以太无源光网络节能机制与算法研究

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文以太无源光网络节能机制与算法研究作者姓名：张林丛指导教师：郭磊教授．东北大学信息科学与工程学院申请学位级别：博士学科类别：工学学科专业名称：通信与信息系统论文提交日期：2014年3月论文答辩日期：2014年5月学位授予日期：2014年7月答獭蝴：雷为民评阅人：评阅人1，评阅人2，评阅人3，朱静波，常桂然东北大学2014年05月万方数据JIIPIJIIIIIIIJillIllJillUlIIIrFIIIIjY2989181ADoctoralThesisinCommunicationandInformationSystemsResearchonEnergy--

2、SavingMechanismsandAlgorithmsinEthernetPassiveOpticalNetworksbyZhangLincongSupervisor：ProfessorGuoLeiNortheasternUniversityMay2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：狄林丛日期：们7银上Jb学位论文版权使用授

3、权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年∥学位论文作者签名：张杯丛签字日期：∞J冁上12／翩虢{尸兢签字日期：弘渺}．p，一’，，I万方数据东北大学博士学位论文摘要以太无源光网络节能机制与算法研究摘要随着全球温室效应不断加剧，节能减排势在必行。宽带接入网作为“最后一公里”有效解决方案之一，其能耗约占全网能耗的75％。其中，具有高带

4、宽、高稳定性的无源光网络(PassiveOpticalNetwork，PON)以其远程节点的无源特性成为当前最可行且节能的宽带接入方案。作为一种成熟的PON技术，以太无源光网络(EthemetPON，EPON)近年来已经成为亚太地区部署最广泛的宽带接入网络之一。随着用户数目和业务需求不断增长，PON网络能耗也随之急剧增加。因此，如何有效降低PON网络，尤其是EPON网络能耗，已成为一个极具学术和应用价值的研究热点。目前，EPON节能研究多采用休眠低负载光网络单元(OpticalNetworkUnit，ONU)的方法，但通常是休眠整个ONU，即发送机和接收机必须同时开启或关闭。该方法不够灵

5、活，不仅节能效率低，还会降低服务质量(QualityofService，QoS)。此外，当前的节能方法大多针对单播业务，无法有效地解决面向多播业务的EPON节能问题。因此，EPON节能还存在很大的研究空间，是当前构建绿色网络的重要挑战之一。本论文在总结和分析国内外关于PON节能研究的基础上，提出了新的ONU休眠模式。在不同网络环境下，充分考虑将网络特性与ONU休眠模式相结合，有效降低ONU能耗，从而促进EPON网络更加节能。本论文的主要工作和取得的创新成果如下：(1)第2章针对1G／10G．EPON网络节能问题，首先提出了一种基于ONU休眠和动态双阈值下行速率选择的节能机制。在该机制中，

6、ONU在上行传输结束后可进入深度休眠状态，其休眠时间可根据上行业务量动态变化，从ONU休眠角度降低ONU能耗；其次，通过动态双阈值下行速率选择算法，在低业务负载时使用低能耗链路，从下行速率选择的角度节能。基于该机制，通过允许上行传输时隙内处于空闲状态的接收机休眠，提出了基于ONU双休眠状态和动态双阈值下行速率选择的节能机制，从而进一步降低ONU能耗。(2)第3章针对上行业务和下行业务不对等的EPON节能问题，提出了一种基于下行调度和混合休眠的节能机制。该机制允许ONU的发送机和接收机独立休眠，有效减少上行业务和下行业务不同时存在时的能量浪费，并与ONU深度休眠模式相结合构成混合休眠模式。

7、通过合理的下行调度，既可进一步促进节能又可降低下行数III万方数据东北大学博士学位论文摘要据包时延。(3)第4章首先提出了一种基于混合休眠的多播业务节能机制。多播业务的特点是：有相同多播业务的ONU必须同时接收该业务，而其上行业务不能同时传输。由此，所提机制引入混合休眠模式，使ONU的发送机和接收机可以独立休眠，并结合ONU深度休眠模式，减少不必要的能量浪费。通过ONU深度休眠／唤醒算法，该机制可降低ONU唤醒次数，从而降低ONU能