[發明專利]光正交頻分復用接入系統中上行帶寬分配調度算法

有效

• 申請號: 201210541571.7
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN103051563A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 尤偉志;義理林;張為亞;王剛;張濤;張嚴;李正璇;胡衛生
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04L12/917
• 分類號: H04L12/917;H04L27/26;H04Q11/00
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

技術領域

本發明涉及光纖通信類，特別地，涉及一種光正交頻分復用接入系統中上行帶寬分配調度算法。

背景技術

光正交頻分復用(Optical?Orthogonal?Frequency?Division?Multiplexing，OOFDM)技術是將正交頻分復用技術和光纖通信技術相結合的一種新型通信方式，其結合了兩種通信方式的特點，具有較強大技術優勢和廣闊的應用前景。OOFDM技術將系統帶寬分割成相互正交的子載波，這些子載波可以動態的在各個光網絡單元(Optical?Network?Unit，ONU)之間進行分配，實現了多個用戶共享同一光纖信道，并且提高了系統的總容量。因此，OOFDM技術是擴大接入網系統容量的一種有效技術。

OOFDM技術具有以下幾個方面的特點：

(1)靈活的帶寬資源分配，每個接入用戶充分利用整個系統的時域和頻域資源，增加網絡系統容量；

(2)可以實現高速率數據傳輸；

(3)對光纖色散具有很強的容忍性；

(4)具有較好的抗干擾性和保密特性。

如何有效的分配帶寬資源以及降低系統功耗是OOFDM系統中兩個比較重要的問題。有效的分配帶寬資源主要是指既要保證系統中具有高優先級服務的服務質量，又要保證低優先級服務的公平性(防止它們出現“餓死”現象，即永遠分配不到帶寬資源)；降低系統功耗是指在保證各個ONU帶寬需求的前提下，努力降低系統功率消耗。

經過對現有文獻檢索發現J.Xie等人發表在IEEE?Communication?Magazines(電子與電氣工程師協會通信雜志)，VOL.43，pp.32-49，2004的文章《A?DynamicBandwidth?Allocation?Scheme?for?Differentiated?Service?in?EPONs》(《以太無光源網絡中基于差分業務的動態帶寬分配調度》)中提出一種基于以太無光源網絡(EthernetPassive?Optical?Network，EPON)的支持不同優先級業務的帶寬分配調度算法。該方案中主要涉及EPON系統中不同業務之間的帶寬分配調度，并且沒有考慮如何降低系統功耗，不適用于OOFDM系統。

又檢索發現J.Zhang等人發表在Optics?Express，VOL.19，NO.26.pp.2011的文章《Energy?Efficient?OFDM?Transceiver?Design?Based?on?Traffic?Tracking?and?AdaptiveBandwidthAdjustment》(《基于流量追蹤以及自適應帶寬調度的節能的正交頻分復用收、發模塊設計，光學快報》)中提出一種降低OOFDM系統功耗的方案。該方案從收、發兩端模塊設計考慮來降低系統功耗，主要從硬件角度來考慮，沒有涉及到從調度算法方面來降低系統能耗，也沒有考慮到不同優先級業務傳輸。

發明內容

鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種有效的降低OOFDM系統功耗并且能保證高優先級服務的服務質量、低優先級服務的公平性的調度算法。

為實現上述目的，本發明提供了一種光正交頻分復用接入系統中上行帶寬分配調度算法，其包括以下步驟：

步驟1：收集各個用戶帶寬需求；

步驟2：比較系統需求帶寬是否大于系統能提供的最大帶寬；

步驟3：如果系統需求帶寬大于系統能提供的最大帶寬，則在保證各個用戶服務質量的前提下，使得系統功耗達到最小；

步驟4：如果系統需求帶寬小于系統能提供的最大帶寬，則在保證高優先級服務質量的前提下，保持各個低優先級服務間的公平性；

步驟5：顯示帶寬分配結果以及系統總功耗。

如上述的光正交頻分復用接入系統中上行帶寬分配調度算法，其中，所述步驟1進一步包括：

在每個輪詢周期內，光線路終端收集系統中各個光網絡單位的需求帶寬，并進行總和，從而得到系統需求帶寬。

如上述的光正交頻分復用接入系統中上行帶寬分配調度算法，其中，所述步驟3進一步包括：

系統需求帶寬大于系統能提供的最大帶寬時，在保證各個用戶服務質量的前提下，通過對子載波分配算法和比特分配算法使系統的功耗達到最小。

進一步地，如上述的光正交頻分復用接入系統中上行帶寬分配調度算法，其中，所述子載波分配算法具體如下：

11)：初始化，令集合S_n＝空集(n＝1，2，..，N)，矩陣X為零矩陣，k＝1；

12)：找出n滿足