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EPON上行接入中基于多业务类型的DBA算法研究

作　者: 刘燕
导　师: 王亚民
学　校: 西安科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 以太网无源光网络 动态带宽分配 多点控制协议 OPNET
分类号: TN929.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 128次
引　用: 4次
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内容摘要


以太无源光网络(EPON)结合了以太网技术和无源光网络(PON)技术的优势,能够以较低的价格实现高达1 Gbps的接入速率和长达20 km的接入范围。所以EPON被认为是“第一英里”问题极富前景的解决方案。由于EPON系统在上行方向是一个多点到点的结构,多个光网络单元(ONU)共同占用一个标准信道,因此必须采用一定的动态带宽分配(DBA)算法来控制信道的分配,以避免多个ONU同时传送数据而造成的以太数据帧的碰撞。并且DBA算法直接关系到上行信道的带宽利用率和数据时延,以及各种业务的服务质量(QoS)要求。所以DBA算法成为EPON技术的关键。本文首先介绍了EPON技术的优势,然后从EPON系统的定义出发,阐明了EPON系统的构成和工作原理,分析了EPON的相关协议以及几项关键技术。其次,在分析EPON系统现有的带宽分配算法的基础上,结合已有算法的优缺点,提出一种新的支持多业务的、保证QoS的固定轮询周期的DBA算法。该算法使用了两层调度机制,将带宽分配分为ONU间调度和ONU内调度两层。在ONU间层,光线路终端(OLT)负责分配给ONU一个传输时隙。在ONU内层,ONU将多种业务流分为不同的等级,对不同等级的数据给予不同的传输带宽。为了满足EF业务的周期性特性,高优先级带宽采取固定分配,减少了空闲时间。中低优先级带宽则按照新算法提供的方案进行动态分配,并在轻负荷的时候,简单地估计了等待时间内到达的AF业务流量。最后,本文利用先进的网络仿真工具OPNET,建立了EPON的仿真模型。分析仿真结果表明,改进型的DBA算法不仅保证了上行带宽的高效利用率,同时在吞吐量、平均时延等重要指标上都表现出良好的性能。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
1 绪论  9-13
  1.1 课题研究背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-11
  1.3 本文的主要工作  11-13
2 EPON 系统概述  13-27
  2.1 EPON 的系统结构  13-19
    2.1.1 EPON 的网络结构  13
    2.1.2 EPON 的拓扑结构  13-14
    2.1.3 EPON 的工作原理  14-15
    2.1.4 EPON 各部分的功能  15-16
    2.1.5 EPON 分层模型与传输帧结构  16-19
  2.2 MPCP 协议  19-24
    2.2.1 GATE 和REPORT 帧结构  20-21
    2.2.2 MPCP 的三个控制过程  21-24
  2.3 EPON 的关键技术  24-27
    2.3.1 测距及同步问题  24-25
    2.3.2 QoS 保证  25
    2.3.3 DBA 算法  25-26
    2.3.4 OAM 功能  26
    2.3.5 安全性考虑  26-27
3 EPON 系统上行带宽分配算法的研究  27-41
  3.1 SBA 算法  27-28
  3.2 IPACT 算法  28-33
    3.2.1 IPACT 算法原理  28-30
    3.2.2 IPCAT 算法分析  30-33
  3.3 支持业务等级区分的DBA 算法  33-41
    3.3.1 CBR 算法  33-34
    3.3.2 基于比例分配的DBA 算法  34-37
    3.3.3 现有算法分析  37-41
4 一种改进的DBA 算法与仿真  41-63
  4.1 几点说明  41-42
  4.2 ONU 间调度  42-44
  4.3 ONU 内调度  44-47
    4.3.1 EF 子周期带宽分配  45
    4.3.2 AF/BE 子周期带宽分配  45-47
    4.3.3 授权时间  47
  4.4 P-DBA 算法的整体描述  47-49
  4.5 EPON 系统建模  49-59
    4.5.1 网络模型  49
    4.5.2 节点模型  49-54
    4.5.3 进程模型  54-58
    4.5.4 主要仿真参数的设置  58-59
  4.6 仿真试验及分析  59-63
5 结论  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-67
附录 攻读硕士学位期间发表的论文  67

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 光波通信、激光通信
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