EPON上行信道带宽分配算法研究

摘要

现如今，骨干网和局域网都已经得到了快速的发展，传统接入网技术已经无法满足用户的带宽需求。基于以太网技术发展而来的以太无源光网络(Ethernet PassiveOptical Network，EPON)在现有的IEEE802.3协议基础上进行了改进，具备高带宽、低成本、易于实现和维护、可扩展性好、支持多业务接入等多种优势，在传输IP业务时不需要进行协议转换，完全可以满足向全IP网络的过渡需要。EPON目前已经成为解决当今接入网问题的理想方案。EPON网络在上行方向和下行方向采用不同的工作方式。在下行方向，EPON是一个点到多点的广播网络，在上行方向，其信道资源由所有用户通过时分多址接入技术实现共享。因此，在上行方向采用怎样的带宽分配算法调度用户的数据传输将直接影响到EPON的网络性能，这一问题一直是业界的研究热点。这也是本文研究的重点内容，主要包括了以下两个方面:如何消除闲置时间和提供服务质量保证。
　　 本文在对EPON网络中上行信道通信过程中带宽损耗问题深入分析的基础上，研究并分析了现有算法存在的不足，并提出了一种消除周期间闲置时间的限定周期算法—EILC-DBA算法。该算法采用了一种更为有效的授权机制，将ONU分为两部分进行授权，并提前了OLT授权时间，消除了相邻周期间的闲置时间，同时在周期下限对网络平均时延影响很小的前提下，进行了周期限定。性能分析结果表明:改进后的算法能够有效降低业务的时延，也提高了网络轻负载时的下行带宽利用率。为了能够为EPON网络的多种接入业务提供服务质量(QoS)保证，本文给出了一种划分子周期的提供QoS保证的动态带宽分配算法。算法将传统的传输周期分为三个子周期，并且ONU不再是将其缓存数据一次性传输给OLT，而是将其缓存的各个优先级队列分别在三个不同的子周期中进行传输，在每一个传输周期中都能够保证高优先级业务提前得到发送。在此基础上，改变了各个ONU的REPORT消息发送时间，避免产生周期间的闲置时间，充分利用了系统带宽资源。性能分析结果表明:改进后的算法比传统算法具有明显的优越性，能够为高优先级业务提供有效的QoS保证。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 接入网概述

1．2．1 接入网基本理论

1．2．2 光纤接入网

1．3 无源光网络概述

1．3．1 PON技术发展历史

1．3．2 三种PON技术的特点与对比

1．3．3 EPON研究现状与前景

1．4 本文的主要工作与内容安排

第二章 以太无源光网络(EPON)系统概述

2．1 EPON体系结构

2．1．1 EPON系统网络结构

2．1．2 EPON系统分层结构

2．2 EPON工作原理

2．2．1 EPON上行信道接入技术分析

2．2．2 EPON下行信道工作方式

2．2．3 EPON上行信道工作方式

2．3 MPCP多点控制协议

2．3．1 MPCP控制帧结构

2．3．2 GATE／REPORT机制

2．4 EPON核心技术

2．4．1 ONU自动发现与注册

2．4．2 系统同步与测距

2．4．3 服务质量保证

2．4．4 上行信道动态带宽分配

2．5 本章小结

第三章 消除闲置时间的EPON带宽分配算法

3．1 EPON上行信道带宽损耗分析

3．1．1 固有带宽损耗

3．1．2 可消除带宽损耗

3．2 现有算法问题分析

3．3 EILC-DBA算法描述

3．3．1 消除闲置时间的授权机制——EI(Eliminate Idle time)机制

3．3．2 周期限定机制——LC(Limited Cycle)机制

3．4 仿真及性能分析

3．4．1 仿真环境

3．4．2 仿真分析

3．5 本章小结

第四章 提供QoS保证的EPON带宽分配算法

4．1 EPON业务QoS机制

4．2 现有算法问题分析

4．3 SQ-DBA算法描述

4．3．1 周期设置

4．3．2 带宽授权机制

4．4 仿真及性能分析

4．4．1 仿真环境

4．4．2 仿真分析

4．5 本章小结

第五章 全文总结及未来展望

5．1 全文总结

5．2 未来展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间从事的科研工作