EPON与WiMAX融合接入网节能技术的研究

【摘要】：当今世界倡导低碳、环保与绿色可持续发展，“节能减排”是不变的主题。据统计，信息与通信技术（InformationCommunication Technology, ICT）的能耗占到全世界电力总能耗的8%左右，此后每年以10%的能耗急剧增长。而作为“最后一公里”的接入网，能耗大约占ICT总能耗的70%。由于接入网耗能巨大，节能减排已刻不容缓。 以太无源光网络（Ethernet Passive Optical Network, EPON）在接入网中给用户提供可靠、高带宽、低误码率的服务，然而光纤部署的高花费、低灵活性成为其弊端；全球微波接入互操作系统（World Interoperability for MicrowaveAccess, WiMAX）有低的部署费用，高的灵活性、移动性等优点，然而该系统的带宽不足，频谱有限且传输速率不高。这两种技术构成优势互补并且在接入网中占很大比例，两者走向融合是一种必然趋势。由于融合后网络不合理的设计带来了高能耗和低的设备利用率等问题，因此，设计低能耗的融合网络成为当今科学家亟待解决的关键问题之一。 本文从EPON与WiMAX融合接入网，即Fiber-Wireless（FiWi）接入网节能减排的角度出发，在保证网络性能的前提下，对全网的节能技术——网络节能架构和网络节能算法进行了研究，研究工作如下：（1）研究基带光纤传输、光载射频（Radio Over Fiber, ROF）和光载微波（Microwave Over Fiber,MOF）这三种EPON与WiMAX融合方案的架构与融合机制，并对这三种融合方案做对比分析。（2）分别对EPON与WiMAX的节能机制展开研究，设计一种绿色FiWi融合接入网方案，对方案进行了详细阐述。研究发现，与上述的三种方案相比，绿色FiWi融合接入网方案能耗更低。（3）将EPON节能算法应用到FiWi网络中，得到两种FiWi节能算法——基于增加保护时隙节能算法和基于变保护时隙动态节能算法。在满足网络延迟要求下，通过调整保护时隙的大小来降低全网的能耗。采用MATLAB仿真软件对两种算法进行仿真分析，结果表明，两种算法均具有良好的节能效果。由于后者不受流量负载影响，节能效果更佳，且性能更稳定。 【关键词】：EPON WiMAX Fiber-Wireless ROF 节能算法
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN925.93;TN929.11
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 专用术语注释表9-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 接入网概述12-15
• 1.1.1 主流宽带接入网12-15
• 1.1.2 FiWi 接入网15
• 1.2 研究背景及现状15-20
• 1.3 主要工作及内容安排20-22
• 1.3.1 论文工作20
• 1.3.2 章节安排20-22
• 第二章 FiWi 接入网架构与融合机制22-40
• 2.1 WiMAX 网络22-28
• 2.1.1 WiMAX 网络架构22-25
• 2.1.2 WiMAX 协议分层模型与关键技术25-28
• 2.2 EPON 网络28-33
• 2.2.1 EPON 网络架构28-31
• 2.2.2 EPON 协议分层模型与关键技术31-33
• 2.3 FiWi 接入网融合机制33-38
• 2.3.1 基带光纤传输技术34-36
• 2.3.2 ROF 技术36-37
• 2.3.3 MOF 技术37-38
• 2.3.4 三种融合技术比较38
• 2.4 本章小结38-40
• 第三章 FiWi 接入网节能方案分析与设计40-53
• 3.1 WiMAX 节能机制40-42
• 3.1.1 PSCⅠ类型40-41
• 3.1.2 PSCⅡ类型41-42
• 3.1.3 PSCⅢ类型42
• 3.2 EPON 节能机制42-45
• 3.3 绿色 FiWi 接入网设计方案45-51
• 3.3.1 绿色 FiWi 接入网总体架构45-47
• 3.3.2 ONU-BS 设计47-51
• 3.3.3 SS 设计51
• 3.4 本章小结51-53
• 第四章 FiWi 接入网节能算法的研究53-69
• 4.1 基于增加保护时隙的节能算法53-59
• 4.1.1 EAVGS 算法描述53-56
• 4.1.2 结果分析与讨论56-59
• 4.2 基于变保护时隙的动态节能算法59-68
• 4.2.1 DAVGS 系统模型60-61
• 4.2.2 DAVGS 算法描述61-64
• 4.2.3 结果分析与讨论64-68
• 4.3 本章小结68-69
• 第五章 总结与展望69-71
• 5.1 总结69
• 5.2 展望69-71
• 参考文献71-74
• 附录 1 攻读硕士学位期间撰写的论文74-75
• 致谢75

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