FiWi網(wǎng)絡(luò)動態(tài)帶寬分配與負載均衡算法研究.pdf

1、隨著網(wǎng)絡(luò)電話、網(wǎng)絡(luò)電視、視頻直播等為代表的高帶寬消耗的多媒體應(yīng)用在日常生活中爆炸性的增長，無線接入網(wǎng)絡(luò)的速率也需要大幅的提升。以光纖網(wǎng)絡(luò)和無線接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合而成的FiWi(Fiber-Wireless)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)既具有光纖網(wǎng)絡(luò)的高帶寬和高可靠性，又能提供靈活、移動、低成本的無線接入能力，具有廣闊應(yīng)用前景。由于FiWi網(wǎng)絡(luò)中客戶端業(yè)務(wù)負載一般具有突發(fā)性和不穩(wěn)定性，很難對其帶寬需求進行有效的提前預(yù)測。且FiWi網(wǎng)絡(luò)不一定總是能提供足夠的帶寬

2、來滿足所有客戶端用戶的帶寬需求。因此，需要高效、公平的動態(tài)帶寬分配(Dynamic Bandwidth Allocation，DBA)機制來提升FiWi網(wǎng)絡(luò)的信道利用率等性能指標。另一方面，F(xiàn)iWi網(wǎng)絡(luò)中由ONU(Optical Network Unit)與無線多跳接入網(wǎng)中路由器融合而成的網(wǎng)關(guān)作為后端光纖網(wǎng)絡(luò)與前端無線接入網(wǎng)絡(luò)融合的關(guān)鍵部分，其負載均衡對提升FiWi網(wǎng)絡(luò)性能具有重要的意義?，F(xiàn)有FiWi網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)關(guān)的負載均衡機制中，各個無線

3、接入/路由器節(jié)點的控制復(fù)雜度較高，而且在網(wǎng)絡(luò)擁塞或者鏈路斷開等情況下，需要進行耗時的重路由過程，增加了業(yè)務(wù)等待時間，無法保障時延敏感業(yè)務(wù)的QoS(Quality of Service)需求。
　　基于上述背景，本文的主要工作包括兩個方面。一方面是針對EPON(Ethernet Passive Optical Network)和WLAN（Wireless Local Area Networks）構(gòu)成的FiWi網(wǎng)絡(luò)提出了一種分級DBA

4、機制。由OLT(Optical line terminal)執(zhí)行的第1級DBA機制引入剩余帶寬比例因子，綜合考慮各個ONU-AP的優(yōu)先級、實際業(yè)務(wù)負載以及多個歷史輪詢周期內(nèi)ONU-AP實際獲得的帶寬比例等多個因素為各個ONU-AP分配帶寬資源，以解決多個輪詢周期內(nèi)各用戶分配的帶寬資源與其權(quán)值不匹配而產(chǎn)生的不公平問題。第2級DBA則主要從保證不同業(yè)務(wù)優(yōu)先級和提高信道利用率的角度，聯(lián)合考慮業(yè)務(wù)優(yōu)先級、帶寬請求比例和網(wǎng)絡(luò)負載進行帶寬分配，解決

5、帶寬分配中的業(yè)務(wù)QoS保證和信道帶寬浪費問題。本文提出的DBA算法不限定具體的帶寬資源類型，具有良好的通用性。仿真結(jié)果顯示本文提出的分級DBA機制可以獲得很好的比例公平性，信道利用率和吞吐量。
　　另一方面，本文在FiWi網(wǎng)絡(luò)中引入軟件定義網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，提出了一種考慮到多種類型業(yè)務(wù)QoS的負載均衡算法。在該算法中，根據(jù)不同類型業(yè)務(wù)對時延和負載的不同需求，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中鏈路的時延、可用帶寬以及丟包率等，為不同QoS需求的業(yè)務(wù)選擇不同的路徑。