[发明专利]基于光纤-无线融合的可抗毁无源光网络规划方法

说明书

技术领域

本发明属于通信网络技术领域，特别涉及一种基于光纤-无线融合的可抗毁无源光网络规划方法。 

背景技术

作为用户终端与骨干网的“接口”，接入网负责聚合用户业务并上传至骨干网，同时将来自骨干网的业务传送给用户终端。传统的接入网技术，如数字用户线DSL，通常提供下行1.5Mb/s和上行128kb/s的非对称传输带宽，无法满足视频点播、在线游戏等多媒体业务的高带宽需求。虽然新兴的VDSL技术能支持下行50Mb/s的传输带宽，但其有限的传输距离，约500m，这就极大地限制了接入网的覆盖范围。随着光纤通信及波分复用等技术的日益成熟，骨干网带宽容量呈现前所未有的增长趋势。目前，骨干网运营商可提供超过40Gb/s的链路带宽，并承诺将继续提高骨干网带宽容量。这使得覆盖“最后一公里”的接入网逐渐成为用户终端与骨干网之间的带宽瓶颈，未来宽带接入网的设计将面临更大挑战。 

无源光网络（PON）可为用户提供高带宽接入服务并具有较好的传输稳定性，被公认为下一代宽带接入的理想技术之一。如图1所示，典型的无源光网络呈现树状拓扑结构，多个光网络单元（ONU）经由分支光纤、光分路器和主干光纤连接到一个共同的光线路终端（OLT）。不同ONU之间通过时分复用技术共享主干光纤的波长信道，并由OLT决定分配给每个ONU的带宽容量。目前的两个典型无源光网络标准：以太网无源光网络（EPON）和吉比特无源光网络（GPON），可在20km的传输范围内分别实现上/下行1.25Gbp/1.25Gbp和1.244Gbps/2.488Gbps的带宽容量，而下一代无源光网络将在100km的传输范围内提供10Gb/s上/下行带宽容量。 

可见，无源光网络承载着大量的高速数据流，一旦光纤发生故障将大致大量业务中断，造成无法估量的经济损失。因此，网络抗毁能力一直被认为是无源光网络的关键技术之一。现有的可抗毁无源光网络技术大多采用复制光纤的方法来应对分支光纤故障，即在每个ONU和光分路器之间配置额外的分支光纤，当其中一条分支光纤发生故障时，可将ONU的业务切换到另外一条分支光纤上传输。另有部分研究考虑在不同的ONU之间部署备用光纤，通过备用光纤实现不同ONU之间的业务倒换。尽管如此，这些方法通常要求较高的光纤部署成本，并且由于地理环境制约，部署额外光纤的方法可能无法有效实施。如何在改善无源光网络抗 毁能力的同时降低额外的网络部署成本成为无源光网络规划中亟待解决的关键问题之一。 

发明内容

为突破现有无源光网络抗毁技术在成本收益方面普遍存在的局限性，本发明提出一种基于光纤-无线融合的可抗毁无源光网络规划方法FPMC，目的是应对无源光网络中典型的单分支光纤故障。 

为实现上述目的，本发明是这样实现的： 

基于光纤-无线融合的可抗毁无源光网络规划方法是：通过为每个光网络单元ONU配置无线功能模块并在网络前端部署无线路由器形成无线网状网，每个工作光网络单元ONU将被分配一个或多个备用光网络单元ONU；当一条分支光纤发生故障时，连接中断的工作光网络单元ONU可将其业务通过前端的无线备用路径转移到其备用光网络单元ONU；然后，备用光网络单元ONU将使用剩余容量承载来自工作光网络单元ONU的业务并上传给光线路终端OLT；在满足无线备用路径跳数限制及业务量完全保护的条件下，最小化无线路由器部署成本；具体步骤如下： 

步骤1：将整个网络区域划分成M×M个网格单元，并以每个网格单元的中心作为放置无线路由器的可能位置； 

步骤2：设R_k表示当前将要放置的一个无线路由器，所有未放置无线路由器的网格单元均可作为无线路由器R_k的候选位置；在满足无线备用路径跳数限制的情况下，计算出R_k放在每个候选位置上得到的每个工作光网络单元ONU新增的备用光网络单元ONU集合，并进一步计算出每个光网络单元ONU新增的被保护业务量； 

步骤3：计算出整个网络新增的被保护业务量；根据每个候选位置上无线路由器R_k的部署成本，进一步计算出每个候选位置放置无线路由器的成本效率，即新增的被保护业务量与无线路由器部署成本的比值； 

步骤4：找出成本效率最大的候选位置作为无线路由器R_k的最佳放置位置；更新网络中每个无线路由器节点和光网络单元ONU节点之间的最小无线跳数；更新每个光网络单元ONU已获得保护的业务量； 

步骤5：判断是否网络中所有光网络单元ONU均已获得完全保护；如果是，转向步骤6，否则，返回步骤2，放置新的无线路由器；