从表中我们可以看到:针对不同的业务,需要的带宽不同。对服务质量(QoS)以及服
务等级(CoS)的要求也差异很大。
为了确保与IEEE 802的结构兼容,EPON采用了点到点仿真技术,使得EPON介质成为一系列点到点链接的组合。根据
IEEE 802.3ah规定,EPON系统物理层传输的是标准的以太网帧,对此,802.3ah标准中采用逻辑链路标识方式(LLID),为每个不同的ONU分配一个不同的LLID。这样每个ONU只能接收带有自己的LLID的数据报,其余的数据报丢弃不再转发。
在这样一个接入网中,每个ONU可能会有一个或者多个用户,而每个用户可能会有一种或者多种业务。而每个业务(如视频、语音和数据)可能会有不同的服务等级(CoS),对服务质量(QoS)有不同的要求。
a)LLID的分配
* 每个ONU分配一个LLID
在这样的配置中,OLT会分配给每个ONU一个不同的LLID。这样,从带宽分配机制上,将会变成一个分级的带宽分配结构。上层的OLT负责ONU的带宽分配,根据ONU的请求和网络现状,分配给每个ONU的一定的带宽;而ONU根据自身业务种类和业务的要求,再进行带宽分配。如下图所示:
不同等级的带宽分配方式
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这种分配方法最大优点在于,因为带宽分配过程中会产生很多MPCP管理帧,而这些帧的传递会浪费大量的带宽。采用这种方法,可以减少管理帧的传递,提高带宽利用率。但是采用分级的带宽分配的方式存在如下问题。
按照“完全优先级队列”的带宽分配方式 在这种带宽分配方式中,所有的业务只有在更高级别的所有业务传递完成后才能进行传递。有两种方法来实现:
ⅰ)ONU中业务的抢占式排队
在这种传输机制中,低优先级的业务艰难生存。因为当OLT分配给ONU的时间窗到达的时候,ONU根据相应的授权,进行业务的传递,数据的传递根据业务的优先级进行排序,逐步发送。
与此同时,当新到达的数据包拥有更高的优先级的时候,它们就会抢占那些正在等待发送的低优先级的数据的时隙。那些低级的业务就会被迫留在缓存区内等待下次发送。这样的状况可能会发生很多次,导致低优先级的业务会经过很多个周期的延迟。如果这个业务的优先级越低,那么这种时延的时间可能会更长。
这种机制带来的另外的一个问题就是传输包的变化。由于上报的数据和ONU请求的数据不同,传输包会和上报内容不一致。考虑到和IEEE 802.3兼容的问题,很有可能会出现以太数据无法成帧的尴尬局面。
ⅱ)ONU中非抢占式排队
在ONU中使用非抢占式排队的传输机制,会减轻低级 业务延迟大的局面。但是将会带来新的问题。
在这样传输机制中,OUN会根据预先上报的请求的队 列,依次进行数据的传递,即便是有更高级别的业务需要 传递,ONU也不会响应。
这样做一个缺点就是由于新的业务的传递,都要等到 上一个传输周期完成后,经过本次ONU的请求以及OLT 的响应后才能进行。所以会增加数据排队的时延。下列表 格表明对于高优先级的业务时延周期会有1ms。
表格:高优先级的业务时延为1ms.
非抢占式传送机制带来的时延对于那些高级别的业务像系统告警、失效指示等等会带
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来很大的问题。对于那些如语音、视频等时延要求小的业务来说,这种传送机制将很难保证这类业务的传输质量(QoS)。如ITU-T G.114中对于语音业务的规定一样,要求语音在接入网中的时延要小于1.5ms, 在EPON系统中,除非采用特殊的方法,否则时延很难控制在该范围内。 通过以上的分析可以看到,如果仅仅采用分配给一个ONU一个LLID的方法,很难保证业务的公平性,对业务也很难提供保护。
* 基于业务分配LLID
为了解决EPON系统中分配ONU一个LLID过程中遇到的各种问题,采用针对不同业务分配不同LLID的方法(如下图示)。
该方法是目前简单而又最有效的方法。这样一方面消除了在ONU处重新进行带宽分配和业务整合的工作,将所有的工作都统一由OLT进行集中监管、调度和分配。OLT接受来自带有不同LLID的业务上报(Report)的请求,然后通过门(Gate)消息分发给不同业务的授权。这样的话,OLT可以很容易的限制一个业务的带宽而给其他的业务分配更多的带宽。在这样的系统中,ONU也变得非常简单。在这种方法中,由于每个业务需要分配一个LLID,因此需要占有更多的开销。
每种业务一个LLID(单级带宽分配)
这种分配方法保证了各个用户或业务可以保证公平性,有利于保 证业务的QoS(服务质量),尤其对时延敏感性业务,可以降低接入时 延。
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b)EPON的可靠性
在EPON系统的网络拓扑结构中,主要有树形、星形等结构。无论采用何种网络结构,业务都是通过OLT、主干光纤
(trunk fiber)、分支光纤(branch fiber)然后到达每一个ONU。
如果OLT或主干光纤发生故障,整个系统就会陷入瘫痪。这样的网络结构是非常脆弱的,无法适应现代网络运营的要求。
EPON网络故障造成的损失十分巨大,它不仅使现有的业务无法运营,使运营商无法获取相关的收益,更为严重的是它会降低运营商在用户心中建立起来的信誉,增加用户的离网率。 因此,在当今网络保护显得越来越重要的情况下,对于EPON采用必要的自动保护倒换(APS),不仅能有效的解决业务传递的连续性;更可以提高EPON系统的生存性、稳定性;提供业务的服务质
量,同时也将提高运营商的收益。
为了解决现有网络系统中存在的缺陷,需要把APS技术运用到EPON系统中,建立新型的具有自愈功能的EPON系统,满足运营商运营的要求。
EPON自愈网是基于传统的EPON结构所建立的一种新型网络。它与传统的EPON系统相比,具有控制简单、生存性强等突出特点。
所谓网络自愈,是指无需人为干预,网络在极短的时间内从失效的故障状态自动恢复传输所携带的业务,使网络具备一种可替代的传输路由。 具有自愈功能的EPON系统主要针对系统应用中的一些故障做保护,EPON系统的故障可以分为线路故障、设备故障两大类。针对这两类故障实施的保护也有两种。
ⅰ)线路故障:主要分成主干光纤故障和枝干光纤故障。
* 主干光纤故障或光纤插损过大:由于EPON系统是通过光纤和很多无源光器件进行传输的,因此主干光纤或者光无源器件发生故障时,会影响整个系统的业务传输。主干光纤的故障主要有光纤断裂或者损坏,或者由于外界的力量产生扭曲、变形使插损超过门限值导致业务中断。该类型故障产生的后果就是整个系统无法正常工作,该类型的故障优先级最高,因此必须杜绝发生。
* 枝干光纤故障:枝干光纤的故障也主要是光纤断裂或者插损过大。该类故障将会导致一个或者多个ONU业务无法传递。相对与主干光纤断裂,该类故障的优先级较低,应尽量避免发生。
解决的方法是设计和增加保护路由的主干光纤和分支光纤。
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ⅱ)设备故障:主要有OLT故障和ONU故障两大类。 * OLT故障:OLT作为EPON的核心,不仅要完成所有ONU的认证、鉴权、管理等等工作,而且还有负责OUN的测距、动态带宽分配(DBA)以及数据的交换。如果OLT出现故障,连接到该OLT的
所有ONU都无法正常工作。OLT故障的原因有很多,有可能是硬件 的,也可能是软件的;有可能是芯片的,也有可能是模块的;有可能 是光路的,也可能是电路的,等等。该类型的故障导致的后果就是整 个系统无法正常工作,该类型的故障优先级最高,因此必须杜绝发生。
* ONU故障:ONU作为用户与外界数据交换的平台,负责用户业务的传递。如果ONU出现故障,将会影响该用户的所有业务,一般情况下不会对整个网络造成影响。其影响一般是个体的、少数的。相对于OLT故障,该类故障的优先级较低,应尽量避免发生。 解决的方法是OLT和ONU增加备份设备。
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