光无线混合宽带接入网动态带宽分配算法研究

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光无线混合宽带接入网(Hybrid Optical Wireless Broadband Access Networks, HOWBAN)融合了光接入和无线接入各自的优势,是未来接入网的最佳解决方案。它既具有光网络的高带宽、高可靠性,又能提供无线网络的低成本和灵活接入,能够为用户提供更优质的服务。考虑到网络业务量较低时,混合网络中某些设备和资源没有充分利用,会造成能量浪费。另外,随着视频会议、IP电话等业务的兴起,对网络吞吐量、传输时延等提出更高的服务质量(Quality of Service,QoS)要求。因此,如何设计考虑节能和QoS的动态带宽分配(Dynamic Bandwidth Allocation,DBA)机制是HOWBAN中迫切需要解决的关键问题之一。本文首先介绍了HOWBAN的网络结构和研究现状,详细阐述了HOWBAN的传输协议、节能技术、QoS机制等关键技术。随后,分析了后端基于以太网的无源光网络(Ethernet Passive Optical Network,EPON)的绿色动态带宽分配问题,结合光网络单元(Optical Network Unit,ONU)休眠控制和动态带宽分配机制,提出一种节能的双向DBA算法(Energy-efficient Double-way DBA, EDD).该算法根据上行和下行业务量为每个ONU分配合适的上行和下行授权带宽,保证每个ONU在上行和下行方向都具有较低的传输时延,同时尽可能增加ONU的休眠时间来降低网络能耗。最后,利用OPNET仿真工具搭建了EPON仿真平台,并实现对EDD算法的仿真。仿真结果表明:与已有算法相比,该算法具有较低的上、下行平均时延,同时能减少ONU的能耗。另外,针对HOWBAN的特点,联合考虑前后端网络的QoS性能,提出一种考虑公平性的QoS感知DBA算法(QoS-aware DBA,QDBA).在QDBA算法中,OLT根据ONU-BS中各业务队列的业务量和优先级为ONU-BS分配带宽,ONU-BS将所获授权带宽依据SS中各业务队列的带宽需求和优先级分配给不同的队列。最后,利用OPNET仿真工具搭建了HOWBAN仿真平台,并对QDBA算法进行仿真分析。仿真结果表明:与已有算法相比,QDBA具有较高的吞吐量和较低的平均时延,同时具有更好的公平性和QoS保障。
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