使波分復用無源光網絡的容量最大化的製作方法

2023-05-27 00:30:31

專利名稱：使波分復用無源光網絡的容量最大化的製作方法
使波分復用無源光網絡的容量最大化相關申請的交叉引用本申請要求2009年3月13日提交的美國臨時專利申請序列號第61/160，072號的權益。將該臨時專利申請的公開內容通過引用包含於此，用於所有目的。
背景技術：
除非這裡另外指出，否則在該部分中描述的材料不是對於本申請中的權利要求的現有技術，並且不由於包含在該部分中而承認是現有技術。波分復用(WDM)無源光網絡(PON)是近來開發的用於滿足由於網際網路的普及和帶寬要求苛刻的應用的井噴而產生的快速增長的通信業務(traffic)需求的網絡技術。多波長提供的固有高成本可能阻礙WDMPON的採用。與時分復用(TDM)PON相比，WDM PON可能與使能具有多波長提供能力的遠程節點、發送器和接收器時的附加基本建設費用(capital expenditure)相關聯。多波長提供是確定WDM PON架構的容量時的一個參數。具體地，PON 系統的容量可能取決於網絡架構、光設備的波長支持能力以及源發生器和接收器的數據速率。本公開意識到在設計WDM PON時存在幾個限制。例如，依據波長發生能力，存在三種主要類別的光源發生器，即指定波長源、可調諧波長源和多波長源。這三種類別的光源可能各自具有不用的波長支持能力和不同的成本。此外，服務提供商可能希望在採用之前確定能力和成本比較，以使它們的資本投資回報最大化。


根據下面結合附圖作出的描述和所附權利要求，本公開的前述和其它特徵將變得更充分明顯。應當理解，這些附圖根據本公開僅描繪了幾個實施例，因此不被視為是對其範圍的限制，將通過使用附圖用附加特性和細節來描述本公開，在附圖中圖1示出了基本上可以使容量最大化的示例WDM PON架構；圖2示出了 WDM PON中的數據傳輸處理的示例圖形抽象；圖3示出了使用全範圍雷射器和有限範圍可調諧雷射器的WDM PON中的示例上遊傳輸圖形；圖4示出了 WDM PON圖中的示例可達和塊關係；圖5示出了表示全範圍可調諧雷射器和特定波長雷射器的示例WDM PON圖；圖6示出了有限範圍可調諧雷射的示例調諧範圍的圖；圖7示出了 WDM PON圖中的可調諧雷射的適當調諧範圍的示例選擇；圖8示出了確定給出多個具有特定調諧範圍的雷射時的二部圖的示例場景；圖9示出了確定給出多個具有特定調諧範圍的雷射時的二部圖的另一示例場景；圖10示出了可以用來實現用於WDM PON的容量增強算法的通用計算設備；圖11是示出可以由諸如圖10中的設備1000的計算設備執行的示例方法的流程圖；以及
圖12示出了全部根據這裡描述的至少一些實施例布置的示例電腦程式產品的框圖。
具體實施例方式在下面的詳細描述中，對形成詳細描述的一部分的附圖進行參考。在附圖中，除非上下文另外指出，否則類似的符號通常標識類似的部件。在詳細描述、附圖和權利要求中描述的說明性實施例不意為進行限制。可以利用其它實施例，並且可以進行其它改變，而不脫離這裡呈現的主題的精神或者範圍。很容易理解，可以在多種不同的配置中布置、替換、組合、分離和設計這裡大體上描述並且在圖中示出的本公開的各方面，這裡對全部這些方面明確地進行考慮。除了其它方面之外，主要針對與WDM PON的容量的最大化相關的方法、裝置、系統、 設備和/或電腦程式產品，描繪本公開。簡要地說，可以將「可達到速率區域」定義為包含給定WDM PON系統的容許通信業務速率的集合。為了得出特定網絡的可達到速率區域，可以針對該網絡能夠或不能夠達到進入的通信業務速率進行決定。此外，可達到速率可以用可達到速率區域來構建利用最少數量的波長、具有最窄調諧範圍的最少數量的雷射以及最少數量的接收器的WDM Ρ0Ν,由此減少建立PON系統時的基本建設費用。圖1示出了根據這裡描述的至少一些實施例基本上可以使容量最大化的WDM PON 架構的示例。為了向上遊傳輸提供多波長，可以根據光學光發生器的放置，可以以兩種主要類別的架構來實現WDM Ρ0Ν。第一種類別是對光網絡單元(ONU)配備裝備用於它們自己的上遊通信業務的雷射器。可以將雷射器放置在ONU側。第二種類別可以利用光線終端 (optical line terminals，以下簡稱0LT)側的雷射器，來提供用於上遊傳輸的種子光。首先，將OLT提供的未調製光向下傳輸到0NU，然後由ONU進行調製並反射回。代替雷射器，可以在ONU處配備反射式接收器和調製器，以實現無色0NU。反射式調製器可以基於與電吸收調製器組合的反射式半導體光放大器(RSOA)。由於在同一波長上沿相反的方向傳輸信號和種子光，因此這種類型的網絡可能需要考慮包括瑞利後向散射的光反射的影響，這可能限制最大網絡可達和最大通道比特率。根據第一類別的網絡架構可能更簡單、更可靠，並且有可能能夠實現更高的損失預算和更大的比特率。如前所述，依據波長發生能力，存在三種主要類別的光源發生器，即特定波長源、 可調諧波長源和多波長源。特定波長源可以發射一個特定波長，例如常見的分布式反饋 (DFB)雷射二極體(LD)、分布式布拉格反射器(DBR) LD或者垂直腔表面發射LD。多波長源能夠同時生成多個WDM波長，包括多頻雷射器、增益耦合DFB LD陣列或者線性調頻(chirped) 脈衝WDM。除了多波長源之外，可調諧波長源也可以生成多個波長。然而，一般可調諧波長源一次可以生成一個波長。可調諧雷射器可以利用許多技術，例如DFB陣列、採樣光柵DBR、 外腔二極體雷射標準具(elaton)等。不同的技術可以獲得不同的調諧範圍。從媒體接入(MAC)層的觀點，在特定波長雷射器的情況下，由固定集合的雷射器利用一個波長通道，因此對於來自使用不同的波長通道的雷射器的通信業務，無法充分利用統計復用增益。在可調諧波長雷射器的情況下，波長的可調諧性可以方便來自更大集合的雷射器的通信業務的統計復用，因此有可能提高系統性能。可調諧雷射器還對網絡操作者提供更簡單的庫存(inventory)管理和降低的空閒部件成本。根據一些實施方式，如圖100所示，多於一個的ONU(106、108)可以以時分復用 (TDM)方式共享一個波長。上遊傳輸的混合WDM/TDM性質使得能夠充分利用來自不同的ONU 的通信業務之間的統計增益。在上遊傳輸中，ONU上的可調諧雷射器(122、124)可以被配置為首先向遠程節點(RN) 104發出調製信號。RN可以包括波長靈敏功率合成器118，波長靈敏功率合成器118被配置為將來自ONU的上遊信號復用到連接到OLT 102的光纖上。RN 104將在時域和波長域兩者中復用的信號傳輸到OLT 102。OLT 102可以包括波長解復用器 114和被配置為接收上遊信號的接收器陣列112。可選地，OLT 102還可以包括下遊WDM源 110，下遊WDM源110被配置為通過RN 104處的分離器(splitter) 116向下遊接收器120和 124發出向下遊的傳輸。WDM耦合器128為系統的不同部件之間的光傳輸路徑提供耦合。可調諧雷射器的不同調諧範圍可能導致不同的通信業務統計增益，因此導致不同的容許通信量。雷射器的調諧範圍越寬，則可以利用的統計增益越高，並且容許進入網絡的通信量越大。然而，具有較寬調諧範圍的雷射器可能需要更複雜的技術，因此可能招致比具有較窄調諧範圍的雷射器更高的成本。因此，需要達到雷射器的調諧範圍和網絡的容許通信量之間的最佳折衷。這等同於選擇調諧範圍儘可能窄的雷射器，以容許最大通信量或者給定的上遊通信量。類似地，確定折衷時的場景包括(1)假設可以使用使得網絡能夠容許最大通信業務量的全範圍可調諧雷射器，則可以減少網絡中的全範圍可調諧雷射器的數量，以在容許相同量的通信業務的同時，降低雷射器的成本。( 假設可以使用具有不同調諧範圍的有限範圍可調諧雷射器，並且每個ONU可以選擇具有任意可用調諧範圍的雷射器，則可以選擇雷射器以使得網絡能夠容許儘可能多的通信量，或者容許給定的上遊通信量。C3)給定具有特定調諧範圍的雷射器的精確數量，則可以向ONU分配這些雷射器以容許給定的上遊通信量。返回圖100，可以向每個0NU(106、108)配備裝備適用於上遊數據傳輸的可調諧雷射器(122、1沈)。可以將每個雷射器(122、126)調諧到波長的特定集合。由不同的雷射器調諧的波長的集合可以包括波長的相同特定集合、波長的交疊集合或者波長的不相交集合。可以由多於一個的ONU共享一些特定波長，從而充分利用共享波長的ONU的通信業務之間的統計增益。首先，可調諧雷射器將上遊調製信號從ONU (106、108)傳輸到RN 104。在RN 104 接收到上遊信號之後，RN 104可以使用WDM耦合器1 將上遊信號與下遊信號分離，然後利用波長靈敏功率合成器118將來自ONU總和的上遊信號復用到連接到OLT 102的光纖上。可以在時域和波長域兩者中復用功率合成器118的輸出信號。然後，RN 104將復用信號傳輸到OLT 102。OLT 102可以利用波長解復用器114和接收器陣列112來接收上遊信號。在一些示例中，解復用器114的輸出埠的數量和接收器的數量兩者可以等於在網絡中使用的波長的總數。如圖100所示，示例上遊傳輸鏈路可以包括四個WDM耦合器128、功率合成器118、密集WDM解復用器114和光纖。可以將0NU、0LT、RN和WDM耦合器視為網絡的節點。這種網絡架構的至少兩個特徵值得注意。第一，可以向每個ONU配備適用於上遊傳輸的可調諧雷射器。可以充分利用可調諧雷射器的靈活的波長提供來改善系統性能。第二，可以由RN處的WDM耦合器分離上遊信號和下遊信號，然後在RN內不同地對其進行路由，使得可以分別解決上遊和下遊波長分配問題。功率合成器/分離器可以以低的插入損失來復用上遊信號。由於功率合成器/分離器的波長靈敏性質，上遊波長分配不需要考慮 RN的波長路由容量。為了實現更高的下遊功率預算，可以將RN適配為利用諸如陣列波導光柵的具有低插入損失的波長選擇設備來分布下遊信號。因此，在RN處將上遊信號與下遊信號分離可以在解決上遊波長分配問題時增加更多的靈活性。圖2示出了根據這裡描述的至少一些示例布置的WDM PON中的數據傳輸處理的示例圖形抽象。圖解200示出了根據上面結合圖1討論的兩種類別的架構的圖形抽象，根據該架構，可以依據用於上遊傳輸的源發生器的放置來實現上遊數據傳輸。圖解200的上部所示的第一種類別向每個0NU(236)配備雷射器，該雷射器被配置用於利用僅具有接收器(RX)的OLT 232進行上遊通信業務傳輸。在這種架構中，ONU 236 可以被配置為使用固定波長雷射器或者可調諧波長雷射器來進行上遊數據傳輸。與第一種類別相比，圖解200的下部所示的架構不向ONU 238配備用於上遊數據傳輸的雷射器，而使ONU 238共享OLT側的光源(0LT 234的TX模塊)。首先，將雷射器在 OLT 234處提供的未調製信號向下傳輸到ONU 238，然後ONU 238使用RSOA技術對其進行調製並反射回來。將雷射器放置在OLT 234處使得能夠共享成本密集的上遊源發生器。因此，與第一種架構相比，第二種架構可以降低與雷射器相關聯的總成本。在所描述的兩種架構中，可以對用於上遊數據傳輸的光信號進行類似的處理首先由ONU或者OLT中的雷射器生成信號，然後使用調製器對某些波長進行調製，然後由ONU 或者OLT中的某些接收器接收信號，等等。可以通過有向圖形(directed graphs)來對上遊傳輸的處理進行抽象，在有向圖形中，圖形的方向標識光信號的傳輸方向。為了描述該處理，針對第一種架構的抽象圖形M4由四個層級240的頂點構成，四個層級240分別對應於ONU處的隊列請求、ONU處的雷射器、波長和OLT處的接收器。在示例上遊數據傳輸處理中，ONU可以利用隊列請求來選擇合適的雷射器，以生成用於承載數據信號的光信號。可以將選擇的雷射器配置為選擇適當的波長，使得可以在上遊信號到達OLT 之後，由OLT中的接收器接收適當波長的信號。如抽象圖形244所示，一個層級的頂點連接到相鄰層級的頂點。將由一個層級中的頂點和相鄰層級中的頂點構成的子圖形稱為二部圖。下面，在如下三個或更多個步驟中描述連接邊的構造。在第一步驟中，如果第一層級中的隊列請求可以訪問第二層級中的雷射器，則對應的層級一的頂點連接到對應的層級二的頂點。一般來說，ONU可以具有多個可以訪問在ONU處配備裝備的雷射器的隊列請求。因此，由隊列請求和同一ONU處的雷射器構成的二部子圖完全連接。在第二步驟中，如果可以將第二層級中的雷射器調諧到第三層級中的波長，則對應的層級二的頂點連接到對應的層級三的頂點。可以由雷射器的調諧能力來確定這些邊。如果所有雷射器都是全範圍可調諧的，則二部圖完全連接。在第三步驟中， 如果第四層級中的接收器可以接收到第三層級中的波長，則層級三頂點可以連接到層級四頂點。連接兩個層級中的頂點的邊可以取決於接收器的接收範圍。通常來說，接收器可以是波長靈敏的，這意味著由層級三的頂點和層級四的頂點構成的子圖完全連接。在每一次，可以針對雷射器安排隊列請求；可以將雷射器調諧到波長；可以由雷射器調諧波長，並且接收器可以被配置為接收一個波長的信號。對於時隙系統，可以將各個時隙中的上遊通信業務傳輸視為四層級圖形中的四元組(four-tuple)匹配問題。
與第一種架構類似，同樣基於光傳輸處理，可以將第二種架構(圖解100的下部) 中的上遊傳輸抽象為層級圖形對6。前四個層級( 示出了 OLT可以提供光源並且ONU 使用RSOA接收並反射回光的處理；後四個層級( 示出了 ONU通過RSOA對光信號進行調製並反射回光信號並且由OLT接收光信號的處理。由於根據這種架構ONU不改變光信號的波長，因此後四個層級中的反射光路徑通常與前四個層級中的反射光路徑相反。一旦抽象出層級圖形，則由執行分析和/或配置應用的處理器或者計算設備對圖形自身進行分析，以確定網絡性能。對於第二種架構，如上所述，前四個層級對應於OLT提供光源並且ONU使用RSOA 接收並反射回傳輸的光的處理；後四個層級對應於ONU通過RSOA對光信號進行調製並反射回並且由OLT接收光信號的處理。可以如下描述層級圖形的特性。由於一個隊列請求可以訪問同一 ONU中的任意RS0A，因此由同一 ONU中的層級3 和層級4中的頂點構成的二部圖可以完全連接。為了建立WDM PON系統，ONU中的RSOA的數量需要足夠大，以保證ONU中的總速率。因為RSOA是波長靈敏的，因此由層級2和層級 3中的頂點構成的二部圖也可以完全連接。波長的數量必須保證PON系統中的總速率。不需要將層級一中的雷射器數量增加到超過波長的數量。由于波長的數量通常小於ONU的數量，因此與第一種架構相比，可以向第二種架構配備較少數量的雷射器，在第一種架構中，向每個ONU配備至少一個雷射器。另一方面，雷射器的數量必須保證系統的總速率。這裡討論的引理和定理可以應用於降低這些層級中的雷射器成本。層級5和層級6中的頂點可以分別與層級3和層級2中的頂點相同。不管方向， 由層級2、層級3和層級4中的頂點構成的子圖形與由層級4、層級5和層級6中的頂點構成的子圖形相同。由於RSOA不改變光的波長，因此層級4、層級5和層級6中的數據傳輸是層級2、層級3和層級4中的數據傳輸的逆處理。此外，接收器通常是波長靈敏的。由層級6和層級7中的頂點構成的二部圖也完全連接。類似地，接收器的數量必須保證PON系統的總速率。圖3示出了使用全範圍雷射器和有限範圍可調諧雷射器的WDM PON中的示例上遊傳輸圖。根據一些實施例，可以採用有向二部圖來描述ONU處的雷射器和上遊波長之間的關係。可以將頂點的集合L(352、356)表示為雷射器的集合，將頂點的集合W(354、358)表示為波長的集合。如果可以將雷射器i調諧到波長w，則在集合L中的頂點i和集合W中的頂點w之間可能存在邊。圖解300示出了針對四個ONU和兩個波長的二部圖的示例。在圖形360中，可以將所有雷射器調諧到兩個波長(λ ρ λ2)中的任意一個。在圖形362中，可以將每個雷射器調諧到一個波長(入工或者入》。在每個雷射器上可以傳輸的通信量可能取決於雷射器的傳輸數據速率和其它雷射器的通信量。通常，通過雷射器傳輸的通信量不能超過雷射器的最大傳輸數據速率，在波長上傳輸的總通信量不能超過波長的容量。根據一些實施例，可以將「可達到速率區域」定義為包含網絡能夠保證的通信業務速率的區域。例如，在圖2的抽象圖形244中，可達到速率是指層級一中的頂點的速率。為了定義可達到速率區域，假設R是上遊通信業務速率矩陣，其中，I^j是ONU i處的隊列j的上遊通信業務速率。如果存在能夠分配足夠的資源來保證速率R的資源分配方案，則速率 R是可達到的。資源包括雷射器、波長和/或接收器。對於抽象圖形，可以將條件記載為如果存在滿足以下約束的速率分配方案，則R是可達到的
(1)對於抽象圖形中的除了第一層級中的頂點之外的任意頂點，所有進入邊的速率的總和等於頂點的速率；(2)對於抽象圖形中的除了最後的層級中的頂點之外的任意頂點，頂點的速率等於所有出去的邊的速率的總和；以及(3)每個頂點的速率不大於C，其中，C表示每個雷射器的數據速率、每個波長的容量和每個接收器的接收數據速率。表示為R的可達到速率區域可以包含所有可達到速率，R = {可達到速率R}。可以將表示為V0Ik的R的容量定義為V0Ik = f E Clr1,i Clr1,2…。對可達到速率的約束(1)和 (2)記載了存在保證以速率R成功傳輸通信業務的資源分配方案。約束C3)確保不過分利用波長、雷射器和接收器。圖4示出了根據這裡描述的至少一些示例布置的WDM PON圖中的示例可達和塊關係。為了得出對於給定網絡架構的可達到速率區域，需要對是否存在保證通信業務速率的資源分配方案進行判斷。這涉及資源分配問題。因此，為了確定可達到速率區域，根據一些實施例定義可達關係和塊關係。「可達」關係實質上包含對可達到速率的所有約束。為了定義可達關係，進行如下假設集合U包含層級i中的頂點，層級V包含層級j中的頂點，j > i ；如果U中的頂點僅可以連接(直接或間接)到V中的頂點，則可以將U定義為「可達」V，表示為U —V。圖解 400的圖形470針對圖2的抽象圖形244示出了可達關係(例如464)的一些示例。可達關係對R具有以下影響定理1.如果U — V，則集合U中的頂點的速率的總和不大於集合V中的頂點的最大速率的總和。如果速率R滿足由可達關係施加的約束，則可以實現速率R。換句話說，可達關係的約束可以限制網絡的可達到速率區域。可達關係可能展現傳遞性質，如下面的性質1所示。傳遞性質可以將對較高層級中的頂點的約束傳遞成對表示隊列請求的層級一中的頂點的約束。性質1.傳遞性假設集合U包含層級i中的頂點，集合V包含層級i+Ι中的頂點， 集合W包含層級i+2中的頂點。如果U — V並且V — W，則U — W。作為示例，圖形460的頂部層級中的頂點集合可達頂部層級下面的第二層級中的頂點集合，第二層級中的頂點集合可達第三層級中的頂點集合。因此，頂部層級中的頂點集合可達第三層級中的頂點集合。根據一些實施例，可以存在資源分配方案或者速率分派方案，以保證滿足由可達關係施加的約束的任意通信業務速率。下面的引理和定理解決該提案。引理1.給定完全連接的二部圖G= (U U V，E)，集合U包含層級i中的頂點，集合V包含層級i+Ι中的頂點，則存在保證滿足Σ ueu ru^C. |V|的速率的資源分配方案。定理2.給定二部圖G= (UU V，E)，集合U包含層級i中的頂點，集合V包含層級 i+Ι中的頂點，則存在保證滿足由「可達」關係在G中施加的約束的速率的資源分配方案。對定理2的證明在於找到基本保證滿足約束的速率的資源分配方案。如果圖形G是完全連接的圖形，則引理1可以提供解。如果圖形G不是完全連接的，則可以將其分解為兩個子圖形G1和G2，其中，G1 = (U1 U V1, E1)，G2 = (U2 U V2, E2)， G = (U1KJU2-uVt UVlfEl uM2 uEij^)
其中，Eqe是指連接G1中的U1和(；2中的V2的邊。設集合@包含V2中的頂點， 其中，集合仏中的頂點是連接的Jf = F2丨F；1。G中的可達關係可以表示為子圖形中的可達關係(O1 Ug υΙ^, ； υ￡· %》，子圖形中的可達關係(U2 U V2，E2),以及^41^0 ), — V2, U1 U U2 — V1 U V2O設R1和R2分別是集合仏和集合U2中的頂點的速率。除了由子圖形 (CZ1U^U U Em》和&中的可達關係施加的約束之外，R1和R2還可以滿足以下約束
權利要求
1.一種用於確定波分復用(WDM)無源光網絡(PON)的容量的方法，所述方法包括對所述WDM PON的圖形表示進行抽象；分析所抽象的圖形表示，以確定所述WDM PON的可達到速率區域，其中，所述可達到速率區域包括所述WDM PON的容許通信業務速率的集合；以及基於所述WDM PON的優化節點和節點關係，確定最大可達到速率區域。
2.根據權利要求1所述的方法，還包括如下步驟中的一個或更多個基於所述最大可達到速率區域，利用優化的節點和節點關係，構成新的WDM PON和/或重新配置已有WDM Ρ0Ν。
3.根據權利要求2所述的方法，還包括如下步驟中的一個或更多個使用固定調諧雷射器替換所述全範圍可調諧雷射器的一部分，確定有限範圍可調諧雷射器的受限制的調諧範圍，和/或在可用光網絡單元(ONU)之間分配特定調諧範圍雷射器。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，對所述圖形表示進行抽象包括利用表示所述 WDM PON中的光信號的方向的圖形的節點之間的連接的方向，生成有向分層圖形。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，確定所述最大可達到速率區域包括如下步驟中的一個或更多個識別對於預先定義的可用節點的集合的通信業務容量的最大容量；針對預先定義的通信業務的容量，確定所述WDM PON的優化的節點要使用的最小數量的波長、最小數量的雷射器和/或最窄調諧範圍中的一個或更多個。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，分析所抽象的圖形表示包括分析全範圍可調諧雷射器、有限範圍可調諧雷射器和/或特定調諧範圍雷射器中的一個或更多個。
7.根據權利要求1所述的方法，其中，對圖形表示進行抽象包括確定所述WDMPON的結構，所述結構包括第一架構和第二架構中的一個，所述第一架構包括配備有雷射器的ONU 以及配備有接收器的光線終端(OLT)，所述第二架構包括配備有雷射器和接收器的OLT以及配備有反射式半導體光放大器(RSOA)的0NU。
8.根據權利要求7所述的方法，還包括將所述第一架構抽象為四層級有向圖形，其中，層級1表示隊列請求，層級2表示ONU處的雷射器，層級3表示波長，層級4表示OLT處的接收器。
9.根據權利要求7所述的方法，其中，分析所抽象的圖形表示以確定所述可達到速率區域還包括基於所述有向圖形的層級1上的頂點的總速率來確定所述可達到速率區域。
10.根據權利要求8所述的方法，其中，如果表示雷射器、波長和接收器的頂點滿足如下條件，則可實現希望的所述WDM PON的通信業務對於層級2、3和4中的任意頂點，所有進入邊的速率的總和大約等於所述頂點的速率；對於層級1、2和3中的任意頂點，所述頂點的速率大約等於所有出去的邊的速率的總和；以及每個頂點的速率大約等於或小於每個雷射器的數據速率、每個波長的容量和/或每個接收器的接收數據速率中的一個或更多個。
11.根據權利要求7所述的方法，還包括將所述第二架構抽象為七層級有向圖形，其中，層級1表示OLT處的雷射器，層級2表示波長，層級3表示ONU處的RS0A，層級4表示隊列請求，層級5表示ONU處的返迴路徑RS0A，層級6表示返迴路徑波長，層級7表示OLT處的接收器。
12.根據權利要求11所述的方法，其中，分析所抽象的圖形表示以確定所述可達到速率區域還包括基於與所述WDM PON相關聯的波長的數量、與所述WDM PON相關聯的雷射器的數量和/或所述WDM PON中的接收器的數量中的一個或更多個來確定所述可達到速率區域。
13.根據權利要求11所述的方法，其中，分析所抽象的圖形表示以確定所述可達到速率區域還包括基於每個ONU中的RSOA的數量來確定所述可達到速率區域。
14.一種用於確定波分復用(WDM)無源光網絡(PON)的容量的裝置，包括存儲器，被配置為存儲指令，並且還存儲與所述WDM PON相關聯的網絡信息數據；處理器，耦合到所述存儲器，其中，所述處理器被適配為執行所述指令，在執行所述指令時，所述指令配置所述處理器，以對表示所述WDM PON的節點和數據傳輸路徑的有向圖形進行抽象；分析所抽象的有向圖形，以確定所述WDM PON的可達到速率區域，其中，所述可達到速率區域包括所述WDM PON的容許通信業務速率的集合；基於對全範圍可調諧雷射器、有限範圍可調諧雷射器和/或特定調諧範圍雷射器中的一個或更多個的優化，確定所述WDM PON的最大可達到速率區域。
15.根據權利要求14所述的裝置，其中，所述處理器還被配置為基於所述最大可達到速率區域，利用優化的節點和節點關係，使能構成新的WDM PON和/或重新配置已有WDM PON中的一個或更多個。
16.根據權利要求15所述的裝置，其中，所述構成新的WDMPON和/或所述重新配置已有WDM PON包括使用固定調諧雷射器替換所述全範圍可調諧雷射器的一部分、確定有限範圍可調諧雷射器的受限制的調諧範圍和/或在可用光網絡單元(ONU)之間分配特定調諧範圍雷射器中的一個或更多個。
17.根據權利要求14所述的裝置，其中，所述處理器還被適配為基於資源分配方案確定所述最大可達到速率區域，使得通過所述WDM PON以容許傳輸速率R成功傳輸數據通信業務，優化利用包括雷射器、接收器和波長的所述WDM PON的資源。
18.根據權利要求17所述的裝置，其中，基於包含對R的約束的有向圖形的「可達」關係來確定所述資源分配方案。
19.根據權利要求18所述的裝置，其中，基於對整個有向圖形的「可達」關係的提取以及減少約束冗餘來確定所述最大可達到速率區域。
20.根據權利要求17所述的裝置，其中，所述處理器還被適配為如果R是未知的，則基於相等數量的有限範圍可調諧雷射器對波長範圍的調整來確定所述資源分配方案，如果R 是已知的，則基於通過試探算法分割可用有限範圍可調諧雷射器的集合來確定所述資源分配方案。
21.根據權利要求17所述的裝置，其中，所述處理器還被適配為基於通過匹配算法在 ONU之間分布可用的特定調諧範圍雷射器來確定所述資源分配方案。
22.—種計算機可讀存儲介質，在所述計算機可讀存儲介質上存儲有指令，所述指令用於確定波分復用(WDM)無源光網絡(PON)的容量，所述指令包括對表示所述WDM PON的節點和數據傳輸路徑的有向圖形進行抽象；分析所抽象的有向圖形，以確定所述WDM PON的可達到速率區域，其中，所述可達到速率區域包括所述WDM PON的容許通信業務速率R的集合；基於如下項中的一個或更多個，針對優化WDM PON性能和降低採用成本來確定資源分配方案，以使能構成新的WDM PON和/或重新配置已有WDM PON中的一個或更多個 在不減小R的情況下，減小全範圍可調諧雷射器的調諧範圍； 用固定範圍雷射器替換所述全範圍可調諧雷射器的一部分； 調整有限範圍可調諧雷射器的調諧範圍；和/或在可用的ONU之間分配特定範圍雷射器。
23.根據權利要求22所述的計算機可讀存儲介質，其中，所述資源包括雷射器、波長和 /或接收器中的一個或更多個。
24.根據權利要求22所述的計算機可讀存儲介質，其中，確定所述資源分配方案包括 將連接到隊列請求的雷射器分類到第一集合，而將連接到波長的雷射器分類到第二集合；以及對所述第一集合中的雷射器與所述第二集合中的雷射器進行匹配，使得所述第一集合中的雷射器的速率在所述可達到速率區域內。
25.根據權利要求M所述的計算機可讀存儲介質，其中，對所述第一集合中的雷射器與所述第二集合中的雷射器進行匹配包括在所述第一集合中的雷射器與所述第二集合中的雷射器之間確定「塊」關係，所述「塊」 關係包括對所述可達到速率區域的約束；基於所述「塊」關係將所述第一集合和所述第二集合分割為子集，使得所述第一集合中的雷射器的通信業務速率滿足所述「塊」關係中的約束。
全文摘要
本發明主要描述了用於實質上使波分復用(WDM)無源光網絡(PON)中的容量最大化的技術。可以將「可達到速率區域」定義為包含給定WDM PON系統的容許通信業務速率、使得可達到速率區域的容量與網絡的容量成比例的集合。為了得出特定網絡的可達到速率區域，可以對針對該網絡能夠或不能夠達到進入的通信業務速率進行決定。此外，可以使用可達到速率區域來構建利用最少數量的波長、具有最窄調諧範圍的最少數量的雷射器以及最少數量的接收器的WDM PON，由此減少建立PON系統時的基本建設費用。
文檔編號H04J14/02GK102422579SQ201080021246
公開日2012年4月18日 申請日期2010年3月13日 優先權日2009年3月13日
發明者尼爾萬·安薩裡, 張晶晶 申請人:新澤西理工學院