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1、天津大学硕士学位论文Ethernet PON上行接入技术与动态带宽分配模型的研究姓名：赵林琳申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：戴居丰20040201中文摘要在信息社会对通信网络服务的需求不断增长的今天，接入网越来越制约着整个网络的发展，成为信息高速公路的瓶颈。基于以太网的无源光网络( E P O N )技术代表了国际 i 接入网的最新发展趋势，是当前宽带接入网络研究的热点之本文深入研究j - E P O N 技术的体系结构。在E P O NI ：行信道复用技术中，传统的时分复用技术在具有突发性和自相似长相关性的高速数据业务流的作崩下，会造成网络资源的浪费和网络性能的下降。针对这一
2、问题，本文修改了E P O NM A C 控制子层的F D M A ，引入统计复用的动态带宽分配( D B A ) 来处理O N U的J ：行接入，提出了新的轮询算法。新算法与M P C P 协议相结合，通过G R A N T R E P O R T 机制，完成O L T 和O N U 之间接入控制。新算法可以动态更新传输窗口大小，以适应网络负载的变化响应数据流的突发：并且规定最大丌窗大小，以保证O N U 公平的共享网络带宽资源。本文利用先进的网络仿真工具O P N E q 、，首先建立了E P O N 网络上行信道M A C 控制子层T D M A 模型。通过模型仿真，验证了高速数据流的突
3、发性和长相关性对固定时分复用性能的影响。进而，在基本模型的基础上增加了新的轮询动态带宽分配机制。通过研究、比较最大开窗大小、端到端延迟、队列延迟、网络吞吐量等网络指标，证明了算法的可行性和有效性。分析和仿真的结果表明，新的算法机制与现有的其他算法相比，在吞吐量、延迟和网络公平性等重要指标上都表现出良好的性能。关键字：以太无源光网络( E t h e r n e tP O N ) ；多点控制协议( M P C P )动态带宽分配( D B A ) ；O P N E T 仿真；接入网A b s t r a c tW h i l et h ed e m a n do fi n f o r m a t
4、 i o n a Is o c i e t yf o rI n t e r n e ts e r v i c e si sd r a m a t i c a l l yi n c r e a s i n g ，a c c e s sn e t w o r kh a sb e c o m eab o t t l e n e c kb e t w e e nh i g h c a p a c i t yl o c a la r e an e t w o r k sa n db a c k b o n en e t w o r k s ，E t h e m e tP a s s i v eO p t
5、 i c a lN e t w o r k ( E P O N ) ，w h i c hi Sn o Wah o tr e s e a r c ht o p i ci nt h en e t w o r kr e s e a r c hf i e l d 、i Sb e l i e v e dt ob et h eb e s tc a n d i d a t ef o rt h en e x t g e n e r a t i o na c c e s sn e t w o r k I nt h i sp a p e r ，w ei n v e s t i g a t et h ee v o
6、l u t i o no fE P O Nu p s t r e a mm u l t i p l ea c c e s st e c h n o l o g y I nt r a d i t i o n a lT D M A ，O L Ta l l o c a t e sf i x e dt i m es l o ti nE t h e r n e tf r a m et oe a c hO N U B u tt h eb u r s t ，s e l f - s i m i l a r i t ya n dt o n g r a n g ed e p e n d e n c eo fh i
7、 g h s p e e dd a t at r a m Cs u c ha sI Pt r a 瓶Cw i l lw a s t eac o n s i d e r a b l ea m o u n to fn e t w o r kb a n d w i d t ha n dr e d u c et h en e t w o r kp e r f o r m a n c eT oi m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo ft h eu p s t r e a mm u l t i p l ea c c e s s ，w ed e s i g nan
8、e wd y n a m i cb a n d w i d t ha l l o c a t i o n ( D B A ) a l g o r i t h m T os u p p o r tb a n d w i d t ha l l o c a t i o n ，M u l t i p o i n tC o n t r o lP r o t o c o l ，w h i c hc o n t r o l st h eo p e r a t i o no fa c c e s sw i t hG R A N T R E P O R Tm e c h a n i s m ，w a sd e
9、v e l o p e di nM A CC o n t r o ll a y e r O u rn e wD B Aa l g o r i t h mc o m b i n i n gw i t hG R A N T R E P O R Tm e c h a n i s m - - - N o v e lP o l l i n ga l g o r i t h mC a nd y n a m i c a l l ya d j u s tt r a n s m i s s i o nw i n d o ws i z ea n dd e c i d et h em a x i m a ls i
10、z eo ft h ew i n d o w I ti sm o r ee f f i c i e n ti nu t i l i z i n gt h eu p s t r e a mb a n d w i d t hr e s o u r c e s I nt h i sp a p e r ，w ea l s od e s i g nam o d e lo nO P N E Ta c c o r d i n gt Ot h eb a s i cE P O Ns y s t e m T oa n a l y z et h ep e r f o r m a n c eo f t h em o
11、d e l ，w es i m u l a t ea n dt e s t i f yt h ee f f e c to ft r a f f i cb u r s t so nt h et r a d i t i o n a lT D M As y s t e m T h e n ，w em o d i f yt h em o d e lw i t hN o v e lP o l l i n ga l g o r i t h ma n da n a l y z es o m en e t w o r ki n d e xs u c ha se n d t o e n dd e l a y ，
12、q u e u i n gd e l a ya n dt h r o u g h p u t T h es i m u l a t i o ns h o wt h a tt h eE P O Nm o d e lw i t hN o v e lP o l l i n ga l g o r i t h mp e r f o r m sb e t t e rt h a nt h a tw i t ho t h e rt r a d i t i o n a la l g o r i t h m sb a s e do nt h et h r o u g h p u t ，d e l a ya n d
13、f a i r n e s sK e yw o r d s ：E t h e r n e tP a s s i v eO p t i c a lN e t w o r k ( E P O N ) ；M u l t i p o i n tC o n t r o lP r o t o c o l ( M P C P ) ；D y n a m i cB a n d w i d t hA l g o r i t h m ( D B A ) ；O P N E Ts i m u l a t i o n ；A c c e s sN e t w o r k独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进
14、行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨盗盘茔或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一唰一L 作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：盈古章栌轻字日期：洳弘年2 月2 。日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解墨盗盘鲎有关保留、使用学位论文的规定。 特授权墨杰盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。( 保密的学位论文在解密
15、后适用本授权说明)学位论文作者签名：差蛩言之移每牢导师签名学位论文作者签名：耋毡言末移每Z导师签名签字日期：0 符2 月2 。闩签字日期：2 弦牛年2 月2 当F |第一章绪论1 。1 引言第一章绪论近年来，通信骨干网络技术发展迅速，人们对高速数据、高质量视频通信等宽带业务的需求日益迫切。W D M 、D w D M 等技术的应用，将骨干网的带宽提高到T b p s 的数量级：高速以太技术使得局域刚的用容量达到1 0 G b p s 。5 3方瑚，接入网的接入速率依旧停留在M b p s 。作为骨干网和用户之间桥梁的接入网技术发展较为缓慢，成为制约整个网络的性能“瓶颈”，这就是通常称作的“最后
16、一公里”的问题。接入的网络化、数字化、宽带化、智能化是解决当前网络矛盾，提高网络利用率的关键问题。目前广泛应用的宽带接入解决方案包括D S L 和C M网络。这两种技术提高了传统铜线接入5 6 k b 的带宽，但是，显然仍不足以满足诸如I P 电话、视频点播V o D 以及交互式电视会议等高速超大数据量业务的要求。而且其自身网络也存在着明显的局限性，制约着接入网的发展。光纤具有容量大，损耗低以及抗干扰性强的特点，完全能够胜任高速、宽带的传输要求，是理想的接入网传输介质。利用无源器件构造无源光网络，以其不占用有源节点，运行维护成本低，结构简单的特点吸引了人们的目光。1 9 9 8 年I T U T 在( 3 9 8 3 1 建议中对“基于无源光网络( P O N ) 的宽带光接入阿”即A T MP O N 做出了详尽的规范。由于A T M 技术与I P 不兼容以及A P O N 网络设备复杂昂贵，人们将目光转移到让M A C 帧直接在P O N 上高速传输的E h e r n e tP O N 上，即以太无源光网络。I E E
