基于效用函数的无源光网络动态带宽分配算法

摘要/Abstract

摘要： 为解决无源光网络由于传播距离较远而导致传播时延较长、信道利用率较低的问题，提出一种基于效用函数的无源光网络动态带宽分配算法。在无源光网络上行数据传输方向上，凭借光线路终端规律性地轮询各光分配网，获取上行带宽的请求信息。在无源光网络下行数据传输方向上，光线路终端把光网络的下行业务分组装入帧，并以广播的形式进行数据传输，结合此特点，利用带宽分配与微观经济学之间的相似度。以传输功率和传输信号增益，建立基于效用函数的分配问题优化模型，并通过路由器矩阵及其逆矩阵对该问题模型进行求解，得出各链路的最优传输速率，实现无源光网络动态带宽分配。实验结果表明，所提算法的信道利用率较高且时延抖动较低，能够有效提升网络动态实时性。

关键词: 无源光网络, 传输信号增益, 效用函数, 动态带宽分配, 路由器层

Abstract: In order to solve the problems of long propagation delay and low channel utilization in passive optical networks due to long propagation distance， a dynamic bandwidth allocation algorithm for passive optical networks based on utility function is proposed. In the uplink data transmission direction of passive optical network， the optical line terminal regularly polls each optical distribution network to obtain the request information of uplink bandwidth. In the downlink data transmission direction of passive optical network， the optical line terminal loads the downlink service packets of optical network into frames and transmits data in the form of broadcasting. Combined with this feature， the similarity between bandwidth allocation and microeconomics is used. Based on the transmission power and transmission signal gain， an optimization model of allocation problem based on utility function is established， and the problem model is solved by router matrix and its inverse matrix to obtain the optimal transmission rate of each link and realize the dynamic bandwidth allocation of passive optical network. Experimental results show that the proposed algorithm has high channel utilization and low delay jitter， and can effectively improve the dynamic real-time performance of the network.

Key words: passive optical network, transmission signal gain, utility function, dynamic bandwidth allocation, router layer

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