无源光网络主干保护系统中提前测距原理与应用:无源RFID测距距离

　　中图分类号：TN915.1 文献标志码：A 文章编号：1009-6868 (2012) 04-0051-04　　摘要:文章在分析无源光网络及其主干保护系统的基础上，为了提高保护倒换的效率，提出了一种无源光网络主干保护系统中的提前测距方法。该方法主要通过主用OLT在主用通道上测距，备用OLT在备用通道上被动侦听测距响应及其到达时间。通过测距信息、测距响应及到达时间便可计算出备用通道的测距结果。文章还提出了提前测距方法在无源光网络主干保护系统的实际应用中所涉及的主备OLT之间的信息交换和时间同步、测距过程发起、测距结果更新等具体措施。
　　关键词: 无源光网络；主干保护；提前测距
　　Abstract: In this paper, we analyze a PON system that uses type B protection and has a pre-ranging mechanism for fast protection switching. With this mechanism, working channel range information can be received by the working optical line terminal (OLT), and the range response and arrival time of backup OLT can be monitored by the backup OLT. Then, the range result of the backup channel can be calculated by the upstream range responses, arrival time of backup OLT, and the range information of the working channel. In this paper, we also discuss the pre-ranging mechanism applications, including information exchange and time synchronization between the working and backup OLTs, initiation of ranging process, and ranging results refreshing.
　　Key words: passive optical network; type B protection; pre-ranging
　　1 无源光网络及测距技术
　　无源光网络系统通常由光线路终端(OLT)、光网络单元(ONU)和光分配网络(ODN)组成。其中ODN通常为点到多点结构，主干光纤通过分光器连接多个分支光纤，而一个OLT则通过ODN连接多个ONU。即OLT连接ODN的主干光纤，ONU连接ODN的分支光纤，如图1所示。
　　无源光网络系统在上行方向上（即从ONU到OLT）采用时分复用(TDMA)的接入方式。在实际工程部署过程中，各个ONU与OLT之间的光纤长度一般也并非完全相同，各个ONU发送的信号到达OLT所需的时间也有可能不同，因此各个ONU的上行发送时间起点存在差别，发送的信号可能在分光器处发生碰撞。无源光网络系统采用测距技术，通过测量OLT和ONU之间的逻辑距离，并根据逻辑距离来调整ONU的上行发送时间，使得各个ONU与OLT的逻辑距离显得一样长，而且使上行发送时间起点一致，从而避免了TDMA接入时多个上行ONU信号在分光器处发生碰撞。
　　无源光网络系统的测距基本原理如图2所示，OLT在T 1时刻向ONU发送测距请求，ONU收到测距请求后再经过一定的响应时间、必要延迟后，则向OLT发送测距响应，OLT在
　　T 2时刻收到ONU发送的测距响应。T 2和T 1之间的时间差包含下行传输延迟、ONU响应时间、ONU必要延迟、上行传输延迟，因此通过这些参数可以计算出OLT和ONU之间的测距结果。
　　在国际电信联盟远程通信标准化组织(ITU-T) GPON/XG-PON1[1]系统中，测距结果表现为环路延迟(RTD)，它由下行传输延迟、ONU响应时间、上行传输延迟组成，见公式(1)。
　　在美国电气和电子工程师协会(IEEE) EPON/10GEPON[2]系统中，测距结果表现为环路时间(RTT)，它由下行传输延迟和上行传输延迟组成，见公式(2)。
　　2 无源光网络主干保护技术
　　为了提高无源光网络的生存性和可靠性，ITU-T G.984.1[1]定义了一种Type B保护方式，即主干保护系统，如图3所示。主干保护系统对OLT和分光器之间的主干光纤进行保护，并提供两条互为冗余的主干光纤及两个相应的OLT：一条主干光纤及相应的OLT处于正常工作状态，该OLT称为主用OLT；另一条主干光纤及相应的OLT处于备用状态，该OLT称为备用OLT。当主用主干光纤或者主用OLT出现故障时，无源光网络系统则会进行保护倒换，备用主干光纤及备用OLT成为主用主干光纤和主用OLT。因主干保护系统的性价比较高，得到运营商的关注较多，并且实际部署也较多。
　　在主干光纤保护系统中，主用OLT和ONU之间的通道称为主用通道，备用OLT和ONU之间的通道称为备用通道。由于主用通道和备用通道存在距离和特性上的差别，主用OLT和备用OLT之间也存在工作特性的差别，因此发生保护倒换后，一般需要调整或者重新计算各个ONU的测距结果。该过程涉及到复杂的带宽分配以及冲突解决等问题，所需时间往往较长，较难保证无源光网络所承载业务的服务质量(QoS)。另一方面，由于主用OLT和备用OLT下行采用相同波长，在主用OLT正常工作的情况下，备用OLT下行不能发送信号，因此备用OLT则无法按照测距的基本原理对各个ONU动态实时地进行测距。