无源光网络的规划与优化研究

【摘要】随着各种新型业务的不断涌现，用户对接入网的带宽要求也越来越高。由于无源光网络（PassiveOpticalNetwork，PON）具有以下几个优点：1）易于升级，成本低；2）能提供巨大的带宽，可适用于任何速率和制式的信号；3）可靠性高；4）PON能提供不同的业务优先级的QoS保证；使得它在各种新的接入技术脱颖而出，成为了接入网技术的发展方向，也成为了目前公认的能满足这种不断增长的高带宽和多业务接入等要求的优秀解决方案之一，得到了众多研究者的广泛重视。PON的规划及优化对于PON的应用具有很重要的意义。论文主要从以下三个方面研究了PON网络的规划和优化：1)节点的分组规划；2)光分路器（Splitter）的规划和波长线速率的最优分配；3)Switching设备的位置、类型的规划和波长数目的优化。本文的主要创新点和研究工作包括：1、提出了一种新的面向二阶PON的节点分组的规划方法。该规划方法利用等面积分组法对ONU进行分组，然后规划每阶Splitter的位置和类型，从而减少整个PON的成本。应用该方法，我们对由100个ONU构成的PON进行仿真，仿真结果给出了二阶Splitter的位置和类型。这种节点分组规划方法适用性广，灵活性高，而且更加全面地考虑了PON的规划，既考虑了ONU的节点分组，又考虑了多阶Splitter的位置和类型的规划。2、建立了一个成本最小和能量节省的MILP模型，采用多时段多步骤的方法对混合TDM/WDMPON网络进行扩容。每经过一个时段，ONU的带宽需求就相应的增加，通过对OLT和ONU中波长和线速率的最优分配，来减少PON中波长的数目并选用合适的线速率，从而使TDM/WDMPON的整个规划成本最小。此外，我们建立的MILP优化模型还能用于在规划设计TDM/WDMPON时，确定Splitter的最佳位置。Splitter的位置影响着TDM/WDMPON中OLT与Splitter、Splitter与ONU之间光纤链路长度。因此，最佳的Splitter位置不仅能减少链路成本（包括光纤链路成本和铺设光纤的人工成本），还能减少绿色PON中的能量损耗。应用该MILP模型，我们对有20个ONU的TDM/WDMPON进行扩容并规划Splitter的位置。仿真结果不仅给出了Splitter的最佳位置，还证明了多步骤多时段的优化方法比单步骤和WDM方法更加节约成本。3、提出了一种新的方法来规划PON中Switching设备的位置和类型并优化PON中波长的使用数目。我们建立了一个MILP模型，以PON的最小成本为目标，考虑了ONU的带宽约束和损耗约束（包括光纤链路的损耗和Switching设备的损耗），规划了Switching设备的位置和类型、Switching设备和ONU之间的连接情况，并优化了PON中波长的使用数目。其中，Switching设备可以根据ONU的带宽要求和PON中的损耗约束选择Splitter或者阵列波导光栅(ArrayedWaveguideGrating，AWG)。数值仿真表明：通过改变ONU的带宽需求和ONU的位置，可以影响Switching设备的类型和分光比类型的选择，文中通过改变ONU的带宽需求和ONU的位置，可以得到三种不同情况的仿真结果：Switching设备全部为Splitter，Switching设备中有Splitter和AWG，Switching设备全部为AWG。综上所述，本文从三个方面对PON的规划与优化进行了研究。结果表明本文的方法为PON的规划与优化提供了可行性的方案，对绿色PON的实现和合理规划部署具有一定的指导意义。
【作者】胡小琴；
【导师】李齐良；祁永敏；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，通信与信息系统，2014，硕士
【关键词】无源光网络；混合整数线性规划；规划；优化；成本最小；

【参考文献】
[1]吴拾红.智力残疾人群社会支持研究[D].南京师范大学,社会学,2012,硕士.
[2]杨彪.城中村基层组织成员职务犯罪预防与惩治探析[D].曲阜师范大学,马克思主义基本原理,2013,硕士.
[3]付爱军.基于ARM的脉动真空压力蒸汽灭菌控制系统的研究[D].南昌航空大学,检测技术与自动化装置,2013,硕士.
[4]徐颖新,尚华,李秀珍,邢红阁,徐艳玲,李红革,张延庆.火山岩地震解释技术在松辽盆地长岭断陷深层天然气勘探中的应用[J].石油地球物理勘探,2008,S1:63-68+195+8.
[5]刘瑞琳.手机传播中隐私侵扰的伦理审视[D].东北大学,伦理学,2010,硕士.
[6]朱久友.机器人滚边成形工艺研究[D].合肥工业大学,机械制造及其自动化,2013,硕士.
[7]董昱威.基于特征提取的纹理图像分割[D].长安大学,地图学与地理信息系统,2014,硕士.
[8]申远.SOI NMOS器件的总剂量辐射效应研究[D].西安电子科技大学,微电子学与固体电子学,2012,硕士.
[9]倪士浩.西安地铁2号线穿越地裂缝段的限界设计[J].城市轨道交通研究.2008(04)
[10]王哲.准晶增强Mg_(97.6)Zn_(1.8)Y_(0.6)合金高压凝固及热变形行为[D].燕山大学,材料学,2013,硕士.
[11]桂丹丹.D型双参数量子群的Lyndon基及其换位关系[D].华东师范大学,基础数学,2013,硕士.
[12]吴霏.中国古代和谐思想考略[D].内蒙古师范大学,科学技术史,2014,博士.
[13]何展萍.基于管理参与、上级压力和利己主义的预算松弛研究[D].新疆财经大学,会计,2013,硕士.
[14]丛柳.我国商业银行跨国并购风险度量研究[D].外交学院,世界经济,2014,硕士.
[15]赵阳.山东省制造业节能减排潜力及实现路径[D].山东财经大学,产业经济学,2013,硕士.
[16]胡惟.郯庐断裂带渤海段新构造活动方式与深部背景[D].合肥工业大学,构造地质学,2014,硕士.
[17]刘中平,陆于平,袁宇波.数字差动保护抗电流互感器饱和的线性区方案[J].电力系统自动化,2007,04:66-70+107.
[18]张睿.轴流泵失速和空化流动特性及其性能改善研究[D].上海大学,流体力学,2014,博士.
[19]刘婉予.中美受贿犯罪立法比较研究[D].山东大学,法律（专业学位）,2013,硕士.
[20]明鑫.高产气井排砂管汇极限放喷能力研究及其安全性评价[D].西南石油大学,油气井工程,2014,博士.
[21]郭潜深.农民增收与制度创新[D].江西师范大学,马克思主义理论与思想政治教育,2004,硕士.
[22]郑彦波.推土机松土器有限元与动力学分析及结构优化[D].太原科技大学,机械设计及理论,2013,硕士.
[23]王丹.青藏铁路GSM-R数字移动通信系统无线网络规划[J].中国铁路.2006(12)
[24]王秉克.现代室内陈设设计审美风格探析[D].聊城大学,工业设计工程,2014,硕士.
[25]张鹏.粉末冶金制备Ti-45Al-5Nb合金工艺及其组织性能研究[D].哈尔滨工业大学,材料工程,2013,硕士.
[26]时广森.FBXL3对近日节律作用机制的研究[D].南京大学,生物学,2014,博士.
[27]刘连智.从《赫索格》看贝娄的历史哲学思想[D].上海外国语大学,英语语言文学,2012,硕士.
[28]许琳那.资源枯竭型城市的转型[D].河南科技大学,农村与区域发展（专业学位）,2013,硕士.
[29]贾顺平,彭宏勤,刘爽,张笑杰.交通运输与能源消耗相关研究综述[J].交通运输系统工程与信息,2009,03:6-16.
[30]黄洋.美国情景喜剧《成长的烦恼》中的言语幽默的产生及其汉译[D].南京农业大学,英语语言文学,2011,硕士.
[31]李楠.潍坊市公安消防支队灭火器维护保养管理系统的设计与实现[D].山东大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[32]苏洋洋.MCG暗能量模型在球塌缩理论下对宇宙结构形成的影响[D].辽宁师范大学,理论物理,2012,硕士.
[33]姜玉莹.点拨腰大肌对纤维环损伤大鼠模型腰大肌被动拉伸张力影响的研究[D].北京中医药大学,针灸推拿学,2014,硕士.
[34]王朋举.河南省高等学校岗位设置管理研究[D].中原工学院,企业管理,2012,硕士.
[35]王晓芳.日本公司治理结构浅析[D].东北财经大学,世界经济,2003,硕士.
[36]王艳.徐州市农村初级中学武术开展现状的调查与对策研究[D].南京师范大学,体育教育训练学,2012,硕士.
[37]李攀美.湖南省少儿武术产业开发与推广研究[D].湖南师范大学,民族传统体育学,2013,硕士.
[38]张国强.基于全阶滑模观测器的IPMSM无位置传感器控制策略研究[D].哈尔滨工业大学,电力电子与电力传动,2013,硕士.
[39]薛永端,张秋凤,颜廷纯,徐丙垠.综合暂态与工频信息的谐振接地系统小电流接地故障选线[J].电力系统自动化,2014,24:80-85.
[40]黄静菲.欧债危机期间中美英日四国金融风险传染分析[D].华侨大学,金融学,2013,硕士.
[41]孙桂涛.生物质冷态固化成型试验研究[D].哈尔滨理工大学,机械电子工程,2012,硕士.
[42]韩威.独斜塔斜拉桥合理成桥索力及参数敏感性研究[D].西南交通大学,桥梁与隧道工程,2013,硕士.
[43]高勇.半导体材料科学中的漂移扩散模型和流体动力学模型分析[D].河南大学,基础数学,2004,硕士.
[44]干常春.促进生物学概念教学的课堂教学技能研究[D].华东师范大学,学科教学论,2001,硕士.
[45]郝金金.叶圣陶的小说创作与教育的关系[D].山西师范大学,中国现当代文学,2013,硕士.
[46]王娟.室内环境下LED智能照明系统的研究[D].兰州理工大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[47]金路.试论中学语文教学评课[D].湖南师范大学,教育（专业学位）,2013,硕士.
[48]常馥翠.探究当代我国和谐家庭的构建[D].山西财经大学,思想政治教育,2013,硕士.
[49]冯文周.多跨转子系统振动的可靠性灵敏度与可靠性稳健设计[D].东北大学,机械设计及理论,2010,硕士.
[50]雷芳.学校文化领导实践问题研究[D].南京师范大学,教育经济与管理,2012,硕士.