宽带接入网规划与网络管理关键技术
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摘 要 随着人们生活水平的不断提高和人们生活内容的不断改变，现阶段网络视频点播、网络电视直播、可视电话等宽带应用业务开始出现在人们的日程生活中。同时，社会大众对于宽带接入网提出了更高的要求。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。文章针对已有的PON网络规划进行研究，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：TN915 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）07-0036-02
随着信息化时代的到来，网络已经融入人类生活的各个角落，各种移动通讯设备、移动数据接收设备正悄无声息的改变着人们的生活方式。未来世界将是一个网络世界，可以预见网络视频点播、移动可视电话等业务，将成为未来宽带业务的主要内容。PON网络规划的成本主要是有两方面组成，一方面是人力成本，另一方面是资源成本。其中人力成本主要是有光纤放置成本，也就是在光纤管道建设过程中，开挖管道或者说光纤架空明线而出现的成本。但随着部署技术的不断完善和设备的不断升级，无源网络设备大大提高了光纤部署安装的效率，同时也降低了对安装公认技术技能的要求；资源成本的组成部分包括OLT、ONU、光分路器等等，但在实际实施过程中管道成本所占比重较大，且标准较为统一，所以这几项内容作为一般性考虑因素。PON与WiMAX融合接入网的规划要比两者其中任何一个单独网络规划难度系数更高，究其原因是需要对两种不同接入网技术进行关联性研究，而且要保证两种规划方式维持在资源成本最高限额以内。当前PON网络规划研究的主要内容就两点，一是研究设备安装的具置，ONU和光分路器的安装位置，这些位置的确定需要涉及到K均值算法等；二是研究光纤连接路径，就是要对光纤路径的复用进行充分考虑，并研究在约束条件下的光纤部署规划。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予以了系统分析。
1 宽带接入网的关键技术分析
1.1 融合接入网方案
当前WiMAX和EPON融合方案是把EPON作为WiMAX网络中BS与骨干网之间的Backhaul网络方案，同时在该融合方案研发的基础之上，提出MAC协议OLT集中处理PHY层拉远至ONU方案。
1）EPON作为WiMAX网络中BS与骨干网之间的Backhaul网络方案。WiMAX与PON网络的连接是通过ONU所提供的以太网口实现的，而且在经PON网络接入WiMAX接入服务网络网关。这种网络方案是把EPON用来作为WiMAX基站的接入传输方式，并根据目前主要的商用WiMAX与EPON设备进行具体网络实施，进而全面降低网络运营商在基站和宽带接入上投入过多成本。Backhaul网络方案的出现为WiMAX和EPON的融合提供了新的方式，该网络方案最大的不足之处就是OLT与BS之间的沟通问题，两者直接无法实现数据上的有效调度，所以无法实现两系统带宽的充分利用和QoS的最优化。
2）基于副载波调制的RoF方案。RoF方案的核心内容就是将基站的MAC层处理和物理层的基带信号处理全部融合在OLT处，并通过射频副载波调制技术实现EPON数据和WiMAX多个BS射频信号的光纤快速传输。我们在ONU处设置WiMAX天线设备，是为了将光解调解为射频信号，然后直接传输至天线处，这样就可以实现多种BS信号的WiMAX天线传播。之所以RoF方案现在应用范围较为广泛，主要是因为这种网络系统中远端设备ONU较为简单，但这种方案同样也有一些不足之处，单独的ONU所占中的射频信号较为固定，每次发送均需要一个波长传输WiMAX射频信号，这样肯定会在一定程度上增加系统运行成本，而且降低带宽利用率，无法对WDM PON和WiMAX融合后带宽进行全面有效调度。随着传输距离的不断增长和PON网络分支比的增加，光纤色散效应和非线性效应越发严重，直接影响着射频信号质量的急剧下降，极大制约着传输距离和应用场景的
完善。
3）MAC协议OLT集中处理PHY层拉远至ONU方案。现在OLT方案融合了WiMAX网络MAC层处理技术，WiMAX数据在EPON网络中的传输时按照MAC PDU为单位进行传输的，而且OLT需要根据MAC PDU连接服务流QoS参数要求进行可靠合理设计，并完全按照ONU上行EPON业务带宽和WiMAX连接带宽两方面的要求，因此OLT可以根据EPON网络和WiMAX网络要求进行系统融合带宽分配，这种方式将极大提高带宽分配率。多点接入到边缘节点集中式管理不仅可以有效提高无线频率资源，同时还能够将频谱利用率和系统容量的提高加以实现。
1.2 网络规划
EPON和WiMAX融合接入网的网络规划设计一定要全面考虑无线网络规划小区覆盖面及相应的覆盖率，此外还要对周边载噪比和信道分配等WiMAX网络规划进行细节分析。在完成了规划设计之后，我们就可以对ONU和光分路器的安装位置和PON个数进行研究。用户需求得到满足之后，网络部署方案成本就能够实现最佳化，这对于融入接入网的部署与改革有着非常大的帮助。
2 PON网络规划研究
2.1 MHMP算法
该算法目前在学术界中的定义还没有统一结论，而且对算法的具体内容进行分别设计。其一，OBD级数。对于多级分光的PON网络，其中一个OBD级数指的是此OBD中距离OLT最近的ONU层级数，换句话说根据距离ONU的远近将OBD分为，一级、二级等；其二，PON组。在PON网络中，任何一个OLT PON 所配置的ONU和OBD共同组成统一的PON组，进而不断对整个系统结构进行优化。
2.2 MFR算法
遗传算法是20世纪80年代兴起的一种人工智能算法，该算法经过将近三十年的发展在实际应用中积累了大量经验，目前已广泛应用于工业生产中的各个领域。遗传算法最根本的思想就是达尔文进化论，通过自然条件的选择，优胜劣汰。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，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。
通过该算法将系统参数进行优化，在实际的工业控制中确保其稳定性。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，便可以获得该数学模型所对应的更为优化的各种参数。
3 基于启发式算法的PON和WiMAX融合网络规划
OLT的结构形式有很多种，我们这里主要研究的是融合型OLT。同时它又包含了两种ONU方式，其中一种是固定接入式ONU，另外一种是基站式ONU。两者最大的区别就在于传输形式和传输基础不同。融合型ONU最重要用途就是提供商务接入点SAP，用于用户与用户之间的连接。这里所使用的连接方式为PMP点对多点，这样能够方便一个用户向多个用户的同一时间发送数据。动态宽带分配就是用户接入核心网的关键技术。融合网络方法有2种网络规划方式和特性，一种是带有限制条件的带宽接入式，能够实现PON网络连接；另一种是无线网络接入方式，能够实现WiMAX网络连接。现在宽带接入网络规划和网络管理研究领域中的重点研究方向就是这两种融合方式的结合，以使得网络规划特点能够实现技术或结构互补，尽量完善系统总体效果，实现网络规划应用最佳形式。
就目前的研究成果分析可以得到，启发式算法是实现融合网络规划设计的最佳方式之一。启发式算法最大的优点就在于能够从一定范围内选择一个最佳的解决方案，其不足之处是所选择的最佳解决方案并能绝对保证验证的准确性。通常情况下，启发式算法主要应用于实际问题的解决过程中，在一定程度上是能够帮助获得较好的解决方案。但PON和WiMAX这两种网络规划结合过程，需要我们重点研究有线和无线的连接方法，进而将两组资源实现共享，保证成本在最佳控制范围以内。WiMAX小区划分需要考虑多方面因素，要根据用户需求估算出用户带宽，并计算出最小信道容量。之后再根据计算得出的最小信道容量值、信道容量与小区面积的比例，设计最佳小区半径。融合性ONU初始设计位置就是一个小区的中心，实际上并不是任何一个地方都能够或者都适合设计基站，只有ONU初始设计文职确定之后，我们才可以进行现场勘查，然后得到适合安装融合性ONU位置的信息。用户在选取基站位置时，要对潜在基站位置进行总结归纳，选取离ONU距离最近的初始位置作为基站位置，之后逐步验证调整后的小区划分，不符合覆盖要求的，可以进一步增加小区来验证调整尽可能的充分覆盖。
4 结束语
目前，宽带已经成为国内各大移动运营商的主营业务之一。而且在未来可预知的时间内，宽带技术必然成为各个运营商的主要竞争环节，这对于我国宽带接入网规划与网络管理关键技术的发展有着非常大的影响。从某种意义上来说，这些技术的创新与发展既关系着我国国防建设，同时又与人们的生活息息相关。本文从一些基本理论出发，简要的对这两点进行了分析，在今后的工作中，笔者将继续立足于我国国情进行该领域的深入研究，以期能够提出更多有价值的成果。
参考文献
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