EPON注冊協(xié)議的性能分析.pdf

1、以太無源光網絡(EPON)已成為光纖到戶(FTTH)的一個主要技術選項。在FTTH中,家庭用戶會頻繁地開關其光網絡單元(ONU)以節(jié)約能源。ONU在開機后需要向光線路終端(OLT)注冊才能接入網絡。根據IEEE802.3av標準定義的注冊協(xié)議,離線的ONU會在給定的發(fā)現(xiàn)窗口內隨機發(fā)送注冊請求。注冊請求信息之間的碰撞使ONU可能需要嘗試多次注冊才能成功,從而給注冊協(xié)議帶來了注冊成功率、注冊延遲和穩(wěn)定性等方面的問題。本文對EPON注冊協(xié)議進

2、行建模分析,旨在為選取合適的發(fā)現(xiàn)窗口提供依據。
　　本文首先分析了協(xié)議的吞吐量和效率。注冊請求信息與其它信息在時間上的交疊意味著注冊請求信息發(fā)生了碰撞。因此,本文把ONU注冊請求信息的碰撞事件建模為注冊請求信息的孤立問題。在此基礎上,本文首先得到了在給定發(fā)起注冊ONU個數(shù)的條件下ONU能夠注冊成功的概率,進而推導出了注冊協(xié)議吞吐量和帶寬利用效率的閉合表達式。分析結果表明,發(fā)現(xiàn)窗口的大小直接影響吞吐量和注冊效率這兩方面性能。如果對發(fā)

3、現(xiàn)窗口進行合理選擇,注冊效率可以取得最大值。所提模型的正確性得到了仿真結果的驗證。
　　利用上面的結果,本文對注冊協(xié)議的穩(wěn)定性和ONU的注冊延遲進行了分析。隨著時間的推移,ONU在如下三個狀態(tài)之間進行切換:在線狀態(tài)、注冊狀態(tài)和關機狀態(tài)。根據ONU的狀態(tài)轉移,本文建立了注冊過程的離散時間馬爾科夫鏈模型,進而得到了EPON注冊協(xié)議的特征方程。通過對特征方程的求解,本文得到了注冊協(xié)議的穩(wěn)定區(qū)間以及平均注冊時延。當發(fā)現(xiàn)窗口大于某個臨界值后

4、,注冊協(xié)議達到穩(wěn)定狀態(tài),ONU的注冊延遲有上界,EPON可以正常運轉。在注冊協(xié)議的穩(wěn)定區(qū)間內,本文發(fā)現(xiàn)繼續(xù)增大發(fā)現(xiàn)窗口無助于顯著降低注冊延遲,反而會顯著降低協(xié)議帶寬效率。
　　通過分析,本文得出以下結論:
　　(1)EPON注冊協(xié)議在吞吐量和穩(wěn)定性等方面與無線網絡中的MAC協(xié)議(如ALOHA和CSMA)有相似的特征。
　　(2)在未來的FTTH應用場景中,EPON注冊協(xié)議采用的隨機延時機制可以有效地提高注冊協(xié)議的吞吐量