一种无源光网络优化方法
【专利摘要】本发明公开了一种无源光网络优化方法。本发明建立了一个以最小成本为目标的混合整数线性规划模型，规划了ONU与Switching设备和Switching设备与OLT之间的连接情况，优化了Switching设备的类型和最佳候选位置。在对PON的规划过程中，每个ONU的带宽需求和损耗条件的约束都是考虑的两个重要方面。损耗条件的约束能影响PON中Switching设备的类型选择，从而影响目标函数中Switching设备的成本。在满足ONU的带宽需求的前提下，根据Splitter和AWG的属性，还优化了波长的使用数目，使用波长的数目直接影响了收发机的成本。
【专利说明】一种无源光网络优化方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光纤通信【技术领域】,涉及无源光网络(Passive Optical Network,PON)优化【技术领域】，具体是一种对PON中Switching设备(Splitter/AWG)位置的优化和对PON中ONU使用的波长数目优化的方法。【背景技术】
[0002]近二十几年来，随着新的宽带应用的不断涌现，用户对宽带服务的需求也不断地增长。用户对网络带宽的强烈要求也促进了光网络的不断发展，同时也对光网络提出了新的、更高的要求。PON以其带宽宽、成本低、可靠性高、便于运行维护、接入用户多，传输距离远、易于升级等优点逐渐成为有线宽带接入的最佳选择之一，因此获得了广泛的应用[I] O PON是一个一点对多点的光接入网结构,它由光线路终端(Optical Line Terminal,0LT)、光分配网络(Optical Distribution Network,0DN)和用户端的光网络单兀(OpticalNetwork Unit, 0NU)组成,如图1所示。OLT属于接入网的业务节点端设备，ONU属于用户端设备。ODN不含任何电子器件及电子电源，全部由光纤和Switching设备等无源器件组成。其中Switching设备包括光分路器(Splitter)或阵列波导光栅(Arrayed WaveguideGrating, AffG) [2]。
[0003]迄今为止，PON网络的规划与优化引起了国内外越来越多的关注。公开文献[3]
[4]对PON网络规划与优化进行了深入研究，各自都存在以下优缺点:
[0004]文献[3]建立了一个以最小成本为目标的的混合整数线性模型(Mixed IntegerLinear Program, MILP),对树形结构的PON进行规划与优化设计。文中优化了 Splitter的位置和规划了 Splitter与ONU之间的连接情况，使得链路成本(包括光纤链路成本和铺设光纤的人工成本)最小化。但是文中没有考虑损耗条件的约束，因而文中的Switching设备只需要使用Splitter就能满足ONU和OLT之间的信息传输。
[0005]在文献[4]中，作者利用文中提出的整数线性规划模型(Inter Linear Program,ILP)，可以对PON中提供的多个候选的Splitter位置进行优化选择。作为OLT和ONU之间的信息桥梁，Splitter的最优位置可以减少OLT和ONU之间的链路成本。虽然文中优化了Splitter的位置，但是忽略了损耗的约束，而且没有考虑ONU的带宽需求的满足，没有优化收发机的成本。
[0006]参考文献:
[0007][I]聂邵华.基于PON技术电信光纤接入网设计[D].吉林:吉林大学，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.
【发明内容】
[0011]本发明提出了一种面向PON规划与优化设计的方法，以成本(包括节点之间的链路成本和PON中的收发机成本)最小化为目标来进行PON网络的规划设计。为了使整个PON网络的成本最小化，本发明建立了一个以最小成本为目标的混合性整数线性规划模型,规划了 ONU与Switching设备和Switching设备与OLT之间的连接情况,优化了 Switching设备的类型和最佳候选位置。在对PON的规划过程中，每个ONU的带宽需求和损耗条件的约束都是考虑的两个重要方面。损耗条件的约束能影响PON中Switching设备的类型选择，从而影响目标函数中Switching设备的成本。在满足ONU的带宽需求的前提下,根据Splitter和AWG的属性，还优化了波长的使用数目，使用波长的数目直接影响了收发机的成本，因为PON中每使用一个波长就需要增加一组收发机。
[0012]在下文中提到的符号说明如下:
[0013]N:Ρ0Ν 中 ONU 的集合，SP {1,2，…，N}。
[0014]S:Ρ0Ν 中 Switching 设备的集合，即{I, 2,..., S}。
[0015]T:Ρ0Ν 中 Switching 类型的集合，即{I, 2,...，m,…，T}, I ~m 代表的是 Splitter输出端口的类型(即分光比)，m+1~T代表的是AWG输出端口的类型。
[0016]K =PON中提供的波长集合，即{I, 2，...，K}。
[0017]Bi =PON中ONU i的带宽需求，且Bi≤R。
[0018]R:Ρ0Ν中波长上的线速率值。
[0019]Xi,」:是一个二元变量，表示ONU i与Switching j的连接情况。如果ONU i和Switching j相连则为I,否则为O。
[0020]ai；J:表示ONU i和Switching j相连的链路成本。
[0021]bj:表示Switching j和OLT相连的链路成本。
[0022]Ct:表示类型为t的Switching的成本。
[0023]β:表示单位光纤链路上的损耗。
[0024]y:表示单位光纤的链路成本。
[0025]d:表示每组收发机的成本，因为PON中每使用一个波长就要增加一组收发机。
[0026]zJ；t:是一个二元变量，假如PON中使用了 Switching j且类型为t则z」，t为1，否则为O。
[0027]gi；k:是一个二元变量，假如PON中ONU i使用到第k个波长则gi，k为1，否则为O。
[0028]Lt:表示类型为t的Switching的损耗系数。
[0029]Lmax:表不PON中允许的最大损耗预算。
[0030]Yj:是一个二元变量,假如PON中使用了 Switching j,即Switching j和OLT相连则y」为1，否则为O。
[0031]目标函数:
【权利要求】
1.一种无源光网络优化方法，其特征在于该方法具体是: 对无源光网络建立了一个以最小成本为目标的混合性整数线性规划模型:
【文档编号】H04Q11/00GK103607670SQ201310549921
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月7日 优先权日:2013年11月7日
【发明者】祁永敏, 胡小琴, 胡淼, 周雪芳, 李齐良 申请人:杭州电子科技大学