一种支持网络编码的无源光网络吞吐量提高方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种支持网络编码的无源光网络吞吐量提高方法，属于光纤接入网络 领域。
【背景技术】
[0002] 现今，随着网络运营商光纤到户架构的广泛部署，无源光网络成为了构建下一代 光纤接入网络以满足用户各种高带宽应用的关键基础设施。
[0003] 无源光网络通过光分裂器将一个光线路终端连接至多个光网络单元，实现点到多 点的连接。基于这样的结构，无源光网络上光网络单元之间的通信实现方式是：首先源光网 络单元通过共享的上行带宽将数据传输至光线路终端，接着再由光线路终端将收到的数据 广播至所有的光网络单元，最后目的光网络单元接收所收到的数据，而其它光网络单元则 将收到的数据丢弃。
[0004] 由于各种实际应用，如p2p文件共享、蜂窝网络和智能电网等的逐步出现，光网络 单元之间的通信量日益增多。为了有效的提高无源光网络上的吞吐量，基于网络编码技术 的光网络单元之间的通信方式得到了人们的普遍青睐。
[0005] 在网络编码方式下，如图1所示，光线路终端不再是简单的转发数据，而是将从两 个互为目的光网络单元的源光网络单元发出的数据包进行编码后发送。源光网络单元在收 到编码包后可以利用自己产生的数据包去解码编码包，进而获得数据。通过一次编码包的 传输代替原来的两次原始数据包的传输，可以有效的提高系统吞吐量。但由于这种方式需 要等待编码条件的形成（也即须有两个光网络单元向彼此发送数据时才可以进行编码）， 系统吞吐量的提升会受到一定的限制。为了突破吞吐量提升的瓶颈，需要对光网络单元内 部的数据进行整体调度，尽可能多的产生可编码的数据流，从而提高基于网络编码技术的 无源光网络上的吞吐量。
【发明内容】
[0006] 针对上述技术问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种支持网络编码的无源 光网络吞吐量提高方法，针对光网络单元内部的待传送数据分布情况进行整体调度，使得 各个光网络单元传递至光线路终端处的数据能够尽可能多的被编码，进而实现无源光网络 吞吐量增益的最大化。
[0007] 本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种支持网络编 码的无源光网络吞吐量提高方法，其中，无源光网络包括光分裂器、光线路终端和N个光网 络单元，N多2,光线路终端经光分裂器分别与各个光网络单元相连接；所述无源光网络吞 吐量提高方法在一个上行数据传输周期开始时执行，包括如下步骤：
[0008] 步骤001.分别针对N个光网络单元中的各个光网络单元，统计光网络单元所对应 的各个待选目的光网络单元，以及分别对应于各个待选目的光网络单元的待传送数据流的 数据大小，作为光网络单元的待传送数据分布情况，发送至光线路终端；其中，各个光网络 单元所分别对应各待选目的光网络单元的待传送数据流的数据大小均大于ο;
[0009] 步骤002.光线路终端针对来自N个光网络单元的待传送数据分布情况进行分析， 判断是否满足各个光网络单元所对应待选目的光网络单元数目均为N-1，且各待选目的光 网络单元的待传送数据流的数据大小均大于等于W niax，是则进入步骤003 ;否则判断是否满 足各个光网络单元分别所对应的各待选目的光网络单元均为其相邻光网络单元，是则进入 步骤004,否则进入步骤005 ;其中，1_为无源光网络中预设的光网络单元在一个上行数据 传输周期中的最大数据传输量；
[0010] 步骤003.光线路终端将N个光网络单元两两组合构成光网络单元对，然后各对 光网络单元中的两个光网络单元在上行数据传输周期中彼此相互传递大小为1_的数据流 汇总至光线路终端，光线路终端再针对各对数据流进行网络编码后传回至对应的光网络单 元，实现无源光网络吞吐量增益的最大化；
[0011] 步骤004.光线路终端基于解决二分图上最大带权匹配问题的Kuhn-Munkras算 法，针对N个光网络单元进行调度，在各个光网络单元分别所对应的待选目的光网络单元 中，调度确定各个光网络单元分别唯一对应的目的光网络单元，然后配对的各对光网络单 元在上行数据传输周期中互传数据以形成网络编码数据流，实现无源光网络吞吐量增益的 最大化；
[0012] 步骤005.光线路终端基于最大边带权独立集算法，针对N个光网络单元进行调 度，在各个光网络单元分别所对应的待选目的光网络单元中，调度确定各个光网络单元分 别唯一对应的目的光网络单元，然后配对的各对光网络单元在上行数据传输周期中互传数 据以形成网络编码数据流，实现无源光网络吞吐量增益的最大化。
[0013] 作为本发明的一种优选技术方案：所述无源光网络中，分别针对N个光网络单元 中的各个光网络单元，设置与之对应的N-I个数据缓冲区，用于存储该光网络单元分别向 其余N-I个光网络单元传输的待传送数据流；所述步骤001具体包括如下步骤：
[0014] 步骤00101.分别针对N个光网络单元中的每个光网络单元，将光网络单元所对应 的N-I个数据缓冲区中，数据大小大于0的各个待传送数据流所对应的各个光网络单元，作 为该光网络单元的待选目的光网络单元；
[0015] 步骤00102.分别针对N个光网络单元中的各个光网络单元，统计光网络单元所对 应的各个待选目的光网络单元，以及分别对应于各个待选目的光网络单元的待传送数据流 的数据大小，作为光网络单元的待传送数据分布情况，发送至光线路终端。
[0016] 作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤003包括如下步骤：
[0017] 步骤00301.判断无源光网络中光网络单元的个数N是否为偶数，是则进入步骤 00302,否则进入步骤00303 ;
[0018] 步骤00302.光线路终端针对N个光网络单元，任意调度组成#对光网络单元，然 '1 后各对光网络单元中的两个光网络单元在上行数据传输周期中彼此相互传递大小为1_的 数据流汇总至光线路终端，光线路终端再针对各对数据流进行网络编码后传回至对应的光 网络单元，实现无源光网络吞吐量增益的最大化； W-I
[0019] 步骤00303.光线路终端针对N个光网络单元，任意调度组成对光网络单元， 2 并余留一个光网络单元，该光网络单元可以从其待选目的光网络单元中任选一个，并向其 发送数据，以避免轮空，然后各对光网络单元中的两个光网络单元在上行数据传输周期中 彼此相互传递大小为Wniax的数据流汇总至光线路终端，光线路终端再针对各对数据流进行 网络编码后传回至对应的光网络单元，实现无源光网络吞吐量增益的最大化。
[0020] 作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤004包括如下步骤：
[0021] 步骤00401.构建一个带权二分图BG= (X，E，Y)，其中，X= {Ul}和￥= {Vl}均为 顶点集合，分别包括N个顶点，各顶点集合分别与无源光网络的顶点相对应，其中各顶点集 合中的各个顶点分别代表无源光网络N个顶点中的一个光网络单元，I