知识窗

以太网无源光网络

　　以太网无源光网络(EPON)是将接入网物理层的无源光网络与链路层的以太网相结合而产生的。EPON基本是在ITU-T有关PON的G.983建议基础上，保留ATM PON的精华部分--物理层PON，而用以太网代替ATM作为数据链路层协议。EPON可以“无缝”地连接已有的数据接入网，并能提供低成本的高速数据用户线。由于采用无源器件，采用EPON技术的接入设备适于在各种环境下灵活地组网，实现话音、数据、视频的全业务接入，减少了线路和外部设备的故障率，提高了系统的可靠性，节省了维护成本，是一种极具潜力的接入技术。

　　EPON由OLT(光线路终端)、ONU(光网络单元)、POS(无源光纤分支器)三部分组成。OLT既是一个交换机或路由器，又是一个多业务提供平台(MSTP)，提供面向无源光网络的接口；ONU则与用户相连；POS是连接OLT和ONU的设备，分发下行数据并集中上行数据。

　　EPON一般采用时分复用(TDMA)方式来实现，不需任何复杂的协议，光信号就能精确地传送到最终用户，来自终端用户的数据也能被集中传送到中心网络。EPON系统的关键技术有动态带宽分配、上行信道复用实现技术、以太网在PON上的成帧技术与实现技术、测距与延时补偿技术、突发信号的快速同步技术等等。

　　IEEE 802.3ah工作小组从2000年11月开始进行EPON的标准化工作。其工作重点放在EPON的媒体接入控制(MAC)协议上，其余将主要参照FSAN(全业务接入网)和ITU-T G.983建议。

自由空间光通信

　　自由空间光通信(Free Space Optics Communication, FSO)是宽带接入的手段之一，又称无纤光通信、大气光通信(AOC)等。它利用激光通信，但传输媒介是空气，而非光纤。FSO系统的主要组成部分是激光的发射、接收及少量的控制设备。

　　FSO由于采用激光，较无线接入、DSL(数字用户线)等技术有带宽大的优势；与光纤相比，FSO成本低且不需要预先铺设管线，可以在已经明确了有用户需求后再安装，用户不需要时也可很方便地拆除。据统计资料表明，在一栋大楼里铺设光缆需要4～10个月，而FSO的安装只要两三天，成本只有光纤的三分之一到十分之一。与固定无线接入相比，FSO工作在一个完全不受管制的频段，并具有保密性较好的特点，因为激光方向性好，任何阻碍激光传输的企图都容易暴露。

　　FSO的技术问题包括：

　　● 克服天气(尤其是雾)的影响。雾中极小的水颗粒像棱镜一样会使光束信号发散。解决的办法一是定制合适链路距离的系统，二是对重要的路由备份。

　　● 光链路两端的对准与保持。由于在风力和其它因素的作用下，建筑物会有移动和摇摆，所以激光器节点应具备自动跟踪的能力，激光功率较高时，可以增大发射角、接收角来提高偏移容忍度。

　　● 克服空中障碍物的影响。如小鸟飞过最大的阻隔时间一般只有几毫秒，会引起数据包传输的延迟，而不会出现传输中断。该问题可采用网状结构来解决。

　　● 眼睛的安全问题。应尽量避免采用对视网膜有损伤的波长。

　　自由空间光通信除了用作宽带接入，还特别适合临时、短期的链路应用。在主光纤链路被切断或网络因恶劣天气被破坏，以及其他突发事件时，FSO可以作为紧急情况备用和灾难后的恢复措施。

下一代QoS信令

　　下一代QoS信令是IETF NSIS(Next Step In Signaling)工作组的主要研究内容。该工作组专门研究下一代QoS信令的要求、框架结构以及协议等问题，而不考虑应用层的QoS和具体的QoS实现机制。NSIS的主要研究内容是NSIS Initiator(信令发起者)、NSIS Forwarder(信令转发者)以及NSIS Responder(信令响应者)之间的交互，包括传递信息的协议和语法等。

　　QoS信令结构和框架制订的主要目标包括：

　　● 采用模块化设计。

　　● 信令协议和所传输的具体QoS控制信息分离。

　　● 重用已有的QoS协议。

　　● QoS信令与QoS技术的独立，可使得QoS信令用于多种QoS技术。

　　此外，QoS信令还要求具有较大的灵活性和安全性，对移动性以及与其他技术的交互等方面也都有一定的要求。

　　在信令的操作模式上，QoS信令可以有以下几种：

　　● 带内信令和带外信令：带内信令指信令只沿着数据路径转送；带外信令指信令不一定沿着数据路径转发。

　　● 域内信令和域间信令：域间信令是信令信息由一个NSIS域产生而在另一个NSIS域结束。在带内信令的模式下，域间的NSIS信令可将NSIS信息传递给一个或多个域的边界节点；在带外信令模式，NSIS信令可将NSIS信息传给位于数据通道外的某个实体，另外再从带外的实体传到带内的边界节点。域内信令则是指NSIS信令信息的发起、处理以及结束都在同一个域内完成。

　　● 组播和单播：与单播相比，组播的引入使得NSIS信令增加了复杂度，因为支持组播组的动态加入和离去将增加状态维护的复杂性。

　　● 接收方驱动和发送方驱动的信令：接收方驱动的信令是指由接收方发起和维护数据流的资源预留，而发送方驱动的信令是指由发送方负责发起和维护数据流的资源预留。发送端采用发送方驱动的信令可以更快地得到预留成功与否的反馈信息；另外，采用接收方发起的预留需要保证返回发送方的路由与之前的一致，因此需要保持每个流的后向路由状态，而发送方驱动的方式则不需要。

　　● 单向和双向预留：有一些应用需要单向预留，如不带反馈通道的视频流；另外也有一些应用需要双向的预留，如电话。因此，NSIS必须考虑单向和双向的预留。

精细分层编码

　　精细分层编码(Fine-Granular-Scalability video coding, FGS)是MPEG-4流视频框架的核心编码算法。它是一种分层的视频编码算法。该编码分两层：一个基本层和一个精细粒度的增强层。

　　基本层采用传统的DCT变换加运动估计/补偿的编码方法，增强层是对于基本层的量化误差进行DCT位平面编码得到的。位平面编码的主要特点是在编码时从最重要的位扫描到最不重要的位平面，使最重要的信息放在这一帧码流的前面，而最不重要的信息放在末尾，这样,截取时所损失的信息并不是最重要的。在进行解码的时候，仍可以利用前面重要的位信息进行恢复，由于增强层保存的是量化误差，因此恢复的视频效果非常平滑。

　　精细分层编码要求流视频的基本层能够保证传输，即链路的带宽至少要大于基本层，否则基本层也不能保证完整的传送。只要满足这一条件，增强层的速率可以根据带宽的实际情况进行精细调节。这一点不同于一般的分层编码算法。对于一般的分层编码，增强层的速率是固定的，因此当网络带宽(假设384 kbit/s)小于增强层(256 kbit/s)加基本层(256 kbit/s)的速率时，就只能传输基本层(只有256 kbit/s)。而对于FGS编码，可以对增强层进行截取使得它满足速率为128 kbit/s(即总视频发送速率是384 kbit/s)，这样既增加了带宽利用率，又提高了用户所接收的视频质量。

　　精细分层编码的主要特点是对增强层可以进行任意的截取，而不影响还原的视频效果，可以使得视频的质量平滑变化，不会出现花块和停顿。这使得它很适合流视频应用，服务器可以根据网络状态的变化对FGS视频流进行适当地截取，而不需要要求重传和作码流转换，用户几乎感觉不到带宽的变化。这种编码方法的缺点是编码效率较一般固定分层编码低。