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GPON系统动态带宽分配算法研究

作　者: 白玉
导　师: 徐伟
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 光学工程
关键词: 吉比特无源光网络小波多尺度分析动态带宽分配服务品质
分类号: TN929.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 23次
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内容摘要

伴随着近年来Internet的普及和宽带应用的发展,光纤到户(FTTH)作为一种理想的综合接入方案,已然成为接入网发展的最终追求目标。在各种光纤接入技术中,GPON系统充分考虑了运营商的意见,以其在多种速率、全业务的QoS保证、强大的生存性、高效率等诸多方面的明显优势,被认为是今后宽带接入网的最好的选择。因此对GPON系统,特别是对GPON系统的关键技术研究具有十分重要的意义。动态带宽分配(DBA)技术是GPON系统的关键技术之一,在整体系统中,采用高效的动态带宽分配能够实时地改变各个光网络单元的上行使用带宽,适应用户速率的各种变化,提高系统带宽利用率水平。本文首先从现有的DBA策略分析入手,针对目前非状态报告型(NSR) DBA的不足,设计了一种基于小波多尺度分析的GPON动态带宽分配算法。该算法将小波分析引入到GPON的业务预测中,根据系统上行业务呈现出的自相似性和多重分性,设计了预测模型结构,通过该小波预测模型来准确地监测业务流量；依据预测的业务需求,采取了基于权重优先级的分级轮询带宽分配机制,进而合理地进行上行时隙调度,并给出了带宽分配的流程。其次,针对状态报告型(SR)DBA的不足,改进了一种ONU端新增业务预测修正的DBA算法,该算法在ONU端采取了等待时间内到达的新增业务补偿机制,弥补了SR-DBA中ONU报告给OLT的带宽申请帧没能及时反应缓存状况的缺陷,从而降低业务的传输时延,提高空闲时隙利用率。在算法设计基础上,本文利用OPNET仿真平台,按照GPON的原理,建立了系统的网络仿真模型,该模型具有上行数据帧传送、下行帧广播、以及对数据帧进行分片重组等功能。并主要从业务的平均时延特性和带宽利用率两方面考察了两套算法的性能。对仿真结果进行分析,验证了两套方案的有效性和可行性。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-18
  1.1 研究背景和意义  11-12
  1.2 GPON在国内外发展现状及发展趋势  12-13
    1.2.1 国外发展现状  12
    1.2.2 国内发展现状  12-13
    1.2.3 发展趋势展望  13
  1.3 GPON的关键技术  13-15
  1.4 动态带宽分配算法的研究状况  15-16
  1.5 本文的主要工作  16-18
第2章 GPON系统结构与动态带宽分配算法  18-30
  2.1 GPON的系统结构  18-20
    2.1.1 网络结构  18-19
    2.1.2 GPON工作原理  19
    2.1.3 GPON系统要求  19-20
  2.2 GTC层分析  20-24
    2.2.1 GTC层结构  20-22
    2.2.2 GTC帧结构  22-24
  2.3 GTC层有关带宽分配的关键概念  24-27
    2.3.1 四种类型的带宽  24
    2.3.2 传输容器T-CONT  24-26
    2.3.3 带宽分配原则  26-27
  2.4 现有DBA策略分析  27-29
    2.4.1 非状态报告式DBA  27-28
    2.4.2 状态报告式DBA  28-29
  2.5 本章小结  29-30
第3章基于小波多尺度分析的DBA算法设计  30-43
  3.1 WP-DBA算法概述  30-33
    3.1.1 WP-DBA算法的提出  30
    3.1.2 组合方式的DBA策略  30-31
    3.1.3 GPON业务预测设计  31-33
  3.2 预测模型结构设计  33-37
    3.2.1 小波多尺度分析原理  33-35
    3.2.2 基于小波多尺度分析的组合流量预测方法  35-36
    3.2.3 对小波分析生成的逼近信号的预测  36
    3.2.4 对小波分析生成的细节信号的预测  36-37
    3.2.5 预测结果的生成  37
  3.3 基于权重优先级的分级轮询带宽分配机制  37-41
    3.3.1 基于权重优先级的分级轮询机制  37-38
    3.3.2 带宽分配步骤描述  38-41
  3.4 本章小结  41-43
第4章仿真模型建立与WP-DBA算法分析  43-56
  4.1 基于OPNET的GPON仿真平台设计  43-49
    4.1.1 网络层拓扑结构  43
    4.1.2 ONU的节点模型设计  43-47
    4.1.3 OLT的节点模型设计  47-49
  4.2 仿真环境  49
  4.3 WP-DBA算法仿真结果分析  49-55
    4.3.1 业务预测精度  49-51
    4.3.2 带宽利用率  51-53
    4.3.3 平均传输时延  53-55
  4.4 本章小结  55-56
第5章 ONU端新增业务预测修正的DBA算法  56-64
  5.1 新增业务预测的DBA机制  56-60
    5.1.1 新增业务预测修正  56-57
    5.1.2 业务预测修正建模  57-59
    5.1.3 自适应业务预测  59-60
  5.2 算法性能理论分析  60-61
    5.2.1 预测结果分析  60
    5.2.2 时隙损耗分析  60
    5.2.3 平均时延性能分析  60-61
  5.3 仿真实验与结果分析  61-63
    5.3.1 仿真环境设定  61-62
    5.3.2 带宽利用率  62
    5.3.3 平均传输时延  62-63
  5.5 本章小结  63-64
结论  64-66
参考文献  66-70
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  70-71
致谢  71

GPON系统动态带宽分配算法研究

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