来对宽带业务（如可视电话、点播电视、家庭教育和高速数据传送等）的需求 。这些需求加在一起构成了一个共同的要求：就是建立一个通用的接入网络 。这个网络必须十分灵活，用户通过一个通用接口与骨干网络相连 。同时通过这个接口，用户可得到网络运营者提供的各种服务 。
为了实现这种宽带接入，人们提出了各种不同的方案 。例如，铺设光纤或用xDSL（包括ADSL、HDSL、VDSL等）升级已有的电话线，或用HFC 。在这些方案中，光纤接入被认为是最有前途的解决方案 。由于PON（无源光网络）被认为是一种价格低、性能好的引进宽带接入的方案，ITU也极力推荐这种方案，所以接入网部分主要集中于PON系统 。另外，由于ATM已被CCITT接纳为一种标准的转移模式，目前电信网的骨干网也正ATM化 。为了使接入网部分的PON和骨干网的ATM化趋势相适应，一个很好的做法是使PON携带的信息ATM化，这种ATM化的PON就称为APON 。
1 APON系统
1.1 APON的产生及优点
在光纤用户网的研究中，为了满足用户对于网络灵活性的要求，1987年英国电信公司（即英国BT公司）的研究人员最早提出了PON的概念 。后来由于ATM技术的迅速发展及其作为标准传递模式的地位，使研究人员开始注重到把ATM技术运用到PON的可能性，并于9O年代初提出了APON的建议 。不久，阿尔卡特公司研制了第一个试验系统 。
由于ATM和PON一些固有的特点，使得APON从一开始就占据了一个较高的起点，该方案有着巨大的优势：
·宽带化并支持所有种类和各种速率的业务 。
·灵活地满足用户需求 。
·能够全动态分配带宽（这是在用户网第一次做到） 。
·简单、有效的网络运行和治理（O＆M） 。
·安全性高 。
·低时延 。
·对业务复用／解复用的全力支持 。
1.2 APON系统结构
图1为一种基本APON系统结构 。该系统采用无源双星（PDS）拓扑，分路比为1∶16 。从局端OLT（光线路终端）往ONU传送下行信号采用TDM技术，ONU（光纤网络单元）传送到局端OLT的上行信号采用TDMA技术 。在上行和下行时，ATM信元都是被组装在一个APON包中，研究表明，给每个包加入8个开销比特，可以提供同步及其它与网络传输相关的功能 。由于1310／1550nm WDM器件很便宜，且1310nm波长区激光器很便宜，所以一般采用WDM技术 。
在下行方向，由ATM交换机来的ATM信元先送给OLT，OLT将其变为155.52Mb／s或622.82Mb／s的速率，并以广播方式用1550nm波长区传送到所有与OLT相连的ONU，每一个ONU可以根据信元VCI／PI选出属于自己的信号的同步功能及时延调整功能 。
1.3 采用的技术
1.3.1 测距
由于从不同的ONU到OLT的距离不等，上行信号到达OLT的时延也不同，为了避免不同的ONU上行信号在PON总线上产生重叠、互相干扰，保护收发通路能够同步，承载的不同ONU信号之间要有一个间隔，通常成为保护时间（guard time） 。可以通过测距（Ranging）程序来得到不同信号时间间隔，取最远ONU传输时延作为时隙的时间间隔，使上行信号互不干扰 。
1.3.2 猝发模式同步
上行方向传送的信元在分路器上进行交叉复用，为了尽可能地减少连续信元的开销，获得最大的带宽性能，已经提出了许多种快速同步方法 。其中最有效的方法是使用重复抽样技术（Oversampling） 。该方法用一个非常短的前置段（3bit）来恢复时钟相位，通过把这3bit插入到每个ATM信元的开销比特中来恢复正确时钟相位，精度在±1bit之内 。

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