1、隨著全球溫室效應(yīng)不斷加劇，節(jié)能減排勢(shì)在必行。寬帶接入網(wǎng)作為“最后一公里”有效解決方案之一，其能耗約占全網(wǎng)能耗的75％。其中，具有高帶寬、高穩(wěn)定性的無源光網(wǎng)絡(luò)(Passive Optical Network，PON)以其遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)的無源特性成為當(dāng)前最可行且節(jié)能的寬帶接入方案。作為一種成熟的PON技術(shù)，以太無源光網(wǎng)絡(luò)(Ethernet PON，EPON)近年來已經(jīng)成為亞太地區(qū)部署最廣泛的寬帶接入網(wǎng)絡(luò)之一。隨著用戶數(shù)目和業(yè)務(wù)需求不斷增長(zhǎng)，PON

2、網(wǎng)絡(luò)能耗也隨之急劇增加。因此，如何有效降低PON網(wǎng)絡(luò)，尤其是EPON網(wǎng)絡(luò)能耗，已成為一個(gè)極具學(xué)術(shù)和應(yīng)用價(jià)值的研究熱點(diǎn)。
　　目前，EPON節(jié)能研究多采用休眠低負(fù)載光網(wǎng)絡(luò)單元(Optical Network Unit，ONU)的方法，但通常是休眠整個(gè)ONU，即發(fā)送機(jī)和接收機(jī)必須同時(shí)開啟或關(guān)閉。該方法不夠靈活，不僅節(jié)能效率低，還會(huì)降低服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service，QoS)。此外，當(dāng)前的節(jié)能方法大多針對(duì)單播業(yè)務(wù)，無法有

3、效地解決面向多播業(yè)務(wù)的EPON節(jié)能問題。因此，EPON節(jié)能還存在很大的研究空間，是當(dāng)前構(gòu)建綠色網(wǎng)絡(luò)的重要挑戰(zhàn)之一。
　　本論文在總結(jié)和分析國(guó)內(nèi)外關(guān)于PON節(jié)能研究的基礎(chǔ)上，提出了新的ONU休眠模式。在不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，充分考慮將網(wǎng)絡(luò)特性與ONU休眠模式相結(jié)合，有效降低ONU能耗，從而促進(jìn)EPON網(wǎng)絡(luò)更加節(jié)能。本論文的主要工作和取得的創(chuàng)新成果如下:
　　(1)第2章針對(duì)1G/10G-EPON網(wǎng)絡(luò)節(jié)能問題，首先提出了一種基于ONU

4、休眠和動(dòng)態(tài)雙閾值下行速率選擇的節(jié)能機(jī)制。在該機(jī)制中，ONU在上行傳輸結(jié)束后可進(jìn)入深度休眠狀態(tài)，其休眠時(shí)間可根據(jù)上行業(yè)務(wù)量動(dòng)態(tài)變化，從ONU休眠角度降低ONU能耗;其次，通過動(dòng)態(tài)雙閾值下行速率選擇算法，在低業(yè)務(wù)負(fù)載時(shí)使用低能耗鏈路，從下行速率選擇的角度節(jié)能。基于該機(jī)制，通過允許上行傳輸時(shí)隙內(nèi)處于空閑狀態(tài)的接收機(jī)休眠，提出了基于ONU雙休眠狀態(tài)和動(dòng)態(tài)雙閾值下行速率選擇的節(jié)能機(jī)制，從而進(jìn)一步降低ONU能耗。
　　(2)第3章針對(duì)上行業(yè)務(wù)

5、和下行業(yè)務(wù)不對(duì)等的EPON節(jié)能問題，提出了一種基于下行調(diào)度和混合休眠的節(jié)能機(jī)制。該機(jī)制允許ONU的發(fā)送機(jī)和接收機(jī)獨(dú)立休眠，有效減少上行業(yè)務(wù)和下行業(yè)務(wù)不同時(shí)存在時(shí)的能量浪費(fèi)，并與ONU深度休眠模式相結(jié)合構(gòu)成混合休眠模式。通過合理的下行調(diào)度，既可進(jìn)一步促進(jìn)節(jié)能又可降低下行數(shù)據(jù)包時(shí)延。
　　(3)第4章首先提出了一種基于混合休眠的多播業(yè)務(wù)節(jié)能機(jī)制。多播業(yè)務(wù)的特點(diǎn)是:有相同多播業(yè)務(wù)的ONU必須同時(shí)接收該業(yè)務(wù)，而其上行業(yè)務(wù)不能同時(shí)傳輸。由此

6、，所提機(jī)制引入混合休眠模式，使ONU的發(fā)送機(jī)和接收機(jī)可以獨(dú)立休眠，并結(jié)合ONU深度休眠模式，減少不必要的能量浪費(fèi)。通過ONU深度休眠/喚醒算法，該機(jī)制可降低ONU喚醒次數(shù)，從而降低ONU能耗。據(jù)此，提出基于混合休眠的多播業(yè)務(wù)改進(jìn)節(jié)能機(jī)制，通過ONU深度休眠/喚醒優(yōu)化算法，增加了ONU喚醒的約束條件，在保證QoS的前提下，進(jìn)一步降低ONU能耗。
　　為驗(yàn)證和評(píng)估上述機(jī)制的性能，本文利用OPNET仿真軟件搭建了仿真平臺(tái)。仿真結(jié)果表明，