無源光網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與優(yōu)化研究.pdf

1、隨著各種新型業(yè)務(wù)的不斷涌現(xiàn),用戶對(duì)接入網(wǎng)的帶寬要求也越來越高。由于無源光網(wǎng)絡(luò)(Passive Optical Network,PON)具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):1)易于升級(jí),成本低;2)能提供巨大的帶寬,可適用于任何速率和制式的信號(hào);3)可靠性高;4)PON能提供不同的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)的QoS保證;使得它在各種新的接入技術(shù)脫穎而出,成為了接入網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展方向,也成為了目前公認(rèn)的能滿足這種不斷增長的高帶寬和多業(yè)務(wù)接入等要求的優(yōu)秀解決方案之一,得到了眾多

2、研究者的廣泛重視。
　　PON的規(guī)劃及優(yōu)化對(duì)于PON的應(yīng)用具有很重要的意義。論文主要從以下三個(gè)方面研究了PON網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和優(yōu)化:1)節(jié)點(diǎn)的分組規(guī)劃;2)光分路器(Splitter)的規(guī)劃和波長線速率的最優(yōu)分配;3)Switching設(shè)備的位置、類型的規(guī)劃和波長數(shù)目的優(yōu)化。本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)和研究工作包括:
　　1、提出了一種新的面向二階PON的節(jié)點(diǎn)分組的規(guī)劃方法。該規(guī)劃方法利用等面積分組法對(duì)ONU進(jìn)行分組,然后規(guī)劃每階Spli

3、tter的位置和類型,從而減少整個(gè)PON的成本。應(yīng)用該方法,我們對(duì)由100個(gè)ONU構(gòu)成的PON進(jìn)行仿真,仿真結(jié)果給出了二階Splitter的位置和類型。這種節(jié)點(diǎn)分組規(guī)劃方法適用性廣,靈活性高,而且更加全面地考慮了PON的規(guī)劃,既考慮了ONU的節(jié)點(diǎn)分組,又考慮了多階Splitter的位置和類型的規(guī)劃。
　　2、建立了一個(gè)成本最小和能量節(jié)省的 MILP模型,采用多時(shí)段多步驟的方法對(duì)混合TDM/WDM PON網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)容。每經(jīng)過一個(gè)時(shí)段

4、,ONU的帶寬需求就相應(yīng)的增加,通過對(duì)OLT和ONU中波長和線速率的最優(yōu)分配,來減少PON中波長的數(shù)目并選用合適的線速率,從而使TDM/WDM PON的整個(gè)規(guī)劃成本最小。此外,我們建立的MILP優(yōu)化模型還能用于在規(guī)劃設(shè)計(jì)TDM/WDM PON時(shí),確定Splitter的最佳位置。Splitter的位置影響著TDM/WDM PON中OLT與Splitter、Splitter與ONU之間光纖鏈路長度。因此,最佳的Splitter位置不僅能減少

5、鏈路成本(包括光纖鏈路成本和鋪設(shè)光纖的人工成本),還能減少綠色PON中的能量損耗。應(yīng)用該MILP模型,我們對(duì)有20個(gè)ONU的TDM/WDM PON進(jìn)行擴(kuò)容并規(guī)劃Splitter的位置。仿真結(jié)果不僅給出了Splitter的最佳位置,還證明了多步驟多時(shí)段的優(yōu)化方法比單步驟和WDM方法更加節(jié)約成本。
　　3、提出了一種新的方法來規(guī)劃PON中Switching設(shè)備的位置和類型并優(yōu)化PON中波長的使用數(shù)目。建立了一個(gè)MILP模型,以PON的

6、最小成本為目標(biāo),考慮了ONU的帶寬約束和損耗約束(包括光纖鏈路的損耗和Switching設(shè)備的損耗),規(guī)劃了Switching設(shè)備的位置和類型、Switching設(shè)備和ONU之間的連接情況,并優(yōu)化了PON中波長的使用數(shù)目。其中, Switching設(shè)備可以根據(jù)ONU的帶寬要求和PON中的損耗約束選擇Splitter或者陣列波導(dǎo)光柵(Arrayed Waveguide Grating,AWG)。數(shù)值仿真表明:通過改變ONU的帶寬需求和ON

7、U的位置,可以影響Switching設(shè)備的類型和分光比類型的選擇,文中通過改變ONU的帶寬需求和ONU的位置,可以得到三種不同情況的仿真結(jié)果:Switching設(shè)備全部為Splitter,Switching設(shè)備中有Splitter和AWG,Switching設(shè)備全部為AWG。
　　綜上所述,本文從三個(gè)方面對(duì)PON的規(guī)劃與優(yōu)化進(jìn)行了研究。結(jié)果表明本文的方法為PON的規(guī)劃與優(yōu)化提供了可行性的方案,對(duì)綠色PON的實(shí)現(xiàn)和合理規(guī)劃部署具有一