基于10GEPON的光接入网物理层结构及调制格式研究

发布时间：2019-09-19 13:51

【摘要】：随着IT行业的高速发展,云计算、虚拟化、高清视频、电子商务、社交网络以及飞速发展高速无线网络等等各种新兴业务的不断涌现,都给基础网络带来了巨大的机会和挑战。波分复用无源光网络(WOM-PON)作为新型光接入网方案,能够满足高速增长的带宽需求并能兼容其他光接入技术。有数据表明,10G端口的增长速度已远远高于低速端口的增长速度,在接入和客户端设备上10G端口的应用正越来越多。但是传输速率的增长,带来传输设备成本的增长,不仅包括了技术成本,还包括功耗成本等,大大限制了10G甚至更高速传输设备的实际使用。无载波相位幅度调制格式(CAP)作为一种新型光接入网调制格式,与传统的正交幅度调制(QAM)相类似,但由于其具有成本低廉、功耗低等特点,逐渐成为光接入网络中信号调制的备选方案。机器学习是近年来最火热的研究方向,在各个领域都有所应用,支持向量机(SVM)作为优秀的分类算法,对信号接收能起到特殊效果,在信号解调和分析中,具有广阔的应用和前景。利用实验室接入网实验平台以及Altera公司QuartusⅡ开发环境、VPI、Modelsim和Matlab等仿真软件,论文研究了WDM-PON系统中的物理层结构和CAP调制解调技术。论文展开了以下工作： 1.阐述了WDM-PON的发展现状及关键技术,比较分析了10G速率以太网物理层结构,参与提出了基于RSOA的多波长10G-EPON实验系统方案。 2.设计了10Gb/s速率的物理层结构解决方案,设计了多波长10G-EPON物理编码子层(PCS)发送和接收两端的框架结构,使用可编程门阵列(FPGA)实现并完成了功能仿真和时序验证。 3.设计了光接入网中使用无载波相位幅度(CAP)调制的传输方案,实现了其中的CAP调制／解调功能,并进行了仿真分析和实验测试,实验表明CAP系统可以满足10G接入网设备的传输要求。 4.针对CAP调制格式所存在相位旋转问题的问题,结合机器学习支持向量机(SVM)算法,使用复杂度更低的M-ary SVM算法解决,并且拓展到多级多带的CAP传输系统,以及更加复杂的OFDM-CAP传输系统中进行仿真分析。
【图文】：

网络拓扑结构图,网络拓扑结构,时分复用

对发送端发送的数据进行蹄选，响应OLT侧发出的命令并其应的应对。而对于上行方向，不同的ONU根据特定的T隙或者频率，避路时互相碰撞和干扰。根据光觉用方式的不同，目前的PON技术结构上 TDM-PON、WDM-PON、OFDM-PON 和 OCDMA-PON 等。.1时分复用无源光网络时分复用无源光网络（TDM-PON)原理是每个ONU以时隙间插复用的行信息传输，其中上行使用时分复用多址的(TDMA)方式，下行则采用广，M络结构拓扑图如图1-1所示。上行链路，所有ONU的数据按规则被不同的时隙上，所有的用户共用同一上行带宽；下行链路中，OLT端将下掘以广播的形式发送给所Q嘜NU，每个ONU接收到全部用户的数据，而0己被分配的时隙屮的数据，同时丢弃掉其他的数据。由于各个ONUN的物理距离都不相同，，为保证传输数据正确，网络中应用了复杂的测使各个ONU达到ODN的逻辑距离相同，从而采用TDMA的方式传输上。

系统结构图,系统结构图,子层

第-?张绪论流再重组成40':i00G速率数据。与10G以太网物理接口一样，40/10()G物理层也分成PCS, PMA和PMD三个子层。PCS子层作用为分发编码数据到多个逻辑的通道，编码码型仍为64B/66B。标准中并没有对逻辑通道如何静态映射到物理通道上做规定，一个或者多个虚通道可以被承载到一个物理通道上，同时可能存在通道交换。在PCS子层，包含20个虚拟通道；在PMA子层为10个；在PAID子层为4个通道。对40G和100GEPON系统的物理层研究也会进一步深入。(3) WDM-PONWDM-PON在传输过程中采用波分复用，为每个ONU分配一个波长，所有波长复用到同一根光纤中进行传输，在到达接收端后进行解复用，然后将不同的波长分配到相应的ONU。WDM-PON不用再使用TDM-PON中复杂的测距和时钟管理技术，每个ONU的传输带宽可达到整个OLT下行带宽。在OLT和远端节点，都使用波分复用/解复用器，如阵列波导光栅（AWG)，用以将不同波长分开。WDM-PON的系统结构如图1-2所示：
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN915.6

【参考文献】