吉比特无源光网络GTC层关键技术研究

论文摘要

随着近年来Internet的普及和宽带应用的发展,光纤到户(FTTH)作为接入网发展的最终目标,被广泛认为是一种理想的综合接入方案。在各种光接入技术中,而GPON技术能支持多种速率、全业务的QOS保证、强大的生存性、高效率等独特的优势,以及充分考虑运营商的意见,被认为是今后宽带接入网的最好的选择。因此研究GPON技术,特别是研究GPON的关键技术具有非常重要的地位。GPON关键技术的研究对接入网的光纤化以及全光网络的实现具有非常重要的现实意义。本论文是以某通信设备制造商的产品研发为背景,跟踪分析了GPON的标准化进展,综合考虑了光网络发展方向、运营商部署、目前技术实现条件等因素。要最终实现商用的GPON网络,还有许多关键技术需要解决。其中至少包括:用户信息的安全性、保护技术、TDM处理技术、GEM封装技术、测距及时延补偿、快速突发同步技术、媒质接入控制技术等。论文围绕GPON网络中GTC层的三个关键技术展开,主要的研究工作包括:(1)研究国际标准及行业标准,讨论GPON的体系结构和封装方式,重点讨论了GEM封装方式,这是GPON区别于EPON能够支持全业务的基础;(2)研究了测距与时延补偿技术,OLT(光线路终端)通过测距来掌握每一个ONU(光网络单元)的精确的RTD(往返时延)值,ONU必须严格地按照授权来发送数据,这一方法可以避免上行带宽冲突并使得所有ONU具有相同的逻辑距离,为上行带宽分配的研究作好铺垫;(3)讨论了动态带宽分配(DBA)基本原理和算法研究现状,通过性能分析并考虑目前的技术实现条件,对一些有代表性的算法进行了优缺点的比较;(4)提出了一种GPON的上行动态带宽分配算法,这种算法符合规范的要求,采用这种算法可以实现一种满足多业务服务质量等级要求的动态带宽分配方案;(5)采用OPNET网络仿真软件建立了一个仿真模型,其中包括系统设计、业务源模型、ONU模型、OLT模型、Sink模型,仿真结果证明了该算法的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 光接入网技术及其特点
• 1.2 光接入网的应用与发展
• 1.3 现有无源光网络技术
• 1.3.1 基于ATM的宽带无源光网络（APON）
• 1.3.2 基于以太网的宽带无源光网络（EPON）
• 1.3.3 吉比特无源光网络（GPON）
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 GPON系统
• 2.1 GPON的系统结构与工作原理
• 2.1.1 GPON的系统结构
• 2.1.2 GPON系统传输复用工作原理
• 2.2 关于GPON技术的G.984系列标准
• 2.2.1 G.984.1（G.gpon.gsr）
• 2.2.2 G.984.2（G.gpon.pmd）
• 2.2.3 G.984.3（G.gpon.gtc）
• 2.2.4 G.984.4（GPON OMCI规范）
• 2.3 GPON系统分层
• 2.3.1 GPON系统层次模型
• 2.3.2 GPON协议栈
• 2.4 GPON TC层帧格式
• 2.4.1 GTC帧格式概述
• 2.4.2 GTC下行帧格式
• 2.4.3 GTC上行帧格式
• 2.5 GPON的关键技术
• 2.5.1 GPON的媒质接入控制技术
• 2.5.2 快速突发同步技术
• 2.5.3 GEM封装
• 2.5.4 测距及时延调整技术
• 2.5.5 动态带宽分配技术
• 2.5.6 用户信息保护与安全性
• 2.6 本章小结
• 第三章 GEM帧的封装
• 3.1 GEM帧的功能
• 3.1.1 GEM帧结构
• 3.1.2 GEM帧定界
• 3.1.3 GEM分片机制
• 3.2 GEM帧封装举例
• 3.2.1 GEM对TDM数据进行封装
• 3.2.2 GEM对以太网数据进行封装
• 3.3 本章小结
• 第四章 GPON的测距与时延补偿技术研究
• 4.1 测距与时延补偿的基本原理
• 4.2 测距方法介绍与比较
• 4.2.1 扩频测距法
• 4.2.2 低幅低频正弦波测距法
• 4.2.3 带内开窗测距法
• 4.3 GPON系统的测距技术
• 4.3.1 GPON测距理论基础
• 4.3.2 GPON系统测距相位参考点与参数计算
• 4.4 本章小结
• 第五章 GPON系统的上行动态带宽分配
• 5.1 GPON的复用机制和T-CONT
• 5.1.1 GPON的复用机制
• 5.1.2 传输容器T-CONT
• 5.2 DBA的报告模式
• 5.2.1 SR-DBA模式
• 5.2.2 NSR-DBA模式
• 5.3 本章小结
• 第六章 动态带宽分配算法研究
• 6.1 分级轮询动态带宽分配算法
• 6.1.1 分级轮询带宽分配算法描述
• 6.1.2 具体算法描述
• 6.2 仿真试验及性能分析
• 6.2.1 仿真系统总体设计
• 6.2.2 业务源模型设计
• 6.2.3 ONU模型设计
• 6.2.4 OLT模型设计
• 6.2.5 sink模型设计
• 6.3 仿真结果及分析
• 6.4 本章小结
• 第7章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录