所以对于大带宽的光与无线网络系统，一般使用外调制方法。强度调制直接检测就是对经过强度调制的光与无线网络系统直接进行包络检测，即经过强度调制的信号在基站经过光电探测器就可以直接恢复成原射频信号。......
2025-09-29
设计与分析：光与无线混合接入的汇聚光网络架构
【摘要】：本节面向光与无线网络中PON与汇聚环形光网络互联场景的高时延问题，提出了一种去OLT化网络架构，并分析了该架构下的链路状态及其提升时延特性的优势。图4-3一般接入汇聚光网络与DAON架构链路状态对比DAON为一个由SDN控制器集中控制的混合网络。因此，与传统的接入汇聚光网络相比，DAON特有的链路状态可以实现更低的通信时延。
本节面向光与无线网络中PON与汇聚环形光网络互联场景的高时延问题，提出了一种去OLT化网络架构，并分析了该架构下的链路状态及其提升时延特性的优势。
在现存架构中，汇聚环形光网络和PON是光与无线网络中最常见的光组网方案。汇聚环形光网络与PON互联的网络架构如图4-1所示。汇聚环形光网络包含核心路由器和边缘路由器。核心路由器通常为汇聚路由器（Aggregation Router，AGR），边缘路由器通常为波长选择开关（Wavelength Selective Switch，WSS）。其中，AGR的功能为汇聚数据并连接核心网，WSS的功能为光交换。常见的PON是一个通过光纤连接的树形网络，包含一个OLT、一个分光器以及多个光网络单元（ONU）。其中，OLT与ONU分别连接汇聚网络与用户，为终端用户提供光接入服务。OLT作为网关被部署在两个光网络的边缘，负责PON的管理、控制、协议转换以及数据汇聚。OLT中的O/E/O转换与轮询过程存在于两个全光网络之间，对于网络时延性能有着明显的影响。
图4-1 普通PON与汇聚环形光网络互联架构
基于SDN驱动的PON[20-22]中的控制器可以实现大部分与OLT相似的控制功能，这极大地弱化了OLT在此类网络中的重要性，使得去OLT化成为可能，并有望成为实现更低端到端时延的有效解决方案。本章所提出的DAON架构如图4-2所示，分为数据层与控制层两个层面：数据层包括支持OpenFlow与OBS技术的ONU（OpenFlow and OBS enable ONU，OFBS-ONU）、支持OpenFlow与OBS技术的WSS（OpenFlow and OBS-enabled WSS，OFBS-WSS）、支持OpenFlow与OBS技术的AGR（OpenFlow and OBS-enabled AGR，OFBS-AGR）以及分光器；控制层包括一个SDN控制器。DAON架构为基于时分复用与波分复用混合的灵活PON（TDM/WDM Flex-PON）[20-22]与汇聚环形光网络互联架构的进一步优化设计。其中，TDM/WDM Flex-PON为最有希望实现的下一代光接入方案，汇聚环形光网络为最常用的汇聚光网络方案。DAON架构中作为网关的OLT被移除，由此建立了一个混合光网络，同时，引入SDN编排来补偿去OLT化导致的网络控制功能缺失。
图4-2 DAON架构(https://www.chuimin.cn)
在数据层，去OLT化的PON直接通过光纤连接到OFBS-WSS上，以此在OFBS-ONU与OFBS-AGR间构筑全光链路，网络架构也变成了包含一个环与树形光纤链路的混合型光网络。为了避免数据冲突，在数据层的汇聚部分采用WDM，而在接入部分采取WDM与TDM混合的复用方式。
人们在控制层部署了SDN控制器，通过扩展OpenFlow协议来控制DAON架构下的全局网络设备。SDN控制器部署并集成到DAON地理中心的OSBF-WSS中，以最大限度地减少信令时延差。SDN控制器通过现有光纤中的安全通道与所有其他的OFBS-ONU、OFBS-WSS和OFBS-AGR连接。安全通道占用一部分波长，与数据通道在同一根光纤中共存。在OFBS-WSS和OFBS-AGR中采用基于SDN的OBS技术来实现光交换功能。
通过扩展DAON中每一个设备的功能模块，可以有效地支撑SDN编排与OBS技术。SDN编排不但能消除不统一的网络协议带来的融合阻碍，为全局提供统一的控制与管理功能，还能简化OBS的控制过程[23]。
DAON中的链路状态相对于传统的接入汇聚网络发生了一定变化，并在传输方面显示出了巨大优势。图4-3对比了DAON与传统的接入汇聚光网络中的链路状态。在传统的光与无线网络架构中，接入网与汇聚网是完全相互独立的，且每个网络都通过WSS和分光器等全光设备支持透明化传输。ONU、OLT与AGR是网络中的网关以及汇聚节点。在这些设备中的静态随机存取存储器（Static Random-Access Memory，SRAM）被用来存储与汇聚业务数据，所以存在E/O或者O/E/O转换过程。由OLT中O/E/O转换所导致的时延已经成为传输过程中不可忽略的一部分。
图4-3 一般接入汇聚光网络与DAON架构链路状态对比
DAON为一个由SDN控制器集中控制的混合网络。数据层的设备与SDN之间的交互通过安全信道来实现。为了弥补OLT缺失带来的不良影响，OLT的控制管理功能被迁移到了SDN控制器上，并且增强了OFBS-ONU与OFBS-AGR上的汇聚能力。当业务流通过DAON传输时，基于SDN编排可以在OFBS-ONU和OFBS-AGR之间构建全光通信链路。由于消除了OLT中的O/E/O转换延迟和轮询延迟，DAON对时敏业务的服务质量将大大提高。因此，与传统的接入汇聚光网络相比，DAON特有的链路状态可以实现更低的通信时延。
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