【摘要】：隨著各類P2P業(yè)務的興起及快速增長,無源光網(wǎng)絡中ONU間的對等通信也隨之不斷增加。作為一項可靠的技術,網(wǎng)絡編碼在最近幾年才被引入到無源光網(wǎng)絡中,用于高效支持無源光網(wǎng)絡中ONU間的對等通信業(yè)務。已有研究表明,網(wǎng)絡編碼技術能夠減少ONU間對等通信中因競爭而引起的丟包,有效節(jié)省無源光網(wǎng)絡中有限的下行帶寬,通過流量本地化緩解P2P業(yè)務對核心網(wǎng)造成的帶寬壓力。此外,網(wǎng)絡編碼技術的引入還能使OLT能夠通過減少數(shù)據(jù)包的發(fā)送時間而節(jié)省能量,并且能在不改變無源光網(wǎng)絡硬件結構的基礎上提升網(wǎng)絡的下行吞吐量。因此,無源光網(wǎng)絡中的網(wǎng)絡編碼技術使得僅需要進行相對較低成本和較低復雜度的軟件升級,就能夠顯著地提升網(wǎng)絡性能,是一項具有實際應用前景的接入網(wǎng)增強技術。 如何應對因網(wǎng)絡編碼機制的引入而給無源光網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)上下行發(fā)送帶來的變化和影響,有效地實現(xiàn)無源光網(wǎng)絡中網(wǎng)絡編碼技術的融合應用,并解決對等通信中多等級業(yè)務QoS的支持問題,成為當前需要進一步研究的內容。本文從無源光網(wǎng)絡中ONU間日益增長的對等通信需求出發(fā),對網(wǎng)絡編碼與無源光網(wǎng)絡的融合技術進行了研究,具體包括以下內容： (1)對融合有網(wǎng)絡編碼的無源光網(wǎng)絡(NC-PON)中的信令機制進行研究。針對無源光網(wǎng)絡因引入網(wǎng)絡編碼后數(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”式信令機制。該信令機制不僅能規(guī)避無源光網(wǎng)絡下行方向存在的ONU間“竊聽”風險以及已有研究方案中某些步驟的不可實現(xiàn)性,還能夠降低信令流程的復雜度并減輕ONU的工作負擔。本文通過實際搭建的融合有網(wǎng)絡編碼的10G EPON硬件平臺,對所提信令機制的可行性以及在該信令機制協(xié)助下無源光網(wǎng)絡的基本性能增益進行了探索和分析。實驗結果表明：1)本文所提信令機制能有效實現(xiàn)無源光網(wǎng)絡中的網(wǎng)絡編碼；2)當無源光網(wǎng)絡中帶寬有限的下行信道上產(chǎn)生競爭沖突時,網(wǎng)絡編碼功能的引入能夠在網(wǎng)絡負載增大時延緩下行信道上競爭沖突的出現(xiàn),提升無源光網(wǎng)絡的下行吞吐量。 (2)對NC-PON中多等級業(yè)務的QoS支持問題進行研究。針對NC-PON中多等級業(yè)務的QoS需求,提出了一種面向多等級業(yè)務的動態(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,并將其與不同等級業(yè)務的不同調度及帶寬分配策略有機結合在一起,實現(xiàn)對ONU對等通信中多等級業(yè)務QoS的支持。數(shù)值分析和仿真實驗的結果表明,與NC-PON中先前僅有的兩種動態(tài)帶寬分配算法IPACT及APS相比,MSDBA算法不僅能降低各等級業(yè)務的延時,還能夠獲得較低等級編碼及非編碼業(yè)務之間最大的端到端延時公平性并且近似為1。此外,MSDBA算法還能夠保證高優(yōu)先級業(yè)務的固定輪詢順序及其1.5ms的端到端延時上限,只是需要以犧牲高優(yōu)先級編碼和非編碼業(yè)務的端到端延時公平性作為折中。 (3)對NC-PON中上行信道“空閑時間”的消除問題進行研究。針對NC-PON中上行信道存在的“空閑時間”問題,提出了一種無縫動態(tài)帶寬分配算法SDBA。SDBA算法中首次采用了“滑動式REPORT消息上報窗口”的策略以有效地消除上行信道的空閑時間。數(shù)值分析和仿真實驗的結果表明,與IPACT及APS算法相比,SDBA中各等級編碼及非編碼業(yè)務的排隊時延、調度時延、以及端到端時延性能最佳,并且同樣能夠保證高優(yōu)先級業(yè)務的固定輪詢順序及其1.5ms的端到端延時上限。此外,由于SDBA算法能有效消除上行信道的“空閑時間”,所以與MSDBA算法相比,SDBA算法能降低各等級編碼及非編碼業(yè)務的端到端時延并提升它們之間的公平性。尤其在低網(wǎng)絡負載時,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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【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN929.1

【參考文獻】

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

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本文編號：2255562