光无线混合宽带接入网中带有负载转移的节能机制研究

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光无线混合宽带接入网(Hybrid Optical-Wireless Broadband Access Networks,HOWBAN)既具备光接入网低损耗、高带宽等优势,又具备无线接入网支持可移动性,灵活性等优势,已然成为下一代宽带接入技术的重要解决方案之一。另外,接入网中大量有源器件的存在导致其能耗约占整个通信网能耗的70%,且该比例将会在未来的几十年内持续增长,因此一个有效针对接入网的节能方案对降低整网能耗起着至关重要的作用。在混合网络中,结合光域及无线域休眠低负载节点能有效降低网络能耗,但无线节点休眠会对用户的接入及网络的连通性产生影响。同时,混合网中仍然存在利用率较低的激活光网络单元(Optical Network Unit,ONU)。因此,如何根据不同域间节点的相关性结合负载转移来选择休眠节点,同时在激活ONU间采取模块化休眠机制来使能量效率达到最优是光无线混合宽带接入网的难题。首先,本文对光无线混合宽带接入网进行了概述并详细介绍该网络的关键技术。然后对该网络的节能机制进行了分析,其中包括光无线混合宽带接入网的硬件节能机制、软件节能机制以及带有负载转移的HOWBAN节能机制,进而阐述了现有的各种经典节能策略,最后对该部分内容进行了小结。其次,本文提出一种带有负载转移的HOWBAN跨域节点协同休眠算法,通过分析ONU当前负载高低及休眠ONU与无线路由器间相关性选择休眠节点,并结合最大匹配理论确定休眠节点转移负载的目标节点,从而在保证网络连通性及业务低时延的基础上,进一步降低网络能耗。仿真结果表明,所提出的算法在有效降低整网能耗的同时不会对网络数据包时延产生显著影响。再次,本文提出一种带有负载转移的ONU状态监听及模块化休眠机制。通过在ONU的休眠/唤醒状态切换间加入监听状态以对网络负载持续多个轮询周期的监听,并结合光域动态带宽分配算法对ONU进行模块化休眠,从而在保证数据包低时延传输的基础上节省网络能耗。结果表明,所提出的算法在大幅度降低整网能耗的同时还能保证数据的低时延传输。最后对本文研究内容进行总结,并展望未来的研究工作。
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