WDM-OFDM-PON的三维带宽分配方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种WDM-OFDM-PON的三维带宽分配方法和系统，包括：确定各ONU的分配顺序；确定各ONU的带宽；对ONU进行波长分配，使得波长调节开销和波长间负载差最小；对各波长内的ONU进行频率分配，使得波长内各频率信道负载差最小和频谱碎片率最小。本发明专利技术能够将波分复用、频分复用、时分复用三种复用方式相结合，尽可能地满足了各优先级业务的特点，使得带宽分配随网络流量灵活变化。本发明专利技术在继承TWDM-PON的优点同时也发挥了OFDM的高频谱利用率、抗码间干扰和抗衰落能力，在传输速率上得到大大提高。

【技术实现步骤摘要】
WDM-OFDM-PON的三维带宽分配方法和系统
本专利技术涉及WDM-OFDM-PON通信领域，尤其涉及一种WDM-OFDM-PON的三维带宽分配方法和系统。
技术介绍
波分复用无源光网络（WavelengthDivisionMultiplexingPON，WDM-PON）是采用波分复用作为接入技术的无源光网络，是未来接入网的最终方向。WDM-PON有三种方案：第一种是每个光网络单元（OpticalNetworkUnit，ONU）分配一对波长，分别用于上行和下行传输，从而提供了OLT到各ONU固定的虚拟点对点双向连接；第二种是ONU采用可调谐激光器，根据需要为ONU动态分配波长，各ONU能够共享波长，网络具有可重构性；第三种是采用无色ONU（colorlessONU），即ONU与波长无关方案，或下行使用WDM-PON，上行使用时分复用技术（time-divisionmultiplexingPON，TDM-PON）的混合PON。但是，当前新型的PON系统WDM-PON，以及OFDMA-PON、TWDM-PON等都是将三种复用方式中一两种结合的系统，在业务传输上各有利弊，无法体现三种复用方式的所有优点。
技术实现思路
（一）要解决的技术问题本专利技术提供一种WDM-OFDM-PON的三维带宽分配方法和系统，以解决现有技术中无法将三种复用方式结合的技术问题。（二）技术方案为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种三维带宽分配方法，包括：确定各ONU的分配顺序；确定各ONU的带宽；对ONU进行波长分配，使得波长调节开销和波长间负载差最小；对各波长内的ONU进行频率分配，使得波长内各频率信道负载差最小和频谱碎片率最小。进一步地，所述确定各ONU的分配顺序包括：将每一个周期分为EF子周期与AF/BE子周期两个阶段，将EF业务首包到达光线路终端的时间作为决定各ONU带宽分配顺序的第一要素，各ONU的上报带宽作为第二要素，以确定各ONU的分配顺序。进一步地，所述确定各ONU的带宽包括：对高优先级业务进行带宽分配：当R1,j<B1max时，W1,j=R1,j；反之，W1,j=B1max；其中R矩阵和W矩阵是16个ONU三个优先级业务的申请带宽和分配带宽，R1,j与W1,j是对R矩阵和W矩阵第一行求和；计算EF业务总的申请带宽WEF及剩余带宽Wrest：Wrest=BU-WEF；对中低优先级业务进行带宽分配，包括：对每个ONU的AF/BE业务总的带宽进行分配；在每个ONU内分别对AF和BE业务进行分配。进一步地，所述对ONU进行波长分配包括：确定波长调节开销计算式：Cijk=|j-i|×Cunit,其中Cunit为单元波长调节开销，与ONU的平均负载为同一数量级；根据下述公式计算波长负载平衡和波长调节开销的权重，根据所述权重计算结果进行波长分配：w_load[i]=(1-p[i])*p_load[i]/(p[i]*p_tune[i]+(1-p[i])*p_load[i])w_tune[i]=p[i]*p_tune[i]/(p[i]*p_tune[i]+(1-p[i])*p_load[i])其中p[i]为各ONU对波长调节开销和负载差的敏感系数，p_load[i]与p_tune[i]分别是上一轮询中各ONU带宽分配产生的波长负载差和波长开销占所有ONU产生的波长负载差及波长开销总值的比例。进一步地，所述对各波长内的ONU进行频率分配包括：各ONU根据高优先级业务的首包到达时间决定下一轮询发包顺序，每个包的时隙分配顺序按从下到上从左至右的顺序进行；根据上一个ONU分配后各个子信道的负载情况，将当前ONU中未分配的包中包长最大的包，分配给负载最小的信道，更新各子信道的负载情况并继续下一个包的分配。另一方面，本专利技术还提供一种三维带宽分配系统，包括：顺序相连的分配顺序单元、带宽确定单元、波长分配单元和频率分配单元；其中：分配顺序单元，用于确定各ONU的分配顺序；带宽确定单元，用于确定各ONU的带宽；波长分配单元，用于对ONU进行波长分配，使得波长调节开销和波长间负载差最小；频率分配单元，用于对各波长内的ONU进行频率分配，使得波长内各频率信道负载差最小和频谱碎片率最小。进一步地，所述分配顺序单元还用于：将每一个周期分为EF子周期与AF/BE子周期两个阶段，将EF业务首包到达光线路终端的时间作为决定各ONU带宽分配顺序的第一要素，各ONU的上报带宽作为第二要素，以确定各ONU的分配顺序。进一步地，所述带宽确定单元还包括：高优先级分配子单元：用于对高优先级业务进行带宽分配：当R1,j<B1max时，W1,j=R1,j；反之，W1,j=B1max；其中R矩阵和W矩阵是16个ONU三个优先级业务的申请带宽和分配带宽，R1,j与W1,j是对R矩阵和W矩阵第一行求和；带宽计算子单元，用于利用如下公式计算EF业务总的申请带宽WEF及剩余带宽Wrest：Wrest=BU-WEF；中低优先级分配子单元，用于对每个ONU的AF/BE业务总的带宽进行分配；在每个ONU内分别对AF和BE业务进行分配。进一步地，所述波长分配单元还包括：波长开销计算子单元，用于利用公式Cijk=|j-i|×Cunit计算波长调节开销，其中Cunit为单元波长调节开销，与ONU的平均负载为同一数量级；权重计算子单元，用于根据下述公式计算波长负载平衡和波长调节开销的权重，根据所述权重计算结果进行波长分配：w_load[i]=(1-p[i])*p_load[i]/(p[i]*p_tune[i]+(1-p[i])*p_load[i])w_tune[i]=p[i]*p_tune[i]/(p[i]*p_tune[i]+(1-p[i])*p_load[i])其中p[i]为各ONU对波长调节开销和负载差的敏感系数，p_load[i]与p_tune[i]分别是上一轮询中各ONU带宽分配产生的波长负载差和波长开销占所有ONU产生的波长负载差及波长开销总值的比例。进一步地，所述频率分配单元还用于：根据高优先级业务的首包到达时间决定下一轮询发包顺序，每个包的时隙分配顺序按从下到上从左至右的顺序进行；根据上一个ONU分配后各个子信道的负载情况，将当前ONU中未分配的包中包长最大的包，分配给负载最小的信道，更新各子信道的负载情况并继续下一个包的分配。（三）有益效果可见，在本专利技术实施例提出的WDM-OFDM-PON的三维带宽分配方法和系统中，能够将波分复用、频分复用、时分复用三种复用方式相结合，尽可能地满足了各优先级业务的特点，使得带宽分配随网络流量灵活变化。本专利技术实施例在继承TWDM-PON的优点同时也发挥了OFDM的高频谱利用率、抗码间干扰和抗衰落能力，在传输速率上得到大大提高。本专利技术实施例为无线与有线集成接入到PON系统提供了足够接入带宽，且更加方便了无线系统的接入，适用于OpenAccessNetwork系统。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维带宽分配方法，其特征在于，包括：确定各ONU的分配顺序；确定各ONU的带宽；对ONU进行波长分配，使得波长调节开销和波长间负载差最小；对各波长内的ONU进行频率分配，使得波长内各频率信道负载差最小和频谱碎片率最小。

【技术特征摘要】
1.一种三维带宽分配方法，其特征在于，包括：确定各ONU的分配顺序；确定各ONU的带宽；对ONU进行波长分配，使得波长调节开销和波长间负载差最小；对各波长内的ONU进行频率分配，使得波长内各频率信道负载差最小和频谱碎片率最小；其中，各ONU根据高优先级业务的首包到达时间决定下一轮询发包顺序，每个包的时隙分配顺序按从下到上从左至右的顺序进行；根据上一个ONU分配后各个子信道的负载情况，将当前ONU中未分配的包中包长最大的包，分配给负载最小的信道，更新各子信道的负载情况并继续下一个包的分配。2.根据权利要求1所述的三维带宽分配方法，其特征在于，所述确定各ONU的分配顺序包括：将每一个周期分为EF子周期与AF/BE子周期两个阶段，将EF业务首包到达光线路终端的时间作为决定各ONU带宽分配顺序的第一要素，各ONU的上报带宽作为第二要素，以确定各ONU的分配顺序。3.根据权利要求2所述的三维带宽分配方法，其特征在于，所述确定各ONU的带宽包括：对高优先级业务进行带宽分配：当R1,j＜B1max时，W1,j＝R1,j；反之，其中R矩阵和W矩阵是16个ONU三个优先级业务的申请带宽和分配带宽，R1,j与W1,j是对R矩阵和W矩阵第一行求和；计算EF业务总的申请带宽WEF及剩余带宽Wrest：Wrest＝BU-WEF；对中低优先级业务进行带宽分配，包括：对每个ONU的AF/BE业务总的带宽进行分配；在每个ONU内分别对AF和BE业务进行分配。4.根据权利要求3所述的三维带宽分配方法，其特征在于，所述对ONU进行波长分配包括：确定波长调节开销计算式：Cijk＝|j-i|×Cunit,其中Cunit为单元波长调节开销，与ONU的平均负载为同一数量级；根据下述公式计算波长负载平衡和波长调节开销的权重，根据所述权重计算结果进行波长分配：w_load[i]＝(1-p[i])*p_load[i]/(p[i]*p_tune[i]+(1-p[i])*p_load[i])w_tune[i]＝p[i]*p_tune[i]/(p[i]*p_tune[i]+(1-p[i])*p_load[i])其中p[i]为各ONU对波长调节开销和负载差的敏感系数，p_load[i]与p_tune[i]分别是上一轮询中各ONU带宽分配产生的波长负载差和波长开销占所有ONU产生的波长负载差及波长开销总值的比例。5.一种三维带宽分配系统，其特征在于，包括：顺序相连的分配顺序单元、带宽确定单元、波长分配单元和频率分配单元；其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：张民，蒋俊，刘卓，王丹石，王立芊，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11