OFDM-PON动态资源分配算法研究

发布时间：2017-06-02 02:13

  本文关键词：OFDM-PON动态资源分配算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：作为一种新兴的下一代光网络技术,OFDM-PON凭借其高效率、低成本、低开销、业务透明、资源配置灵活等诸多优势,其研究和发展将带动光通信产业链的进一步创新和转型,应用前景十分光明。然而,当多种技术共享同一个OFDM-PON平台时,由于不同技术间固有的物理层差异,网络资源的动态分配、高效管理、公平调度将会面临困难。本文首先对无源光网络的网络结构、设备以及媒质接入控制技术进行了研究;然后,从理论上对OFDM技术的基本原理以及减小峰均功率比(PAPR)、同步、信道估计、子载波调制/信道编码、自适应调制等关键技术进行了详细的分析;最后,对基于TDMA、FDMA以及TDMA/FDMA混合的三种常见的OFDM-PON子载波分配以及媒质接入控制进行了阐述,并提出了打造开放式的网络接入环境,实现OFDM-PON技术与传统技术共存的研究方向。从软件定义网络SDN的思想出发,在不改变原有MAC子层协议的前提下,提出了一种新型的基于“元MAC”的OFDM-PON系统媒质接入控制协议解决方案,通过“元MAC”控制器与虚拟PON的信息交互实现频域资源的动态管理与优化,消除了物理层差异的影响。在此基础之上,设计了一种基于“元MAC”的OFDM-PON动态资源分配方案,在VPON准入阶段,通过多背包优化算法理论上实现了VPON准入数量的最大化,并结合准入均衡技术进一步提高了频谱的利用效率;在带宽分配阶段,对频谱间隙中的剩余带宽进行了公平分配,确定了载波分配的具体数量;在频谱分配阶段,提出了紧凑型分布(CA)和分散型分布(SA)两种不同的频谱分配方案,确定了各个VPON所获得的子载波组在频谱中的具体位置。在保证效率和公平性的前提下,实现了对子载波资源的动态管理,满足了不同技术或业务的带宽需求,提升了用户体验。最后,利用OPNET Modeler仿真软件,建立了基于软件定义“元MAC”协议的OFDM-PON动态资源分配算法的仿真模型,采用贪心算法求解VPON准入问题,通过子载波再分配阈值、子载波利用率、业务满足度、VPON准入周期数等诸多性能参数,对紧凑型分布(CA)与分散型分布(SA)两种不同频谱分配条件下的OFDM-PON动态资源分配算法的仿真结果进行了分析和对比。
【关键词】：正交频分复用 无源光网络 媒质接入控制 动态资源分配 软件定义网络 元MAC 虚拟PON
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 专用术语注释表9-14
• 第一章 绪论14-25
• 1.1 引言14-20
• 1.1.1 下一代无源光网络15-18
• 1.1.2 OFDM-PON的应用前景18-20
• 1.2 OFDM-PON的研究现状20-22
• 1.2.1 OFDM技术的发展历史20-21
• 1.2.2 OFDM-PON技术研究现状21-22
• 1.3 论文结构以及主要内容22-25
• 第二章 无源光网络接入技术25-42
• 2.1 PON的网络结构25-29
• 2.1.1 PON的拓扑结构25-27
• 2.1.2 PON的功能结构27-29
• 2.2 上行多址接入技术29-35
• 2.2.1 时分多址（TDMA）30-31
• 2.2.2 波分多址（WDMA）31-32
• 2.2.3 码分多址（CDMA）32-33
• 2.2.4 副载波多址（SCMA）33-35
• 2.3 媒质接入控制技术35-41
• 2.3.1 层次结构35-37
• 2.3.2 MAC协议37-38
• 2.3.3 流量控制和调度38-41
• 2.4 本章小结41-42
• 第三章 OFDM-PON的组成原理与关键技术42-64
• 3.1 OFDM-PON的技术原理42-49
• 3.1.1 OFDM的基本原理42-47
• 3.1.2 OFDM-PON的工作原理47-49
• 3.2 OFDM-PON的关键技术49-59
• 3.2.1 降低峰均比49-52
• 3.2.2 同步技术52-53
• 3.2.3 信道估计53-55
• 3.2.4 信道编码55-59
• 3.3 OFDM-PON的媒质接入控制59-63
• 3.3.1 基于TDMA的媒质接入控制59-60
• 3.3.2 基于FDMA的媒质接入控制60-61
• 3.3.3 基于TDMA/FDMA混合的媒质接入控制61-63
• 3.4 本章小结63-64
• 第四章 基于“元MAC”的OFDM-PON媒质接入控制协议设计64-82
• 4.1“元MAC”功能设计64-69
• 4.1.1 软件定义网络64-65
• 4.1.2 虚拟PON65-67
• 4.1.3“元MAC”的结构67-69
• 4.2“元MAC”协议的设计原理69-74
• 4.2.1 上行多址接入69-70
• 4.2.2“元MAC”协议的工作原理70-72
• 4.2.3 消息结构及传递流程设计72-74
• 4.3 动态资源分配74-81
• 4.3.1 VPON准入77-80
• 4.3.2 带宽分配80
• 4.3.3 频谱分配80-81
• 4.4 本章小结81-82
• 第五章 基于“元MAC”的OFDM-PON动态资源分配算法仿真与分析82-97
• 5.1 OPNET仿真建模82-86
• 5.1.1 OPNET简介82-83
• 5.1.2 贪心算法83-85
• 5.1.3 业务优先级设置85-86
• 5.2 基于“元MAC”协议的动态资源分配算法仿真建模86-90
• 5.2.1 系统结构模型86-87
• 5.2.2“元MAC”模型87-88
• 5.2.3 VPON模型88-90
• 5.3 仿真结果分析90-96
• 5.3.1 子载波再分配阈值90-92
• 5.3.2 子载波利用率92-93
• 5.3.3 平均业务满足度93-94
• 5.3.4 VPON准入周期数94-96
• 5.4 本章小结96-97
• 第六章 总结与展望97-99
• 6.1 论文总结97-98
• 6.2 工作展望98-99
• 参考文献99-105
• 附录 攻读硕士学位期间撰写的论文105-106
• 致谢106

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