無源光網(wǎng)絡的規(guī)劃與優(yōu)化研究.pdf

1、隨著各種新型業(yè)務的不斷涌現(xiàn),用戶對接入網(wǎng)的帶寬要求也越來越高。由于無源光網(wǎng)絡(Passive Optical Network,PON)具有以下幾個優(yōu)點:1)易于升級,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;3)可靠性高;4)PON能提供不同的業(yè)務優(yōu)先級的QoS保證;使得它在各種新的接入技術脫穎而出,成為了接入網(wǎng)技術的發(fā)展方向,也成為了目前公認的能滿足這種不斷增長的高帶寬和多業(yè)務接入等要求的優(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)化對于PON的應用具有很重要的意義。論文主要從以下三個方面研究了PON網(wǎng)絡的規(guī)劃和優(yōu)化:1)節(jié)點的分組規(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。本文的主要創(chuàng)新點和研究工作包括:
　　1、提出了一種新的面向二階PON的節(jié)點分組的規(guī)劃方法。該規(guī)劃方法利用等面積分組法對ONU進行分組,然后規(guī)劃每階Spli

3、tter的位置和類型,從而減少整個PON的成本。應用該方法,我們對由100個ONU構成的PON進行仿真,仿真結果給出了二階Splitter的位置和類型。這種節(jié)點分組規(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、建立了一個成本最小和能量節(jié)省的 MILP模型,采用多時段多步驟的方法對混合TDM/WDM PON網(wǎng)絡進行擴容。每經(jīng)過一個時段

4、,ONU的帶寬需求就相應的增加,通過對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)劃設計TDM/WDM PON時,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光纖的人工成本),還能減少綠色PON中的能量損耗。應用該MILP模型,我們對有20個ONU的TDM/WDM PON進行擴容并規(guī)劃Splitter的位置。仿真結果不僅給出了Splitter的最佳位置,還證明了多步驟多時段的優(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MILP模型,以PON的

6、最小成本為目標,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設備的損耗),規(guī)劃了Switching設備的位置和類型、Switching設備和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果:Switching設備全部為Splitter,Switching設備中有Splitter和AWG,Switching設備全部為AWG。
　　綜上所述,本文從三個方面對PON的規(guī)劃與優(yōu)化進行了研究。結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,對綠色PON的實現(xiàn)和合理規(guī)劃部署具有一