面向21世纪的宽带接入技术——以ATM为基础的无源光网络<2>

3.3 传输会聚层要求

____传输会聚层负责OLT和多个ONU之间
在下行方向和上行方向ATM信元传输的正确开始和运行。它帮助OLT和ONU的发送和使接收机调准在
正确的光功率电平上，避免上行ATM信元的碰撞和控制每个ONU的上行传输。

（1）TC层基本要求

____PON的寻址可以利用ATM信头的全部
12bit
VP域，为了避免ONU的寻址表太大，有效地利用PON资源，ITU-T规定每个PON的最大VP数为
4096，系统的最小寻址能力为64个ONU。

（2）帧结构

____下行接口由连续的时隙流组成，每
一时隙包含53个字节的信元，其中每28个时隙插入一个物理层维护管理信元(PLOAM)，其余为ATM
信元。155Mbit/s下行帧包含2个PLOAM，共56个时隙长，而622Mbit/s下行帧包含8个PLOAM，共
224个时隙长。

____上行帧包含53个时隙，每一个时隙
包含56个字节，其中3个字节是开销字节，其内容由OLT编程决定。开销包括三部分，首先是防卫
时间，用来防止上行信元间的碰撞，最短长度4bit。其次是前置码，用作比特同步和幅度恢复。
最后是定界符，用于指示ATM信元或微时隙的开始，
可用作字节同步。开销的边界是不固定的，以便容许厂家使用其专用的接收机。图3和图4分别
给出对称的155Mbit/s和非对称622/155Mbit/s
PON的帧结构。另外，上行时隙可以包含一个分割的时隙，由来自ONU的大量微时隙组成，MAC协
议可利用它们来传送ONU的排队状态信息实现动态带宽分配。

（3）授权（grant）信号

____OLT发送授权信号给每一个ONU，当
ONU收到自己的授权信号后才能发送上行信元。通常，每一个PLOAM有27个授权信号，每一帧仅需
要53个授权信号，53个授权信号映射进下行帧的前两个PLOAM信元，于是第2个PLOAM的最后一个授
权信号区填充空闲授权信号。
对于622/155Mbit/s 非对称PON，余下的6个PLOAM信元的授权信号区全部填充空闲授权信号。
一个授权信号的长度为8bit，在测距协议工作期间可分配64个值对32个ONU进行寻址。这里32是考
虑了每个ONU的可用带宽和可用光功率预算后可以连到一个OLT的最大ONU数。
剩余的授权值可以用作诸如对分割时隙的寻址等其他用途，标准规定有不同类型的授权信号，分
别用作数据信息授权、PLOAM授权、分割的时隙、测距时隙、空闲时隙和保留时隙等。

（4）循环冗余校验

____为了对付比特差错，特别是防止
PLOAM净负荷出错，APON采用了循环冗余校验（CRC）方法，可以检出最多3bit差错。由于授权丢
失仅导致某些额外的信元延时，因而不宜作纠错，否则授权组的纠错会导致错误纠正的授权。届时
两个ONU
同时发磅信元会导致上行信元的碰撞从而丢失两个信元。此外，由于测距协议和OAM流可以对付
消息的丢失，因而消息的丢失不会十分显著。

（5）搅动（churning）

____由于PON固有的组播特性，为了保证
信息有起码的保密性，APON采用了所谓的搅动措施。这是一种介于传输系统扰码和高层编码之间
的保护措施，这种搅动功能实施信息扰码并能为信息保密提供低水平的保护。这种方法比较简介，
附加成本很低，仅需700个门电路即可。具体方法是，在OLT要求下用ONU送出的搅动键使下行信元
在TC层进行搅动，搅动是对点到点的下行连接进行的，并能按每一VP实现使能和止能功能。搅动
键可以连续和迅速地更新以对付所选择的普通文本攻击，更新速率至少每秒（甚至100ms）一个
ONU。如果业务所需的安全性要求很高，
普通搅动性能仍不满意时，则可以在TC层上面的更高层上应用合适的加密机制。

____搅动键功能使用3字节，利用随机产
生的3字节数和从上行用户信息中提取的3字节信息的“异”运算可以搅动键。

____目前的基本共识是：点到点通信的
安全由TC层安全措施来保证，而广播业务可以在业务层保护，例如按次付费电视（PPV）只在服务
器和机顶盒上编解码，PON系统不再对信元编码。其他尚有一系列保密措施建议就不再一一讨论
了。

3.4　测距方法（ranging）

____由于APON系统工作于点到点方式，
为了防止各个ONU所发上行信号发生冲突，OLT需要有一套测距功能来测试每一个ONU与OLT之间的
逻辑距离，并据此来指挥ONU调整其信号发送延时，使不同距离的ONU所发送的信号能在OLT处准确
地复用在一起。

____ONU的安装有两种方法：

____方法A:ONU的序列号码由网络操作
系统在OLT注册。

____方法B:PON系统有一套自动检测机制检测ONU的序列号
码（或唯一的软编码数）。

____无论采用哪一种方法，ONU的测距均
有两种可能的方法开始。第一种方法是网络运营乾知道有一个新的ONU连入网中时使能测距过程，
完成测距（或超时）后自动停止测距。第二种方法是由OLT周期性地自动地开始测距，测试检查是
否有新的ONU连入网中。查询频率可编程以便在网络操作系统指挥下使测距窗口可以每毫秒或每秒
打开。

4 传输性能要求

4.1 抖动性能

（1）抖动传递特性

____ITU-T要求ONU的抖动传递特性应符
合图5的要求，此时输入正弦抖动应能允许达到图6所示的模板水平，其具体参数符合表中的要求。

（2）抖动容限

____ONU应至少能容忍按图6模板所施加
的输入抖动，具体参数符合表中的要求。

（3）抖动产生

____抖动产生规范也仅适用于ONU。
ITU-T规定当下行输入没有抖动时，使用1.3MHz测量带宽所测得的ONU产生的均方根抖动不应大于
0.02UI*。这一规定与目前其他ITU抖动建议均趋向采用峰峰抖动的作法不一致，因而有可能在将
来修改，以便统一采用更加合理的峰峰抖动规范方法。

4.2　误码性能

____ITU-T目前规定跨越整个PON系统的
误码率应优于10*，其目标误码率指标应优于10*。上述指标相对我国接入网体制的规定而言偏
松，特别是10*会导致接入网部分所吃指标过大，影响全程端到端误码性能的总指标。但对于绝大
多数的实际应用，端到端通信的距离是很短的，因而10*指标仍然是满意的。

4.3　延时性能

____ITU-T规定，在参考点T-V（或a-
v）之间的平均信号传递延时应该小于1.5ms，该指标主要是作为电话业务的指南。在ATM层的ATM
信元延时变化要求参见I.356建议*。

5　结束语

____在接入网中采用无源光网络技术曾
经是很多电信运营公司长期以来追求的理想。然而，随着技术的发展、市场的放开和竞争的加剧，
这种技术除了少数十分发达的国家（德国和日本）已经或正在获得发展外，其性能价格比并未为多
数国家所接受。随着多媒体时代的到来，全球信息基础设施的兴起以及三网融合大趋势的发展，以
ATM为基础的宽带无源光网络应运而生。这种技术进一步改进了传统窄带PON的弱点，具有更好的
性能价格比，在众多现有接入网技术中具有明显的综合技术优势，其标准化工作已基本完成，设备
研制正在加紧进行，预计1999年就可问世。届时一种全新的面向21世纪的宽带接入技术将应用接
入网中，经受市场的严酷检验。