本文介紹了EPON在無線通信體系中的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)及工作原理，分析了這種接入方式如何解決小區(qū)切換及微移動問題，最后探討了這種應用的特點及優(yōu)勢。

1、引言

未來的通信網(wǎng)絡，有線與無線的界限將越來越模糊。

FMC（固定移動融合）是網(wǎng)絡發(fā)展的趨勢，也是目前通信領域內(nèi)研究的熱點之一。本文提出將有線的EPON光纖接入技術(shù)應用于移動通信基站的接入方式，可以將有線光纖接入技術(shù)的高帶寬與無線技術(shù)的靈活性充分地結(jié)合起來。

蜂窩小區(qū)可接入的用戶數(shù)受頻率資源的限制，為了使用戶得到滿意的服務，小區(qū)的半徑就不能過大，而這又會大大增加切換的次數(shù)和復雜性。

如今，EPON技術(shù)在寬帶接入應用中充分體現(xiàn)出高帶寬、低成本、對多種業(yè)務的支持以及簡單靈活的優(yōu)勢。將EPON技術(shù)應用于無線網(wǎng)絡的有線傳輸系統(tǒng)，在低成本解決基本的無線業(yè)務傳輸?shù)耐瑫r，還可以充分發(fā)揮其高帶寬的優(yōu)勢，同時提供各種寬帶接入服務，使無線網(wǎng)絡成為一個可以同時提供無線、有線業(yè)務的綜合網(wǎng)絡，其簡單靈活的特點，則可以大大降低網(wǎng)絡整體的擁有成本和維護費用。

2、工作原理

EPON技術(shù)用于無線接入網(wǎng)絡可以將多個基站的數(shù)據(jù)通過光纖匯聚到一起。通常光纖傳輸距離可達20千米，因此一個EPON網(wǎng)絡可以覆蓋直徑40千米的范圍。圖1為EPON無線接入網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)圖。OLT放置在中心局，與骨干網(wǎng)絡連接；ONU放置在移動基站（BS）處。POS（無源光分路器）和光纜構(gòu)成OLT和ONU之間的無源光纖傳輸網(wǎng)絡。目前OLT側(cè)每個PON接口最多可以連接64個ONU，也就是說，一個EPON網(wǎng)絡可以覆蓋64個基站。實際的EPON設備，一般OLT側(cè)都可以提供多個PON接口，因此可以提供更多的基站連接。

圖1 EPON無線接入網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

下行方向上，POS將骨干段光纖的信號復制到各支路，以廣播方式將下行信息發(fā)送至每個ONU處。如圖2所示。

圖2 下行方向傳輸方式

上行方向采用時分復用多址接入技術(shù)，在OLT的集中控制下，每個ONU獨占一個時隙，防止各ONU的數(shù)據(jù)在POS匯聚時產(chǎn)生沖突。如圖3所示。

圖3 上行方向傳輸方式

3、EPON無線接入網(wǎng)絡特點

采用EPON作為無線基站的傳輸網(wǎng)絡，這種應用方案在充分滿足無線接入需求的同時，又繼承了EPON技術(shù)的優(yōu)點。

1）實現(xiàn)移動綜合業(yè)務接入和網(wǎng)絡過渡

目前EPON技術(shù)已十分成熟，EPON設備可以提供多種業(yè)務接口，如TDM接口和以太網(wǎng)接口。通過E1接口可以連接移動基站BS，以太網(wǎng)接口可以連

接WLAN的AP設備。在3G時代，初期可以提供更多的E1接口來滿足基站傳輸?shù)男枰S著3G標準的演進，當BS使用以太網(wǎng)作為傳輸接口時，就可以通過統(tǒng)一的以太網(wǎng)接口解決3G的所有接入需求。

2）提供更多無線接入信道

由于EPON點到多點的拓撲結(jié)構(gòu)使得多個節(jié)點可以共享一路光纖通道，大大減少了網(wǎng)絡側(cè)的光接口的數(shù)量，在相同端口密度的情況下，大大提高了網(wǎng)絡容量，從而可以有效滿足小半徑小區(qū)內(nèi)大量無線信道接入的需求。

3）動態(tài)帶寬分配

EPON接入方式是多個節(jié)點共享一個光纖通道，可以動態(tài)實時調(diào)整不同節(jié)點的帶寬分配，實現(xiàn)帶寬的實時“按需”分配。也就是說，當某個無線小區(qū)空閑時可以及時釋放其占用的帶寬資源，從而將富余帶寬分配給繁忙的無線小區(qū)，更好地滿足不同小區(qū)的帶寬需求。提高帶寬的利用率。EPON技術(shù)還可以根據(jù)用戶不同業(yè)務的要求動態(tài)、靈活的分配帶寬資源，并可以根據(jù)變化隨時做出調(diào)整。

4）IP地址分配方式

EPON在固網(wǎng)應用中通常是給每個ONU分配一個IP地址。EPON應用于無線接入網(wǎng)，可以采取一種全新的IP地址分配方法：給OLT分配一個IP地址，連接在該OLT上的所有ONU均使用相同的IP地址。這樣所有的ONU在外部看來就可以認為是一個節(jié)點。

這種IP地址分配方式可以帶來兩個好處：

對小區(qū)切換的支持

當MT（移動終端，如手機）在小區(qū)間移動時，要進行信道的切換。在TDMA系統(tǒng)中，采用硬切換，而在CDMA系統(tǒng)中通常分為硬切換和軟切換兩

種。硬切換會使通信發(fā)生瞬間的中斷，是先中斷再連接的過程；軟切換允許MT同時與兩個或多個小區(qū)基站保持通信，可以極大地改善切換的性能。

在EPON提供基站連接的網(wǎng)絡中，當相鄰基站在同一個EPON網(wǎng)絡中時，能夠比較容易地實現(xiàn)軟切換。在下行方向，所有信道的數(shù)據(jù)都通過廣播的形式發(fā)送到所有的ONU/基站，而且一個EPON網(wǎng)絡中所有的E1通道/基站是同步的（都與OLT同步）。當基站檢測到MT的時候，它就開始向MT發(fā)送數(shù)據(jù)包。當MT將要在兩個基站之間切換的時候，由于新基站檢測到MT之后，可以立刻向MT發(fā)送其需要的數(shù)據(jù)包（因為這兩個基站連接的ONU都可以收到下行的所有數(shù)據(jù)），而且這些包與原基站發(fā)送的包是同步的。所以MT可以很快建立與新基站的連接，之后再斷開與原基站的聯(lián)系，實現(xiàn)軟切換。因此，采用EPON作為基站傳輸網(wǎng)絡，可以不需要很復雜的協(xié)議，就能容易地實現(xiàn)MT在小區(qū)間的軟切換。

對微移動的支持

越來越多的移動用戶希望能夠以更加靈活的方式接入到Internet中去，而不受空間的限制。為滿足這種需求，產(chǎn)生了移動IP技術(shù)。在移動IP協(xié)議中，每一個MT都有一個唯一的本地地址（HA，HomeAddress），當MT移動時它的本地地址是不變的。當MT移動到外地網(wǎng)絡鏈路上時，向外地代理（FA，F(xiàn)oreignAgent）進行登記，把FA的IP地址或由FA分配的臨時IP地址作為自己的轉(zhuǎn)交地址。當一個MT從一個網(wǎng)絡移到另一個網(wǎng)絡中時，使用移動IP可以將數(shù)據(jù)傳送到新的網(wǎng)絡中去。

移動IP協(xié)議非常適合廣域網(wǎng)范圍的移動，對于MT的快速移動，即微移動卻不十分適用。因為每次MT更新接入網(wǎng)絡都需要在本地代理處登記，這樣就增加了切換的開銷和時延，甚至導致切換過程中傳輸中斷。

基于EPON的無線網(wǎng)絡，可以給EPON內(nèi)部的OLT和ONU分配一個相同的IP地址，主機的移動在IP層就會變得透明。所有的ONU可以看作是一個節(jié)點，所有的終端從不同的接口接入網(wǎng)絡。在EPON內(nèi)部的移動不需要切換。EPON的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)擁有多個接入節(jié)點，這些節(jié)點使用相同的外地代理FA，減少了本地地址HA更新的頻率，減少開銷，并使MT在兩個無線小區(qū)間移動時保持更好的連接。

5）QoS

目前EPON技術(shù)還可以區(qū)分業(yè)務、區(qū)分用戶提供不同的QoS保證。在移動通信的綜合接入中，需要考慮語音、數(shù)據(jù)、視頻、互動游戲等各種業(yè)務的服務質(zhì)量保證。EPON通過區(qū)分業(yè)務等級，可以對不同業(yè)務提供不同的優(yōu)先級服務，保證各種業(yè)務的QoS。

4．總結(jié)

網(wǎng)絡終端的發(fā)展、互聯(lián)網(wǎng)的普及、以及3G的到來都將促進多媒體移動業(yè)務的發(fā)展。把EPON技術(shù)應用于無線網(wǎng)絡，不僅可以充分滿足移動業(yè)務的綜合接入要求，其技術(shù)特點還可以很好的解決移動通信中軟切換和微移動等問題，提供更多的接入信道，實現(xiàn)動態(tài)帶寬分配，并能針對不同的業(yè)務提供區(qū)分等級的QoS保障。因此，在無線網(wǎng)絡的演進中，EPON是實現(xiàn)其傳輸層功能的可選技術(shù)之一。

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