張　娜

(西昌學(xué)院汽車與電子工程學(xué)院　四川 西昌615013 )

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WLAN與EPON融合接入網(wǎng)上行帶寬分配算法

張娜

(西昌學(xué)院汽車與電子工程學(xué)院四川 西昌615013 )

為了提高帶寬的利用率，提出一種WLAN與EPON融合接入網(wǎng)上行帶寬分配算法。該算法將無線終端接入的業(yè)務(wù)分為不同的服務(wù)等級(jí)，以實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)QoS保證。首先，ONU-AP給各個(gè)無線終端STA分配帶寬，采用IEEE802.11E協(xié)議的簡(jiǎn)單調(diào)度算法給語音業(yè)務(wù)和一般數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分配帶寬，利用視頻流的平均速率估算視頻業(yè)務(wù)的傳輸帶寬。其次，光線路終端OLT給各個(gè)ONU-AP分配帶寬，OLT根據(jù)語音業(yè)務(wù)速率和當(dāng)前視頻業(yè)務(wù)流量分別估算語音、視頻業(yè)務(wù)在下一個(gè)輪詢周期的帶寬，并將剩余帶寬在重負(fù)載終端中二次分配，最后給一般數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分配帶寬。通過仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：與傳統(tǒng)算法相比，該算法的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延和丟包率明顯降低，實(shí)現(xiàn)了帶寬資源的合理分配。

無線局域網(wǎng)以太無源光網(wǎng)絡(luò)帶寬分配算法仿真

0　引　言

無線局域網(wǎng)WLAN能夠?yàn)橐苿?dòng)用戶提供靈活的、隨時(shí)隨地的接入服務(wù)，因此，將無線局域網(wǎng)技術(shù)與現(xiàn)行的有線通信網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，可以滿足移動(dòng)用戶多樣化的接入需求，提供良好的語音、圖像和數(shù)據(jù)服務(wù)。在有線通信網(wǎng)絡(luò)中，以太無源光網(wǎng)絡(luò)EPON具有故障率低、結(jié)構(gòu)靈活等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是下一代光纖入戶的首選方案。因此，將WLAN與EPON進(jìn)行融合組網(wǎng)，一直是寬帶接入網(wǎng)研究的熱點(diǎn)[1]。

在WLAN與EPON融合接入網(wǎng)中，如何有效分配上行帶寬是研究的重點(diǎn)。在WLAN帶寬分配中，IEEE802.11E協(xié)議提出了一種簡(jiǎn)單調(diào)度算法[2]分配上行帶寬，該算法僅適合為固定比特率的業(yè)務(wù)分配帶寬，不適合為變化比特率的業(yè)務(wù)分配帶寬。為此，人們開始研究如何改善IEEE802.11E的簡(jiǎn)單調(diào)度算法以適應(yīng)變化比特率業(yè)務(wù)的帶寬分配[3-5]。這些算法雖然對(duì)自適應(yīng)交織輪詢算法IPACT進(jìn)行了改進(jìn)，但是在本質(zhì)上都是采用“先報(bào)告后授權(quán)GAR(GrantAfterReport)”的方式分配上行帶寬，并且在按照優(yōu)先級(jí)分配帶寬時(shí)對(duì)剩余帶寬的利用不夠充分，造成了一定的資源浪費(fèi)。為了更加合理地利用上行帶寬，提高帶寬的利用效率，本文在借鑒以上算法優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了一種WLAN與EPON融合接入網(wǎng)上行帶寬分配算法，區(qū)分不同的業(yè)務(wù)等級(jí)，在對(duì)語音業(yè)務(wù)、視頻業(yè)務(wù)的帶寬進(jìn)行合理預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，采用“先授權(quán)后報(bào)告GBR(GrantBeforeReport)”的方式分配上行帶寬，減少網(wǎng)絡(luò)延時(shí)，提高系統(tǒng)的吞吐量。最后采用網(wǎng)絡(luò)仿真軟件NS-2構(gòu)建仿真平臺(tái)，通過仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證本文算法的有效性和可行性。

1　融合接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)

目前，WLAN與EPON的組網(wǎng)方式分基于射頻ROF(RadioOverFiber)[6]和基于基帶BOF(BasebandOverFiber)[7]兩種。考慮到BOF融合方式具有QoS服務(wù)質(zhì)量保證、覆蓋范圍大、易于技術(shù)實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。因此，本文選用BOF方式完成WLAN與EPON的融合接入，其融合接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。WLAN采用基礎(chǔ)式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，無線接入節(jié)點(diǎn)AP與EPON的ONU整合成一個(gè)設(shè)備ONU-AP，在ONU-AP的內(nèi)部，ONU與AP之間用以太接口相連，并將WLAN網(wǎng)絡(luò)配置為點(diǎn)到多點(diǎn)模式，實(shí)現(xiàn)一個(gè)基站對(duì)其范圍內(nèi)的多個(gè)終端用戶STA的服務(wù)。

圖1　基于BOF的WLAN與EPON融合接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)

2　上行帶寬分配算法

融合接入網(wǎng)的上行帶寬分配過程如圖2所示，整個(gè)過程分為兩步：一是ONU-AP給各個(gè)無線用戶終端STA分配帶寬；二是光線路終端OLT(OpticalLineTerminal)給各個(gè)ONU-AP分配帶寬。ONU-AP的接入控制模塊按照一定準(zhǔn)則判斷是否允許新業(yè)務(wù)的接入[8]，并為不同優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)分配帶寬；OLT根據(jù)ONU-AP中各個(gè)隊(duì)列緩沖區(qū)的長(zhǎng)度，為不同的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列分配不同的授權(quán)傳輸窗口。在整個(gè)帶寬分配中，ONU-AP既是帶寬的分配者，又是帶寬的申請(qǐng)者，因此，帶寬計(jì)算過程主要集中在ONU-AP中，從而使得系統(tǒng)的計(jì)算復(fù)雜度和信令開銷大大降低。

圖2　融合接入網(wǎng)上行帶寬分配過程

2.1ONU-AP對(duì)STA的帶寬分配算法

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)無線終端用戶不同業(yè)務(wù)的QoS保證，整個(gè)上行帶寬的分配采用IEEE802.11E協(xié)議[9]。無線終端用戶按照優(yōu)先級(jí)從高到低傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)有語音業(yè)務(wù)AC_VO、視頻業(yè)務(wù)AC_VI和一般數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)AC_BE。按照IEEE802.11E協(xié)議，STAi向ONU-AP申請(qǐng)帶寬時(shí)傳送的業(yè)務(wù)流參數(shù)TSPEC(TrafficSpecification)的各元素有：最大服務(wù)間隔為MSIi(MaximumServiceInterval)、信標(biāo)幀間隔為BI(BeaconInterval)、最大MAC服務(wù)數(shù)據(jù)單元MSDU大小為M、平均MAC服務(wù)數(shù)據(jù)單元MSDU大小為L(zhǎng)i、最小物理層傳輸速率為RiPHY，傳輸語音業(yè)務(wù)的速率為ρi。設(shè)在非競(jìng)爭(zhēng)期CFP內(nèi)，承載語音業(yè)務(wù)的各STA歸屬于集合為W，承載視頻業(yè)務(wù)的各STA歸屬于集合為Y，ONU-AP對(duì)STA的帶寬分配步驟如下：

(1) 計(jì)算公共服務(wù)間隔SI

取各STA的MSIi的最小值，并選取信標(biāo)幀間隔BI的可用因數(shù)，使得小于或等于MSIi的最小值。例如：有3個(gè)STA申請(qǐng)帶寬，它們的最大服務(wù)間隔MSI分別為80、70、60ms，信標(biāo)幀間隔BI為100ms，則最小的MSI為60ms，而100ms的可用因素為50，因此選取公共服務(wù)間隔為50ms。計(jì)算公式如下：

(1)

式中，n為自然數(shù)，n=1,2,3,…。

(2) 計(jì)算TXOP

分別計(jì)算語音業(yè)務(wù)流和視頻業(yè)務(wù)流的傳輸時(shí)間段TXOP。

① 語音業(yè)務(wù)流的TXOPi

按照IEEE802.11E協(xié)議的簡(jiǎn)單調(diào)度算法，可計(jì)算語音業(yè)務(wù)的TXOPi為：

(2)

式中，O是傳輸開銷，符號(hào)「·?為向上取整。

② 視頻業(yè)務(wù)流的TXOPi

雖然視頻業(yè)務(wù)流的速率是變化的，但是它的速率具有一定的相關(guān)性，可以根據(jù)當(dāng)前的業(yè)務(wù)流量預(yù)測(cè)出下一個(gè)很短時(shí)間內(nèi)的視頻業(yè)務(wù)流量[10]。下面將IEEE802.11E協(xié)議的簡(jiǎn)單調(diào)度算法進(jìn)行適應(yīng)性改進(jìn)，用于估算下一次輪詢時(shí)應(yīng)分配給視頻業(yè)務(wù)的帶寬。在計(jì)算中，為了接入更多業(yè)務(wù)流，采用視頻業(yè)務(wù)流的平均速率。

設(shè)本次輪詢時(shí)視頻業(yè)務(wù)流開始和結(jié)束的隊(duì)列長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)star、Lend，在本次輪詢時(shí)間段SI內(nèi)發(fā)送的分組MSDU個(gè)數(shù)為N，則在時(shí)間段SI內(nèi)視頻業(yè)務(wù)流的隊(duì)列長(zhǎng)度為：

Q=Lend+N-Lstar

(3)

(4)

那么，可以預(yù)測(cè)下一個(gè)輪詢周期內(nèi)視頻業(yè)務(wù)流的平均速率為：

(5)

可以計(jì)算出下一個(gè)輪詢周期內(nèi)分配給視頻業(yè)務(wù)流的傳輸時(shí)間為：

(6)

式中，O是傳輸開銷，符號(hào)「·?為向上取整。

(3) 計(jì)算非競(jìng)爭(zhēng)期CFP的時(shí)間長(zhǎng)度

設(shè)在輪詢周期的時(shí)間段SI內(nèi)，競(jìng)爭(zhēng)期CP占用的比率為γ(0<γ<1)，則非競(jìng)爭(zhēng)期CFP可分配的時(shí)間長(zhǎng)度為：

TCFP=(1-γ)×SI

(7)

(4) 上行帶寬分配策略

在競(jìng)爭(zhēng)期CP內(nèi)，采用IEEE802.11E協(xié)議的簡(jiǎn)單調(diào)度算法傳輸一般數(shù)據(jù)AC_BE業(yè)務(wù)流，這里不再贅述；非競(jìng)爭(zhēng)期CFP內(nèi)帶寬的分配分為以下兩種情況：

此時(shí)，上行接入帶寬滿足所有業(yè)務(wù)流的傳輸需求，因此，可按照各業(yè)務(wù)的實(shí)際帶寬需求分配上行帶寬。

此時(shí)，上行接入帶寬不能滿足所有業(yè)務(wù)流的傳輸需求，因此，按照QoS服務(wù)等級(jí)，優(yōu)先分配帶寬給所有語音業(yè)務(wù)流AC_VO，然后再將剩余帶寬分配給視頻業(yè)務(wù)流AC_VI，并將傳輸視頻業(yè)務(wù)流的無線終端STA分為輕負(fù)載和重負(fù)載兩種，先滿足輕負(fù)載的傳輸帶寬需求，再滿足重負(fù)載的傳輸帶寬需求。

設(shè)傳輸視頻業(yè)務(wù)流的無線終端有N個(gè)，那么滿足所有語音業(yè)務(wù)流后將剩余的帶寬進(jìn)行平均分配，每個(gè)業(yè)務(wù)流分配到的帶寬TXOPtemp為：

(8)

a) 若TXOPtemp≥TXOPi(i∈Y)時(shí)，表明每個(gè)視頻業(yè)務(wù)流分得的帶寬完全滿足其傳輸需求，此時(shí)的無線終端為輕負(fù)載，因此可按照每個(gè)視頻流的實(shí)際需求分配上行帶寬。

b) 若TXOPtemp

(9)

(5) 新業(yè)務(wù)接入控制

設(shè)當(dāng)前已有k個(gè)業(yè)務(wù)流，如果第k+1個(gè)業(yè)務(wù)流需要申請(qǐng)上行帶寬進(jìn)行傳輸，則第k+1個(gè)業(yè)務(wù)流需要滿足以下條件才能被系統(tǒng)接納：

(10)

式中，SI是公共服務(wù)間隔，TXOPk+1是第k+1個(gè)業(yè)務(wù)流申請(qǐng)的上行傳輸時(shí)間段，TXOPi是現(xiàn)有業(yè)務(wù)流的上行傳輸時(shí)間段，BI是信標(biāo)幀間隔，TCP是競(jìng)爭(zhēng)期內(nèi)一般數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流AC_BE的傳輸時(shí)間。

2.2OLT對(duì)ONU-AP的帶寬分配算法

按照優(yōu)先級(jí)從高到低的順序，在ONU-AP內(nèi)部將業(yè)務(wù)分為[11]：加速轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)EF(ExpeditedForwarding)、保證轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)AF(AssuredForwarding)和盡力而為業(yè)務(wù)BE(BestEffort)，其中EF業(yè)務(wù)對(duì)應(yīng)于語音業(yè)務(wù)，AF業(yè)務(wù)對(duì)應(yīng)于視頻業(yè)務(wù)，BE業(yè)務(wù)對(duì)應(yīng)于一般數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。在傳統(tǒng)的算法中，一般按照“先報(bào)告后授權(quán)GAR(GrantAfterReport)”的方式分配上行帶寬[12]。帶寬的分配過程中，為了提高帶寬的利用率，本文首先為EF類語音業(yè)務(wù)分配帶寬，然后為AF類視頻業(yè)務(wù)分配帶寬，最后為BE類一般數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分配帶寬，并將上行帶寬的輪訓(xùn)周期分為EF子周期和AF/BE子周期。在EF子周期內(nèi)，對(duì)所有ONU-AP的EF隊(duì)列進(jìn)行優(yōu)先傳輸，考慮到語音業(yè)務(wù)的速率是固定的，所以O(shè)LT能夠根據(jù)當(dāng)前EF隊(duì)列的發(fā)送速率，可計(jì)算出下一個(gè)EF子周期所有ONU-AP的EF隊(duì)列的累計(jì)分組長(zhǎng)度。因此，無需Report幀上報(bào)EF業(yè)務(wù)的隊(duì)列長(zhǎng)度，由OLT通過計(jì)算后對(duì)下一個(gè)EF子周期的帶寬進(jìn)行授權(quán)，從而可以有效節(jié)省時(shí)間，降低EF業(yè)務(wù)的端到端時(shí)延，保證了EF業(yè)務(wù)的QoS服務(wù)質(zhì)量。在AF/BE子周期內(nèi)，主要對(duì)所有ONU-AP的AF類視頻業(yè)務(wù)和BE類數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行優(yōu)先傳輸。由于AF類視頻業(yè)務(wù)的速率具有很強(qiáng)的時(shí)間相關(guān)性，因此，可以根據(jù)當(dāng)前的視頻業(yè)務(wù)流量預(yù)算出下一個(gè)AF/BE子周期內(nèi)的AF類視頻業(yè)務(wù)的隊(duì)列長(zhǎng)度，從而節(jié)省時(shí)間，提高上行鏈路的吞吐量。算法的具體過程如下[13]：

(11)

(12)

其中，α為帶寬調(diào)節(jié)因子，0<α≤1，在具體的工程應(yīng)用時(shí)，可根據(jù)視頻流量的實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)選取。

下面闡述OLT對(duì)ONU-AP的帶寬分配算法。設(shè)網(wǎng)絡(luò)中有n個(gè)ONU-AP，各個(gè)ONU-AP具有相同的帶寬分配權(quán)重，ONU-AP需要的最小保證帶寬為Bmin字節(jié)，各個(gè)ONU-AP之間的傳輸保護(hù)時(shí)隙為Tg，OLT對(duì)ONU-AP的最大輪詢周期為Tcycle，上行鏈路的傳輸速率為Rup比特/秒，每個(gè)Report幀最多可以報(bào)告8個(gè)緩沖隊(duì)列的長(zhǎng)度，則有：

(13)

對(duì)于EF類業(yè)務(wù)，由于無需Report幀上報(bào)EF業(yè)務(wù)的隊(duì)列長(zhǎng)度，由OLT通過計(jì)算后對(duì)下一個(gè)EF子周期的帶寬進(jìn)行授權(quán)，而對(duì)于AF類和BE類業(yè)務(wù)，需要Report幀上報(bào)其業(yè)務(wù)隊(duì)列長(zhǎng)度，再進(jìn)行帶寬分配，因此，這里分兩種情況討論帶寬分配情況。

(1) EF類業(yè)務(wù)的帶寬分配

(14)

(2) AF/BE類業(yè)務(wù)的帶寬分配

(15)

(16)

(17)

(18)

這表示所有輕負(fù)載剩余的帶寬不能完全滿足所有重負(fù)載不足的帶寬，此時(shí)，將剩余的帶寬在各個(gè)重負(fù)載中按照帶寬需求比例進(jìn)行二次分配，那么各重負(fù)載ONU-AP額外分得的帶寬為：

(19)

(20)

(21)

3　算法仿真及分析

為了驗(yàn)證本文算法的有效性，采用網(wǎng)絡(luò)仿真軟件NS-2作為仿真平臺(tái)，以端到端的數(shù)據(jù)平均時(shí)延、丟包率作為考察指標(biāo)，建立仿真實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)。采用兩種方法分配網(wǎng)絡(luò)的上行帶寬，一種是采用傳統(tǒng)的算法，用IEEE802.11E協(xié)議的簡(jiǎn)單調(diào)度算法分配無線終端STA到ONU-AP的帶寬，利用IPACT算法的“先報(bào)告后授權(quán)”方式分配ONU-AP到OLT的帶寬；另一種是采用本文的算法分配網(wǎng)絡(luò)的上行帶寬。最后，通過仿真，將兩種算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響進(jìn)行對(duì)比分析，限于篇幅，這里僅給出數(shù)據(jù)平均時(shí)延、丟包率兩個(gè)參數(shù)的對(duì)比情況。

仿真實(shí)驗(yàn)的WLAN與EPON融合網(wǎng)絡(luò)部署OLT1臺(tái)、ONU-AP32臺(tái)，每臺(tái)ONU-AP可接入無線終端STA20臺(tái)，每臺(tái)STA向上傳輸業(yè)務(wù)包括語音、視頻和一般數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)三種。在實(shí)驗(yàn)中，假設(shè)OLT和ONU-AP均沒有下行業(yè)務(wù)向STA傳輸。在仿真中，STA上傳的語音業(yè)務(wù)采用G.711編碼，語音速率為64Kbit/s，通過UDP協(xié)議傳輸，數(shù)據(jù)包長(zhǎng)為160B，最大傳輸時(shí)延為50ms；視頻業(yè)務(wù)采用H.264編碼，平均速率為200Kbit/s，數(shù)據(jù)包長(zhǎng)服從均值為600B的指數(shù)分布，最大傳輸時(shí)延為100ms；一般數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為FTP業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)速率為800Kbit/s，數(shù)據(jù)包長(zhǎng)為1000B，最大傳輸時(shí)延為250ms。公共服務(wù)間隔SI取50ms，整個(gè)仿真時(shí)間為200s，每隔10s增加一個(gè)無線終端STA向網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)帶寬并上傳業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。在仿真中，涉及到的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)如表1所示。

表1　仿真網(wǎng)絡(luò)參數(shù)

(1) 數(shù)據(jù)平均時(shí)延情況

圖3為網(wǎng)絡(luò)端到端數(shù)據(jù)平均時(shí)延測(cè)試結(jié)果。從圖3可以看出，與傳統(tǒng)算法相比，本文算法采用了區(qū)分服務(wù)等級(jí)的方法，因此端到端數(shù)據(jù)平均時(shí)延明顯小于傳統(tǒng)算法。在語音業(yè)務(wù)方面，由于語音業(yè)務(wù)在本文算法的帶寬申請(qǐng)中優(yōu)先級(jí)最高，且在ONU-AP向OLT申請(qǐng)帶寬時(shí)，無需Report幀上報(bào)語音業(yè)務(wù)的隊(duì)列長(zhǎng)度，由OLT通過帶寬預(yù)測(cè)計(jì)算后對(duì)下一個(gè)輪詢周期的帶寬進(jìn)行授權(quán)，從而可以有效節(jié)省時(shí)間，降低了語音業(yè)務(wù)的端到端時(shí)延。在視頻業(yè)務(wù)方面，由于本文算法對(duì)視頻業(yè)務(wù)流量進(jìn)行了預(yù)測(cè)計(jì)算，因此可預(yù)先對(duì)下一輪詢周期內(nèi)的視頻業(yè)務(wù)帶寬進(jìn)行有效分配，從而縮短了帶寬分配時(shí)間，降低了視頻業(yè)務(wù)的端到端時(shí)延；而傳統(tǒng)算法無法預(yù)測(cè)視頻流量，且采用固定周期固定時(shí)間段的方法分配上行帶寬，造成了視頻流量較大時(shí)帶寬分配不足的問題，從而引起業(yè)務(wù)阻塞，導(dǎo)致端到端時(shí)延增加，且時(shí)延抖動(dòng)較大。在FTP業(yè)務(wù)方面，本文算法的時(shí)延也得到了較大的改善。

圖3　數(shù)據(jù)平均時(shí)延測(cè)試結(jié)果

(2) 丟包率情況

圖4為網(wǎng)絡(luò)丟包率測(cè)試結(jié)果。從圖4可以看出，與傳統(tǒng)算法相比，本文算法在網(wǎng)絡(luò)丟包率性能方面得到極大的改善。在語音業(yè)務(wù)方面，由于本文算法將語音業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)設(shè)置為最高，在分配帶寬時(shí)，語音業(yè)務(wù)優(yōu)先獲得上行帶寬，所以本文算法下語音業(yè)務(wù)的丟包率為0。在視頻業(yè)務(wù)方面，由于本文算法采用了視頻流量預(yù)測(cè)、帶寬二次分配等手段，可有效保證視頻業(yè)務(wù)的傳輸帶寬，因此本文算法下丟包率基本控制在2%以下，但是實(shí)驗(yàn)中也發(fā)生了3次丟包率超過5%的現(xiàn)象，這主要是由于本文算法給視頻業(yè)務(wù)分配帶寬時(shí)采用平均視頻流量進(jìn)行帶寬預(yù)測(cè)，當(dāng)實(shí)際視頻流量超過平均視頻流量時(shí)，分配的帶寬不能滿足實(shí)際需求，從而導(dǎo)致了丟包率增大的現(xiàn)象；如果在算法中采用峰值視頻流量進(jìn)行帶寬預(yù)測(cè)，雖然可以避免大流量視頻業(yè)務(wù)丟包的現(xiàn)象，但是會(huì)導(dǎo)致大多數(shù)情況下帶寬資源的浪費(fèi)，因此，本文算法采用平均視頻流量進(jìn)行帶寬預(yù)測(cè)是合理的。在FTP業(yè)務(wù)方面，本文算法的丟包率明顯低于傳統(tǒng)算法的丟包率，這主要是因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)算法中，各業(yè)務(wù)以到達(dá)的先后順序進(jìn)行帶寬申請(qǐng)，較大流量的視頻數(shù)據(jù)會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)阻塞，引起各業(yè)務(wù)的丟包率增加，而且隨著接入業(yè)務(wù)數(shù)量的增加，這種阻塞現(xiàn)象就越明顯，從而引起丟包率大幅度增加，而本文算法能夠合理分配帶寬，滿足各業(yè)務(wù)的帶寬需求，因此丟包率較低。

圖4　網(wǎng)絡(luò)丟包率測(cè)試結(jié)果

4　結(jié)　語

本文將WLAN與EPON技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建了一種基于BOF的WLAN與EPON融合寬帶接入網(wǎng)，以滿足用戶靈活、多樣的寬帶接入需求。為了合理分配網(wǎng)絡(luò)資源，提高上行帶寬的利用率，給出了一種能夠區(qū)分業(yè)務(wù)等級(jí)的WLAN與EPON融合接入網(wǎng)上行帶寬分配算法。與傳統(tǒng)算法相比，該算法能夠合理預(yù)測(cè)語音和圖像業(yè)務(wù)的帶寬需求，并采用“先授權(quán)后報(bào)告”方式實(shí)現(xiàn)上行帶寬的分配。通過仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：本文的算法能有效減少網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延和丟包率。由于EPON與WLAN采用的安全協(xié)議不同，因此下一步將重點(diǎn)研究統(tǒng)一安全框架下的融合接入網(wǎng)信息安全問題，并合理布局ONU-AP設(shè)備，提高網(wǎng)絡(luò)的無線覆蓋范圍。

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UPSTREAMBANDWIDTHALLOCATIONALGORITHMFORWLANANDEPONAMALGAMATIONACCESSNETWORK

ZhangNa

(SchoolofAutomotiveandElectronicEngineering,XichangCollege,Xichang615013,Sichuan,China)

Inordertoimprovetheutilisationratioofbandwidth,weputforwardanupstreambandwidthallocationalgorithmforWLANandEPONamalgamationaccessnetwork.ThealgorithmdividestheaccessoperationofwirelessterminalsintodifferentservicegradestorealiseQoSassuranceofdifferentoperations.First,theONU-APallocatesbandwidthforSTAofeachwirelessterminal,andadoptsthesimplescheduleralgorithmofIEEE802.11Eprotocoltoallocatebandwidthforvoiceandcommondataoperations,andutilisestheaveragerateofvideoflowtoestimatethetransmissionbandwidthofvideooperation.Secondly,theopticallineterminal(OLT)allocatesbandwidthforeachONU-AP,accordingtotherateofvoiceoperationandcurrentflowofvideooperation,OLTestimatesthebandwidthforvoiceandvideooperationinthenextpollingperiodseparately,andallocatessecondarilythesurplusbandwidthforheavyloadterminals,andfinallyallocatesthebandwidthforcommondataoperations.Throughthesimulationexperiment,resultsdemonstratethatcomparedwithtraditionalalgorithm,thenetworkdelayandlosingpacketratioofthealgorithmarereducedobviously,itrealisesthereasonableallocationofbandwidthresource.

Wirelesslocalareanetwork(WLAN)EthernetPassiveOpticalNetwork(EPON)BandwidthallocationalgorithmSimulation

2015-07-23。四川省教育廳青年基金項(xiàng)目(11ZB1 15)。張娜，副教授，主研領(lǐng)域：光通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。

TP393.3TN

ADOI:10.3969/j.issn.1000-386x.2016.10.029