深圳市思波特電力通信有限公司  王宇光

    摘要：目前，EPON技術在固網寬帶接入領域已得到廣泛應用，人們開始嘗試在無線通信領域推廣EPON技術。

    本文介紹了EPON在無線通信體系中的網絡結構及工作原理，分析了這種接入方式如何解決小區切換及微移動問題，最后探討了這種應用的特點及優勢。

    1、引言

    未來的通信網絡，有線與無線的界限將越來越模糊。FMC（固定移動融合）是網絡發展的趨勢，也是目前通信領域內研究的熱點之一。本文提出將有線的EPON光纖接入技術應用于移動通信基站的接入方式，可以將有線光纖接入技術的高帶寬與無線技術的靈活性充分地結合起來。

    蜂窩小區可接入的用戶數受頻率資源的限制，為了使用戶得到滿足的服務，小區的半徑就不能過大，而這又會大大增加切換的次數和復雜性。

    如今，EPON技術在寬帶接入應用中充分體現出高帶寬、低成本、對多種業務的支持以及簡單靈活的優勢。將EPON技術應用于無線網絡的有線傳輸系統，在低成本解決基本的無線業務傳輸的同時，還可以充分發揮其高帶寬的優勢，同時提供各種寬帶接入服務，使無線網絡成為一個可以同時提供無線、有線業務的綜合網絡，其簡單靈活的特點，則可以大大降低網絡整體的擁有成本和維護費用。

    2、工作原理

    EPON技術用于無線接入網絡可以將多個基站的數據通過光纖匯聚到一起。通常光纖傳輸距離可達20千米，因此一個EPON網絡可以覆蓋直徑40千米的范圍。圖1為EPON無線接入網絡的結構圖。OLT放置在中心局，與骨干網絡連接；ONU放置在移動基站（BS）處。POS（無源光分路器）和光纜構成OLT和ONU之間的無源光纖傳輸網絡。目前OLT側每個PON接口最多可以連接64個ONU，也就是說，一個EPON網絡可以覆蓋64個基站。實際的EPON設備，一般OLT側都可以提供多個PON接口，因此可以提供更多的基站連接。

    圖1  EPON無線接入網絡結構

    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送至每個ONU處。如圖2所示。

    圖2  下行方向傳輸方式

    上行方向采用時分復用多址接入技術，在OLT的集中控制下，每個ONU獨占一個時隙，防止各ONU的數據在POS匯聚時產生沖突。如圖3所示。

    圖3  上行方向傳輸方式

    3、EPON無線接入網絡特點

    采用EPON作為無線基站的傳輸網絡，這種應用方案在充分滿足無線接入需求的同時，又繼續了EPON技術的優點。

    1）實現移動綜合業務接入和網絡過渡

    目前EPON技術已十分成熟，EPON設備可以提供多種業務接口，如TDM接口和以太網接口。通過E1接口可以連接移動基站BS，以太網接口可以連接WLAN的AP設備。在3G時代，初期可以提供更多的E1接口來滿足基站傳輸的需要，隨著3G標準的演進，當BS使用以太網作為傳輸接口時，就可以通過統一的以太網接口解決3G的所有接入需求。

    2）提供更多無線接入信道

    由于EPON點到多點的拓撲結構使得多個節點可以共享一路光纖通道，大大減少了網絡側的光接口的數量，在相同端口密度的情況下，大大提高了網絡容量，從而可以有效滿足小半徑小區內大量無線信道接入的需求。

    3）動態帶寬分配

    EPON接入方式是多個節點共享一個光纖通道，可以動態實時調整不同節點的帶寬分配，實現帶寬的實時“按需”分配。也就是說，當某個無線小區空閑時可以及時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，更好地滿足不同小區的帶寬需求。提高帶寬的利用率。EPON技術還可以根據用戶不同業務的要求動態、靈活的分配帶寬資源，并可以根據變化隨時做出調整。

    4）ip地址分配方式

    EPON在固網應用中通常是給每個ONU分配一個IP地址。EPON應用于無線接入網，可以采取一種全新的IP地址分配方法：給OLT分配一個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為是一個節點。

    這種IP地址分配方式可以帶來兩個好處：

    對小區切換的支持

    當MT（移動終端，如手機）在小區間移動時，要進行信道的切換。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。硬切換會使通信發生瞬間的中斷，是先中斷再連接的過程；軟切換答應MT同時與兩個或多個小區基站保持通信，可以極大地改善切換的性能。

    在EPON提供基站連接的網絡中，當相鄰基站在同一個EPON網絡中時，能夠比較輕易地實現軟切換。在下行方向，所有信道的數據都通過廣播的形式發送到所有的ONU/基站，而且一個EPON網絡中所有的E1通道/基站是同步的（都與OLT同步）。當基站檢測到MT的時候，它就開始向MT發送數據包。當MT將要在兩個基站之間切換的時候，由于新基站檢測到MT之后，可以馬上向MT發送其需要的數據包（因為這兩個基站連接的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系，實現軟切換。因此，采用EPON作為基站傳輸網絡，可以不需要很復雜的協議，就能輕易地實現MT在小區間的軟切換。

    對微移動的支持

    越來越多的移動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，產生了移動IP技術。在移動IP協議中，每一個MT都有一個唯一的本地地址(HA，HomeAddress)，當MT移動時它的本地地址是不變的。當MT移動到外地網絡鏈路上時，向外地代理（FA，ForeignAgent）進行登記，把FA的IP地址或由FA分配的臨時IP地址作為自己的轉交地址。當一個MT從一個網絡移到另一個網絡中時，使用移動IP可以將數據傳送到新的網絡中去。

    移動IP協議非常適合廣域網范圍的移動，對于MT的快速移動，即微移動卻不十分適用。因為每次MT更新接入網絡都需要在本地代理處登記，這樣就增加了切換的開銷和時延，甚至導致切換過程中傳輸中斷。

    基于EPON的無線網絡，可以給EPON內部的OLT和ONU分配一個相同的IP地址，主機的移動在IP層就會變得透明。所有的ONU可以看作是一個節點，所有的終端從不同的接口接入網絡。在EPON內部的移動不需要切換。EPON的網絡結構擁有多個接入節點，這些節點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在兩個無線小區間移動時保持更好的連接。

    5）QoS

    目前EPON技術還可以區分業務、區分用戶提供不同的QoS保證。在移動通信的綜合接入中，需要考慮語音、數據、視頻、互動游戲等各種業務的服務質量保證。EPON通過區分業務等級，可以對不同業務提供不同的優先級服務，保證各種業務的QoS。

    4．總結

    網絡終端的發展、互聯網的普及、以及3G的到來都將促進多媒體移動業務的發展。把EPON技術應用于無線網絡，不僅可以充分滿足移動業務的綜合接入要求，其技術特點還可以很好的解決移動通信中軟切換和微移動等問題，提供更多的接入信道，實現動態帶寬分配，并能針對不同的業務提供區分等級的QoS保障。因此，在無線網絡的演進中，EPON是實現其傳輸層功能的可選技術之一。

    參考文獻

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    [3]GerryPesavento，MarkKelsey Passive Optical Network（PON）for the Broadband Local Loop，1999。