TWDM-PON中动态资源调度算法研究
发布时间：2021-03-07 20:21
随着大数据、云计算、人工智能等新兴业务逐渐深入人心,基于传统时分复用的技术已经难以满足用户对于各种带宽业务的需求。时分波分复用无源光网络（Time and Wavelength Division Multiplexed Passive Optical Network,TWDM-PON）由于能够提供更高的带宽,更为丰富的业务支持,并且可以与现有架构共存,传输距离和范围更远,被选为下一代无源光接入技术第二阶段（Next-Generation Passive Optical Network Stage 2,NG-PON2）的主要发展方向。而资源管理技术是TWDM-PON网络的一项关键技术,因此设计高效的资源分配算法对于其性能的提升至关重要。针对TWDM-PON中的资源分配问题,本文提出一种高效自适应动态波长带宽分配算法（Efficient and Adaptive-Dynamic Wavelength Bandwidth Allocation algorithm,EA-DWBA）。本算法根据服务等级协议确定光网络单元的优先级,同时为了保证用户服务质量对业务进行了区分。针对空闲时隙填充、带宽分...
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
APON工作原理
-4-离远，最远可以达到20km；传输速率大，可以提供1.25Gbit/s的上下行对称线路速率；同时能够支持1:64的最大分光比。EPON基于多点控制协议在不同的波长实现上下行传输，上行波长1310nm，方式为时分多址方式；下行波长1490nm，方式为广播方式。图1.2EPON工作原理Fig.1.2WorkingprincipleofEPONEPON主要有以下几个特点：1.成本低。无源光分支器的使用大大减少了系统的建设成本和维护成本，而且近年来光纤价格下降，也导致光纤整体配置的下降。2.易维护，易升级。EPON中间采用无源器件，无需另外建造机房，因此铺设简单，容易维护。3.高带宽。EPON可以提供高达1.25Gbps的带宽，并且提供上下行对称的带宽支持，远远超过了APON的155.520Mbps，并且随着技术的发展，EPON可以提供更高的带宽。4.带宽分配灵活。EPON可以通过区分服务、业务优先级等优先级队列服务来实现灵活的带宽分配，并且保证用户QoS。5.时间优势。EPON因为标准规范，技术成熟，目前已经在世界上广泛应用，拥有了时间和成本上的优势。总体上来说，EPON建造成本低，带宽高，易于维护，且管理方便。是目前应用最为广泛的技术。3.GPON技术为了进一步提高网络上行带宽速率，吉比特无源光网络应运而出。国际电信联盟电信标准分局（ITU-T）于2004年制定了G.984.3标准，促进了GPON的发展。吉比特无源光网络提供了高达2.5Gbit/s的速率，满足了用户对于网络带宽的
-5-需求，其非对称特性更能适应宽带业务市常GPON拥有健全的业务接入能力，并且提供严格的优先级服务，同时拥有较好的服务质量保证。如图1.3所示，在GPON中，下行方向OLT的数据传输方式为向ONUs广播数据，帧长为固定的125us，ONUs通过帧头部的控制信息来识别数据的目的地址是否是自己的地址，若是则接收该数据，若不是则丢弃该数据。上行方向数据业务传输基于时分多址方式，ONUs在不同的时隙传输自己的数据。图1.3GPON工作原理Fig.1.3WorkingprincipleofGPONGPON主要特点如下：1.带宽容量大。GPON可以提供2.5Gbps的带宽，远远超过EPON的1.25Gbps速率，其高带宽大容量完全可以满足用户带宽需求。2.带宽效率高。GPON可以支持多种业务，其带宽效率可达92%。3.覆盖范围广。GPON的分光比可达1:128，可以覆盖最远20km的距离。4.支持全业务接入。GPON有比较丰富的业务区分，为用户的不同数据业务提供健全的服务优先级，支持业务QoS保证。5.带宽分配灵活。GPON系统可以根据用户不同的带宽类型提供不同的优先级业务，带宽分配灵活高效。6.封装效率高。采用GPON封装方式（G-PONEncapsulationMode，GEM）对多业务进行封装，不需要进行协议转换，可以高效传输不同业务数据。7.网络维护能力强。GPON系统中提供了3中操作维护管理（OperationAdministrationandMaintenance，OAM）通道，分别是：嵌入的OAM通道、光网络单元管理控制接口（ONUManagementandControlInterface，OMCI）和物理层操作管理和维护（PhysicalLayerOAM，PLOAM），可以很好地满足网络管理的需求。
【参考文献】：
期刊论文
[1]5G时代大容量光接入网的安全技术[J]. 张宏熙. 中兴通讯技术. 2019(04)
[2]软件定义时分波分复用无源光网络中基于带宽预测的资源分配策略[J]. 熊余,杨娅娅,张振振,蒋婧. 电子与信息学报. 2019(08)
[3]TWDM-PON中时延约束节能动态波长带宽分配算法[J]. 于存谦,唐明珠,何荣希. 通信学报. 2018(09)
[4]波长灵活无源光网络的动态波长和带宽分配算法[J]. 衷敬波,李娜,何荣希,于存谦. 光通信技术. 2018(02)
[5]高速光接入网系统关键技术的研究(特邀)[J]. 义理林,李响. 光通信研究. 2017(06)
[6]TWDM-PON技术研究[J]. 闫复利. 信息通信. 2017(07)
[7]TWDM-PON中带有业务区分的混合资源调度算法[J]. 熊余,蒋婧,张振振,彭海英,王汝言. 电子学报. 2017(06)
[8]TWDM-PON中软件定义控制的全局资源分配机制[J]. 熊余,张振振,师劲,吴大鹏. 西安电子科技大学学报. 2017(05)
[9]一种改进的TWDM-PON架构方案及带宽分配算法[J]. 徐赟昊,沈建华. 光通信技术. 2017(02)
[10]混合复用无源光网络中带有灰色预测的高效动态资源分配策略[J]. 王汝言,蒋婧,熊余,唐剑波. 电子与信息学报. 2016(08)
硕士论文
[1]下一代无源光网络中动态资源调度算法研究[D]. 李娜.大连海事大学 2018
[2]TWDM-PON中资源优化和节能机制研究[D]. 李玲.沈阳理工大学 2018
[3]下一代无源光网络中动态资源分配算法研究[D]. 衷敬波.大连海事大学 2017
[4]基于时分波分复用的下一代无源光网络资源调度算法研究[D]. 蒋婧.重庆邮电大学 2016
[5]时分波分复用堆叠无源光网络中的资源管理技术研究[D]. 尚智婕.北京邮电大学 2014
[6]WDM-PON实验系统的控制方法及DBA算法的研究[D]. 谢玉琴.北京邮电大学 2013
本文编号：3069745
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
APON工作原理
-4-离远，最远可以达到20km；传输速率大，可以提供1.25Gbit/s的上下行对称线路速率；同时能够支持1:64的最大分光比。EPON基于多点控制协议在不同的波长实现上下行传输，上行波长1310nm，方式为时分多址方式；下行波长1490nm，方式为广播方式。图1.2EPON工作原理Fig.1.2WorkingprincipleofEPONEPON主要有以下几个特点：1.成本低。无源光分支器的使用大大减少了系统的建设成本和维护成本，而且近年来光纤价格下降，也导致光纤整体配置的下降。2.易维护，易升级。EPON中间采用无源器件，无需另外建造机房，因此铺设简单，容易维护。3.高带宽。EPON可以提供高达1.25Gbps的带宽，并且提供上下行对称的带宽支持，远远超过了APON的155.520Mbps，并且随着技术的发展，EPON可以提供更高的带宽。4.带宽分配灵活。EPON可以通过区分服务、业务优先级等优先级队列服务来实现灵活的带宽分配，并且保证用户QoS。5.时间优势。EPON因为标准规范，技术成熟，目前已经在世界上广泛应用，拥有了时间和成本上的优势。总体上来说，EPON建造成本低，带宽高，易于维护，且管理方便。是目前应用最为广泛的技术。3.GPON技术为了进一步提高网络上行带宽速率，吉比特无源光网络应运而出。国际电信联盟电信标准分局（ITU-T）于2004年制定了G.984.3标准，促进了GPON的发展。吉比特无源光网络提供了高达2.5Gbit/s的速率，满足了用户对于网络带宽的
-5-需求，其非对称特性更能适应宽带业务市常GPON拥有健全的业务接入能力，并且提供严格的优先级服务，同时拥有较好的服务质量保证。如图1.3所示，在GPON中，下行方向OLT的数据传输方式为向ONUs广播数据，帧长为固定的125us，ONUs通过帧头部的控制信息来识别数据的目的地址是否是自己的地址，若是则接收该数据，若不是则丢弃该数据。上行方向数据业务传输基于时分多址方式，ONUs在不同的时隙传输自己的数据。图1.3GPON工作原理Fig.1.3WorkingprincipleofGPONGPON主要特点如下：1.带宽容量大。GPON可以提供2.5Gbps的带宽，远远超过EPON的1.25Gbps速率，其高带宽大容量完全可以满足用户带宽需求。2.带宽效率高。GPON可以支持多种业务，其带宽效率可达92%。3.覆盖范围广。GPON的分光比可达1:128，可以覆盖最远20km的距离。4.支持全业务接入。GPON有比较丰富的业务区分，为用户的不同数据业务提供健全的服务优先级，支持业务QoS保证。5.带宽分配灵活。GPON系统可以根据用户不同的带宽类型提供不同的优先级业务，带宽分配灵活高效。6.封装效率高。采用GPON封装方式（G-PONEncapsulationMode，GEM）对多业务进行封装，不需要进行协议转换，可以高效传输不同业务数据。7.网络维护能力强。GPON系统中提供了3中操作维护管理（OperationAdministrationandMaintenance，OAM）通道，分别是：嵌入的OAM通道、光网络单元管理控制接口（ONUManagementandControlInterface，OMCI）和物理层操作管理和维护（PhysicalLayerOAM，PLOAM），可以很好地满足网络管理的需求。
【参考文献】：
期刊论文
[1]5G时代大容量光接入网的安全技术[J]. 张宏熙. 中兴通讯技术. 2019(04)
[2]软件定义时分波分复用无源光网络中基于带宽预测的资源分配策略[J]. 熊余,杨娅娅,张振振,蒋婧. 电子与信息学报. 2019(08)
[3]TWDM-PON中时延约束节能动态波长带宽分配算法[J]. 于存谦,唐明珠,何荣希. 通信学报. 2018(09)
[4]波长灵活无源光网络的动态波长和带宽分配算法[J]. 衷敬波,李娜,何荣希,于存谦. 光通信技术. 2018(02)
[5]高速光接入网系统关键技术的研究(特邀)[J]. 义理林,李响. 光通信研究. 2017(06)
[6]TWDM-PON技术研究[J]. 闫复利. 信息通信. 2017(07)
[7]TWDM-PON中带有业务区分的混合资源调度算法[J]. 熊余,蒋婧,张振振,彭海英,王汝言. 电子学报. 2017(06)
[8]TWDM-PON中软件定义控制的全局资源分配机制[J]. 熊余,张振振,师劲,吴大鹏. 西安电子科技大学学报. 2017(05)
[9]一种改进的TWDM-PON架构方案及带宽分配算法[J]. 徐赟昊,沈建华. 光通信技术. 2017(02)
[10]混合复用无源光网络中带有灰色预测的高效动态资源分配策略[J]. 王汝言,蒋婧,熊余,唐剑波. 电子与信息学报. 2016(08)
硕士论文
[1]下一代无源光网络中动态资源调度算法研究[D]. 李娜.大连海事大学 2018
[2]TWDM-PON中资源优化和节能机制研究[D]. 李玲.沈阳理工大学 2018
[3]下一代无源光网络中动态资源分配算法研究[D]. 衷敬波.大连海事大学 2017
[4]基于时分波分复用的下一代无源光网络资源调度算法研究[D]. 蒋婧.重庆邮电大学 2016
[5]时分波分复用堆叠无源光网络中的资源管理技术研究[D]. 尚智婕.北京邮电大学 2014
[6]WDM-PON实验系统的控制方法及DBA算法的研究[D]. 谢玉琴.北京邮电大学 2013
本文编号：3069745
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