【正文】 存放數(shù)據(jù)。ONU隊(duì)列管理可以保障不同級別業(yè)務(wù)的QoS，對EPON系統(tǒng)支持不同業(yè)務(wù)的QoS起到了關(guān)鍵性的作用。ONU 隊(duì)列管理和ONU內(nèi)部的調(diào)度機(jī)制是由ONU內(nèi)部的分類器根據(jù)用戶的服務(wù)等級協(xié)議來完成的。通常劃分業(yè)務(wù)服務(wù)等級的參數(shù)有延時(shí)、傳送速率和抖動(dòng)等。前面已經(jīng)提到過，所有的業(yè)務(wù)大致可以劃分為三種優(yōu)先級。其中，AF業(yè)務(wù)即MP業(yè)務(wù)的最大延時(shí)5ms，而BE 業(yè)務(wù)即LP業(yè)務(wù)對延時(shí)沒有要求。整個(gè)ONU的權(quán)重就等于該ONU下所有隊(duì)列的權(quán)重之和。在ONU中，各個(gè)隊(duì)列的排隊(duì)的規(guī)則是:假如高優(yōu)先級業(yè)務(wù)進(jìn)入時(shí)發(fā)現(xiàn)緩存己經(jīng)滿了，則高優(yōu)先級業(yè)務(wù)可以取代低優(yōu)先級業(yè)務(wù)的分組，假如低優(yōu)先級的業(yè)務(wù)到來時(shí)緩存滿了，則將其丟棄。ONU的用戶端口有兩大類，TDM業(yè)務(wù)接口和普通的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)接口。當(dāng)有TDM的業(yè)務(wù)輸入時(shí)，可以直接將這一類的業(yè)務(wù)放入高優(yōu)先級的隊(duì)列中去。其他的業(yè)務(wù)則可以根據(jù)標(biāo)記來插入不同的隊(duì)列。 ONU優(yōu)先級隊(duì)列調(diào)度第三節(jié) 一種支持QoS的動(dòng)態(tài)帶寬分配算法一、算法思想傳統(tǒng)的IPACT算法在業(yè)務(wù)等級區(qū)分，網(wǎng)絡(luò)輕負(fù)載時(shí)的帶寬利用率方面都有很大的不足。這種算法的帶寬利用率不高，同時(shí)造成大量的網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi)。針對這種情況，可以在IPACT算法中引入業(yè)務(wù)等級區(qū)分的策略，進(jìn)而提出一種改進(jìn)型的算法。在算法中首先要能夠動(dòng)態(tài)的確定輪詢周期，然后要將業(yè)務(wù)在ONU側(cè)進(jìn)行等級劃分，根據(jù)優(yōu)先級的高低來決定分配帶寬的多少，對于優(yōu)先級不同的業(yè)務(wù)分配不同的帶寬。 所謂的動(dòng)態(tài)確定輪詢周期也就是輪詢周期不固定。動(dòng)態(tài)的確定輪詢周期使得系統(tǒng)可以根據(jù)各個(gè)ONU的實(shí)際情況和網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載量的大小來決定輪詢周期的長短。在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，這種算法可以使系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況的需要來動(dòng)態(tài)的改變輪詢周期的長短。在輕負(fù)載的情況下，輪詢周期會(huì)動(dòng)態(tài)的縮短；在重負(fù)載的情況下，輪詢周期會(huì)動(dòng)態(tài)的增大。這樣就解決了在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載過小的時(shí)候，可能出現(xiàn)的上行信道利用率低下的問題，同時(shí)也避免了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載重的時(shí)候可能帶來的問題。可以提高信道的利用率。 為了提高EPON系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量，算法引入上述的業(yè)務(wù)分級的機(jī)制，在光線路終端側(cè)在各個(gè)ONU之間采用基于輪詢的IPACT算法進(jìn)行調(diào)度。在ONU側(cè)進(jìn)行ONU的內(nèi)部調(diào)度。 在這種算法中，業(yè)務(wù)類型大概有三種，業(yè)務(wù)等級則致可以劃分為三級：①高優(yōu)先級業(yè)務(wù)，HP(High Priority)業(yè)務(wù)，也可以稱為加速轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)類（EF，Expedited Forwarding)。這一類業(yè)務(wù)對抖動(dòng)以及延時(shí)非常敏感，實(shí)時(shí)性的要求較高，滿足語音類業(yè)務(wù)對服務(wù)質(zhì)量的要求。②中優(yōu)先級業(yè)務(wù)，MP(Medium priority)業(yè)務(wù)，也可以稱為確保轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)類（AF，Assured Forwarding)。這一類業(yè)務(wù)對抖動(dòng)以及延時(shí)不像高優(yōu)先級業(yè)務(wù)那么敏感，可是應(yīng)當(dāng)確保一定的帶寬。③低優(yōu)先級業(yè)務(wù)，LP(Low Priority)業(yè)務(wù)，也可以稱為盡力而為業(yè)務(wù)類（BE，Besteffort Forwarding)。只要求網(wǎng)絡(luò)盡最大努力的為其分配帶寬即可，時(shí)延要求也不高。本算法首先要進(jìn)行的是周期輪詢，確定各個(gè)業(yè)務(wù)等級的對帶寬的需求，把各業(yè)務(wù)等級的帶寬需求存入輪詢表中。接著，預(yù)先計(jì)算好各個(gè)業(yè)務(wù)等級的帶寬需求，確定出所需的輪詢周期的長短。首先，應(yīng)當(dāng)充分的保證高優(yōu)先級業(yè)務(wù)EF的帶寬需求量。然后，再將分配剩余的帶寬給中優(yōu)先級業(yè)務(wù)AF。如果中優(yōu)先級業(yè)務(wù)對帶寬的需求大于其最大門限帶寬，則將最大門限帶寬分配給中優(yōu)先級業(yè)務(wù)AF。如果中優(yōu)先級業(yè)務(wù)對帶寬的需求小于最大門限帶寬，則將AF業(yè)務(wù)所需的帶寬分配給它。這樣分配完成之后，如果帶寬還有剩余，則按照低優(yōu)先級業(yè)務(wù)BF的需求將剩余的帶寬分配給它。假如分配完低優(yōu)先級業(yè)務(wù)BF之后的帶寬仍有剩余，那么就仍舊按照先分配中優(yōu)先級業(yè)AF所需的帶寬，再分配低優(yōu)先級業(yè)務(wù)BF的次序來分配。二、算法過程在本算法中利用了IPACT算法以及CBR算法各自的的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)在ONU內(nèi)部和ONU之間進(jìn)行二次調(diào)度。先收集用戶的帶寬請求，再根據(jù)各種用戶業(yè)務(wù)優(yōu)先級的不同，分配不同的帶寬。在這里，假設(shè)在光線路終端一共有M個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元，即發(fā)送請求的ONU一共有M個(gè)，同時(shí)系統(tǒng)的上行數(shù)據(jù)傳輸速率設(shè)為V bit/s，保護(hù)時(shí)間設(shè)為，一次周期輪詢的時(shí)間設(shè)為，系統(tǒng)的預(yù)留帶寬設(shè)為B，當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)可用帶寬設(shè)為，總的請求帶寬設(shè)為。同時(shí)，這些量滿足如下的一個(gè)關(guān)系式：在分配帶寬之前，首先應(yīng)當(dāng)確定輪詢周期，然后再進(jìn)行帶寬分配。的大小可以由前一次傳輸時(shí)的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量的大小來計(jì)算。如果光線路終端收到的帶寬請求小于可以分配的總帶寬，即有，那么就可以繼續(xù)根據(jù)業(yè)務(wù)的優(yōu)先級來對各個(gè)業(yè)務(wù)進(jìn)行帶寬的分配。如果，或者，那么就增大輪詢的周期，使得，然后再根據(jù)業(yè)務(wù)的優(yōu)先級來對各個(gè)業(yè)務(wù)進(jìn)行帶寬分配。如果輪詢周期擴(kuò)大到最大后，仍有，那么就優(yōu)先滿足高優(yōu)先級業(yè)務(wù)的帶寬要求。有前面的敘述中，可以得知，總的業(yè)務(wù)可以分為三個(gè)級別，高優(yōu)先級業(yè)務(wù)HP (High Priority)，中優(yōu)先級業(yè)務(wù)MP (Medium priority)，低優(yōu)先級業(yè)務(wù)LP (Low Priority)，下面將分別敘述這三種業(yè)務(wù)的帶寬分配情況。①高優(yōu)先級業(yè)務(wù)HP：首先應(yīng)該保證高優(yōu)先級業(yè)務(wù)的分配。再有高優(yōu)先級業(yè)務(wù)需要發(fā)送的時(shí)候，分配帶寬時(shí)應(yīng)當(dāng)滿足HP業(yè)務(wù)分配到的帶寬即為其需求的帶寬。即滿足公式。②中優(yōu)先級業(yè)務(wù)MP：對MP業(yè)務(wù)的帶寬分配服從一個(gè)最大門限分配的原則。即對中優(yōu)先級業(yè)務(wù)分配的帶寬不應(yīng)該超過最大門限，以下是具體的分配方式：③低優(yōu)先級業(yè)務(wù)LP：對于低優(yōu)先級業(yè)務(wù)的帶寬分配類似于中優(yōu)先及業(yè)務(wù)MP，但是低優(yōu)先級業(yè)務(wù)的門限帶寬與中優(yōu)先級業(yè)務(wù)的門限帶寬不同，低優(yōu)先級業(yè)務(wù)的門限帶寬為，以下是具體的分配方式：如果在進(jìn)行了一次帶寬分配之后還有剩余帶寬，在的情況下，將剩余帶寬分配給中優(yōu)先級業(yè)務(wù)MP，如果還有剩余就將余下的分配給低優(yōu)先級業(yè)務(wù)LP。在的情況下，可以直接將剩余帶寬分配給低優(yōu)先級業(yè)務(wù)LP。三、仿真結(jié)果仿真參數(shù)本設(shè)計(jì)利用Visual C++ 軟件來進(jìn)行仿真。假定OLT的個(gè)數(shù)為一個(gè)，ONU的個(gè)數(shù)為16個(gè)，OLT與ONU之間的距離為10到20km。最大的輪詢周期為2ms。數(shù)據(jù)源模型為泊松模型，數(shù)據(jù)包的大小為64到1518。另外，在數(shù)據(jù)設(shè)置中，高優(yōu)先級業(yè)務(wù)所占比例為50%，中優(yōu)先及業(yè)務(wù)所占比例為25%，低優(yōu)先級業(yè)務(wù)所占比例也為25%。具體的參數(shù)設(shè)置如下表所示： 參數(shù)設(shè)置表參數(shù)數(shù)值OLT（光線路終端）1ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元）16最大周期2msOLT到ONU的距離1020km數(shù)據(jù)源模型泊松模型數(shù)據(jù)包大小641518結(jié)果分析由仿真結(jié)果可以看出，改進(jìn)的支持QoS動(dòng)態(tài)帶寬分配算法在負(fù)載加大時(shí)，帶寬利的用率比IPACT算法更高。這是由于在這種支持QoS的動(dòng)態(tài)帶寬分配算法中，由于算法支持業(yè)務(wù)分級機(jī)制，對高優(yōu)先級業(yè)務(wù)的發(fā)送時(shí)延變小，帶寬利用率增大的緣故。同時(shí)，仿真結(jié)果還表明，這種支持QoS動(dòng)態(tài)帶寬分配算法隨著負(fù)載變大比CBR算法的帶寬利用率也有一定的改進(jìn)。這是因?yàn)樵谶@種支持QoS動(dòng)態(tài)帶寬分配算法中，對系統(tǒng)的剩余帶寬還進(jìn)行了再分配。這種剩余帶寬再分配有效的減少了帶寬的浪費(fèi)，增加了系統(tǒng)的帶寬利用率。使得該算法比CBR算法有了一定的改進(jìn)。 改進(jìn)算法與IPACT算法上行帶寬利用率比較，我們可以看出，這種改進(jìn)型的算法比IPACT算法的帶寬利用率更高。并且，隨著網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的增加，改進(jìn)型的算法的帶寬利用率比IPACT算法的帶寬利用率高出的部分就越多。，我們可以看出從有負(fù)載開始，改進(jìn)型的算法的帶寬利用率就比CBR算法的帶寬利用率高出了許多。這樣的仿真結(jié)果，充分的證明了這種改進(jìn)型的算法要比IPACT算法以及CBR算法更加的優(yōu)化。 改進(jìn)算法與CBR算法上行帶寬利用率比較總的來說，支持QoS的動(dòng)態(tài)帶寬分配算法有一些顯著的優(yōu)點(diǎn)。首先，算法動(dòng)態(tài)的確定輪詢周期，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的的大小來確定輪詢周期的長度，滿足帶寬分配的要求，避免了帶寬的浪費(fèi)。其次，算法優(yōu)先滿足了高優(yōu)先級業(yè)務(wù)的帶寬要求，也兼顧了中低優(yōu)先級業(yè)務(wù)的要求，具有一定的公平性。但是，該算法對低優(yōu)先級業(yè)務(wù)的支持力度不夠，從這個(gè)角度看，仍然需要一定的改進(jìn)。同時(shí)，由仿真的結(jié)果，也可看出，服務(wù)區(qū)分機(jī)制對EPON的網(wǎng)絡(luò)性能具有重要的影響。引入服務(wù)區(qū)分機(jī)制可以更好的提高帶寬利用率，有助于改善EPON網(wǎng)絡(luò)的性能。第四節(jié) 本章小結(jié)本章首先介紹了幾種經(jīng)典的動(dòng)態(tài)帶寬分配算法。即基于輪詢的IPACT算法、BGP算法以及CBR算法。其中，IPACT算法采取了間插輪詢的方式，但是，并沒有對業(yè)務(wù)進(jìn)行分級。BGP算法沒有考慮到ONU的內(nèi)部調(diào)度，仍然存在很大的缺陷。而CBR算法在它們的基礎(chǔ)上有了改進(jìn)。采用了ONU內(nèi)部調(diào)度和OLT側(cè)調(diào)度的兩次調(diào)度的方法，支持了不同業(yè)務(wù)的優(yōu)先級，對于保障業(yè)務(wù)的QoS起到了很大的作用，非常的值得借鑒。接著在本章中介紹了業(yè)務(wù)分區(qū)機(jī)制，包括業(yè)務(wù)分區(qū)機(jī)制的基本思想和ONU隊(duì)列管理的基本內(nèi)容。本章的最后，闡述了一種支持QoS的動(dòng)態(tài)帶寬分配算法，重點(diǎn)介紹了算法的基本思想、算法的過程以及算法的仿真結(jié)果。從仿真結(jié)果中得出了EPON系統(tǒng)中服務(wù)區(qū)分機(jī)制對業(yè)務(wù)QoS保障的重要性。結(jié) 論在光纖通信飛速發(fā)展的今天，以太無源光網(wǎng)絡(luò)作為光纖接入領(lǐng)域最受關(guān)注的一環(huán)，必將成為解決接入網(wǎng)瓶頸問題的重要技術(shù)之一。EPON技術(shù)是以太網(wǎng)技術(shù)與無源光網(wǎng)絡(luò)的融合，具有價(jià)格低廉，可靠性好，高帶寬，運(yùn)營維護(hù)成本低等等優(yōu)點(diǎn)。動(dòng)態(tài)帶寬分配算法是以太無源光網(wǎng)絡(luò)研究的一個(gè)重要問題，采取不同的帶寬分配算法會(huì)給EPON的網(wǎng)絡(luò)性能帶來不同的影響。尋找最適合的帶寬分配算法，最大程度的提高EPON系統(tǒng)的帶寬利用率是EPON領(lǐng)域研究的重點(diǎn)問題之一。現(xiàn)有的動(dòng)態(tài)帶寬分配算法主要有IPACT算法、CBR算法、BGP算法等等。基于周期輪詢的IPACT算法沒有考慮到不同業(yè)務(wù)的服務(wù)等級，在業(yè)務(wù)的QoS保證方面還有待提高。CBR算法考慮到了不同業(yè)務(wù)的服務(wù)等級，在CBR算法中考慮到了不同業(yè)務(wù)的服務(wù)等級，值得借鑒。本設(shè)計(jì)研究的基本內(nèi)容是EPON網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)等級區(qū)分機(jī)制。在簡單的介紹了EPON基本結(jié)構(gòu)、工作原理、網(wǎng)絡(luò)的性能與服務(wù)質(zhì)量等知識的基礎(chǔ)之上，同時(shí)結(jié)合傳統(tǒng)帶寬分配算法，對現(xiàn)有的EPON網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)區(qū)分機(jī)制進(jìn)行了研究和分析，得出結(jié)論。最后再利用Visual C++軟件對所得結(jié)論進(jìn)行分析驗(yàn)證。業(yè)務(wù)的QoS支持對網(wǎng)絡(luò)來說至關(guān)重要。本設(shè)計(jì)通過對EPON網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)等級區(qū)分機(jī)制的理論研究和仿真驗(yàn)證，說明了服務(wù)區(qū)分機(jī)制對EPON網(wǎng)絡(luò)性能的影響，體現(xiàn)了服務(wù)區(qū)分機(jī)制對EPON網(wǎng)絡(luò)的重要性。致 謝參考文獻(xiàn)[1] 姚玉坤，鮮永菊，趙國峰．現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)用教程[M]．機(jī)械工業(yè)出版社．2009年1月．[2] 郎為民，郭東生．EPON/GPON從原理到實(shí)踐[M]．人民郵電出版社．2010年1月．[3] 康祥，.[4] 張曉敏，李維民．EPON動(dòng)態(tài)帶寬分配算法及仿真．《電訊技術(shù)》．2009年10月28日．[5] 程玉春，淺談廣電網(wǎng)雙向改造的幾種接入方案．《有線電視技術(shù)》．2011年1月20日．[6] 劉柱，無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)技術(shù)探討．《現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)》．2010年1月[7] 萬魯沖，張培洲，鞠武．一種改進(jìn)的EPON上行帶寬雙時(shí)序算法及仿真實(shí)現(xiàn)．《信息技術(shù)》．2010年第1期．[8] 李鵬，三網(wǎng)融合測試．電信網(wǎng)技術(shù)． 2010年7月15日．[9] 陳淑英，韓玉寧．EPON接入網(wǎng)技術(shù)．廣西通信技術(shù)．2008年第3期．[10] 李立．.[11] 秦建兵，王坤，[J]．光學(xué)儀器2005 27(5)：43～46．[12] 孔慶輝，．信息與電腦(理論版).2011年4月15日.[13] .[14] 劉冬，張齋，電信科學(xué)，2005，6：62—65[15] .[16] G Kramer and G Pesavento．39。39。Ethernet passive optical network (EPON)：building a next generation optical 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