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传统时分复用无源光网络(Time Division Multiplexed Passive Optical Network,TDM-PON)越来越无法满足用户日益增长的带宽需求,业界启动了下一代PON(Next Generation-PON,NG-PON)的研究和标准化工作。由于时分波分复用PON(Time and Wavelength Division Multiplexed-PON,TWDM-PON)结合了 TDM-PON 和波分复用 PON(Wavelength Division Multiplexed-PON,WDM-PON)各自的优势,已成为 NG-PON 最具竞争力的解决方案。用户带宽需求的爆炸式增长,导致互联网能耗以15～20%的速度激增,而接入网的能耗约占70%。因此,TWDM-PON的节能动态波长带宽分配(Dynamic Wavelength and Bandwidth Allocation,DWBA)问题已成为业界研究的热点。论文首先概述了 PON的发展历程以及NG-PON的主要解决方案,讨论了TWDM-PON的架构、技术特点及其资源调度问题,分析了 TWDM-PON的节能机制及典型节能算法。其次,在光线路终端(Optical Line Terminal,OLT)与光网络单元(Optical Network Unit,ONU)两端引入模块化设计,联合考虑二者节能机制的相互影响,基于离线调度方式提出一种时延约束节能 DWBA 算法(Energy-efficient Dynamic Wavelength and Bandwidth Allocation Algorithm with Delay Constraint,EE-DWBA-DC)。该算法中,OLT依据每个轮询周期内ONU的带宽请求以及分组时延约束情况,动态调整激活波长数和轮询周期长度,使每个周期内需激活波长数最少和轮询周期长度最大,并动态开启/关闭ONU、OLT端的收、发机模块以节能;同时还通过合理授权每个ONU的波长信道及传输窗口,尽量集中OLT、ONU端上/下行工作时间,以减少节点状态转换所需额外能耗。另外,还尽可能延长ONU、OLT处于低功耗状态的时间,同时尽量减少出现高能耗空隙导致的能量浪费。因此,该算法在满足用户时延约束前提下,有利于降低OLT和ONU端能耗以及全网总能耗。随后,基于混合调度方式和节点模块化设计,联合考虑OLT和ONU两端协同节能,提出一种支持区分服务的节能动态波长带宽分配算法(Energy-Efficient Dynamic Wavelength and Bandwidth Allocation algorithm for supporting Differentiated Services,EE-DWBA-DS)。该算法将每个轮询周期分为在线和离线两个子周期,针对时延敏感的加速转发业务(Expedited Forwarding,EF)在第一个子周期采用在线调度方式授权,而非时延敏感的确保转发(Assured Forwarding,AF)/尽力而为(Best Effort,BE)业务则在第二个子周期采用离线调度方式授权。在每个轮询子周期内,根据ONU不同类别业务的服务质量(Quality of Service,QoS)要求,合理调整激活波长数。在保证EF业务带宽和时延约束以及AF业务最小带宽保障前提下,尽可能满足AF/BE业务的带宽需求,并通过少激活波长和关闭空闲波长对应收、发机模块以节能。同时还通过合理选择每个ONU的波长信道和传输窗口,以尽量避免信道产生高耗能空隙、减少节点状态转换次数、延长节点处于低功耗状态时间。因此,该算法在满足区分业务不同服务要求的前提下,有利于降低OLT和ONU端能耗以及全网总能耗。最后,利用OPNET网络仿真软件搭建TWDM-PON仿真平台,对所提出的两种算法进行仿真研究,并与文献中几种典型算法进行对比。仿真结果验证了所提出算法的有效性。