1、重庆邮电大学研究生堂下考试答卷2013-2014 学年第 2 学期考试科目 多媒体通信技术 姓 名 年 级 2013 级 专 业 信息与通信工程 2014 年 6 月 10 日无线 -光纤宽带接入网对多媒体通信网络的影响及关键技术分析（重庆邮电大学，重庆 400065）摘要：近年来，随着多媒体业务的增长，通信网络对接入网的要求越来越来高。无线-光纤宽带接入网络（WOBAN）作为一种混合型的接入方案，能够发挥光纤接入和无线接入技术的优势为用户提供更为理想的网络服务，但同时仍有一些需要解决的技术难题。本文介绍了一种用于无线-光纤宽带接入网络（WOBAN）下视频服务的无线保护切换方案，该方案引进了用
2、于多服务应用程序的无线功能的 ONU（称为 WONU） ，并使用无线资源来保护网络免受光纤故障。在最后一段光纤链路被切断时，无线保护方案会建立跨 ONU 通信的两个 WONU 之间的无线链路保护来恢复服务。且在 WOBAN 测试平台上的实验结果表明，该方案能有效地使用无线资源保护的视频服务。关键词：多媒体通信网；视频服务；无线-光纤宽带接入网（WOBAN） ；服务质量（QoS） ；光网络单元（ONU）The impact of Wireless-Optical Broadband Access Network on multimedia and key technology analysisX
3、IAO Yong-xing, Student ID: S130101193(Multimedia Communications Research Laboratory, The Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065)Abstract: In recent years, with the growth of multimedia services, the requirements of the access network become increasingly high. Wireless
4、 - Optical broadband access network (WOBAN), as a hybrid access network, can take advantage of optical access and wireless access technology to provide users with more ideal network service. However, there are still some technical problems that have to be solved. The paper proposes a wireless protec
5、tion switching scheme for video service in Optical-Wireless Broadband Access Network, which introduces the ONU with wireless function (called WONU) for multiple service applications, and uses the wireless resource to protect the network from fiber failure. It establishes the wireless protect link be
6、tween two WONU for the inter-ONU communication to restore the service when the last-drop fiber is cut. The results of the experiment on a WOBAN test-bed indicate that this scheme could effectively protect the video service by using the wireless resource.Key Words: multimedia communication network； v
7、ideo service； Wireless-Optical Broadband Access Network (WOBAN)； Quality of Service (QoS)； Optical Network Unit (ONU)0.引言在最近几年，多媒体数据服务的全球需求以惊人的速度增长。由于多媒体分发服务的进步，多媒体数据服务需求在未来将以更快的步伐增长，网络容量和网络覆盖必须跟上需求。由于骨干网一般采用光纤结构，传输速度快，因此，接入网便成为了整个多媒体通信网络的瓶颈。无线-光纤宽带接入网络作为一种新型的接入网方案融合了光纤接入网和无线接入网的优点，所以在未来的接入网方案中，它是一种
8、理想的选择。本文首先介绍了接入网和多媒体通信概况，并重点介绍了无线- 光纤宽带接入网（WOBAN）和 WOBAN 中用于视频多媒体服务的无线保护开关。1 接入网接入网是指骨干网络到用户终端之间的所有设备。其长度一般为几百米到几公里，因而被形象地称为“ 最后一公里“ 。接入网的接入方式包括铜线（普通电话线）接入、光纤接入、光纤同轴电缆（有线电视电缆）混合接入、无线接入和以太网接入等几种方式。100 多年以来，电信网技术已发生了翻天覆地的变化，无论是交换还是传输，大约每隔 1020 年就会有新的技术和系统诞生。然而这种迅速更新和变化只发生在电信网的核心，即长途网和中继网部分。而电信网的边缘部分，即
9、从本地交换机到用户之间的接入网一直是电信网领域中技术变化最慢、耗资最大、成本最敏感、法规影响最大和运行环境最恶劣的老大难领域。近年来，以互联网为代表的新技术革命正在深刻地改变传统的电信概念和体系结构，随着各国接入网市场的逐渐开放，电信管制政策的放松，竞争的日益加剧和扩大，新业务需求的迅速出现，有线技术（包括光纤技术）和无线技术的发展，接入网开始成为人们关注的焦点。1.1 WOBAN 的定义和产生背景由于数据、图像和视频传输的要求和通信技术的长足进步促进了电信网中的主干网向高速度大容量的方向发展，并日益完善。但是电信网的本地用户线的发展滞后却构成了信息高速公路中“最后一英里”的瓶颈。从传输介质上
10、分类，目前的宽带接入网络中主要有：基于铜线的 xDSL 技术、基于光纤的 PON 技术、基于 HFC 的接入技术和宽带无线接入技术。本节通过比较各种接入网技术的特点，突出WOBAN 网络在接入网诸多解决方案中的优势，并介绍 WOBAN 的结构。双绞线接入网结构主要包括：远端机、局端机、分离器和双绞线组成。其中远端机位于用户侧，它的网络侧通过双绞线和局端机连接，它的用户侧是话机，分别有 U 接口，控制电路，电源和用户接口组成。局端机位于交换机的位置，在用户侧通过双绞线和远端机连接，网络侧是两个由线路接口、控制电路、直流变换器和两个相同交换接口组成的交换终端接口。分离器主要用于实现电话信号和 xD
11、SL 信号 的分离。xDSL 属于一类接入技术，分为：ADSL、 VDSL 和 HDSL 技术。在传输性能方面，以应用最为广泛的 ADSL 为例最高下行速率可以达到 8Mb/s 上行速率可达到 1Mb/s，最大传输距离为 4km-5km。同时由于 xDSL 具有安装简单灵活，和接入成本低廉的特点，xDSL接入技术用于住宅用户尚可，对于企业用户来说容量太低 1。光纤接入网主要包括：用户端的光网络单元（ONU ） 、光分配网络（ODN） 、光网络终端（ONT ） 、光线路终端（ OLT）以及连接各种设备的光纤组成。如果在 ONU 和 OLT 之间没有任何光有源设备，对各种业务都透明传输的网络被称为
12、无源光网络（PON） 。如果在 ONU 和OLT 之间包含有源设备的网络被称为有源星型光网络（AS）由于 PON 具有接入成本低廉，对各种业务透明传输，易于升级的特点，故相比 AS 更受电信运营部门的青睐。由于不存在有源补偿 PON 相比 AS 的不足在于 ONU 到OLT 的距离和容量受到限制。在传输性能方面以 EPON 为例：上/下行速率均可达到1.25Gb/s，无中继传输距离可达到 20km。可见光纤接入方式有很多优点：大容量，大容量和极高的安全性。但是当前在接入网中实施的主要问题是光纤较高的敷设成本造成接入成本较高 2。基于 HFC 的宽带接入网主要包括：位于网络侧的电缆调制解调器终端
13、系统（Cable Modem Termination System） ，位于用户侧的电缆调制解调器（Cable Modem）和数据传输设备组成。其中 CMTS 与数据网络连接主要用于连接、配置和管理位于用户侧的 CM；它可以通过网桥和路由器和以太网连接。CM 位于用户侧主要用于通过调制和解调连接用户设备和CMTS。在传输性能方面 HFC 宽带接入技术可以实现：10Mb/s-42Mb/s 的上行传输速率和10Mb/s 的下行传输速率。由于具有传输速率高覆盖面积广的优势 HFC 宽带接入技术也成为一种极具竞争力的接入方案 3。无线宽带接入网主要包括：交换站、中继站和用户站。交换机处于本地交换机的位
14、置，它主要是无线电系统和本地交换机所需要的各种接口。中继站主要用于接收、再生并通过频率搬移转发信号。用户站主要由收发双工器、收信机、发信机、调制解调 器以及一些控制电路组成。无线宽带接入网可以分为：以蓝牙（Bluetooth）和 Zigbee 技术为代表的无线个域网、以 WiFi 技术为代表的无线局域网、以WiMax 技术为代表的无线城域网和以 3G、4G技术为代表的无线广域网。在传输性能上以WiFi 技术为例：常见的标准分别是：IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE 802.11g 和 IEEE 802.11n； 支持的传输速率分别为：5.5Mb/s、11Mb/s、54
15、Mb/s 和 320Mb/s；室内传输距离 100m，室外传输距离 400m。无线接入网具有接入成本小，无需布线易于施工，发射功率 60mW-79mW，远低于手机 200mW-1W 的辐射，绿色环保，适用于与低密度用户地区 4。综上所述，当前使用的接入网技术都无法完美的解决当前的所有问题。光纤接入网技术具有带宽大，安全性强和无中继距离长的特性；无线网络具有很强的接入灵活性，和很低接入成本；而 双绞线的接入方式在带宽和接入成本等方面介于两者之间。无线- 光纤宽带接入网络（WOBAN）作为一种混合型的接入方案能够发挥光纤接入和无线接入技术的优势为用户提供更为理想的网络服务。WOBAN 既能够像无线
16、接入网络一样为用户提供灵活的接入方式同时只需要较低的接入成本同时又能够保证大带宽，长距离和高可靠性的传输质量。所以WOBAN 必将会成为诸多接入网方案中理想的选择之一。1.2 WOBAN 的网络结构WOBAN 是将来一种比较理想的接入网方案：作为一种融合性的接入技术，能够发挥光网络高带宽，长传输距离以及高可靠性的特点和无线接入技术灵活的组网方式和低廉的接入成本的优点。WOBAN 网络主要由前端的无线接入网部分和后端的光接入网部分组成。其中光接入网部分采用光接入网中占主导地位的PON 结构。 PON 由位于中心局的光线路终端（OLT）支持整个接入网，通过光分配网络（ODN ）和用户侧的光网络单元
17、（ONU） 。每个 ONU 将支持一个小型的无线网格网。在无线接入网部分是由多个无线路由器组成的无线网格网，这些无线路由器位于 ONU 的覆盖范围内，可以直接和 ONU 通信，这种无线路由器被成为无线网关 ；另一些无线路由器只和用户终端连接 5。在这种结构的接入网中，分组的传输方向是：在上行方向上，在光接入网部分，位于中心局的 OLT 通过光分配网络（ODN）以多播的方式将分组传输到 ONU，通过 ONU 进入无线接入网部分。 在无线接入网部分，分组将经过多跳的方式从网关节点传播到目标用户； 在下行方向上，分组从用户终端通过与之所连接的无线路由器经过 多次转发到达任意一个网关节点。通过这个网关
18、节点将分组转发到与 之临近的 ONU，于是分组将进入光接入网部分。在光接入网部分中， ONU 通过 ODN 将分组传递到 OLT。位于局端的 OLT 将会把分组发送到以太网或 OLT 所支持的其他 ONU。由以上叙述可知，WOBAN 是由两种异质性的网络组成，分组不但能够在两种网络之间自 由传播，还能够将光接入网和无线接入网的优点集中在一起。2 多媒体通信多媒体通信要支持多种类型的业务，包括数据、文本、图形、静态图像、声音和视频(活动图像和电视)。应用中大多同时使用两种以上的媒体业务，而且数据量很大，这不可避免地要求大存储空间、宽传输频带； 而不同的媒体业务，其传输速率差异可以很大。为此，人们
19、同时在两个方面做着努力，一方面尽可能的进行数据压缩，但压缩比的提高通常是以损失原始数据的信息量为代价的，会影响通信质量； 另一方面是提高网络(或信道 )的传输能力或增大带宽，使网能适应多媒体信息传输的要求 6。2.1 多媒体通信的特点与媒体类型多媒体通信是指在一次呼叫过程中能同时提供多种媒体信息如声音、图像、图形、数据、文本等的新型通信方式。它是通信技术和计算机技术相结合的产物。和电话、电报、传真、计算机通信等传统的单一媒体通信方式比较，利用多媒体通信，相隔万里的用户不仅能声像图文并茂地交流信息，分布在不同地点的多媒体信息，还能步调一致地作为一个完整的信息呈现在用户面前，而且用户对通信全过程具
20、有完备的交互控制能力。这就是多媒体通信的分布性、同步性和交互性特点。多媒体通信的应用范围十分广泛。它的业务类型主要有以下几种：会话型：你在家中与远方的朋友通电话，可以看到他的形象；你与远在国外的合作伙伴进行贸易谈判，可以逼真地看到对方提供的样品，还可以把已签字的合同立即传送给对方；你甚至可以坐在办公室或家中，利用自己的计算机和分散在世界各地的同行一起“开会”商讨问题等。电子信函型：你可以在任何时间向远方的朋友发出(或接收) 集声像图文于一体的“电子函件” 。检索型：你可随时从不同地点的多媒体数据库中检索到需要的多媒体信息。分配型：你可以在家中随意点播你收看的电视节目。要实现应用前景如此诱人的多
21、媒体通信，需要解决许多重大技术问题。首先是通信网问题。最适合多媒体通信的通信网，是宽带绘综合业务数字网，它能灵活地传输交换具有不同传输速率、不同性能要求的多媒体信息；世界各国正在着手建设的“信息高速公路”，为容纳多种媒体信息的“ 车辆” 通行无阻创造了条件。其次，要解决多媒体信息的“压缩”问题，把音频、视频信号的频带压缩到一定范围，否则“信息高速公路”上就容不下那么多的多媒体信息的“车辆”了，还要研制至少可以存储、显示处理两种以上多媒体信息的多媒体终端设备等。通信网络是多媒体应用的传输环境，多媒体通信对信息的传输和交换都提出了新的更高的要求，因此网络的带宽、交换方式及通信协议都将直接影响多媒体
22、通信的质量。实际中，必然存在带宽和通信质量与复杂度(经济性 )之间折衷选取的问题，以达到多媒体业务与网络的带宽容量相匹配。在多种媒体业务中，声音和视频业务都是和时间相关的，常有很高的实时性要求，不同的交换方式和通信协议对其产生不同的影响，譬如，分组交换方式具有检错和反馈重发机制，虽然传送的错误率极低，但时延较大；而电视交换，通信时常占用专门的信道，时延很小，很难保证很低的传送比特错误率。就声音信息来说，如话音，其编码压缩后，仍能容许一定的误码，但通信双方无法忍受因反馈重发而造成的话音断续。从交换的角度看，电路交换的网络(如 PSTN )虽然延迟小，但整个通信过程中要占用专门信道，不易共享； 而
23、采用分组( 包)交换的网络(如 X.25 网) ，虽然通信资源 (传输能力)利用效率较高，适于数据(包括文本、图形及静图等 )传送，但延时较大；窄带综合业务数字网(N-ISDN)是相当一段时间内多媒体通信的实用通信手段，但由于其基本能力为 ZB+D (B 通道为64kb/s、 D 通道为 16kb /s )和 30B + D (B 通道为 64kb/s、D 通道为 64 kb/s )，仅适于传送声音和可视电话及会议电视之类的业务，无法适应高码率的数字标准电视和高清晰度电视(HDTV)的要求；而综合了电路交换和分组交换技术优点的异步转换模式(ATM)是当前交换技术的研究热点，建立在 ATM 基础
24、上的宽带综合业务数字网(B-ISDN) 将是实现多媒体通信的理想通信网络。此外，多媒体通信系统中媒体信息的同步也是技术关键。服务质量(QOS)在多媒体通信中占有重要位置，一般来说，网络应具有动态管理 QOS 的能力， 以便在网络用户增减或网络拥挤的情况下， 利用媒体信息的可缩放性，重新协商 QOS 参数。2.2 各种类型媒体的传输特性表 1 列出了各种类型的信息媒体在最大延迟、最大时滞、最高传输速度、可接受的误比特率和可接受的包(分组)错率方面的指标。由表 1 可看出，对于声音(音频 )，如语音，其传输速度较低，对比特错误率和包(分组) 错误率要求不高，而最大可接受端端延迟为 250ms，否则
25、就会明显感到说话对方迟钝和不连续。对于视频(活动图像、电视类)和压缩视频，它们的传枪速率相对较高，要求占有较大的带宽，对延迟、时滞均有较高的要求，因为它和声音类一样是连续性媒体； 对于图像，要求很低的包(分组) 错率，而对误比特率的要求可放松一些，因为屏幕上一个像素的错误(黑白或彩色变化)无关紧要，而丢失一个包( 分组)，将在屏幕上造成一块错误，这是不能容忍的。对于数据一类的信息媒体，通常不允许任何差错。在数据和图形及静图的应用中，延迟和延迟的波动都不会产生什么影响，它们的平均传输速度不高， 但具有很强的突发性和短时的高速率。表 1 各种类型媒体的相对传输特性多媒体业务类型 最延迟（s）最大时
26、滞（ms）最高传输速率（Mbps ）可接受的误比特率（BER）可接受的包错率（PER）声音（audio） 0.25 10 0.064 101视频（video） 0.25 10 100 23压缩的视频（compressed video）0.25 1 220 69数据、文件（data，text） 1 - 2100 0 0图形、静图（graphics，still image）1 - 210 4192.3 多媒体通信网的服务质量（QoS）鉴于各种媒体之间特性的差异甚大，为了使通信网络(系统)能有效地传送多媒体数据， 首先要确定描述多媒体数据特性的服务质量(QOSQuality of Service )
27、7。QOS 是说明多媒体通信性能目标的元组，通过该元组的性能说明，可以对通信网络性能进行指定。QOS 元组的参数包括：连接建立时间。指从用户发出呼叫建立消息到收到呼叫建立应答的时间。连接释放时间。指从用户发出呼叫释放消息到收到呼叫释放应答的时间。呼叫阻塞概率。指的是一段时间内呼叫被拒绝的比例。速率。分为峰值速率和平均速率两项，它们决定了统计复用的等效速率。最大延迟。指通信过程中，通信网络各部分产生的时延总和，即反映出的端端延迟.最大时滞。对象的时滞是指在经过 N 个同步点之后，两个对象在表现时间上的差异，它映在某段时间内分组的平均延迟。可接受的比特错误率(BER )。可接受的包(分组)错误率(
28、PER )。表现比率。对象序列的表现比率定义为实际表现速率与正常表现速率之比。理想情况下，表现比率等 1；出现延迟时，表现比率小于 1。对象利用率。对象利用率为实际表现速率与对象可交付速率之比。当利用率大于等于 1时，所有交付的对象都可被表现出来； 当利用率小于 1 时，为维持两对象流之间的同步，某些对象将被丢弃。突发容差。它用于通信业务量进入网络的控制。信元丢失率。在基于异步转移模式(ATM )的网络中，它是一个重要的 QOS 参数。此外还有优先等级、安全性等。QOS 描述了多媒体通信的性能特性，因而通信时也经常根据 QOS 来决定其传输策略，譬如对话音可采用短延迟、延迟变化小的传输策略，对
29、数据则可用可靠的传输策略。QOS 元组指明了提供多媒体通信服务的要求。例如可视电话，它要求话音和视频正确同步，且具有中等程度的通信可靠性.对其视频流，可用 QOS元组的下列参数反应这些特性：表现比率=1，对象利用率=1，最大延迟=0.25，最大抖动=10ms，最大 BER = ，最 PER= 。10-2 10-32.4 多媒体通信对网络的要求现行网络大都针对单一媒体设计，没有提供多连接管理、多信道传送和媒体信息同步等服务。多媒体通信要求网络：可以为一个呼叫支持多个连接，即已建立呼叫后可以再建立连接或释放连接。能支持多方呼叫，在多个端点间建立连接，还可以在一个多方呼叫中增/ 删通信端点。既能支持
30、对称呼叫，又能支持非对称呼叫。对称呼叫指通信的两个方向带宽相等； 而非对称呼叫则一个方向有很大带宽，另一个方向只需很小的带宽，如视频点播。能对多媒体通信中各种不同类型的信息满足实时性要求。建立连接时，要能为它们分配网络资源； 对于已建立的连接，还应能重新协商、分配网络资源。这里包含可用带宽和带宽分配问题，可用带宽决定信息的传输速率，而带宽分配决定了用户共享网络资源的方法。由于多媒体信息传输速率高且具有突发性，所以如何动态分配网络带宽，使有限的网络资源得到充分利用成为重要问题。应能保证多媒体通信中不同信息类型间的同步。允许通信用户对 QOS 进行动态地控制和要求，因为不同类型的业务，通信服务质量
31、参数有较大的差别。由于多媒体通信具有交互性，网络应使用户对各种媒体有充分的控制和编辑能力。此外，多媒体通信对网络还有一些其它的具体要求：(1) 多媒体数据结构的处置网内可有多种媒体形式，每种感知媒体又可能有多种编码方法，加之用户连接到网上的终端可能有所不同，这就要求网内多媒体数据结构的设计适合处理、填充和发送。多媒体数据结构的处置分为格式处置和内容处置：格式处置。顾名思义，只对信息的物理结构进行处置，不涉及信息内容，包括码制变换、媒体变换和表征变换。其中媒体变换是多媒体通信特有的，当具有不同媒体处理能力的终端建立连接时便有可能用到这种变换。譬如，某个终端具有多种媒体能力，而另一终端却不支持某一
32、种媒体(如残废人用户往往也需要此功能 )。内容处置。它集中于多媒体流或文档的信息内容方面，其目的是在不改变信息意义条件下，节省网络资源。由于多媒体应用比任何单媒体应用都要求更多的网络资源，因此它对于多媒体应用的发展和实用都是至关重要的资源。内容处置分为信息压缩和信息滤除两种。信息压缩的结果，用户可能感觉得出，也可能感觉不出，这取决于编码方案、压缩技术及媒体本身的性质。信息滤除是通过分析信息的语义内容，只选出满足用户轮廓内某一准则的那些信息。(2) 多端点桥多媒体应用中，需要网络提供桥功能，将来自不同源处的信号组合在一起，以便在一个或多个目的点作出综合性提交。为了灵活，这个桥应允许动态地增/减成
33、员，动态地分开 /联合会议、定义会议的表征格式( 表征控制) 和向其它会议的迁移控制等。这个桥应允许某些会议成员举行小会议，以便秘密交换意见。为了支持小会议，便要求有新的声音窗口，使参加小会议的成员除有整个会议提供的声音通道之外，还有他们自己的声音通道。(3) 多媒体的交互作用可以利用事件的同步提供媒体的交互作用，分两类：一个媒体流启动和控制另一个媒体流，如文本或话音激活图形。用户指示启动和控制另一个媒体流。(4) 媒体复接分为通道复接和用户复接两种。从网络方来看，用户复接媒体被认为是在单媒体承载业务上承载的。服务功能在终端及网络间的分配可能导致多种媒体的复接。从传送和交换的角度看，基于 AT
34、M 的 B-ISDN 是最有可能满足多媒体通信要求的网络，但这是非常复杂的网络系统。难怪在 ATM 被认定作为 B-ISDN 的传输、复用和交换方式，而 B-ISDN 成为未来理想的多媒体通信网络后，就有人提出这是要在一个全新的平台上为各种不同的业务重建全部通信协议。3 无线-光纤宽带接入网中用于视频服务的无线保护开关参考文献 8解决了光纤无线宽带接入网络（WOBAN）的一个生存能力问题。所提出的方案引进了具有用于多服务应用程序的无线功能的 ONU（称为 WONU） ，并使用无线资源来保护网络免受光纤故障。它建立了跨 ONU 通信的两个 WONU 之间的无线链路保护来恢复最后一段纤维被切断时的
35、服务。此外，本文在方案中嵌入了减少带宽冲突、实现高效带宽利用率的策略，且策略通过使用时域自适应线性预测和媒体传输索引（MDI）为基准以保证QOS。为了评估这一计划，本文构建了WOBAN 测试平台。实验结果表明，该方案能够有效地使用无线资源保护的视频服务。无线-光纤宽带接入网是高容量的、有线和无线接入网络的、一种很有前途的下一代宽带接入技术。而且它能够满足对各种固定/移动带宽消费用户爆炸式增长的需求。这种网络的每用户成本可低至所有最终用户分享的带宽（对于以太网 PON） ，其现行带宽通常高达1Gbps，并有望在未来提高到 10Gbps。尽管最近两个主要的无线接入网络技术是 WiFi 和WiMAX
36、，但由于其容量等级，服务目标和多址接入机制91011 ，以太网无源光网络（EPON ）和无线网络特别是对于 WiFi 和WiMAX，有一个很好的匹配。所以，这两个技术的结合可以作为 WOBAN 模型。正如很多 WOBAN 上的研究工作，无线资源主要用于扩展对终端用户的服务和面积。虽然其中的一些研究指出，当遇到某些光纤链路故障或 ONU / OLT 故障101213，无线网络可以保护混合模式下的光接入网络。但是这些工作都没有利用无线资源来提供有效的解决方案。即使一些无线路由算法也可以解决无线Mesh 网络（WMN）中这样的问题，但这样会使视频业务消耗大量带宽以至于降低整个网络的性能。此外，传统的
37、光纤保护方案花费昂贵且难以部署 1415。为了解决这些问题，我们提出了视频服务的无线保护切换方案，并在实际试验台进行实现。当最后一段光纤发生故障时，为了恢复服务，那两个 ONU 将建立无线保护链路来进行ONU 之间的通信。在这种情况下，我们不需要部署额外的设备，比如备份的光纤链路或传统的 PON 树形拓扑结构里的 ONU。同时，为了获得比较好的性能和有效的带宽利用率，我们提升了我们的前期工作16来调节带宽。在这个方案中，我们在线实时交通预测和 MDI 中引入了时域正常化最小均方（NLMS）线性预测作为参考来表示视频服务质量。由于它的可行的、可扩展能力，我们可以扩展这个保护方案中先前的功能，来保
38、证视频的服务质量和保障ONU 或链路故障时有线和无线终端的用户服务。3.1 无线保护开关方案的整体架构本文提出的无线-光学宽带接入网络（WOBAN）： EPON 包含一个中央光线路终端（OLT）和多个光网络单元（ONU） ，其中ONUs 它们通过一个树形拓扑结构的光纤连接到 OLT 。 EPON 的 ONU 和无线接入点（AP ）可集成到一个设备盒子里，我们定义这个设备盒子为具有无线功能的 ONU（称为WONU） 。除了在硬件成本的节省，这种整合实现了平坦的控制平面和 EPON 与无线系统之间的无缝融合，信令和控制消息可以在 OLT 和最终用户之间直接地进行交换1。由于所有无源网络的性质，点对
39、多点（PMP）的结构，以及本地以太网协议，EPON 具有成本和性能优势。因此，EPON 适宜作为无线接入网络的回程。同时，在重要业务覆盖范围的扩展和对移动应用快速，容易和便宜的部署强有力支持等方面9，基于无线的最后一英里接入网络对 EPON 系统有很大益处。在集成的宽带模式中，OLT 功能作为具有强大计算能力和智慧的中央控制器/协调器，它连接到全球互联网，已经超出的接入网络的范畴。我们把带有无线功能（WONU）的 ONU设计为边界设备，这些边界设备能够覆盖EPON 和 WiFi/ WiMAX 网络。集成无线 -光纤宽带接入网络（WOBAN）的实施充分利用了图 1 所示它的固有的树状拓扑结构和广
40、播功能。图 1：OLT 的时分复用 IEEE 802.3 以太网数据包和他们延下游方向广播到各 WONUs8。当接收到含有控制信息的该数据包的副本后，在OLT 的协调下，每个 WONU 决定是否为一个特定的终端用户（单播）或者一组用户（多播）加载传播中的数据 11。图 1 OLT 的时分复用 IEEE 802.3 以太网数据包和他们延下游方向广播到各 WONUs3.2 无线保护链接为了有效地保护视频服务，我们提出了在相邻的 WONUs 之间使用无线链路的方案。当光纤链路故障发生时，无线保护开关链接将被激活来重组网络架构。如图 2 所示，由分离器到 WONU1 的光纤被切断时，WONU1 会开始
41、检测这个故障并启动保护模式。这个保护模式是 WONU1 根据一个特别的保护方案列表，通过发送请求信号来搜索相邻的 WONU，如WONU2。当 WONU2 接收到这个请求时，它将会判断自己能否负担得起这项新服务的有效载荷。如果可以负担得起的话，WONU2 将设立与 WONU1 的无线链路，同时中心局（CO）将切换 WONU2 的光纤链路的数据传输。然而，如果 WONU2 无法承担这样相邻的服务，WONU1 就会转而向其他的 WONUs 发出请求。此外，用户可以将方案分类来减少冲突。图2：用于跨 WONU 通信的无线链路保护8。图 2 跨 WONU 通信的无线链路保护3.3 QoS-aware 策
42、略我们先前的工作提出通过特定用户的动态资源分配来实现视频服务的高性能。我们在整合方案的调整过程中引入时域归一化最小均方（NLMS）线性预测器 1718和 MDI 1920参数作为反馈参考。实验结果表明，带宽资源利用率相比于传统的确定性固定服务预订率，可以提高 20-60 16。在本文中，我们把先前的策略扩展到无线应用中。为了保证本地和相邻的受保护用户的服务性能，先前的策略是进一步发展为保护模式（PM）和正常模式（NM）这两个功能。保护模式是解决建立新的无线链路和重新分配网络资源的需求。 正常模式是用于非故障用户资源的调节。在这个方案中，保护模式和正常模式可以共存于一个整体过程中。4 结束语在巨
43、大的市场潜力驱动下，产生了各种各样的接入网技术。光纤通信具有通信容量大、质量高、性能稳定、防电磁干扰、保密性强等优点。在干线通信中，光纤扮演着重要角色，在接入网中，光纤接入也将成为发展的重点。光纤接入网是发展宽带接入的长远解决方案。当前，无线-光纤宽带接入已经成为宽带接入技术领域最为普遍的模式，其最大的优势就在于两种技术优势的互补。光通讯的最大优势在于高带宽、低损耗、长距离、高可靠性，而无线通讯的最大优势在于部署灵活、易组网，能够实现无处不在的信息接入，两者结合能够实现真正意义上的网络全覆盖及综合经济性。随着越来越多的技术难题被攻克，无线-光纤接入网可以给多媒体通信网络提供更加强有力的支持。参
44、考文献1 Warrier P, Kumar B 著，任天恩译.xDSL技术与体系结构M.北京：清华大学出版社，2002.2 张鹏，阎阔.FTTxPON 技术与应用M.北京：人民邮电出版社，2010.3 Azzam A, Ranson N 著，文爱军，张冰，刘格辉译.宽带接入网技术M.北京：电子工业出版社，2006.4 吴彦文，刘方，周光玥.固定宽带无线接入技术M.北京：北京邮电大学出版社，2003.5 Sarkar S, Mukherjee B, Dixit S. Optimum placement of multiple optical network units (ONUs) in opt
45、ical-wireless hybrid access networksC. Optical Fiber Communication Conference. Optical Society of America, 2006: OFM6. 6 Fong B, Ansari N, Fong A C M, et al. On the scalability of fixed broadband wireless access network deployment J.Communications Magazine, IEEE, 2004, 42(9): S12-S18.7 BOJKOVI Z, MI
46、LOVANOVI D, SAMOVI A. Multimedia communication systems: techniques, standards, networksC.International workshop Trends and recent achievment in information technology, Cluj Napoca, Romania. 2002: 19-41.8 Yubin Z, Li H, Ruitao X, et al. Wireless protection switching for video service in wireless-opti
47、cal broadband access networkC.Broadband Network & Multimedia Technology, 2009. IC-BNMT09. 2nd IEEE International Conference on. IEEE, 2009: 760-764.9 Lin B, Ho P H, Shen X, et al. Network planning for next-generation metropolitan-area broadband access under EPON-WiMAX integrationC.Global Telecommuni
48、cations Conference, 2008. IEEE GLOBECOM 2008. IEEE. IEEE, 2008: 1-5.10 Sarkar S, Dixit S, Mukherjee B. Hybrid wireless-optical broadband-access network (WOBAN): a review of relevant challengesJ. Lightwave Technology, Journal of, 2007, 25(11): 3329-3340.11 Luo Y, Wang T, Weinstein S, et al. Integrati
49、ng optical and wireless services in the access networkC.National Fiber Optic Engineers Conference. Optical Society of America, 2006: NThG1.12 Sarkar S, Yen H H, Dixit S, et al. Hybrid wireless-optical broadband access network (WOBAN): network planning and setupJ. Selected Areas in Communications, IEEE Journal on, 2008, 26(6): 12-21.13 Sarkar S, Yen H H, Dixit S, et al. RADAR: Risk-and-delay aware routing algorithm in a hybrid wir
