寬帶接入網規劃與網絡管理關鍵技術

羅興宇

摘 要 隨著人們生活水平的不斷提高和人們生活內容的不斷改變，現階段網絡視頻點播、網絡電視直播、可視電話等寬帶應用業務開始出現在人們的日程生活中。同時，社會大眾對于寬帶接入網提出了更高的要求。現如今，電信業的發展方向已經集中在了網絡融合這一關鍵技術上。EPON系統正是由于其高寬帶、低成本的優勢，已經占據了有線接入市場一大部分比例，WiMAX系統的接入便捷性，已經成為無線接入市場的最佳選擇。文章針對已有的PON網絡規劃進行研究，同時對PON與WiMAX融合接入網絡規劃也進行了較為系統的分析。

關鍵詞 網絡規劃；PON；WiMAX

中圖分類號：TN915 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）07-0036-02

隨著信息化時代的到來，網絡已經融入人類生活的各個角落，各種移動通訊設備、移動數據接收設備正悄無聲息的改變著人們的生活方式。未來世界將是一個網絡世界，可以預見網絡視頻點播、移動可視電話等業務，將成為未來寬帶業務的主要內容。PON網絡規劃的成本主要是有兩方面組成，一方面是人力成本，另一方面是資源成本。其中人力成本主要是有光纖放置成本，也就是在光纖管道建設過程中，開挖管道或者說光纖架空明線而出現的成本。但隨著部署技術的不斷完善和設備的不斷升級，無源網絡設備大大提高了光纖部署安裝的效率，同時也降低了對安裝公認技術技能的要求；資源成本的組成部分包括OLT、ONU、光分路器等等，但在實際實施過程中管道成本所占比重較大，且標準較為統一，所以這幾項內容作為一般性考慮因素。PON與WiMAX融合接入網的規劃要比兩者其中任何一個單獨網絡規劃難度系數更高，究其原因是需要對兩種不同接入網技術進行關聯性研究，而且要保證兩種規劃方式維持在資源成本最高限額以內。當前PON網絡規劃研究的主要內容就兩點，一是研究設備安裝的具體位置，ONU和光分路器的安裝位置，這些位置的確定需要涉及到K均值算法等；二是研究光纖連接路徑，就是要對光纖路徑的復用進行充分考慮，并研究在約束條件下的光纖部署規劃。本文針對已有的PON網絡規劃進行了較為詳細的研究，同時對PON與WiMAX融合接入網絡規劃也予以了系統分析。

1 寬帶接入網的關鍵技術分析

1.1 融合接入網方案

當前WiMAX和EPON融合方案是把EPON作為WiMAX網絡中BS與骨干網之間的Backhaul網絡方案，同時在該融合方案研發的基礎之上，提出MAC協議OLT集中處理PHY層拉遠至ONU方案。

1）EPON作為WiMAX網絡中BS與骨干網之間的Backhaul網絡方案。WiMAX與PON網絡的連接是通過ONU所提供的以太網口實現的，而且在經PON網絡接入WiMAX接入服務網絡網關。這種網絡方案是把EPON用來作為WiMAX基站的接入傳輸方式，并根據目前主要的商用WiMAX與EPON設備進行具體網絡實施，進而全面降低網絡運營商在基站和寬帶接入上投入過多成本。Backhaul網絡方案的出現為WiMAX和EPON的融合提供了新的方式，該網絡方案最大的不足之處就是OLT與BS之間的溝通問題，兩者直接無法實現數據上的有效調度，所以無法實現兩系統帶寬的充分利用和QoS的最優化。

2）基于副載波調制的RoF方案。RoF方案的核心內容就是將基站的MAC層處理和物理層的基帶信號處理全部融合在OLT處，并通過射頻副載波調制技術實現EPON數據和WiMAX多個BS射頻信號的光纖快速傳輸。我們在ONU處設置WiMAX天線設備，是為了將光解調解為射頻信號，然后直接傳輸至天線處，這樣就可以實現多種BS信號的WiMAX天線傳播。之所以RoF方案現在應用范圍較為廣泛，主要是因為這種網絡系統中遠端設備ONU較為簡單，但這種方案同樣也有一些不足之處，單獨的ONU所占中的射頻信號較為固定，每次發送均需要一個波長傳輸WiMAX射頻信號，這樣肯定會在一定程度上增加系統運行成本，而且降低帶寬利用率，無法對WDM PON和WiMAX融合后帶寬進行全面有效調度。隨著傳輸距離的不斷增長和PON網絡分支比的增加，光纖色散效應和非線性效應越發嚴重，直接影響著射頻信號質量的急劇下降，極大制約著傳輸距離和應用場景的

完善。

3）MAC協議OLT集中處理PHY層拉遠至ONU方案。現在OLT方案融合了WiMAX網絡MAC層處理技術，WiMAX數據在EPON網絡中的傳輸時按照MAC PDU為單位進行傳輸的，而且OLT需要根據MAC PDU連接服務流QoS參數要求進行可靠合理設計，并完全按照ONU上行EPON業務帶寬和WiMAX連接帶寬兩方面的要求，因此OLT可以根據EPON網絡和WiMAX網絡要求進行系統融合帶寬分配，這種方式將極大提高帶寬分配率。多點接入到邊緣節點集中式管理不僅可以有效提高無線頻率資源，同時還能夠將頻譜利用率和系統容量的提高加以實現。

1.2 網絡規劃

EPON和WiMAX融合接入網的網絡規劃設計一定要全面考慮無線網絡規劃小區覆蓋面及相應的覆蓋率，此外還要對周邊載噪比和信道分配等WiMAX網絡規劃進行細節分析。在完成了規劃設計之后，我們就可以對ONU和光分路器的安裝位置和PON個數進行研究。用戶需求得到滿足之后，網絡部署方案成本就能夠實現最佳化，這對于融入接入網的部署與改革有著非常大的幫助。

2 PON網絡規劃研究

2.1 MHMP算法

該算法目前在學術界中的定義還沒有統一結論，而且對算法的具體內容進行分別設計。其一，OBD級數。對于多級分光的PON網絡，其中一個OBD級數指的是此OBD中距離OLT最近的ONU層級數，換句話說根據距離ONU的遠近將OBD分為，一級、二級等；其二，PON組。在PON網絡中，任何一個OLT PON 所配置的ONU和OBD共同組成統一的PON組，進而不斷對整個系統結構進行優化。endprint

2.2 MFR算法

遺傳算法是20世紀80年代興起的一種人工智能算法，該算法經過將近三十年的發展在實際應用中積累了大量經驗，目前已廣泛應用于工業生產中的各個領域。遺傳算法最根本的思想就是達爾文進化論，通過自然條件的選擇，優勝劣汰。該算法能夠適用于很多系統中，具有極其強大的適應生存能力，在較大規模網絡光纖選路優化問題中有著非常重要的應用。

通過該算法將系統參數進行優化，在實際的工業控制中確保其穩定性。所以，當前很多學科在運用算法進行一系列問題研究時，首先考慮使用的算法就是遺傳算法。將遺傳算法應用到實際的數學模型中，便可以獲得該數學模型所對應的更為優化的各種參數。

3 基于啟發式算法的PON和WiMAX融合網絡規劃

OLT的結構形式有很多種，我們這里主要研究的是融合型OLT。同時它又包含了兩種ONU方式，其中一種是固定接入式ONU，另外一種是基站式ONU。兩者最大的區別就在于傳輸形式和傳輸基礎不同。融合型ONU最重要用途就是提供商務接入點SAP，用于用戶與用戶之間的連接。這里所使用的連接方式為PMP點對多點，這樣能夠方便一個用戶向多個用戶的同一時間發送數據。動態寬帶分配就是用戶接入核心網的關鍵技術。融合網絡方法有2種網絡規劃方式和特性，一種是帶有限制條件的帶寬接入式，能夠實現PON網絡連接；另一種是無線網絡接入方式，能夠實現WiMAX網絡連接?，F在寬帶接入網絡規劃和網絡管理研究領域中的重點研究方向就是這兩種融合方式的結合，以使得網絡規劃特點能夠實現技術或結構互補，盡量完善系統總體效果，實現網絡規劃應用最佳形式。

就目前的研究成果分析可以得到，啟發式算法是實現融合網絡規劃設計的最佳方式之一。啟發式算法最大的優點就在于能夠從一定范圍內選擇一個最佳的解決方案，其不足之處是所選擇的最佳解決方案并能絕對保證驗證的準確性。通常情況下，啟發式算法主要應用于實際問題的解決過程中，在一定程度上是能夠幫助獲得較好的解決方案。但PON和WiMAX這兩種網絡規劃結合過程，需要我們重點研究有線和無線的連接方法，進而將兩組資源實現共享，保證成本在最佳控制范圍以內。WiMAX小區劃分需要考慮多方面因素，要根據用戶需求估算出用戶帶寬，并計算出最小信道容量。之后再根據計算得出的最小信道容量值、信道容量與小區面積的比例，設計最佳小區半徑。融合性ONU初始設計位置就是一個小區的中心，實際上并不是任何一個地方都能夠或者都適合設計基站，只有ONU初始設計文職確定之后，我們才可以進行現場勘查，然后得到適合安裝融合性ONU位置的信息。用戶在選取基站位置時，要對潛在基站位置進行總結歸納，選取離ONU距離最近的初始位置作為基站位置，之后逐步驗證調整后的小區劃分，不符合覆蓋要求的，可以進一步增加小區來驗證調整盡可能的充分覆蓋。

4 結束語

目前，寬帶已經成為國內各大移動運營商的主營業務之一。而且在未來可預知的時間內，寬帶技術必然成為各個運營商的主要競爭環節，這對于我國寬帶接入網規劃與網絡管理關鍵技術的發展有著非常大的影響。從某種意義上來說，這些技術的創新與發展既關系著我國國防建設，同時又與人們的生活息息相關。本文從一些基本理論出發，簡要的對這兩點進行了分析，在今后的工作中，筆者將繼續立足于我國國情進行該領域的深入研究，以期能夠提出更多有價值的成果。

參考文獻

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