【摘要】：隨著各類P2P業(yè)務(wù)的興起及快速增長(zhǎng),無源光網(wǎng)絡(luò)中ONU間的對(duì)等通信也隨之不斷增加。作為一項(xiàng)可靠的技術(shù),網(wǎng)絡(luò)編碼在最近幾年才被引入到無源光網(wǎng)絡(luò)中,用于高效支持無源光網(wǎng)絡(luò)中ONU間的對(duì)等通信業(yè)務(wù)。已有研究表明,網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)能夠減少ONU間對(duì)等通信中因競(jìng)爭(zhēng)而引起的丟包,有效節(jié)省無源光網(wǎng)絡(luò)中有限的下行帶寬,通過流量本地化緩解P2P業(yè)務(wù)對(duì)核心網(wǎng)造成的帶寬壓力。此外,網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的引入還能使OLT能夠通過減少數(shù)據(jù)包的發(fā)送時(shí)間而節(jié)省能量,并且能在不改變無源光網(wǎng)絡(luò)硬件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提升網(wǎng)絡(luò)的下行吞吐量。因此,無源光網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)使得僅需要進(jìn)行相對(duì)較低成本和較低復(fù)雜度的軟件升級(jí),就能夠顯著地提升網(wǎng)絡(luò)性能,是一項(xiàng)具有實(shí)際應(yīng)用前景的接入網(wǎng)增強(qiáng)技術(shù)。 如何應(yīng)對(duì)因網(wǎng)絡(luò)編碼機(jī)制的引入而給無源光網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)上下行發(fā)送帶來的變化和影響,有效地實(shí)現(xiàn)無源光網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的融合應(yīng)用,并解決對(duì)等通信中多等級(jí)業(yè)務(wù)QoS的支持問題,成為當(dāng)前需要進(jìn)一步研究的內(nèi)容。本文從無源光網(wǎng)絡(luò)中ONU間日益增長(zhǎng)的對(duì)等通信需求出發(fā),對(duì)網(wǎng)絡(luò)編碼與無源光網(wǎng)絡(luò)的融合技術(shù)進(jìn)行了研究,具體包括以下內(nèi)容： (1)對(duì)融合有網(wǎng)絡(luò)編碼的無源光網(wǎng)絡(luò)(NC-PON)中的信令機(jī)制進(jìn)行研究。針對(duì)無源光網(wǎng)絡(luò)因引入網(wǎng)絡(luò)編碼后數(shù)據(jù)上下行方式發(fā)生了變化的問題,提出了一種面向NC-PON的"OLT主導(dǎo)”式信令機(jī)制。該信令機(jī)制不僅能規(guī)避無源光網(wǎng)絡(luò)下行方向存在的ONU間“竊聽”風(fēng)險(xiǎn)以及已有研究方案中某些步驟的不可實(shí)現(xiàn)性,還能夠降低信令流程的復(fù)雜度并減輕ONU的工作負(fù)擔(dān)。本文通過實(shí)際搭建的融合有網(wǎng)絡(luò)編碼的10G EPON硬件平臺(tái),對(duì)所提信令機(jī)制的可行性以及在該信令機(jī)制協(xié)助下無源光網(wǎng)絡(luò)的基本性能增益進(jìn)行了探索和分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：1)本文所提信令機(jī)制能有效實(shí)現(xiàn)無源光網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)編碼；2)當(dāng)無源光網(wǎng)絡(luò)中帶寬有限的下行信道上產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)沖突時(shí),網(wǎng)絡(luò)編碼功能的引入能夠在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載增大時(shí)延緩下行信道上競(jìng)爭(zhēng)沖突的出現(xiàn),提升無源光網(wǎng)絡(luò)的下行吞吐量。 (2)對(duì)NC-PON中多等級(jí)業(yè)務(wù)的QoS支持問題進(jìn)行研究。針對(duì)NC-PON中多等級(jí)業(yè)務(wù)的QoS需求,提出了一種面向多等級(jí)業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)帶寬分配算法MSDBA。MSDBA算法首次采用了“不同編碼策略子周期”的方案,并將其與不同等級(jí)業(yè)務(wù)的不同調(diào)度及帶寬分配策略有機(jī)結(jié)合在一起,實(shí)現(xiàn)對(duì)ONU對(duì)等通信中多等級(jí)業(yè)務(wù)QoS的支持。數(shù)值分析和仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明,與NC-PON中先前僅有的兩種動(dòng)態(tài)帶寬分配算法IPACT及APS相比,MSDBA算法不僅能降低各等級(jí)業(yè)務(wù)的延時(shí),還能夠獲得較低等級(jí)編碼及非編碼業(yè)務(wù)之間最大的端到端延時(shí)公平性并且近似為1。此外,MSDBA算法還能夠保證高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的固定輪詢順序及其1.5ms的端到端延時(shí)上限,只是需要以犧牲高優(yōu)先級(jí)編碼和非編碼業(yè)務(wù)的端到端延時(shí)公平性作為折中。 (3)對(duì)NC-PON中上行信道“空閑時(shí)間”的消除問題進(jìn)行研究。針對(duì)NC-PON中上行信道存在的“空閑時(shí)間”問題,提出了一種無縫動(dòng)態(tài)帶寬分配算法SDBA。SDBA算法中首次采用了“滑動(dòng)式REPORT消息上報(bào)窗口”的策略以有效地消除上行信道的空閑時(shí)間。數(shù)值分析和仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明,與IPACT及APS算法相比,SDBA中各等級(jí)編碼及非編碼業(yè)務(wù)的排隊(duì)時(shí)延、調(diào)度時(shí)延、以及端到端時(shí)延性能最佳,并且同樣能夠保證高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的固定輪詢順序及其1.5ms的端到端延時(shí)上限。此外,由于SDBA算法能有效消除上行信道的“空閑時(shí)間”,所以與MSDBA算法相比,SDBA算法能降低各等級(jí)編碼及非編碼業(yè)務(wù)的端到端時(shí)延并提升它們之間的公平性。尤其在低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載時(shí),SDBA算法中的上行帶寬利用率相比于MSDBA算法有比較明顯的提升。
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【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN929.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 王立芊;EPON與WIMAX融合寬帶接入網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2009年

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本文編號(hào)：2255562