OFDMA-PON上行帶寬分配算法研究.pdf

1、在光纖通信系統(tǒng)中,光正交頻分復(fù)用接入無源光網(wǎng)絡(luò)(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access Passive Optical Network, OFDMA-PON)以其高容量、高頻譜利用率、靈活的帶寬分配、低成本、抗色散以及多址接入等優(yōu)點,得到了業(yè)界的廣泛關(guān)注。在OFDMA-PON中,動態(tài)帶寬資源調(diào)度與系統(tǒng)功耗優(yōu)化是兩個重要的研究課題。一方面,動態(tài)帶寬資源調(diào)度可以充分利用系統(tǒng)中的帶寬

2、資源,提升系統(tǒng)的帶寬利用率與系統(tǒng)容量。另一方面,隨著通信系統(tǒng)中的能耗越來越大,優(yōu)化系統(tǒng)功耗也成了一個迫切需要解決的難題。
　　本文將圍繞 OFDMA-PON上行接入過程中的帶寬資源調(diào)度與系統(tǒng)功耗兩個問題,對上行帶寬分配算法進(jìn)行理論研究與實驗分析,具體工作如下:
　　(1)在分析OFDMA-PON中已有的三種經(jīng)典的多媒接入體控制(Media Access Control,MAC)協(xié)議之后,提出了一種新的MAC協(xié)議(MAC Ne

3、w)。通過實驗分析發(fā)現(xiàn),與已有的三種MAC協(xié)議相比,新提出的MAC協(xié)議降低了系統(tǒng)的平均數(shù)據(jù)包時延,增加了頻譜利用率。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較大時,新提出的MAC協(xié)議具備較大的吞吐量與較高的網(wǎng)絡(luò)容量。
　　(2)在 OFDMA-PON中基于各個光網(wǎng)絡(luò)單元(Optical Network Unit,ONU)上傳數(shù)據(jù)量的帶寬分配方面,提出了一種隨機(jī)化的動態(tài)帶寬分配(Randomized Dynamic Bandwidth Allocation,RD

4、BA)算法。通過理論分析可知,RDBA算法具有較低的計算時間復(fù)雜度與較高的傳輸可靠性。通過仿真實驗可知,與已有的算法相比,RDBA算法具有更高的吞吐量與信道利用率、更低的平均數(shù)據(jù)包延遲。
　　(3)在 OFDMA-PON中基于不同優(yōu)先級的差分業(yè)務(wù)的上行傳輸方面,提出了一種基于權(quán)重的動態(tài)帶寬分配( Weight-value Dynamic Bandwidth Allocation,WDBA)算法。WDBA算法為兩步分配算法,即ONU

5、之間分配與ONU內(nèi)分配。通過仿真實驗可知,與傳統(tǒng)的差分業(yè)務(wù)兩層帶寬分配(Two-layer Bandwidth Allocation,TLBA)算法相比,WDBA算法不但具有較高的吞吐量與信道利用率,而且保證了高優(yōu)先級業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量(Quality of Services,QoS)以及低優(yōu)先級業(yè)務(wù)之間的公平性。
　　(4)在優(yōu)化OFDMA-PON中ONU端發(fā)送功率方面,首先將系統(tǒng)的功耗優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為一個數(shù)學(xué)模型。為了求解這個模型。

6、提出了兩種優(yōu)化系統(tǒng)功耗的三維動態(tài)帶寬分配算法。第一種三維動態(tài)帶寬分配算法(3 Dimensional-Dynamic Bandwidth Allocation-First,3D DBA-1)是利用無線OFDM中已有的三維調(diào)度算法,并結(jié)合光纖信道的特征,將其修改為適用于OFDMA-PON的三維調(diào)度算法。第二種三維動態(tài)帶寬分配算法(3 Dimensional-Dynamic Bandwidth Allocation-Second,3D DB