[發明專利]一種無源光網絡光分配網的優化設計方法

無效

• 申請號: 201310279280.X
• 申請日: 2013-07-04
• 公開（公告）號: CN103384354A
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發明（設計）人: 李慧;李明;顧仁濤;紀越峰
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04Q11/00
• 分類號: H04Q11/00;H04W24/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及無源光網絡與網絡優化兩大領域，特別涉及一種無源光網絡光分配網的優化設計方法。?

背景技術

隨著新的業務應用不斷出現，例如高清視頻、游戲上網等，互聯網的使用量在過去十年發生了巨大的增長。這促使引發了關于未來接入網優化的激烈討論。然而接入網演進不僅僅是接入問題，更多的是關于整個網絡規劃成本的優化問題。?

隨著互聯網用戶和業務的快速增長，對接入網帶寬需求成倍提高，使得PON(Passive?Optical?Network，無源光網絡)開始出現更高分光比和更多ONU(Optical?Network?Unit，光節點)數量的發展趨勢。傳統的一級分光PON網絡中的分光器分光比雖然在不斷提高，但是仍然無法滿足快速增長的用戶需求，因此，應多考慮多級分光問題。目前多采用二級分光；另一方面，高分光比的成本較高，而且一旦出現故障會導致所有ONU的通信中斷。若將若干個ONU級聯以形成多級分光PON網絡，不僅可以實現大量用戶接入，同時也利于網絡擴容與維護。?

通信網絡的優化，一般是在滿足某種約束條件（如鏈路帶寬的約束、網絡時延的約束、可靠性的約束等）的前提下優化網絡的建設成本。大規模通信網絡的優化可以看作是選擇網絡節點、鏈路以及鏈路帶寬的組合優化問題。這是一類不能用任何己知多項式算法求解的問題，通常稱為組合優化中的NP-Complete問題（NP完全問題）。當網絡規模擴大時，問題的求解空間指數型增長。傳統的解決方案是使用D算法、P算法、F算法、K均值算法以及用線性規劃、動態規劃等理論進行優化。但通常會遇到一些障礙，包括：?

1、“組合爆炸”：問題太復雜，需要搜索的空間太大，盡管計算機的運行速度越來越快但仍趕不上需求的增長；?

2、容易陷入“臟解”：即運算過程往好的方面走，當出現局部最優解時，算法收斂至此，無法達到全局最優解；?

3、算法無法收斂：搜索過程無法向一個收斂方向靠擾，或收斂甚慢，有些解甚至不能保證收斂性。?

以上三個問題使得傳統的解決方法面臨困境。但是，遺傳算法由于其優越性能很好解決又上問題。?

遺傳算法起源于達爾文的適者生存理論，是一種并行搜索算法，它通過選擇、雜交和變異等操作，模擬自然界進化過程尋找全局最優解。遺傳算法己經成功運用于一些大規模問題的求解。它的特點是對問題的描述形式要求不高，對相關的問題具有較好的魯棒性。因此，運用遺傳算法對網絡優化己成為通信網絡優化領域的一種新工具。無源光網絡光分配網優化?設計的目標是確定一個ODN(Optical?Distribution?Network,光分配網)拓撲結構，即ONU、Splitter、OLT(Optical?Line?Terminal,光線路終端)連接方案，使得整個目標網絡成最小化。有效的優化方案能很大程度地減少光纖鋪設費用，降低網絡成本。?

近年來國內外許多學者對遺傳優化作了大量的研究工作,取得了很大的進展,在實際應用中取得了很大成功,如今它已成功地應用于預測和分類、圖像和信號處理以及數據挖掘等許多領域內的不同的問題。?

發明內容

(要解決的技術問題)

針對現有技術的缺點，本發明為了解決現有技術中資源優化因規模大、約束條件嚴苛無法顧全全局的問題，在遺傳算法基礎上，提供了一種多級分光的無源光網絡光分配網的優化設計方法。?

（技術方案）

本發明將遺傳算法用于多級分光無源光網絡光分配網的優化設計中。?

在下文中提到的符號說明如下：?

N：PON網絡中待優化的ONU數目；?

M：可供優化選擇的Splitter數目;?

O_dis：PON網絡中ONU的最大差分距離；?

T_dis：PON網絡中OLT與ONU的最大傳輸距離限制；?

Max_ONU[i]：第i個Splitter可供接入的最大ONU數目限制，其中1≤i≤M,i∈N；?

σ_ij：表示ONU_i通過Splitter_j接入OLT，其中1≤i≤M,1≤j≤N,i∈N⁺,j∈N⁺；?

X_ij：表示第i個ONU與第j個Splitter接入通信費用；?

Y_jo：表示第j個Splitter與中心OLT接入通信費用；?