Wi-Fi在EPON中的應(yīng)用

　　將Wi—Fi無線接入與EPON系統(tǒng)有線接入融合起來，這極大豐富了EPON的應(yīng)用范圍，而且可以彌補(bǔ)各自技術(shù)上的不足，充分發(fā)揮光纖接入技術(shù)的高帶寬與無線技術(shù)的靈活性，使得家庭和辦公用戶在享受高效、優(yōu)質(zhì)、低成本的寬帶接入服務(wù)外，還能隨時(shí)隨地輕松實(shí)現(xiàn)移動(dòng)辦公和娛樂。但是Wi—Fi的缺點(diǎn)和成本等原因決定了它無法取代有線接入網(wǎng)而獨(dú)立存在，因此將Wi—Fi無線與EPON有線融合，將是未來接入網(wǎng)的合理趨勢(shì)。

　　1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。它與傳統(tǒng)的EPON系統(tǒng)的主要區(qū)別在于本系統(tǒng)在普通ONU中融合了Wi—Fi無線組網(wǎng)方式，同時(shí)為終端用戶提供有線和無線兩種方式的服務(wù)。這里將本系統(tǒng)命名為融合型ONU。

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　　1.1 EPON各部分功能

　　一個(gè)典型的EPON系統(tǒng)主要由OLT(光線路終端)、ODN(光分配網(wǎng))、ONU(光網(wǎng)絡(luò)單元)三部分組成，采用樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。上行使用1310nm，下行使用1 490 nm的波長傳送數(shù)據(jù)和語音，CATV業(yè)務(wù)則使用1 550 nm波長傳送。OLT放置在中心局端，分配和控制信道的連接，起到匯聚數(shù)據(jù)(TDM)和下發(fā)數(shù)據(jù)(廣播)的作用;ODN是無源分光器，它將一個(gè)OLT和多個(gè)ONU連接起來，一般分光比為1：16、1：32、1：64。ONU是EPON系統(tǒng)的用戶端接入設(shè)備，其主要的功能有：

　　①選擇接收OLT發(fā)送的廣播數(shù)據(jù);

　?、陧憫?yīng)OLT發(fā)出的測(cè)距及功率控制命令，并作相應(yīng)的調(diào)整;

　?、蹖?duì)用戶的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，并在OLT分配的發(fā)送窗口中向上行方向發(fā)送;

　?、芨鶕?jù)OLT發(fā)出的OAM幀，執(zhí)行相應(yīng)的OAM功能;

　?、萜渌嚓P(guān)的以太網(wǎng)功能。

　　1.2 融合型ONU的應(yīng)用場(chǎng)景

　　融合型ONU被設(shè)計(jì)應(yīng)用在FTTX中，F(xiàn)TTX根據(jù)光纖到用戶的距離來分類，如圖1所示，可分成光纖到交換箱(FTTCab)、光纖到路邊(FTTC)、光纖到大樓(FTTB)和光纖到戶(FTTH)4種應(yīng)用方式。這里簡要介紹融合型ONU在FTTH和FTTB中的應(yīng)用方式。

　　對(duì)于FTTH住宅用戶，將融合型ONU設(shè)備放置于用戶家中或商業(yè)用戶辦公室，在光纖入戶后由融合型ONU將光信號(hào)終結(jié)，將光接口轉(zhuǎn)換為多種電接口，為電接口終端(電話機(jī)、綜合接入設(shè)備(IAD)、計(jì)算機(jī)和IPTV機(jī)頂盒)提供有線接入，同時(shí)搭配Wi—Fi無線接入，將使得寬帶與移動(dòng)結(jié)合，則可以達(dá)到未來寬帶數(shù)字家庭的愿景。

　　對(duì)FTTB住宅用戶，將融合型ONU設(shè)備放置于樓道，一般4個(gè)用戶共用一個(gè)融合型ONU，利用用戶新建或原有的5類線和Wi—Fi無線入戶，利用用戶家中配置的綜合接入設(shè)備(IAD)所提供的RJ11接口和RJ45接口分別連接電話機(jī)、計(jì)算機(jī)和IPTV機(jī)頂盒等終端設(shè)備，同樣也搭配Wi—Fi無線接入，將使得寬帶與移動(dòng)結(jié)合。

　　2 Wi-Fi技術(shù)特點(diǎn)

　　Wi—Fi技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　?、俑采w范圍廣。Wi—Fi的半徑可達(dá)100 m，很適合在家庭、辦公室及單位樓層內(nèi)部使用;而Bluetooth技術(shù)只能覆蓋15 m范圍內(nèi)。

　?、趲挻蟆?02.1lg和802.11n的設(shè)備，前者的理論帶寬是54Mbps，后者的理論帶寬是300 Mbps，都遠(yuǎn)高于傳輸CD級(jí)信號(hào)需要的1.411 2 Mbps。

　?、鬯俣瓤?，可靠性高。在信號(hào)較弱或有干擾的情況下，帶寬可調(diào)整為11 Mbps、5.5 Mbps、2 Mbps等，帶寬的自動(dòng)調(diào)整，有效地保障了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

　?、軣o需布線。Wi—Fi可以在覆蓋范圍的任何地方使用帶有Wi—Fi功能的設(shè)備進(jìn)行寬帶業(yè)務(wù)。

　　⑤綠色健康。IEEE 802.11規(guī)定的發(fā)射功率不可超過100 mW，實(shí)際發(fā)射功率約60～70 mW，手機(jī)的發(fā)射功率約200 mW～1 W，手持式對(duì)講機(jī)高達(dá)5 W，而且無線網(wǎng)絡(luò)使用方式并非像手機(jī)直接接觸人體，是絕對(duì)安全的。

　　但同樣Wi—Fi相對(duì)于有線接入也存在缺點(diǎn)：

　?、傧到y(tǒng)開銷和頻率干擾等使傳輸速率大大減小。

　?、谕l段無線電波的相互影響和障礙物使得穩(wěn)定性不如有線接入方式。

　　③安全性和數(shù)據(jù)的保密性都不如有線接入方式。

　　3 融合型ONU的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　融合型ONU的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

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　　主控芯片S3C2440是三星公司近年來開發(fā)的一款基于ARM920T內(nèi)核的16/32位RISC嵌入式微處理器，其高性能、低功耗、小體積、接口豐富的特點(diǎn)能滿足嵌入式系統(tǒng)的要求。其核心RISC處理器實(shí)現(xiàn)了MMU、AMBABUS、Haryard高速緩沖。CPU內(nèi)部集成了數(shù)據(jù)分開的16 KB Cache、SDRAM控制器、LCD控制器、4通道DMA、3通道UART、I2C總線、I2S總線、SD接口、觸摸屏接口、8通道10位A/D控制器等，非常方便系統(tǒng)開發(fā)，因此十分廣泛地應(yīng)用于PDA、便攜媒體播放器、衛(wèi)星導(dǎo)航儀以及嵌入式控制器等設(shè)備。

　　光收發(fā)模塊作為上下行網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口，其作用是進(jìn)行光電/電光轉(zhuǎn)換并實(shí)現(xiàn)融合型ONU上行數(shù)據(jù)的發(fā)送和下行數(shù)據(jù)的接收。SerDes作用是進(jìn)行串并/并串轉(zhuǎn)換。交換處理模塊負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)包的交換轉(zhuǎn)發(fā)。Wi—Fi控制芯片用來控制RF射頻模塊。Flash用來存放Bootloader引導(dǎo)程序和應(yīng)用程序。SDRAM作為內(nèi)存。UART作為調(diào)試接口對(duì)融合型ONU進(jìn)行調(diào)試。電源電路提供融合型ONU系統(tǒng)內(nèi)部所需要的電源。FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)獨(dú)立完成信息加密的大量運(yùn)算，相比軟件可以提高速度、節(jié)省時(shí)間。