[发明专利]光无线混合宽带接入网的自适应延迟感知节能方法

说明书

本发明公开了应用于光无线混合宽带接入网中的自适应延迟感知节能方法。现有光网络单元休眠能有效提高光无线混合宽带接入网的能量效率，但连续休眠网关的能量效率不高，同时会增加系统数据包的延迟。因此，本发明在光无线混合宽带接入网的下行方向，光网络单元根据数据包的到达率自适应选择休眠周期增长速率，从而充分利用数据包的延迟容忍度；上行方向，多网关均衡负载的无线网状网络可以减小光网络单元休眠带来的路径重建的延迟和拥塞，从而使网络中的延迟降低。本发明所提出的方法能够在满足数据包延迟的同时，使网络的能量效率达到最大。

技术领域

本发明涉及光无线混合宽带接入网节能机制技术，特别涉及带有延迟容忍控制的节能机制方法。

背景技术

区别于传统的数字用户线(Digital Subscriber Line,xDSL)、电缆调制解调器(Cable Modem,CM)、无线蜂窝网络、光纤到户(Fiber To The Home,FTTH)、无线网状网络(Wireless Mesh Network,WMN)等接入技术，光无线混合宽带接入网(Hybrid Optical-Wireless Broadband Access Networks,HOWBAN)兼具了无源光网络(Passive OpticalNetwork,PON)的高带宽、低损耗、长距离、高可靠特性及WMN的灵活、经济特性，得到国内外研究人员的广泛关注，其由始于中心局端的光线路终端(Optical Line Terminal,OLT)止于光网络单元(Optical Network Unit,ONU)的PON部分及多个无线Mesh路由器构成的前端无线网状网络组成，随着HOWBAN的发展，出现了融合ONU和无线Mesh路由器功能特性的网关节点，如图1所示。上行方向，用户通过前端WMN中的无线Mesh路由器接入网络，采用多跳的方式将数据传送至网关节点，进而，把数据包发送给OLT从而进入互联网；下行方向，来自互联网中的数据包到达OLT，OLT将会采用广播的方式把数据包发送到网关节点，通过多跳转发的方式到达用户所属的无线路由器，最终将数据包发送给用户。可见，HOWBAN有效地克服了PON组网不灵活、铺设费用较高及WMN带宽低、损耗大、距离短、可靠性差的问题，是未来接入网发展的一个主流方向。目前，采用基于IEEE 802.11s标准的WMN和基于时分复用无源光网络(Time-Division Multiplexing Passive Optical Network,TDM-PON)的HOWBAN得到了国内外学术界及产业界的广泛关注。

与其他接入网类似，能耗问题是制约HOWBAN大规模推广的关键问题之一。统计结果表明信息通信技术(Information And Communication Technology,ICT)的能量消耗约占全球总能耗的8％，其中通信网络消耗ICT约30％的能量，且接入网消耗整个通信网络的75％的能量，然而其设备的利用率却小于15％。虽然，增加网关的休眠时间能够有效提高HOWBAN的能量效率；但是，对于数据驱动的网关节点来说，如果在其处于空闲的时候就立即进入休眠，那么，受到数据突发特性的影响，网关节点将频繁地在休眠和工作状态之间进行切换，需要消耗大量的能量；此外，对采用连续休眠的方式，网关节点需要在每次休眠的间隙进行信息交换，也需要消耗了大量的能量，例如，对于前述应用场景来说，TDM-PON中多点控制协议(Multi Point Control Protocol,MPCP)规定网关最大的休眠时间不能超过50ms，连续休眠的网关在每次休眠开始都需要唤醒和OLT交换消息，使能量效率降低；同时，休眠的网关将会使Mesh节点(Mesh Point,MP)重新选择路径，增大WMN的开销和数据包的延迟；WMN中的用户分布不均匀，流量分布也不均匀，突发流量也会导致部分网关拥塞，部分网关休眠将会使网关的拥塞更严重。显然，HOWBAN中的能量问题受到多个方面因素的影响，其中包括用户分布状态、负载均衡程度、网关负载状态等。