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光接入网中动态带宽分配算法的研究

作　者: 李鹏涛
导　师: 陈国通
学　校: 河北科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 光接入网无源光网络 EPON DBA
分类号: TN915.63
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 31次
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内容摘要

随着接入网络中光纤到户技术的发展，用户的带宽需求也越来越高，为满足高带宽的需求，无源光网络（Passive Optical Network, PON）技术应运而生。目前无源光纤接入网发展很快，运用以太网无源光网络（Ethernet Passive Optical Network,EPON）部署网络正逐渐成为宽带网络的一种主流方式，着重于对接入用户最后一公里的覆盖。通过改进动态带宽分配(Dynamic Bandwidth Allocation Algorithm, DBA)提高无源光网络的传输性能。通过提供用户服务等级协议来满足各种应用的相关带宽需求，从而加强由PON提供的服务质量。在带宽分配的发展中，经过了静态带宽分配算法到动态带宽分配算法的过程，动态带宽带宽分配算法一般有间插轮询自适应周期长度(IPACT)算法。IPACT算法是即时处理带宽分配请求的，这种方法充分利用了上行带宽，但缺点是轮询周期不固定，当所有ONU的负载都很小时，系统频繁的发送请求/授权帧，占据大量的上下行带宽，造成带宽的浪费和时延抖动。随着技术的发展，提出当OLT在收到某个ONU发来的请求并更新轮询表后，将所有ONU上报的请求带宽进行汇总，一次性为所有ONU统一分配带宽。为了平衡在传输包延迟、传输周期和传输容量方面的性能,提高带宽分配率的目标，本文提出了灵活分配带宽、授权最小带宽到每个光网络终端的设想，本文将对基于DBA的、标准时分复用的带宽分配算法，和拥有千兆传输能力的PON进行研究。此外，运用数学公式表示算法的同时，建立了逻辑模型，搭建仿真平台，进行仿真结果分析，仿真运行时的结果在网络性能方面，包括数据的发送接收包延迟、数据容量和吞吐率等，比其它DBA算法在不同服务水平下性能都有所提高，并且带宽分配率也有所提高。这说明了动态带宽分配算法在数据包容量和平均延迟等各项性能方面，显示了优越性。为了完成算法优化改进，对TDM-PON的ONU的上行传输性能进行进一步的分析，随后在每个通信周期ONU的数据传递过程中，通过动态配置，重叠上行传输周期在OLT和ONU之间的部分带宽分配进程，以增加网络上游吞吐量。为了克服单波长TDM有限的通信能力，并适应不断增加的、时延敏感的、多介质的传输服务，多波长DBA的研究也运用到本研究中，有了这个研究，在每个轮询周期，无论是下行还是上行的网络容量，都可以根据用户的服务等级和带宽需求动态地调整。因此，它也显示出高效的上行传输效率。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1 章绪论  9-16
  1.1 课题研究的背景  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-13
    1.2.1 国内光接入网发展现状  10-11
    1.2.2 国外接入网发展现状及光网络标准  11-13
  1.3 选题意义  13-15
  1.4 本文研究的主要内容和结构安排  15-16
第2章无源光网络的体系结构和协议  16-26
  2.1 无源光网络的结构  16-17
  2.2 基于P ON的 T DM带宽分配  17-21
    2.2.1 基于 TDM-DBA 算法的服务质量  19-21
    2.2.2 GPON 的不同服务  21
  2.3 多波长的动态带宽分配  21-23
  2.4 在长距离P ON 中的带宽部署  23-25
  2.5 本章小结  25-26
第3章接入网中的带宽分配算法分析  26-35
  3.1 简介  26
  3.2 固定服务下的带宽分配算法  26-29
  3.3 授权服务下的带宽分配算法  29-33
    3.3.1 低负载流量下的带宽分配算法  30-31
    3.3.2 高流量负载下的带宽分配算法  31-33
  3.4 有限服务下的带宽分配算法  33
  3.5 模型的扩展性和局限性  33-34
  3.6 本章小结  34-35
第4章无源光网络仿真模型的设计  35-46
  4.1 简介  35-36
  4.2 项目编辑器介绍  36-38
  4.3 OLT节点模型的设计  38-39
    4.3.1 OLT 节点介绍  38
    4.3.2 OLT 进程模块设计  38-39
  4.4 ONU节点模型设计  39-40
    4.4.1 介绍  39
    4.4.2 ONU 进程模块设计  39-40
  4.5 模拟实验平台的建立  40-45
    4.5.1 EPON 模型和仿真  42-43
    4.5.2 GPON 模型和仿真  43-45
  4.6 本章小结  45-46
第5章动态最小带宽分配算法仿真  46-57
  5.1 引言  46
  5.2 DBA算法的发展  46-47
  5.3 带宽分配原理  47-49
  5.4 对DBA 模型的设计  49-56
    5.4.1 模型和仿真结果分析  49-56
  5.5 本章小结  56-57
第6章环反馈WDM-P ON 的动态带宽分配算法  57-63
  6.1 简介  57-58
  6.2 多波长带宽分配算法  58-61
  6.3 模拟试验平台  61-62
  6.4 本章小结  62-63
第7章结论和未来的方向  63-66
  7.1 总结  63-64
  7.2 改进算法的应用和未来的方向  64-65
  7.3 本文的不足之处  65-66
参考文献  66-69
攻读硕士学位期间所发表的论文  69-70
致谢  70

光接入网中动态带宽分配算法的研究

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