对宽带接入网的网络规划与网络管理关键技术的研究

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摘要：随着网络视频点播、网络电视直播、可视电话等宽带应用业务的不断发展，社会上对宽带接入网有了更高的要求。现如今，电信业的发展方向已经集中在了网络融合这一关键技术上。EPON系统正是由于其高宽带、低成本的优势，已经占据了有线接入市场一大部分比例；WiMAX系统的接入便捷性，已经成为无线接入市场的最佳选择。本文针对已有的PON网络规划进行了较为详细的研究，同时对PON与WiMAX融合接入网络规划也进行了较为系统的分析。

关键词：网络规划；PON；WiMAX

中图分类号：TP393

正是由于网络视频点播、网络电视直播、可视电话等宽带应用业务的不断发展，使得全球范围内的宽带接入网需要进行更大的变革。据国际网络分析机构PointTopic所统计的数据显示，全球宽带用户早在1998年就已经突破6万用户，1999年呈现出井喷式发展，一举突破30万用户。从此全球宽带市场规模呈现出爆炸式增长，当前全球共有宽带用户约4亿。根据我国工信部的统计数据显示，截止2013年，我国宽带用户已经达到1.53亿用户，在不久的将来，中国将成为世界上宽带用户最多的国家。现在看来，传统ADSL形式的宽带接入网已经遇到了发展瓶颈，在技术上很难以再有突破，据研究调查表明，FTTx将成为未来宽带接入网的发展方向。如今的宽带用户需要的是一种能够全面覆盖，具有高移动性等特点，接入灵活、便利等宽带网，“移动宽带化”以及“宽带移动化”已经成为业内人士的共识。随着宽带接入网建设规模的不断扩大，前期对网络进行充分研究，给出最佳的规划方案，从而进一步的降低整个网络建设成本具有很重要的意义。本文针对已有的PON网络规划进行了较为详细的研究，同时对PON与WiMAX融合接入网络规划也进行了较为系统的分析。

1 宽带接入网的关键技术

PON是一种新兴的能够覆盖最后一公里的宽带接入光纤技术，之所以这种技术能够使用至今，就是因为在光缆资源、带宽资源共享、机房投资降低、设备安全性提高、网络速度速建等方面有着非常大的优势。EPON是一种基于以太网的技术，该技术的工作原理以及构建理论与以太网非常相似，其不久的将来可以实现10Gbit/sEPoN，而且很多EPON系统均是一个多业务平台，可以实现区域范围内的全面覆盖，是未来宽带技术的一个发展方向。WiMAX系统在近些年内也得到了很大的关注与发展，该系统能够实现若干千米范围城区的全面覆盖。通常情况下，一个WiMAX基站能够向50km范围内的固定站以及5.15km范围内的移动站提供高达70Mbps数据速率的宽带无线接入。可以说，WiMAX系统的出现对移动宽带技术而言是一场重大的革命，是宽带移动领域的重要里程碑。WiMAX+PON是对PON、xDSL、CableModem等有线接入技术的一项全面补充，对于覆盖范围内的无线网络接入服务提供了强有力的技术保证，能够满足当前用户对灵活、便捷网络接入点需求。

WiMAX系统进行服务质量（QOS）提供时，其基本机制是：将经MAC接口所需要发送出去的包与传输CID标识的业务流相联系，以实现这个数据包得到相联系服务流的服务质量（QOS）支持的一个业务流。传输过程的调度标准主要是依靠业务优先级别来进行的，之所以这样设置，是为了保证优先级别最高的业务能够优先得到服务。相对于WiMAX系统而言，EPON系统在传输过程中，是按照接入业务的类型不同来进行区分的。EPON系统把不同类型的业务分别排列在不同的队列中，然后在赋予不同队列不同的优先级别，从而实现对传输过程的调度。虽然WiMAX系统与EPON系统在传输调度上，所执行的标准不同，但是二者均是以优先级为单位的，具体操作过程均是通过集中主控设备（OLT/BS）控制调度ONU/SS的上行带宽，实现具体的分配过程，正是由于这一点上的共同之处，为二者的融合提供了基础。

2 PON网络规划研究

实际上，PON网络规划可以划属于组合优化范畴。现如今，针对PON网络规划的研究，国内外已经有了一些具有实际意义的研究成果。在算法上可以通过线性、整数规划以及启发式的搜索方法等进行实际问题的操作。但是这些算法只能够适用于较小规模PON网络规划，对于较大规模网络的规划构建，很有可能会出现组合不当、无法计算出最优解、进入局部循环解等问题。较大规模网络的规划构建，可以通过神经网络算法或者遗传算法来进行最优解的获取。

2.1 MHMP算法

实际中的多级多PON网络规划实例中，如果考虑到光纤沿道路方向敷设等因素，那么就可以将OLT设定在中心局处，而ONU则分布在固定的用户建筑内或者家庭内。通过对网络的规划，可以将光分路器安放位置进行合理确定。一般情况下，网络规划者事先所要做的工作就是对待规划的实际地理条件进行全面的考查，从规划地选择待选OBD区域。这样就将规划地的选取问题直接转化为在待选OBD区域内选择安装OBD的最佳地点，以此实现总体网络规划成本的最低。此外，对于大规模网络的规划构建，特别是那些OBD相对集中且距离OLT较远的大规模网络，使用多级多PON网络进行多级分光方案的处理时，通常可以将光缆分配点的控制排除在外，在OLT局端和用户接入点安放光分路器，通过减少分支光纤的使用长度，来实现成本降低的目标。这种鬼话方式最大的特点就是能够需要多点维护，网络端口的使用率较低，分光器端口成本较高，而且插入损耗很大。这些对于网络今后的维护管理带来了很多隐藏问题。在实际施工运维经验中，分光一般不能超过二级。

2.2 MFR算法

遗传算法属于人工智能算法的范畴，自上世纪八十年代兴起以来，该算法已经有着将近三十年的发展历史。通过在实际应用中的经验积累，该算法现在被应用在了工业生产中的多个方面。遗传算法最根本的思想就是达尔文进化论，通过自然条件的优选，具有优势的一部分被保留下来。该算法能够适用于很多系统中，具有极其强大的适应生存能力；通过该算法进行的系统参数优化，在实际的工业控制中能够很好地保证稳定性要求，也就是说鲁棒性优越等等。所以，当前很多学科在运用算法进行一系列问题研究时，首先考虑使用的算法就是遗传算法。将遗传算法应用到实际的数学模型中，就能够得到该数学模型所对应的更为优化的各种参数。MFR算法其最根本的理论就是遗传算法，在较大规模网络光纤选路优化问题中有着非常重要的应用。

3 基于启发式算法的PON和WiMAX融合网络规划

融合型的OLT中的ONU有两种方式，一种是一般的固定的接入式ONU，另外一种是带有基站性质的融合ONU。融合型ONU的主要用途是商务接入点（SAP），它与用户站之间所使用的连接方式为点到多点（PMP），其中用户接入核心网采用的方式是动态的宽带分配。这种融合网络方法有两种网络规划和特点，一种为有限带宽接入式的，具有PON网络规划特点，另外一种是无线带宽接入式的，具有WiMAX网络规划特点。如今研究两种融合结构相互结合，使两种的网络规划的特点实现互补，这样可以达到总体效果的最优，因此研究此种网络规划是十分有意义和价值。

启发式算法实现融合网络规划方法。启发式算法一般说可以在一定的范围内寻找到最优解，但其所寻的最优解不一定能够验证是否准确。一般情况下启发式算法在解决实际问题中是能够采用的，通常会得到相对比较好的解。在PON和WiMAX两种网络规划相互结合的过程中，需要进行有线和无线的接入，还需要两组资源的共享，进而实现成本的最优控制。融合网络的规划可以归纳为以下几个步骤来进行：第一，按照所建设范围内的无线接入用户数量以及相应的带宽需求进行WiMAX小区的划分，再从这些划分出来的小区中选择一个最佳的位置，安放中心基站；第二，按照建设范围内的用户特点以及用户的分布位置来明确ONU的安装类型以及所安装的具置，根据给出的ONU类型以及位置来划分该范围内的PON组；第三，基于上述两步骤，在进行设备之间光线连接路径的最优化。

参考文献：

[1]杨震.FMC引领通信技术科学发展[J].信息通信技术，2009，03.

[2]范异君，陈雪，张治国.EPON与WiMAX融合宽带接入方案的分析比较[J].光通信技术，2009，03.

作者简介：蒋恒（1984.11.11-）男，湖南永州，本科，助教，研究方向：计算机网络。

作者单位：永州职业技术学院，湖南永州 425000