光无线混合宽带接入网节能协议研究

【摘要】：光无线混合宽带接入网(Hybrid Optical Wireless Broadband Access Networks, HOWBAN)融合了光接入技术和无线接入技术的优势,能够为用户提供灵活、便利、高性价比的宽带接入服务,是接入网发展的必然趋势。由于接入网的业务数据在时间上具有波动性,当网络负载较低时,网络中某些设备将处于空闲状态,造成极大的能量浪费；加之HOWBAN后端EPON网络要求每个ONU持续监听和检测下行数据,也将消耗大量能量。而当今社会能源短缺,节约能量十分重要。因此,如何设计合理的节能机制是HOWBAN网络亟待解决的一个关键问题。 本文首先介绍了HOWBAN的基本概念及其发展趋势,分析了其后端EPON的节能机制,着重讨论了基于动态带宽分配算法的下行中心调度(Downstream Centric Scheduling, DCS)节能算法。在DCS算法中,当ONU上行时隙未开始而有下行业务数据接收时,将使ONU由休眠模式直接进入运行模式。此时ONU处与上行传输相关的设备还处于空闲状态,无疑会造成能量浪费。另外,DCS算法并未指出ONU的休眠由OLT控制还是ONU自发唤醒。针对上述不足,论文提出一种改进的DCS节能算法,该算法依据上行时隙的开始和结束来控制ONU发射机的开启与关闭。当发射机关闭时,依据是否有下行业务数据接收来控制ONU接收机的开启与关闭。尽量使ONU中空闲的设备进入休眠来降低网络能耗。仿真结果表明：改进算法节能效果更好,而且还能够保障网络的服务质量。 另外,本文在分析HOWBAN已有路由协议基础上,针对已有协议仅考虑无线网络时延而未考虑EPON中ONU负载对分组时延影响的不足,基于改进的DCS节能算法,提出一种考虑全网时延和风险感知的节能路由协议。该协议不仅考虑了混合网络前端无线网络的时延,而且还考虑了后端EPON网络的时延。仿真结果表明：改进算法能更好地提高网络吞吐量、降低网络分组时延。 【关键词】：光无线混合宽带接入网 节能算法 休眠 路由协议
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TN915.6
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 接入网概述10-14
• 1.1.1 主流宽带接入技术10-11
• 1.1.2 无线宽带接入技术11-13
• 1.1.3 光纤宽带接入技术13-14
• 1.2 无线与光融合的宽带接入网14-16
• 1.2.1 无线与光融合的宽带接入网发展背景14-16
• 1.2.2 HOWBAN的优点16
• 1.3 论文的研究背景和意义16-17
• 1.4 论文的主要工作和内容安排17-19
• 第2章 HOWBAN网络结构和关键技术19-38
• 2.1 HOWBAN网络结构19-25
• 2.1.1 WiMAX mesh网络结构19-20
• 2.1.2 EPON网络结构20-21
• 2.1.3 HOWBAN的网络结构21-25
• 2.2 HOWBAN的传输协议25-28
• 2.2.1 WiMAX mesh网络传输协议25
• 2.2.2 EPON传输协议25-27
• 2.2.3 HOWBAN的传输协议27-28
• 2.3 HOWBAN的研究焦点问题28-36
• 2.3.1 HOWBAN的节能技术研究28-32
• 2.3.2 网络连接性：路由算法32-35
• 2.3.3 HOWBAN的生存性35-36
• 2.4 本章小结36-38
• 第3章 一种改进的下行中心调度节能算法38-56
• 3.1 DCS节能算法的不足之处38-40
• 3.2 一种改进的DCS节能算法——IDCS40-48
• 3.2.1 IDCS节能算法的工作原理40-43
• 3.2.2 IDCS算法中控制帧定义43-44
• 3.2.3 IDCS算法的ONU模式定义及模式间的转换44-45
• 3.2.4 ONU上/下行休眠间隔设定45-47
• 3.2.5 IDCS算法中ONU的能耗分析47-48
• 3.3 算法仿真及结果分析48-55
• 3.3.1 仿真模型49-50
• 3.3.2 仿真流程图50-52
• 3.3.3 仿真结果分析52-55
• 3.4 本章小结55-56
• 第4章 一种考虑全网时延和风险感知的改进节能路由算法56-77
• 4.1 HOWBAN的路由协议分析56-58
• 4.2 一种改进的节能路由算法——RER-WND58-68
• 4.2.1 算法基本思想描述58-59
• 4.2.2 节点处数据结构定义59-60
• 4.2.3 HOWBAN网络时延计算60-63
• 4.2.4 算法基本流程描述63-65
• 4.2.5 算法实例描述65-68
• 4.3 算法仿真及结果分析68-76
• 4.3.1 仿真环境介绍68-70
• 4.3.2 仿真结果与分析70-76
• 4.4 本章小结76-77
• 结论77-79
• 参考文献79-83
• 致谢83-84
• 研究生履历84

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