调谐时间对共享型WDMPON性能的影响.doc

调谐时间对共享型WDMPON性能的影响 小编为您提供一篇关于调谐时间对共享型wdmpon性能的影响的提纲希望你喜欢！ 1引言光接入网主要可以分为有源和无源两类无源光网络（pon）在光分路/耦合(odn)处无需应用电源设备odn全部由光分路器（splitter）等无源器件组成具有网络建设成本低、系统维护方便等优点相比有源光网络更加受到业界关注目前已逐步实现商业化的pon技术主要是以太网无源光网络（epon）技术和吉比特无源光网络（gpon）技术两者在上行方向均采用时分复用技术共享一个波长上的带宽因而限制了用户的可用带宽为了解决用户高增长的带宽需求和目前受限的可用带宽之间的矛盾波分复用无源光网络（wdmpon）技术将会成为未来接入网的首选因此对wdmpon的研究成为热门的领域因为接入网直接面对用户所以对成本有较大限制而在onu配置的可调谐光发射器在成本中占较大比重且其成本与调谐时间的长短密切相关因此为了使网络在配置较大调谐时间光发射器的情况下仍具有较好性能本文重点研究了wdmpon中可调谐器件的调谐时间对网络性能的影响并通过调整光信道的分配方法采取配对措施即在为数据分组分配信道之前尽量采取与前一时隙相同的信道进行分组的传输从而使网络参数获得较大改善 2wdmpon的访问控制wdmpon系统结构所示其上行包含多个光信道其中常见的结构有两种一种是独立型：为每个onu都分配一对波长；另一种是共享型：多个onu共享有限的几个上行波长独立型的结构较为简单但在onu相对空闲的情况下,其系统带宽利用率低下；同时由于网络中波长数和阵列波导光栅端口数是固定的所以可接入onu的数量受到一定限制因此共享型的结构是wdmpon系统的首选该文的研究也是基于这种结构 为了使各onu能够共享各上行光信道在各onu需配置可调谐光发射器（tt：tunabletransmitter）由于上行光信道由各onu共享因此需要在各onu之间进行上行带宽分配一种较常见的操作方法是：先由各onu向olt上报待传送数据量情况然后由olt在各onu之间进行上行带宽分配并通过下行信道将分配信息传送到各onu最后由各onu在指定时刻通过指定光信道发送数据分组由于各onu可能通过不同的光信道上传数据所以onu的光发射器需要在不同的光波长之间进行调谐转换而在调谐期间无法进行数据发送因此调谐时间的长短对网络性能有较大影响 在olt进行带宽分配时需完成两项任务：队列调度、信道分配队列调度就是选择要服务的对象（确定个onu的个数据队列）信道分配就是给选定的服务对象确定上传信道及时间常见的队列调度方法有rr（roundrobin）、wrr（weightedroundrobin）、edf（earliestdeadlinefirst）等等对于信道分配方法主要有随机分配、ff（firstfit）、lu（leastused）、mu（mostused）、ll（leastload）等等 3调谐时间对网络性能的影响在共享型wdmpon中为使各onu用户能够共享所有光信道因而需要在onu处配置可调谐光发射机而当可调谐发射机在相邻的一段时间需要传输在不同的信道时各发射机需要一段时间用于调谐虽然可调谐光发射器使得各onu可通过多个光信道发送数据具有提高光信道使用效率等优点但是由于存在调谐使得一部分时间无法进行数据传输对网络吞吐率、时延等参数都有影响而且随着调谐时间的增加这种影响会逐渐增强另一方面可调谐光发射器的成本与调谐时间有密切关系调谐时间越短成本越高由此可以看出调谐时间越短对网络参数的影响越小但成本较高反之亦然因此如何减少调谐次数（使系统的带宽更多地用来传输数据）就成为关键为保证各个onu之间具有较好的公平性人们在进行带宽分配时一般采取轮询的方式遍历各请求再结合队列的优先级与队列请求大小选出服务队列分组后依次安排在相应的波长上进行传输而本文在分配带宽时通过与前一时隙的信息进行对比尽量使相邻时隙中属于同一onu的数据分组在相同的信道上进行传输从而达到减少调谐次数的目的为此本文通过仿真模型在采用基于优先级队列调度的情况下对下面两种信道分配方法进行了对比研究 a.当选中一个服务队列后依次放入相应的信道上进行传输；b.当选中一个服务队列后通过与前一时隙的多个波长上传输的onu编号的比较使该队列的分组数据尽量安排在与前一个时隙中同属于该onu的数据分组相同的信道中进行传输 3.1仿真模型为了对上述两种信道分配方法进行对比基于opnet仿真平台建立了仿真模型在仿真模型中包含1个olt和7个onu配置4个上行数据信道各onu配置1个可调谐光发射器onu可通过任意一个光信道上传数据光信道的传输速率为2.5gb/s 光信道按“帧”划分帧长为125微秒每帧又进一步划分为多个时隙每个时隙长度为100字节（一个数据分组）这样如果采用方式a进行信道分配当属于同一个onu的数据分组在相邻的时隙上进行传输时就很可能需要调谐从而使系统的利用率下降如果采用方式b进行信道分配当属于同一个onu的数据分组在相邻的时隙上进行传输时就不需要调谐从而减少了调谐次数使系统具有更高的吞吐率 各onu按照业务属性将其分为高、中、低三个优先级各优先级数据在onu中分别排队各队列状态信息分别上报给olt在进行仿真时三个优先级业务均匀分配当olt在进行队列调度时首先选择高优先级队列在全部高优先级队列服务完后再选择中优先级队列以此类推在相同优先级情况下先服务较长的队列 3.2性能分析基于上述仿真模型分别对onu各队列的排队等待时延及网络的吞吐率进行了仿真在仿真过程中调谐时间t分别选择320ns、640ns、960ns分别对应1、2、3个数据分组的传输时间需要说明的是对于已建成的网络信道的传输时延是确定值为了突出两种分配方式的差异这里仅对onu各数据队列的排队等待时延进行了对比仿真结果如图2图5所示其中分别是高、中、低三个优先级数据队列的排队等待时延曲线,是两种信道分配方式下不同调谐时间的网络吞吐率曲线 可以看出如果采用方式a进行信道分配高、中、低三个优先级数据队列的时延在随着业务量的增加而不断加大的同时还会随着调谐时间t的变大而逐渐加大以至于当负载加大到一定程度时低、中优先级数据队列的时延已无法稳定（因数值较大未在图中显示）另一方面当采用方式b时高、中、低三个优先级数据队列的时延要小于采用方式a时的情况而且受调谐时间t的影响较方式a的要小这主要是因为在方式a中onu在每发送一个数据分组前往往需要调谐而在方式b中onu可能在同一信道的多个连续时隙上发送属于同一个队列的数据分组这使得方式b在一帧中的调谐次数能够减少从而使总调谐时间缩短时延减小 为了进一步对比这两种分配方式对网络性能的影响以调谐时间t为参量通过仿真模型获得的吞吐率曲线所示可以看出由于方式b受调谐的影响较小其吞吐率较方式a有较大的提高而对于方式a由于调谐次数较多在一帧中有较多的时间用于调谐减少了数据分组的传输时间导致吞吐率会随着调谐时间t的变化而变化的比较明显而且当业务量达到一定程度后网络就会过载吞吐率就不再增加 4结束语目前主要的接入网方案有adsl、hfc、pon等在这三种方案中pon由于其带宽、维护成本等方面的优势正受到业界的广泛关注并已有较大规模的应用考虑到终端用户对网络带宽的需求将与日俱增wdmpon将有可能成为未来的接入网解决方案 由于接入网直接面对终端用户成本成为一个关键因素wdmpo