无源网络有线电视全业务接入系统(下)

罗任翔 刘伟平 陈舜儿 黄红斌 郑力明

　　3 实现系统的关键技术

　　基于EPON的有线电视全业务接入系统的核心技术EPON是一种基于无源光网络的采用以太帧格式来实现数据、话音、视像等传输的接入技术，该系统具有十分明显的优势。实现系统的关键技术主要有突发信号的接收技术、动态带宽分配技术、QoS的实现技术和系统的安全技术等。

　　3.1 突发信号的接收

　　由于EPON上行用TDMA方式，对于OLT来讲,存在多个信号源(ONU)。ONU与OLT之间的不同距离以及线路特性上的差异,会造成各ONU的发送功率相同,OLT接收时却各不相同,这就对OLT端的接收机提出了突发接收的要求。

　　解决突发信号接收问题的一个方法是调整ONU的发送功率,使得OLT接收到的各ONU信号功率电平相等。但这种方法将使得ONU端发送机的设计变得更为复杂,发送功率调整后还可能对信号抗干扰性能有负面的影响,同时也使得OLT和ONU之间的控制协议复杂化,对系统的整体性能带来较大的影响。现在人们采取的方法是在OLT端使用突发接收机,采用各种突发接收技术来接收突发信号,如直流耦合、交流耦合等。

　　3.2 动态带宽分配（DBA）

　　在EPON系统中，在系统负载比较大或系统提供对带宽要求比较高的业务或用户对带宽有特殊需求等情况下，为了更好地为各用户提供各种业务，满足用户的特殊需求，并且提高上行带宽利用率，灵活的带宽分配策略和算法是非常重要的。

　　带宽分配分为静态和动态两种，静态带宽由打开的窗口尺寸决定，动态带宽则根据ONU的需要，由OLT分配。DBA技术是MAC层技术的关键，它直接关系到上行信道的利用率和数据时延，另外，DBA所具有的灵活性为进行服务水平协商（SLA）提供了很好的实现途径。

　　实现带宽动态分配的关键在于如何获得ONU的实际状态，各种DBA算法获得ONU状态的手段不同，目前MAC层争论的焦点就是DBA算法和802.3.ah标准中是否确定统一的DBA算法。目前的方案是基于轮询的带宽分配方式，即OLT采用轮转的方式对各ONU进行轮询，ONU在传输的有效数据流中嵌入其缓冲区内等待以太数据包发送请求控制信息，OLT对各个ONU大小不一的带宽请求信息按照限定最大发送窗的分配方案分别进行授权。

　　3.3 服务质量QoS的实现

　　如何保证用户所要求的服务质量得以实现是接入网必须面对的问题,由于以太网技术固有的机制，不提供端到端的包延时、包丢失率以及带宽控制能力，因此难以支持实时业务的QoS。如何确保实时语音和IP视频业务在一个传输平台上以与ATM和SDH的QoS相同的性能分送到每个用户，是一个亟待解决的问题。EPON倡导者从几个方面着手解决这个问题，主要有资源预留和区分服务等级这两种技术应用到EPON中来,也就是说,EPON可以像区分服务那样为不同服务质量要求的信号设置不同的优先级,保证信息包按照优先级进行传递。另外,EPON还可以采用保留带宽的方式,为一些需要保证响应时间的业务提供高速通道,例如传输语音业务，以确保POTS业务的质量，避免这类业务与数据业务之间的竞争。近来,随着多协议标签交换协议标准的确立,可以预见,EPON服务质量的保证必将在不远的将来得以实现。

　　3.4 安全性

　　在EPON系统中下行是以广播的方式实现数据的传输,如果一个恶意的ONU设置为混杂模式,就可以接收到所有的下行信息,因此安全性是一个很重要的问题。一般来说,加密和解密可以在物理层、数据链路层以及更高的协议层实现。ONU为了使自己的信息不被其他ONU读懂，要求OLT在发送数据信息前按每个ONU自己提供的密码(搅动键)在传输汇聚层进行搅动加密，也可以考虑在高层使用适当的密钥对数据进行扰码。不过在MAC层以上实现的加密技术将只对MAC帧的负荷信息加密,帧头信息则没有加密，这种方案可以防止恶意的ONU获取负荷信息,但是其他ONU的地址还是有可能被恶意的ONU截取。在物理层实现的加密,将对整个比特流(包括帧头和CRC)进行加密。在接收端,物理层首先对数据进行解密，然后将解密的数据传递给MAC层验证。因为每个ONU采用不同的密钥,即使是收到别的ONU的数据帧,也不能够将其解密成具有正确格式的帧,因而不会被MAC层接受。在这种方案中,恶意的ONU不能获得任何信息，但是这种方案要求OLT的物理层对不同的ONU使用不同的密钥,这对物理层来说是很难实现的。

　　4 结语

　　有线电视运营商日益面临有线接入网络的“瓶颈”，EPON系统可用于传输声音、数据和视频，是实现多媒体传输的很好的解决方案。

　　基于EPON的有线电视全业务接入系统是在HFC基础上以EPON技术为核心的全业务系统，它可以向客户提供可靠的服务质量与双向全业务服务，将传统的有线电视网、PSTN、数据网合而为一,方便灵活地实现用户话音/数据业务、Internet和多媒体业务等的接入，打破了阻碍宽带业务发展的所谓“最后1 km”的容量“瓶颈”，是利用CATV传输网络实现CATV、PSTN、数据网三网合一的良好解决方案。

　　可以预见，有线电视运营商利用EPON技术建立基于以太无源光网络的有线电视全业务接入系统，可以向用户提供服务质量保证的交换式服务，在现有的HFC接入网络上提供更多的带宽，在节约成本的情况下为商业用户和居民用户创造出新的业务服务，同时增强企业竞争力。 （全文完）
摘自《中国有线电视》