EPON动态带宽分配算法研究

论文摘要

以太无源光网络（Ethernet Passive Optical Networks,EPONs）已经成为宽带接入瓶颈问题的最佳解决方案之一。虽然EPON的标准化工作已经完成,但是由于IEEE 802.3ah协议开放性强,目前仍然还有很多问题需要进一步探讨。本文研究了EPON动态带宽分配（Dynamic Bandwidth Allocation,DBA）、EPON的波分复用（Wavelength Division Multiplexing,WDM）升级以及WDM EPON带宽分配等问题,提出三种新的算法,并通过仿真验证了算法的有效性。典型的EPON网络上行方向是一个多点到点（Multipoint-to-Point,MP2P）结构,所有光网络单元（Optical Network Units,ONUs）以时分复用方式共享同一个上行波长信道。因此,需要一个合适的带宽（时隙）分配机制来协调各个ONU的数据发送。经典的固定最大周期轮询类动态带宽分配算法在每个授权周期中信道上会出现空闲时间,降低了网络性能,针对这个问题本文提出最小空闲时间动态带宽分配算法（ITM-1,ITM-2）。仿真结果表明:与现有算法相比,ITM-1和ITM-2算法明显提高了信道利用率,改善了网络整体性能。随着宽带应用技术的不断推陈出新,用户数量和带宽需求迅速增加,现有基于时分复用的EPON也逐渐不能满足用户的需求。因此,现有的EPON需要进行WDM升级。目前文献中已有的针对WDM EPON的带宽分配算法,在带宽分配时会使不同波长信道负载不均衡,从而导致带宽浪费,针对此问题,本文提出一种负载均衡的动态带宽分配（LB-DBA）算法。仿真实验表明:LB-DBA算法通过均衡不同波长信道的负载可以使系统性能得到一定程度的改善。在TDM EPON以按需方式升级为WDM EPON的过程中,会出现各个ONU支持的波长数不尽相同的情况,直接应用现有WDM EPON动态带宽分配算法会使网络性能大大下降。为了解决这个问题,本文提出一种升级过程中的WDM EPON动态带宽分配（DBA-U）算法。仿真结果表明:DBA-U算法有效解决了WDM EPON升级过程中的带宽和波长合理分配问题,同时有利于降低升级成本。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 宽带接入技术现状
• 1.2.1 DSL技术
• 1.2.2 CM技术
• 1.2.3 PON技术
• 1.3 EPON技术概述
• 1.3.1 EPON网络结构
• 1.3.2 EPON运行基本原理
• 1.3.3 多点控制协议MPCP
• 1.4 EPON的升级问题
• 1.4.1 升级方式
• 1.4.2 WDM EPON
• 1.5 本文贡献和内容安排
• 第2章 EPON中最小空闲时间带宽分配算法
• 2.1 引言
• 2.2 EPON动态带宽分配算法研究现状
• 2.3 最小空闲时间DBA算法
• 2.4 算法仿真与结果分析
• 2.4.1 仿真模型
• 2.4.2 仿真结果与分析
• 2.5 小结
• 第3章 WDM EPON中基于负载均衡的动态带宽分配算法
• 3.1 引言
• 3.1.1 WDM PON研究现状
• 3.1.2 WDM PON结构
• 3.2 WDM EPON动态带宽分配算法
• 3.2.1 现有算法及其存在的问题
• 3.2.2 基于负载均衡的动态带宽分配算法
• 3.2.3 算法仿真与结果分析
• 3.3 小结
• 第4章 升级过程中WDM EPON动态带宽分配算法
• 4.1 引言
• 4.2 升级过程中的WDM EPON网络结构
• 4.3 升级过程中的WDM EPON网络动态带宽分配算法
• 4.3.1 带宽计算
• 4.3.2 预授权—确定发送波长
• 4.3.3 最终授权—确定发送开始时刻
• 4.4 算法比较与分析
• 4.4.1 授权带宽的计算
• 4.4.2 波长分配
• 4.5 算法仿真与结果分析
• 4.6 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究生履历