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软件定义时分波分复用无源光网络中基于带宽预测的资源分配策略

熊余 杨娅娅 张振振 蒋婧

引用本文: 熊余, 杨娅娅, 张振振, 蒋婧. 软件定义时分波分复用无源光网络中基于带宽预测的资源分配策略[J]. 电子与信息学报, 2019, 41(8): 1885-1892. doi: 10.11999/JEIT180837 shu
Citation:  Yu XIONG, Yaya YANG, Zhenzhen ZHANG, Jing JIANG. Resource Allocation Based on Bandwidth Prediction in Software-defined Time and Wavelength Division Multiplexed Passive Optical Network[J]. Journal of Electronics and Information Technology, 2019, 41(8): 1885-1892. doi: 10.11999/JEIT180837 shu

软件定义时分波分复用无源光网络中基于带宽预测的资源分配策略

    作者简介: 熊余: 男,1982年生,研究员,博士,研究方向为宽带网络的服务质量控制、绿色节能技术及可靠性抗毁技术;
    杨娅娅: 女,1994年生,硕士生,研究方向为基于时分波分复用的下一代无源网络资源分配算法;
    张振振: 男,1988年生,硕士生,研究方向为基于时分波分复用的下一代无源网络资源分配策略;
    蒋婧: 女,1988年生,硕士生,研究方向为基于时分波分复用的下一代无源网络资源调度算法
    通讯作者: 熊余,xiongyu@cqupt.edu.cn
  • 基金项目: 国家自然科学基金(61401052),国家留学基金委(201608500030),重庆市教委科学技术研究资助项目(KJ1400418, KJ1500445),重庆邮电大学博士启动基金(A2015-09)

摘要: 针对时分波分复用无源光网络(TWDM-PON)多个光线路终端(OLT)间资源缺乏协同集中调度问题,该文提出一种带有软件定义的基于带宽预测的资源分配策略(RABP)。在光线路终端间,设计粒子群优化的BP神经网络模型预测各光线路终端所需带宽,避免了控制器与光线路终端信息交互时延对资源分配实时性的影响;其次,在光线路终端内,动态设定滑动周期并基于光网络单元授权信息实时统计资源池共享带宽,同时,设计负载均衡的波长调度机制实现多波长的高效利用。仿真结果表明,该策略提高了信道资源利用率,降低了平均包时延。

English

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  • 图 1  软件定义光接入网架构

    图 2  BP神经网络模型

    图 3  ONU的滑动周期

    图 4  基于资源池共享带宽

    图 5  基于ONU数据块大小的波长调度

    图 6  网络拓扑

    图 7  不同策略下平均包时延

    图 8  不同波长数RABP的平均包时延

    图 9  不同策略下上行信道资源利用率图

    图 10  不同波长数下上行信道资源利用率

    表 1  公式符号含义

    符号含义
    NONU的数目
    M波长数
    R传输速率
    ${T_{\max}}$最大轮询周期
    ${T_{{\rm{sl}}}}$滑动周期
    ${t_g}$ONU之间的保护时隙
    ${B_{\min}}$最小保证带宽
    ${t_i}$ONUi数据传输时间
    $t_i^{s, K}$在第K个周期${\rm{ON}}{{\rm{U}}_i}$传输数据的开始时刻
    ${\lambda _j}$j条波长
    ${t_c}$GATE帧或REPORT帧的传输时间
    ${e_{ij}}$波长${\lambda _j}$与${\rm{ON}}{{\rm{U}}_i}$与之间的关系
    ${R_i}$${\rm{ON}}{{\rm{U}}_i}$的请求带宽
    ${G_i}$${\rm{ON}}{{\rm{U}}_i}$的授权带宽
    ${O_i}$${\rm{ONU}}_i$的额外授权带宽
    $B_i^{\rm{po}}$资源池共享带宽
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  • 通讯作者:  熊余, xiongyu@cqupt.edu.cn
  • 收稿日期:  2018-08-27
  • 录用日期:  2019-02-09
  • 网络出版日期:  2019-02-25
  • 刊出日期:  2019-08-01
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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