FiWi網(wǎng)絡動態(tài)帶寬分配與負載均衡算法研究.pdf

1、隨著網(wǎng)絡電話、網(wǎng)絡電視、視頻直播等為代表的高帶寬消耗的多媒體應用在日常生活中爆炸性的增長，無線接入網(wǎng)絡的速率也需要大幅的提升。以光纖網(wǎng)絡和無線接入網(wǎng)絡技術融合而成的FiWi(Fiber-Wireless)網(wǎng)絡技術既具有光纖網(wǎng)絡的高帶寬和高可靠性，又能提供靈活、移動、低成本的無線接入能力，具有廣闊應用前景。由于FiWi網(wǎng)絡中客戶端業(yè)務負載一般具有突發(fā)性和不穩(wěn)定性，很難對其帶寬需求進行有效的提前預測。且FiWi網(wǎng)絡不一定總是能提供足夠的帶寬

2、來滿足所有客戶端用戶的帶寬需求。因此，需要高效、公平的動態(tài)帶寬分配(Dynamic Bandwidth Allocation，DBA)機制來提升FiWi網(wǎng)絡的信道利用率等性能指標。另一方面，F(xiàn)iWi網(wǎng)絡中由ONU(Optical Network Unit)與無線多跳接入網(wǎng)中路由器融合而成的網(wǎng)關作為后端光纖網(wǎng)絡與前端無線接入網(wǎng)絡融合的關鍵部分，其負載均衡對提升FiWi網(wǎng)絡性能具有重要的意義?，F(xiàn)有FiWi網(wǎng)絡中網(wǎng)關的負載均衡機制中，各個無線

3、接入/路由器節(jié)點的控制復雜度較高，而且在網(wǎng)絡擁塞或者鏈路斷開等情況下，需要進行耗時的重路由過程，增加了業(yè)務等待時間，無法保障時延敏感業(yè)務的QoS(Quality of Service)需求。
　　基于上述背景，本文的主要工作包括兩個方面。一方面是針對EPON(Ethernet Passive Optical Network)和WLAN（Wireless Local Area Networks）構成的FiWi網(wǎng)絡提出了一種分級DBA

4、機制。由OLT(Optical line terminal)執(zhí)行的第1級DBA機制引入剩余帶寬比例因子，綜合考慮各個ONU-AP的優(yōu)先級、實際業(yè)務負載以及多個歷史輪詢周期內(nèi)ONU-AP實際獲得的帶寬比例等多個因素為各個ONU-AP分配帶寬資源，以解決多個輪詢周期內(nèi)各用戶分配的帶寬資源與其權值不匹配而產(chǎn)生的不公平問題。第2級DBA則主要從保證不同業(yè)務優(yōu)先級和提高信道利用率的角度，聯(lián)合考慮業(yè)務優(yōu)先級、帶寬請求比例和網(wǎng)絡負載進行帶寬分配，解決

5、帶寬分配中的業(yè)務QoS保證和信道帶寬浪費問題。本文提出的DBA算法不限定具體的帶寬資源類型，具有良好的通用性。仿真結果顯示本文提出的分級DBA機制可以獲得很好的比例公平性，信道利用率和吞吐量。
　　另一方面，本文在FiWi網(wǎng)絡中引入軟件定義網(wǎng)絡架構，提出了一種考慮到多種類型業(yè)務QoS的負載均衡算法。在該算法中，根據(jù)不同類型業(yè)務對時延和負載的不同需求，根據(jù)網(wǎng)絡中鏈路的時延、可用帶寬以及丟包率等，為不同QoS需求的業(yè)務選擇不同的路徑。