一種無源光網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無源光網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法。本發(fā)明建立了一個以最小成本為目標的混合整數(shù)線性規(guī)劃模型，規(guī)劃了ONU與Switching設(shè)備和Switching設(shè)備與OLT之間的連接情況，優(yōu)化了Switching設(shè)備的類型和最佳候選位置。在對PON的規(guī)劃過程中，每個ONU的帶寬需求和損耗條件的約束都是考慮的兩個重要方面。損耗條件的約束能影響PON中Switching設(shè)備的類型選擇，從而影響目標函數(shù)中Switching設(shè)備的成本。在滿足ONU的帶寬需求的前提下，根據(jù)Splitter和AWG的屬性，還優(yōu)化了波長的使用數(shù)目，使用波長的數(shù)目直接影響了收發(fā)機的成本。
【專利說明】一種無源光網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光纖通信【技術(shù)領(lǐng)域】,涉及無源光網(wǎng)絡(luò)(Passive Optical Network,PON)優(yōu)化【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種對PON中Switching設(shè)備(Splitter/AWG)位置的優(yōu)化和對PON中ONU使用的波長數(shù)目優(yōu)化的方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]近二十幾年來，隨著新的寬帶應用的不斷涌現(xiàn)，用戶對寬帶服務的需求也不斷地增長。用戶對網(wǎng)絡(luò)帶寬的強烈要求也促進了光網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，同時也對光網(wǎng)絡(luò)提出了新的、更高的要求。PON以其帶寬寬、成本低、可靠性高、便于運行維護、接入用戶多，傳輸距離遠、易于升級等優(yōu)點逐漸成為有線寬帶接入的最佳選擇之一，因此獲得了廣泛的應用[I] O PON是一個一點對多點的光接入網(wǎng)結(jié)構(gòu),它由光線路終端(Optical Line Terminal,0LT)、光分配網(wǎng)絡(luò)(Optical Distribution Network,0DN)和用戶端的光網(wǎng)絡(luò)單兀(OpticalNetwork Unit, 0NU)組成,如圖1所示。OLT屬于接入網(wǎng)的業(yè)務節(jié)點端設(shè)備，ONU屬于用戶端設(shè)備。ODN不含任何電子器件及電子電源，全部由光纖和Switching設(shè)備等無源器件組成。其中Switching設(shè)備包括光分路器(Splitter)或陣列波導光柵(Arrayed WaveguideGrating, AffG) [2]。
[0003]迄今為止，PON網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與優(yōu)化引起了國內(nèi)外越來越多的關(guān)注。公開文獻[3]
[4]對PON網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化進行了深入研究，各自都存在以下優(yōu)缺點:
[0004]文獻[3]建立了一個以最小成本為目標的的混合整數(shù)線性模型(Mixed IntegerLinear Program, MILP),對樹形結(jié)構(gòu)的PON進行規(guī)劃與優(yōu)化設(shè)計。文中優(yōu)化了 Splitter的位置和規(guī)劃了 Splitter與ONU之間的連接情況，使得鏈路成本(包括光纖鏈路成本和鋪設(shè)光纖的人工成本)最小化。但是文中沒有考慮損耗條件的約束，因而文中的Switching設(shè)備只需要使用Splitter就能滿足ONU和OLT之間的信息傳輸。
[0005]在文獻[4]中，作者利用文中提出的整數(shù)線性規(guī)劃模型(Inter Linear Program,ILP)，可以對PON中提供的多個候選的Splitter位置進行優(yōu)化選擇。作為OLT和ONU之間的信息橋梁，Splitter的最優(yōu)位置可以減少OLT和ONU之間的鏈路成本。雖然文中優(yōu)化了Splitter的位置，但是忽略了損耗的約束，而且沒有考慮ONU的帶寬需求的滿足，沒有優(yōu)化收發(fā)機的成本。
[0006]參考文獻:
[0007][I]聶邵華.基于PON技術(shù)電信光纖接入網(wǎng)設(shè)計[D].吉林:吉林大學，2012.5:8-11.[0008][2] Brigitte Jaumard, Rejaul Chowdhury.Location and Al locationof Switching Equipment (Splitter/AWGs)in a WDM PON Network[J], ComputerCommunications and Networks (ICCCN), 2011, pp.1-2.[0009][3]Antonio Eira, Joao Pedro, Joao Pires.0ptimized Design of MultistagePassive Optical Network [J]，J.0PT.C0MMUN.NETff, VOL.4，N0.5，MAY2012, pp.402-411.[0010][4]Bin Lin, Lin Lin, Pinhan H0.Cascaded Splitter Topology Optimization inLRPON[J], IEEE ICC20120ptical networks and systems, pp.3105-3109.
【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明提出了一種面向PON規(guī)劃與優(yōu)化設(shè)計的方法，以成本(包括節(jié)點之間的鏈路成本和PON中的收發(fā)機成本)最小化為目標來進行PON網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計。為了使整個PON網(wǎng)絡(luò)的成本最小化，本發(fā)明建立了一個以最小成本為目標的混合性整數(shù)線性規(guī)劃模型,規(guī)劃了 ONU與Switching設(shè)備和Switching設(shè)備與OLT之間的連接情況,優(yōu)化了 Switching設(shè)備的類型和最佳候選位置。在對PON的規(guī)劃過程中，每個ONU的帶寬需求和損耗條件的約束都是考慮的兩個重要方面。損耗條件的約束能影響PON中Switching設(shè)備的類型選擇，從而影響目標函數(shù)中Switching設(shè)備的成本。在滿足ONU的帶寬需求的前提下,根據(jù)Splitter和AWG的屬性，還優(yōu)化了波長的使用數(shù)目，使用波長的數(shù)目直接影響了收發(fā)機的成本，因為PON中每使用一個波長就需要增加一組收發(fā)機。
[0012]在下文中提到的符號說明如下:
[0013]N:Ρ0Ν 中 ONU 的集合，SP {1,2，…，N}。
[0014]S:Ρ0Ν 中 Switching 設(shè)備的集合，即{I, 2,..., S}。
[0015]T:Ρ0Ν 中 Switching 類型的集合，即{I, 2,...，m,…，T}, I ~m 代表的是 Splitter輸出端口的類型(即分光比)，m+1~T代表的是AWG輸出端口的類型。
[0016]K =PON中提供的波長集合，即{I, 2，...，K}。
[0017]Bi =PON中ONU i的帶寬需求，且Bi≤R。
[0018]R:Ρ0Ν中波長上的線速率值。
[0019]Xi,」:是一個二元變量，表示ONU i與Switching j的連接情況。如果ONU i和Switching j相連則為I,否則為O。
[0020]ai；J:表示ONU i和Switching j相連的鏈路成本。
[0021]bj:表示Switching j和OLT相連的鏈路成本。
[0022]Ct:表示類型為t的Switching的成本。
[0023]β:表示單位光纖鏈路上的損耗。
[0024]y:表示單位光纖的鏈路成本。
[0025]d:表示每組收發(fā)機的成本，因為PON中每使用一個波長就要增加一組收發(fā)機。
[0026]zJ；t:是一個二元變量，假如PON中使用了 Switching j且類型為t則z」，t為1，否則為O。
[0027]gi；k:是一個二元變量，假如PON中ONU i使用到第k個波長則gi，k為1，否則為O。
[0028]Lt:表示類型為t的Switching的損耗系數(shù)。
[0029]Lmax:表不PON中允許的最大損耗預算。
[0030]Yj:是一個二元變量,假如PON中使用了 Switching j,即Switching j和OLT相連則y」為1，否則為O。
[0031]目標函數(shù):
【權(quán)利要求】
1.一種無源光網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法，其特征在于該方法具體是: 對無源光網(wǎng)絡(luò)建立了一個以最小成本為目標的混合性整數(shù)線性規(guī)劃模型:
【文檔編號】H04Q11/00GK103607670SQ201310549921
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】祁永敏, 胡小琴, 胡淼, 周雪芳, 李齊良 申請人:杭州電子科技大學