基于网络编码的光纤无线宽带接入网节能与服务质量研究

摘要

“宽带中国”战略的实施加快了我国宽带接入网的建设，促进了宽带接入网络的发展。光纤无线宽带接入网(Fiber-Wireless Broadband Access Network，FiWi)具有高速率、低成本、覆盖广、高可靠性以及接入灵活等特点，已成为下一代宽带接入网中最有前景的技术之一，研究其网络性能、资源利用和服务质量(Qualityof Service，QoS)等关键问题对推进宽带接入网的发展具有重要意义。同时，网络编码(Network Coding，NC)技术可以有效提高网络性能以及能源效率，为了缓解本地化业务给宽带接入网带宽资源带来的负担，NC技术被有效地引入到宽带接入网。针对Fi-Wi网络的能源消耗问题以及NC技术可以提高网络性能的特点，本文有效地将NC技术引入FiWi网络，并对基于NC的FiWi网络节能效率进行研究。此外，半实物仿真网络接近于真实网络环境，具有更高的仿真可靠性。本文还搭建一个FiWi网络的半实物仿真平台，为以后FiWi网络的算法机制在该平台实现奠定了基础。本文主要研究成果如下:
　　(1)提出一种基于NC的FiWi网络的数据传输机制。该机制分别对FiWi网络的域外数据以及域内数据在不同节点处进行编码，通过减少带宽资源占用降低链路传输时延和提高网络吞吐量，并通过OPNET仿真平台验证算法有效性。
　　(2)提出一种基于包队列编码的FiWi网络节能控制机制。该机制通过对包队列进行编码提高带宽利用率，并降低对光网络单元网关节点(Optical Network Unitmesh portal point，ONU-MPP)缓存的占用;同时基于包队列编码的ONU-MPP休眠控制可有效地提高网络的节能效率。最后通过仿真对所提理论进行了验证。
　　(3)在对OPNET仿真软件的半实物仿真模型(System-in-the-Loop，SITL)进行分析研究，搭建FiWi网络的半实物仿真平台。该仿真平台使自建的仿真节点通过改进后的SITL模型和外部真实网络设备相连，实现Internet控制报文协议(InternetControl Message Protocol，ICMP)数据包的通信。因此，该仿真平台为后续研究提供更为有效的测试平台。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 NC技术在宽带接入网中的研究现状

1．2．2 节能技术在FiWi网络中研究现状

1．3 论文的研究工作

1．4 本章小结

第2章 FiWi网络接入技术

2．1 FiWi网络技术背景

2．1．1 PON技术

2．1．2 WMN技术

2．2 FiWi网络技术介绍

2．2．1 FiWi网络网络结构

2．2．2 FiWi网络工作原理

2．2．3 FiWi网络优点

2．4 本章小结

第3章 基于域外与域内数据编码的FiWi网络数据传输机制

3．1 基于NC的FiWi网络数据传输机制

3．1．1 域外数据编码的传输机制

3．1．2 域内数据编码的传输机制

3．2 仿真分析

3．2．1 基于NC的FiWi网络在OPNET仿真平台搭建

3．2．2 仿真结果分析

3．3 本章小结

第4章 基于包队列编码的FiWi网络节能控制机制

4．1 FiWi网络中的包队列编码规则设计

4．1．1 包队列编码的原理

4．1．2 包队列编码的过程

4．2 ONU-MPP休眠控制机制

4．2．1 ONU-MPP休眠原理

4．2．2 ONU-MPP休眠控制过程

4．3 仿真分析

4．4 本章小结

第5章 FiWi网络半实物仿真平台的设计

5．1 OPNET仿真平台介绍

5．2 基于半实物仿真的FiWi网络总体设计

5．3 FiWi网络仿真节点的设计

5．3．1 包格式定义

5．3．2 进程模型的创建

5．3．3 节点模型的创建

5．4 基于SITL的半实物仿真节点设计

5．4．1 SITL节点模型的修改

5．4．2 SITL进程模型的修改

5．5 FiWi网络半实物仿真平台的搭建

5．5．1 系统运行的环境

5．5．2 半实物仿真平台搭建的过程

5．5．3 仿真验证

5．5 本章小结

结论

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文和参加科研情况