基于rara算法绿色pon网络最小成本规划探究

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1、基于RARA算法绿色PON网络最小成本规划探究　　摘要我们计划新建一个绿色无源光网络，最大限度地减少他们的总部署成本。本文提出了一个高效率的启发叫做递归联合和迁移算法（RARA）来解决优化问题。与直观的随机划分扇形方法相比，该算法可以显著地减少PON网络部署成本。同时通过对RARA算法进行延伸，利用共享电缆管道的方法进一步降低了成本。【关键词】PON最小成本划分扇形方法RARA随着带宽密集型的日益普及服务，如HDTV、VOD、点到点、视频会议等的应用，增加了带宽接入的需求。为了满足这一需求，接入网络正在从传统的DSL和电

2、缆技术发展到新一代的基于光纤的接入技术。光纤从路边（FTTC），通过楼房（FTTB）和节点（FTTN），最终扩散到户（FTTH）。现在有两种主要类型的无源光纤接入网络（PON），以太无源光网络（EPON）和千兆无源光网络（GPON）。EPON是基于传统以太网技术的一种网络。一个EPON网络在上行和下行方向都能提供1Gb/s的容量，达到了20km的覆盖距离，而且支持20km的差分距离。相反，GPON是从传统的ATM6PON（APON）逐渐发展起来的一个标准技术。GPON能支持更高的带宽，在上行和下行方向都能达到2.5Gb/

3、s。它能覆盖更长的距离，达到60km，而且支持20km的差分距离。本文考虑的是绿色PON网络部署的一般方法，一个大的网络场景容纳了好几百个ONU。我们详细地阐述了关于PON网络设计和规划的研究问题。提出了关于这个问题的数学最优化模型。由于解决最优化模型的计算复杂性高，我们也提出了一个有效的启发，叫做递归联合与迁移算法（RARA）作为不是最理想的解决方法。大量的仿真研究表明所提出的RARA方法比直接的随机切分的方法更有效。此外，在PON总部署成本中，我们评价了PON系统约束条件的影响，比如光分路比，PON最大传输距离和PO

4、N最大差分距离。1启发式算法为了解决以上PON的部署问题，我们提出递归协会和迁移算法（RARA），它采用一个递归进程不断地执行ONU分配协议和分配器重置的子程序，直到发现最优（至少在本地最小）的方法。由于在所有PON的部署成本中，铺设光缆的成本是最昂贵的，它超过了整个网络部署中的其他所有成本，在这两种启发中，我们把铺设光纤的总距离作为最小化的主要目标。1.1递归联合和迁移算法（RARA）递归联合和迁移算法（RARA）是从Cooper算法中延伸而来的，用于解决MLAP在后勤中的研究。图1显示了RARA的流程图。6左栏中实现

5、了一个外循环，包括几个步骤。第一步，随机的生成一些初始的分配器，即设置初始位置。找到最佳方案，初始分配器尺寸所有的值都是从最小值到最大值之间取值。最小值等同于连接到所有ONU所需分配器的最小个数（U的绝对值），Smin=U/n的绝对值，1：n是允许的最大光分路比。Smax是ONU的总个数，它相当于每个分配器连接一个单独的ONU这样一个极端的例子。此外，为了避免陷入局部最小值，每个具体的分配器设置尺寸，必须是在Smin到Smax之间的一个值，我们随机地产生N个不同的初始分配器位置。图3中这N个分配器初始位置相当于一个从i=

6、1到i=N的循环。总计，在研究算法中，有N（Smax-Smin+1）个初始分配器位置作为起始点。例如，如果我们设Smin=30，Smax=480，N=100，那么可以估算出总共有45100个初始位置作为起始点。第二步，如果他们都连接到所有的ONU，验证当前的分配器的初始位置是否能够满足所有PON系统的限制，包括最大传输距离，最大差分距离，和最大光分路比。如果设置是有效的，这个算法调用一个递归进程。第三步，利用分配器的初始设置作为起始点找到最佳的分配器和他们的位置。例如，当前的初始分配可能包含100个分配器。完成递归之后，

7、分配器的总数量可能降到80，而所有的ONU仍然能连接到相应的分配器，没有阻断PON系统的限制。6第四步，是建立在返回ONU和分配器之间协议关系和分配器设置的基础上，它需要一个PON网络规划，如果PON用这种方法部署，我们可以通过计算总成本来估计最优结果。这个成本包括在第二部分的A中所描述的所有的子成本，在第五步中将它和当前最熟悉的成本相比较。最熟悉的成本是基于一个先前最好的方案。如果新成本比当前最熟悉的成本更好，那么我们把最新的成本升为当前最好的成本并记录在当前PON网络的规划中。与此同时，如果这两个成本非常接近（预先定

8、义在不同的范围），我们就说搜索过程是融合的，然后停止递归进程并返回到第三步。否则，我们将重复第4步和第5步直到总成本最终融合或预先定义的循环执行R次。对于后一种情况，即非融合的情况，我们进一步采用模拟退火法（SA）类似进程，最终确定一个好的方法。2结果与分析6在本节中，我们比较不同规划方法的性能。图2显示了方案一在最