EPON注冊(cè)協(xié)議的性能分析.pdf

1、以太無源光網(wǎng)絡(luò)(EPON)已成為光纖到戶(FTTH)的一個(gè)主要技術(shù)選項(xiàng)。在FTTH中,家庭用戶會(huì)頻繁地開關(guān)其光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)以節(jié)約能源。ONU在開機(jī)后需要向光線路終端(OLT)注冊(cè)才能接入網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)IEEE802.3av標(biāo)準(zhǔn)定義的注冊(cè)協(xié)議,離線的ONU會(huì)在給定的發(fā)現(xiàn)窗口內(nèi)隨機(jī)發(fā)送注冊(cè)請(qǐng)求。注冊(cè)請(qǐng)求信息之間的碰撞使ONU可能需要嘗試多次注冊(cè)才能成功,從而給注冊(cè)協(xié)議帶來了注冊(cè)成功率、注冊(cè)延遲和穩(wěn)定性等方面的問題。本文對(duì)EPON注冊(cè)協(xié)議進(jìn)

2、行建模分析,旨在為選取合適的發(fā)現(xiàn)窗口提供依據(jù)。
　　本文首先分析了協(xié)議的吞吐量和效率。注冊(cè)請(qǐng)求信息與其它信息在時(shí)間上的交疊意味著注冊(cè)請(qǐng)求信息發(fā)生了碰撞。因此,本文把ONU注冊(cè)請(qǐng)求信息的碰撞事件建模為注冊(cè)請(qǐng)求信息的孤立問題。在此基礎(chǔ)上,本文首先得到了在給定發(fā)起注冊(cè)O(shè)NU個(gè)數(shù)的條件下ONU能夠注冊(cè)成功的概率,進(jìn)而推導(dǎo)出了注冊(cè)協(xié)議吞吐量和帶寬利用效率的閉合表達(dá)式。分析結(jié)果表明,發(fā)現(xiàn)窗口的大小直接影響吞吐量和注冊(cè)效率這兩方面性能。如果對(duì)發(fā)

3、現(xiàn)窗口進(jìn)行合理選擇,注冊(cè)效率可以取得最大值。所提模型的正確性得到了仿真結(jié)果的驗(yàn)證。
　　利用上面的結(jié)果,本文對(duì)注冊(cè)協(xié)議的穩(wěn)定性和ONU的注冊(cè)延遲進(jìn)行了分析。隨著時(shí)間的推移,ONU在如下三個(gè)狀態(tài)之間進(jìn)行切換:在線狀態(tài)、注冊(cè)狀態(tài)和關(guān)機(jī)狀態(tài)。根據(jù)ONU的狀態(tài)轉(zhuǎn)移,本文建立了注冊(cè)過程的離散時(shí)間馬爾科夫鏈模型,進(jìn)而得到了EPON注冊(cè)協(xié)議的特征方程。通過對(duì)特征方程的求解,本文得到了注冊(cè)協(xié)議的穩(wěn)定區(qū)間以及平均注冊(cè)時(shí)延。當(dāng)發(fā)現(xiàn)窗口大于某個(gè)臨界值后

4、,注冊(cè)協(xié)議達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),ONU的注冊(cè)延遲有上界,EPON可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在注冊(cè)協(xié)議的穩(wěn)定區(qū)間內(nèi),本文發(fā)現(xiàn)繼續(xù)增大發(fā)現(xiàn)窗口無助于顯著降低注冊(cè)延遲,反而會(huì)顯著降低協(xié)議帶寬效率。
　　通過分析,本文得出以下結(jié)論:
　　(1)EPON注冊(cè)協(xié)議在吞吐量和穩(wěn)定性等方面與無線網(wǎng)絡(luò)中的MAC協(xié)議(如ALOHA和CSMA)有相似的特征。
　　(2)在未來的FTTH應(yīng)用場(chǎng)景中,EPON注冊(cè)協(xié)議采用的隨機(jī)延時(shí)機(jī)制可以有效地提高注冊(cè)協(xié)議的吞吐量