基于帧聚合的光无线融合接入网络节能机制研究

发布时间：2020-10-12 20:27

　　 光无线融合接入网络(Integrated Fiber-Wireless Access Network,FiWi)有效融合低成本、高带宽和高可靠的光网络与高移动性、高灵活性的无线网络成为下一代接入网的重要解决方案之一。统计结果表明,接入网能耗约占整个通信网络的70%,并且随着通信设备的增加以及带宽速率的提升,接入网能耗占比持续增加。因此,设计有效的节能机制对降低FiWi的能耗具有重大意义。光无线融合接入网络存在光网络单元利用率低,数据传输过程中控制开销较大的问题。如何在保障网络性能的基础上降低整网能耗是FiWi中的一个重大问题。首先,本文介绍了光无线融合接入网络的架构及关键技术,然后分析了该网络现有的节能机制,主要包括FiWi的硬件、软件节能机制以及基于帧聚合的节能机制,并对现有的节能机制进行了阐述与分析。其次,本文提出一种带有上行数据帧聚合的FiWi节能机制,建立M/G/1模型分析数据帧在无线域节点及光域节点的队列时延,结合不同优先级业务的最大容忍时延,推导各优先级聚合帧在不同网络状态下的最佳长度,进而根据所得到的最佳帧长对光域节点进行休眠调度,在保障业务时延的前提下,尽可能地延长节点休眠时间长度,提高网络能量效率。仿真结果表明,本文提出的节能机制能够有效降低整个网络能耗并且能够保证业务的时延性能。再次,本文提出一种带有负载转移的FiWi自适应数据帧聚合节能机制。首先对无线信道进行质量评估,其次根据信道质量自适应改变聚合帧长,降低频繁抢占和接入信道所带来的能耗以及由于信道质量较差致使大量数据帧重传所带来的重传能耗;光域根据不同业务的时延需求,为各个优先级队列定义最优长度,利用负载转移机制动态地在不同ONU之间分配业务负载,最大化ONU休眠率,降低网络能耗。仿真结果表明,所提方法在保障各类业务时延性能的基础上能够大幅降低网络能耗。最后总结全文,并展望未来的研究工作。
【学位单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN929.1
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 FiWi概述
        1.1.1 FiWi的研究背景
        1.1.2 FiWi的网络结构
        1.1.3 FiWi的优势
    1.2 FiWi的关键技术
        1.2.1 网元部署策略
        1.2.2 路由机制
        1.2.3 生存性机制
        1.2.4 节能机制
    1.3 本文主要工作及其意义
    1.4 本文结构安排
第2章 FiWi的节能机制
    2.1 FiWi硬件节能机制
    2.2 FiWi软件节能机制
        2.2.1 光域节能策略
        2.2.2 无线域节能策略
    2.3 基于帧聚合的节能策略
    2.4 本章小结
第3章 带有上行数据帧聚合的FiWi节能机制
    3.1 研究背景
    3.2 自适应帧长聚合机制
        3.2.1 无线域队列时延分析
        3.2.2 ONU队列时延分析
        3.2.3 最佳帧长分析
    3.3 ONU休眠调度
    3.4 数值结果分析
        3.4.1 不同负载下的网络能耗
        3.4.2 不同负载下的数据帧平均时延
        3.4.3 不同有效负载下的控制字节开销
    3.5 本章小结
第4章 带有负载转移的FiWi自适应数据帧聚合节能机制
    4.1 研究背景
    4.2 自适应帧聚合机制
        4.2.1 无线域信道质量评估
        4.2.2 无线域聚合帧最优长度分析
    4.3 ONU负载转移机制
        4.3.1 无线域数据帧时延分析
        4.3.2 光域数据帧时延分析
        4.3.3 时延感知的负载转移机制
    4.4 网络能耗计算
    4.5 数值结果分析
        4.5.1 不同负载下的网络能耗
        4.5.2 不同负载下的数据帧平均端到端时延
        4.5.3 不同聚合子帧数目下的网络性能分析
    4.6 本章小结
第5章 结束语
    5.1 主要工作与创新点
    5.2 后续研究工作
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果

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本文编号：2838235