接入網系統中PON 技術的運用分析

毛宗元

（北京市合力電信有限公司，北京 102600）

0 引 言

接入網的功能是連接互聯網、城域網以及用戶。無源光網絡（Passive Optical Network，PON）是常見的接入網系統應用技術，屬于純介質網絡，具有光纖敷設簡單、電磁干擾小、接入操作流程便捷以及維護工作量低等優勢，能夠實現與傳輸制式、傳輸速度之間的高度匹配，更利于構建安全寬帶共享機制。因此，開展接入網系統中PON 技術的運用研究具有重要意義。文章主要分析接入網系統概念與可行性需求，闡述PON 技術概念與應用原理，討論與研究PON 技術在接入網系統中的運用。

1 接入網系統概念與可行性需求分析

1.1 接入網系統概念

所謂接入網系統，主要包括互聯網中骨干網到用戶終端之間的各類設備，其主要功能便是有效連接用戶與互聯網骨干網。通常情況下，接入網系統的整體長度會根據實際情況的不同表現為幾百米至幾千米[1]。基于接入網系統，骨干網絡中的網絡運營商得以為用戶終端提供良好的數字電話服務、數字語音服務等多樣化的網絡功能服務。

1.2 接入網系統可行性需求分析

接入網系統設計流程需涵蓋明確的設計目標、系統網絡規劃設計、系統網絡實現方式設計、系統功能設計、關鍵承載業務規劃設計以及技術先進性評估等工作內容。在完成接入網系統設計后，相關工作人員還需要從前瞻性、可靠性以及安全性3 個方面對接入網系統進行可行性需求分析，確保系統設計的合理性與科學性。

1.2.1 接入網系統前瞻性分析

網際互連協議（Internet Protocol，IP）分層架構是接入網系統設計的常用體系，該架構體系能夠充分滿足接入量持續增加的需求。通常來說，評判接入網系統設計是否具備良好的前瞻性，需要從以下5 個方面進行深入分析。一是接入方式設計是否足夠靈活，能否滿足多方網絡系統之間相互接通的互聯需求；二是傳輸實體設計是否多元化，能否切實滿足用戶多方傳輸的需求；三是接入網系統中業務和控制分層設計是否便捷，能否實現快速的新業務部署；四是接入網系統的整體網路性能是否高效，能否滿足用戶對低時延、高速率網絡傳輸的需求；五是接入網系統設計是否合理應用了多點分發，能否為用戶提供實時接收或拒絕信息的功能服務[2]。

1.2.2 接入網系統可靠性分析

接入網系統的可靠性分析主要針對系統中的服務標準層與業務需求，能夠綜合評價接入網系統是否具備滿足差異化業務的連接需求。不僅如此，可靠性分析還需綜合評價接入方式的斷網保護機制設計是否合理，在一種接入方式連接斷開后，能否及時啟動其他接入方式用以保證接入網系統的正常運行，并將接入方式錯誤信息進行實時反饋處理。

1.2.3 接入網系統安全性分析

接入網系統是否具備安全性是可行性需求分析中重點評價與分析的內容，也是初步評估接入網系統設計質量的主要參考指標。通常來說，接入網系統會承載大量的業務，如語音、文字、數據、視頻等，一旦受到計算機病毒或網絡非法入侵等，會造成用戶隱私泄露、數據丟失等安全問題。因此，接入網系統設計需應用相應的加密技術，如高級加密標準（Advanced Encryption Standard，AES）等，從而提高接入網系統的安全防護等級。

2 PON 技術概念及應用優勢

2.1 PON 技術概念

基于網絡拓撲結構的角度進行分析，PON 是一種以點到多點的網絡寬帶技術，可以根據實際情況靈活組成星型、總線型等網絡拓撲結構。基于PON技術的組網一般包括局端的光線路終端（Optical Line Terminal，OLT）、用戶側的光網絡單元（Optical Network Unit，ONU）等，在對網絡信號進行采集與整合的過程中，僅需用戶端的光網絡單元與局端光線路終端參與即可，無須利用其他有源設備。

2.2 PON 技術應用優勢

PON 技術在實際應用期間的主要優勢有以下4個方面：（1）結合實際情況，科學合理地利用PON技術可以在一定程度上達到節約光纖資源的目的；（2）由于PON 技術采用點到多點的樹狀拓撲結構，因此在實際應用期間的服務區域會更大、更廣；（3）PON 技術能夠有效實現網絡設備、光纖設備等相關網絡設備資源的共享，能夠進一步提高用戶端接入骨干網過程中的寬帶；（4）PON 技術在組網時無須利用有源部件，能夠在一定程度上增強無源光網絡在實際運行期間的穩定性與可靠性，有效避免了無源光網絡在雷雨天等惡劣天氣中受到雷電流或電磁場干擾的影響。同時基于此特性，也有效降低了無源光網絡在日常維護方面的維護與運營成本[3]。

3 PON 技術在接入網系統中的應用分析

3.1 MPCP 技術

多點控制協議（Multi-Point Control Protocol，MPCP）在接入網系統中的應用原理如下：首先，對用戶側的ONU 進行發現、認證以及注冊，然后對其距離、傳輸節點等相關因素；其次，記錄和報告用戶側的光網絡單元相關信息，報告內容主要是實際傳輸期間所存在的擁堵具體情況等；最后，結合實際情況對網絡中的寬帶情況進行有效檢測，以周期性處理模式保障用戶側光網絡單元的連接穩定性[4]。利用MPCP 技術可以對網絡中相關資源進行科學合理的優化處理，實現基于傳輸距離對實際傳輸質量與傳輸效果進行調控的目的，以此進一步提高網絡寬帶的實際利用率[5]。另外，MPCP 技術能夠強化網絡管理效果，對接入網系統實現全方位、多角度的實時監管效果，進而達到結合實際情況靈活調整寬帶資源的目的。基于具體控制策略為用戶端制定具有針對性的寬帶分配策略，以此達到對用戶寬帶需求的動態化處理效果。

MPCP 技術在接入網系統中的應用功能有以下幾方面。

（1）對網絡資源進行優化處理。通過距離測量特性能夠切實提高網絡寬帶的實際利用率，從而利用接入網系統中應用頻率較高的用戶側光網絡單元實現動態化寬帶分配模式，并為用戶提供高質量的網絡服務效果。

（2）解決多址尋址問題。對于接入網系統而言，其對于用戶側的骨干網絡接入授權時間較短，因此可能導致用戶若以長距離傳輸模式進行網絡服務時會存在網絡斷開、網絡延時等相關問題，而MPCP 技術便可以基于分割接入網系統中用戶實際傳輸距離的效果降低節點之間的有效傳輸距離，以此切實避免用戶出現網絡斷開與網絡延遲的問題，而且支持語音服務等相關實時性較強的網絡連接服務，實現以動態化管控效果對用戶接入授權進行優化并將其網絡延時降低至1 ms 以內。

（3）具有較強可擴展性。其能夠對傳輸內容進行有效加密處理，以此切實提高相關數據信息在實際傳輸過程中的完整性、安全性以及私密性，避免出現數據信息丟失、被竊取以及失真等相關問題，以此有效支持鏈路匯聚。MPCP 協議的基礎結構與分層模型如圖1 所示。

圖1 MPCP 協議的基礎結構與分層模型

3.2 ONU 自動識別技術

在接入網系統中應用PON 技術中的用戶側光網絡單元自動識別技術能夠實現以自動化模式對系統運行狀態進行實時調控，即無須人為方式便能夠使用戶側光網絡單元完成自動注冊與處理，同時生成全新的用戶側光網絡單元報告并發送至以太網無源光網絡（Ethemet Passive Optical Network，EPON）[6]。ONU自動識別技術的應用原理如圖2 所示。

圖2 ONU 自動識別技術的應用原理

ONU 自動識別技術在接入網系統中的應用要點有以下2 個方面。（1）ONU 在接入網系統中進行注冊期間可能存在沖突現象，導致ONU 注冊失敗，即授權錯誤，進而致使網絡連接斷開或造成網絡高延遲現象。為有效避免ONU 注冊失敗問題，則需要確保在ONU注冊既定窗口時間內完成所有應答環節。同時，接入網系統在實際運行期間的延遲時間具有較強隨機性，因此接入網系統能夠在一定程度上延長既定窗口的開放時間，從而提高ONU 注冊成功率。（2）當接入網系統注冊過程中出現沖突現象后，ONU 自動識別技術可以在一定范圍內對沖突類型進行判定，若處于判定范圍內則可以對沖突進行跳過并繼續進行注冊、授權等相關步驟，從而大幅提高接入網系統在實際運行期間的響應效率與相應質量。一般情況下，ONU 既定窗口時間通常為1 s 左右，在此段時間內ONU 自動識別技術便可以對存在沖突的注冊過程中的既定窗口時間進行跳過，以此避免增加重復的注冊內容，避免對接入網系統的寬帶服務質量造成影響[7]。

3.3 復用技術

對于復用技術而言，其在接入網系統中的應用原理分為上行方面與下行方面。首先，在接入網系統的上行過程中應用復用技術，能夠將上行寬帶資源有效共享至各個網絡單元，同時各個網絡單元時隙能夠按需調用相關網絡機制，以此達到明確各個網絡單元中所需傳輸的信息包，從而達到無論網絡傳輸過程中是否發生沖突，則網絡單元都會基于網絡機制與傳輸原則對信息包進行傳輸與共享。其次，在接入網系統的下行過程中應用廣播數據傳輸，能夠確保所傳輸的信息包有效被同一個廣播域內的所用終端用戶進行接收。最后，基于各個終端用戶調用需求對信息包進行有效甄別，如基于廣播IP 地址判斷是否接收信息包或丟棄信息包。當廣播域中每發送一個信息包后，其中的用戶終端便會對信息包進行識別與判斷，此過程會持續性地重復進行，直至無信息包廣播。

復用技術的順利應用主要由GPON 封裝方式（GPON Encapsulation Mode，GEM）端口、傳輸容器以及ONU 共同支持。其中，PON 處理邏輯主要與傳輸容器相連接，以此有效保障信息包在實際傳輸過程中能夠基于信息包包頭內容被順利識別與分配。

4 結 論

為切實提高接入網系統在實際運行期間的寬帶質量與數據信息傳輸效率，應當結合實際情況將PON 技術有效應用于接入網系統中。利用MPCP 技術、ONU 自動識別技術以及復用技術等相關技術優化接入網系統在數據信息接收與發送期間的流程和質量，以此進一步提高接入網系統的整體寬帶效率，為用戶提供優質的網絡服務效果。