【摘要】：以4K/8K高清視頻、3D視頻流、增強(qiáng)現(xiàn)實等為代表的高速網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用將持續(xù)刺激接入網(wǎng)帶寬需求快速增長,而光纖接入和4G移動終端的快速普及,以及用戶隨時隨地云端接入的使用習(xí)慣,將促生更多的流量密集型區(qū)域并為接入網(wǎng)賦予明顯的動態(tài)負(fù)載特征。同時,未來5G網(wǎng)絡(luò)提出了明確的增強(qiáng)型帶寬和超低時延要求,并將需要利用現(xiàn)有接入技術(shù)支撐多樣化用戶互操作和差異化業(yè)務(wù)承載需求。未來接入網(wǎng)將在面臨擴(kuò)容壓力的同時,也面臨多樣化業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載所帶來的功能、性能以及規(guī)�；枨筇魬�(zhàn)。雖然基于無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)的光接入網(wǎng)技術(shù)已通過波分復(fù)用、正交頻分復(fù)用等方式在接入能力上取得了長足的進(jìn)步,但限于光纖容量和接入網(wǎng)成本敏感特性,傳統(tǒng)的簡單增量式擴(kuò)容和特殊場景定制化部署的應(yīng)用方式將難以持續(xù)解決帶有波動特性的帶寬問題和統(tǒng)一多業(yè)務(wù)承載問題。而當(dāng)前接入網(wǎng)架構(gòu)固定、異制式設(shè)備共存以及管道化的使用方式,也導(dǎo)致接入網(wǎng)資源調(diào)度及管控困難,造成光線路終端(OLT)集群的協(xié)同能力和池化效應(yīng)受限,難以使接入網(wǎng)以靈活高效的方式支撐高帶寬、多業(yè)務(wù)承載需求。因此,本文主要針對實現(xiàn)接入網(wǎng)靈活高效平臺化接入的關(guān)鍵問題,進(jìn)行了架構(gòu)設(shè)計、匯聚接入帶寬高效疏導(dǎo)機(jī)制、前傳網(wǎng)絡(luò)低時延承載機(jī)制的研究工作。具體來說,主要的研究內(nèi)容及創(chuàng)新點包括以下方面:1.提出了一種基于OLT集群化的靈活光接入網(wǎng)架構(gòu)。該架構(gòu)主要針對未來接入網(wǎng)以固移融合為主的統(tǒng)一高效多業(yè)務(wù)承載需求,設(shè)計了支持統(tǒng)一靈活高效管控的局端、光分配網(wǎng)(ODN)以及光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)方案,其特點包括:局端設(shè)備采用軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)設(shè)計方案,固定、移動網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸均可通過具有分組化特性的PON網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)統(tǒng)一承載;提出使用部署于局端的可共享式光連接矩陣連接集群化OLT與ONU,并實現(xiàn)OLT-ONU隸屬關(guān)系的靈活變更,其可在ODN保持無源的情況下提供波長及鏈路級別的資源管控,破解PON架構(gòu)固定問題;進(jìn)行了 ONU快速遷移機(jī)制以及包括靈活ODN在內(nèi)的統(tǒng)一管控接口設(shè)計以提供靈活管控支撐,使用擴(kuò)展的OpenFlow協(xié)議承載包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的協(xié)同控制信令,并對非SDN設(shè)備進(jìn)行了靈活高效統(tǒng)一管控的實驗驗證。2.提出了一種基于ONU動態(tài)分組的匯聚接入帶寬高效疏導(dǎo)機(jī)制。該機(jī)制主要針對匯聚接入側(cè)流量的高效承載需求,在靈活光接入網(wǎng)架構(gòu)下提出使用ONU靈活分組方式實現(xiàn)將不同的ONU動態(tài)劃歸至不同的OLT下,降低跨OLT間通信流量以避免過多的數(shù)據(jù)流量進(jìn)入城域網(wǎng)乃至核心網(wǎng)并以此提升OLT上行帶寬效率。其特點在于提出基于波長指定的動態(tài)ONU分組機(jī)制以及復(fù)雜度較低的動態(tài)ONU分組算法(DGA),實現(xiàn)了優(yōu)化對等通信流量以降低OLT出站業(yè)務(wù)量的效果。仿真結(jié)果表明,相比于隨機(jī)分組情況,DGA可以降低跨OLT間通信流量,且伴隨ONU數(shù)目的增加,不同OLT數(shù)目下平均降低的跨OLT通信流量可有最大3.6%至最大76.34%的增量。由于DGA可作為在集中控制平面上運(yùn)行的應(yīng)用程序部署,因此所提出的機(jī)制有助于提高未來流量密集型接入場景的網(wǎng)絡(luò)效率。3.提出了一種基于聯(lián)合帶寬和時延約束ONU分組算法的前傳網(wǎng)絡(luò)高效承載機(jī)制。該機(jī)制主要針對時分復(fù)用PON系統(tǒng)擴(kuò)展至5G移動前傳(MFH)承載場景中的超低時延需求,并同時以提升MFH的帶寬利用率為目標(biāo),將基于OLT集群化的靈活接入網(wǎng)架構(gòu)適配于MFH中,提出了面向不同切片的輪詢周期自適應(yīng)機(jī)制以及聯(lián)合帶寬和時延約束的ONU分組算法。其特點在于主要考慮了傳輸時延對前傳時延的影響,可面向5G網(wǎng)絡(luò)不同切片中的時延約束得出適合不同場景的ONU分組,并反映于可適配的輪詢周期之上,而ONU的時延可在滿足時延約束下靈活調(diào)整。仿真結(jié)果表明,在滿足ONU時延約束的情況下,重載工作波長帶寬利用率均可達(dá)94%以上,而與非分組情況相比,在不同初始條件下,輪詢周期可有平均增加98%和最大減少36μs的仿真表現(xiàn),而這種自適應(yīng)的輪詢周期可降低硬件設(shè)備(如突發(fā)模式激光器)的性能要求,也可擴(kuò)大前傳網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。
【圖文】：

升、覆蓋范圍擴(kuò)大和部署成本降低為目標(biāo)，，并形成了一系列標(biāo)準(zhǔn)。自上世紀(jì)８０逡逑年代開展對無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研宄以來，ＰＯＮ標(biāo)準(zhǔn)化工作已發(fā)展到了邋ＮＧ－ＰＯＮ２逡逑階段，其主要實現(xiàn)方式也以時分復(fù)用為主擴(kuò)展到混合波分時分復(fù)用為主。如圖１－逡逑２所示

組織中的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商已確定光纖接入系統(tǒng)發(fā)展的優(yōu)先順序和時間表，并以路線圖逡逑２．０的形式公布，用于指導(dǎo)未來ＦＳＡＮ的標(biāo)準(zhǔn)化工作。與之前ＰＯＮ標(biāo)準(zhǔn)一樣，未逡逑來的規(guī)范將必須支持現(xiàn)有光纖基礎(chǔ)設(shè)施的重用。如圖１－３所示，ＦＳＡＮ的路線圖逡逑中對下一階段接入網(wǎng)的速率要求并未獲得明顯體現(xiàn)（峰值速率僅定位為大于逡逑ｌＯＧｂｐｓ），而對接入網(wǎng)的可用性、靈活性、以及與彳丁業(yè)趨勢的對接則被體現(xiàn)出來。逡逑其中，ＳＤＮ、ＮＦＶ、物聯(lián)網(wǎng)、５Ｇ及網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的融合被視為是主要的影響因素。逡逑此外，引入波分復(fù)用器件替代傳統(tǒng)的分光器等功率分配器件，使用替代ＯＤＮ的逡逑設(shè)計方案也納入未來接入網(wǎng)的設(shè)計考量之中［３５］。逡逑邐NB邐，丨，，，．丨．．．邐．邋■？邋：，邐－ｎ－．ｒｒ邋＇■逡逑；媭逡逑Ｐｅａｋ邋ｆＵｔｃｓ邋＞邋１９Ｇ邐邐２0２１＋逡逑令邐}9⑶Ｆｕｔｕｒｅ邋Ｏｐｔｉｃａｌ逡逑Ａｃｃｅｓｓ邋Ｓｙｓｔｅｍ邋｜逡逑，、？丫邐１邋ＩＦＯＡＳ）：．逡逑Ｏ邐ＮＧ－ＰＯ略ｊ邐＾——ｉ——逡逑．ｉ０１：．邐邋：一一一逡逑１０Ｇ邐２００９邐２０１６邐咖邋—邐—邋Ｃｏｗｅｒｇｅｎｃｅ逡逑（＂＊邐邋．邋ｊ邐，邐＇邋■＂邋■邐ＮＦ
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN915.63

【參考文獻(xiàn)】

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1 李俊瑋;陸洋;趙軍;;PON家庭網(wǎng)關(guān)與智能路由器的融合[J];光通信研究;2015年05期

2 呂學(xué)峰;;基于PON的大客戶專線接入方案[J];通訊世界;2015年16期

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本文編號：2691144