下一代无源光网络中动态资源调度算法研究

摘要

与传统以太网无源光网络（Ethernet Passive Optical Network，EPON）相比，下一代无源光网络(Next Generation Passive Optical Network，NG-PON)可为更多用户提供更高速率、更低成本的宽带接入服务，已得到业界的广泛关注。随着用户带宽需求的日益增长，NG-PON所承载数据业务量呈爆炸式增长。而高效的动态资源调度算法正是保障网络性能的关键，也成为目前NG-PON中亟待解决的问题之一。
　　论文首先阐述了NG-PON的产生背景及其涉及的长距离无源光网络(Long Reach Passive Optical Network，LR-PON)和波长灵活无源光网络(Wavelength-Agile Passive Optical Network，WA-PON)的典型结构和研究现状，分析了EPON、LR-PON和WA-PON中典型的动态资源调度算法;其次，针对LR-PON中传播时延增大、网络流量具有突发性和负载分布不均等问题，提出一种混合调度的自适应多线程轮询算法。该算法结合了在线调度和离线调度方式的优点，根据各ONU带宽请求情况，采用授权驱动的方式自适应调整线程数目，可以减少网络上行数据包平均时延，提高上行信道利用率。再次，考虑LR-PON中不同ONU到OLT传播时延的差异性，提出一种基于空闲填充的部分多线程轮询算法。该算法对长距离ONU采用在线调度和离线调度相结合的调度方式，并根据信道空闲情况动态调整其授权次数，而对短距离ONU则采用在线调度的单线程轮询算法，能够有效降低全网上行数据包平均时延，提高上行信道利用率。然后，考虑到WA-PON中用户流量需求不均、网络流量具有突发性，而且波长资源有限，对已有注水(Water-Filling，WF)算法进行改进，提出一种时延公平感知动态波长带宽分配算法，可以根据ONU的带宽请求，并综合考虑给当前ONU分配波长时对其他ONU时延的影响，来动态改变分配给ONU的波长数，可在改善全网上行数据包平均时延性能的同时，提高上行信道利用率，并增强ONU之间的时延公平性。另外，论文还利用OPNET网络仿真平台搭建LR-PON和WA-PON网络模型，对所提出算法的上行数据包平均时延、上行信道利用率等指标进行了仿真研究，并与文献中已有的几种算法进行对比，验证了所提算法的有效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 下一代无源光网络概述

1．1．1 下一代无源光网络的产生背景

1．1．2 NG-PON的发展现状

1．2 长距离无源光网络

1．2．1 LR-PON的网络架构

1．2．2 LR-PON的研究现状

1．3 波长灵活的无源光网络

1．3．1 WA-PON的结构

1．3．2 WA-PON的研究现状

1．4 论文研究意义及内容安排

第2章 PON的动态资源调度算法研究

2．1 LR-PON的DBA算法

2．1．1 传输协议

2．1．2 动态资源调度问题

2．1．3 分组时延

2．1．4 典型DBA算法

2．2 WA-PON的DWBA算法

2．2．1 TWDM-PON的DWBA算法

2．2．2 WA-PON的DWBA算法

2．3 本章小结

第3章 LR-PON中一种混合调度自适应多线程轮询算法

3．1 已有算法分析

3．2 混合调度自适应多线程轮询算法

3．2．1 算法描述

3．2．2 通信流程

3．3 算法仿真及结果分析

3．3．1 仿真场景搭建

3．3．2 仿真参数与性能指标

3．3．3 仿真结果分析

3．4 本章小结

第4章 LR-PON中一种基于空隙填充的部分多线程轮询算法

4．1 已有算法分析

4．2 基于空闲填充的部分多线程轮询算法

4．2．1 算法描述

4．2．2 通信流程

4．3 算法仿真及结果分析

4．3．1 仿真场景搭建

4．3．2 仿真参数与性能指标

4．3．3 仿真结果分析

4．4 本章小结

第5章 WA-PON中一种时延公平感知动态波长带宽分配算法

5．1 已有算法分析

5．2 时延公平感知动态波长带宽分配算法

5．2．1 算法描述

5．2．2 通信流程

5．3 算法仿真及结果分析

5．3．1 仿真场景搭建

5．3．2 仿真参数与性能指标

5．3．3 仿真结果分析

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间公开发表论文

致谢

作者简介