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专利号: 2016101180388
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于节点相关性及ONU模块化休眠的低能耗网络设计方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:S1:初始化网络中ONU状态,根据网络中ONU当前的工作负载 将ONU节点分成以下三类集合:SS低负载ONU节点集,MS中负载ONU节点集以及HS重负载ONU节点集;

S2:对于一个新到达网络的业务,采用基于概率的目标节点选取方案,用户通过与其最邻近的无线路由器接入到网络,每个无线路由器都会相应的维护一张它到每个ONU的路由表,无线路由器根据路由表项中每个ONU当前的工作负载以概率选择相应集合的ONU作为目的节点;

所述基于概率的目标节点选取方案即对于ONU当前的工作负载,以概率P=0选择SS的ONU作为目的节点,以概率Ps选择MS中的ONU作为目的节点,以概率1-Ps选择HS中的ONU作为目的节点;在集合MS中,将各ONU当前工作负载由小到大进行排序得到序列Nm表示集合MS中的ONU个数,进而获取各ONU当前工作负载总和:

因而对于集合MS中的任意一个ONUj,新到

来的业务以该ONU为目的节点的概率为:

在集合HS中,定义新到来业

务选择任意ONU作为目的节点的概率均等,即: 其中Nh表示集合HS中的ONU个数;

S3:完成对业务进行选路后,对于网络中的任意满足休眠条件的ONU,使该ONU进入休眠状态,这时进入休眠状态的ONU本身携带的负载将通过前端的网状网转移到另外的处于激活状态的ONU上,即网络中第一次负载转移;

S4:采用定义节点相关性的方案,获取融合网络前端无线侧各个无线路由器与休眠ONU相关程度的大小,使休眠ONU连带其无线路由器同时休眠;其中,相关性定义为:路径相关系数和业务相关系数;

在步骤S4中,所述路径相关系数Rp是定义为以第j个休眠ONU为目的节点且通过无线节点i的路径个数 与总的路径个数Np的比值:式中N表示网络中ONU个数,n表示参与轮询的ONU个

数,αk表示第k个ONU是否为被OLT进行轮询的ONU,αk=0表示该ONU不参与OLT轮询,αk=1表示该ONU参与轮询,Nw表示网络中无线路由器个数;所述业务相关系数Rs定义为以第j个休眠ONU为目的节点且通过无线节点i的业务 与总的业务个数Ns的比值,即 进而定义任意无线节点i与第j个休眠ONU的总相关系数:并结合不同ONU集中任意

ONU节点的被选取概率,定义在MS中的任意的无线节点i与第j个休眠ONU的概率相关系数为:同理定义在HS中的任意的无

线节点i与第j个休眠ONU的概率相关系数为:

S5:采用负载均衡的方案,令OLT对激活状态ONU的负载量控制调度,通过前端无线多跳网状网在ONU之间进行第二次负载转移使网络中所有处于激活状态下的ONU达到负载均衡,从而使参与轮询的ONU具备近似的负载量;

S6:采用PON中ONU模块化休眠思想,通过关闭ONU内完成数据发送和接收的功能模块降低能耗,并结合无线侧获取全网能耗总和。

2.根据权利要求1所述的一种基于节点相关性及ONU模块化休眠的低能耗网络设计方法,其特征在于:在步骤S1中,所述ONU节点集中的低负载节点集、中负载节点集及高负载节点集分别定义为: 及 其中 表示第k个ONU的当前工作负载,TConu表示ONU容量,LW表示休眠门限值。

3.根据权利要求1所述的一种基于节点相关性及ONU模块化休眠的低能耗网络设计方法,其特征在于:所述每个无线路由器都会相应的维护一张它到每个ONU的路由表指各ONU均连接一个网关节点构成融合型ONU,无线路由器在为业务进行路由时会根据对应路由表里到每个融合型ONU的具体路径进行数据包转发;所述第一次负载转移指将融合网络中的ONU分为满足休眠条件的ONU集合以及激活状态的ONU集合,分别用V1,V2表示,利用匈牙利算法在这两类ONU集合构成的二分图中找出休眠ONU集,即集合V1的最大匹配并对其进行负载转移,使满足休眠条件的ONU本身携带的负载通过前端多跳网状网转移到其余处于激活状态的ONU上。

4.根据权利要求1所述的一种基于节点相关性及ONU模块化休眠的低能耗网络设计方法,其特征在于:在步骤S5中,所述第二次负载转移即OLT对网络处于激活状态的ONU进行轮询前,首先将网络中处于激活状态的ONU工作负载由小到大排序,用ONU1,ONU2,ONU3.....ONUn-1,ONUn表示,选取最大负载ONUn及最小负载ONU1,其负载转移量为转移后ONUn与ONU1的工作负载分别为:和 同理以相同的方案选取

ONU2及ONUn-1进行负载转移直至第一次循环结束并最终满足条件 其

中ΔWC表示所设定的差值门限差值。

5.根据权利要求1所述的一种基于节点相关性及ONU模块化休眠的低能耗网络设计方法,其特征在于:在步骤S6中,所述ONU模块化休眠思想定义为在一次轮询周期 发射机仅需在每一次轮询周期OLT为其分配的上行时隙里唤醒并发送上行数据,其余时间进入休眠状态从而达到节能目的,其中 表示第l个ONU所分配到的上行传输时隙大小,Tg表示保护时隙;发射机休眠时长为 Toh表示同步时延;对于接收机,在每一次轮询周期中,以所有参与轮询的ONU的最小的负载作为除它之外的所有ONU的在上行发送的负载量,从而估计OLT为其发送gate帧的到来时间来打开接收机接收gate帧,并根据上行中心调度UCS机制,在OLT为其分配的上行传输时隙内接收下行数据,其余时刻休眠,接收机休眠时长为:式中R表示ONU的上

行发送速率,ΔWC表示所设定的差值门限差值。

6.根据权利要求5所述的一种基于节点相关性及ONU模块化休眠的低能耗网络设计方法,其特征在于:在步骤S6中,所述全网能耗总和为PON侧ONU总能耗及无线侧无线路由器总能耗之和;假设网络中共N个ONU,参与轮询的ONU个数为n,则一个轮询周期的ONU总能耗为其中Esleep表示休眠状态能耗,计算式为Esleep=Tcycle×Psleep;

Ensleep表示参与轮询的ONU能耗,由发送上行数据的能耗、ONU发射机接收机均关闭的能耗以及发射机关闭,接收机打开的能耗三部分组成,表达式为:式中 表示OLT为ONU分配的上行时隙,Pactive表示激活状态下的ONU功耗, 表示仅接收机打开,发射机关闭时的ONU功耗;假设网络中无线路由器个数为Nw,无线路由器工作状态功耗为 休眠状态功耗为 与任意ONU相关的休眠无线路由器的个数分别为N1,N2...NN-1,NN,则一次轮询周期前端无线侧的能耗同样由两部分组成:无线路由器工作状态的能耗 及休眠状态的能耗 其中,工作状态的无线路由器总能耗为:αk表示第k个ONU是否为被OLT进行轮询的ONU,

休眠状态的总能耗为:

二者相加即可得无线侧无线路由器总能耗为: