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随着信息技术的迅猛发展以及社会信息化需求的快速增长,人们对视频、数据、话音等全业务接入带宽需求越来越高。下一代广播电视网(NGB)建设将实现广电运营商从基础广播网络运营商到综合业务运营商的跨越式发展。NGB是有线无线相结合,全程全网的下一代广播电视网。为适应NGB发展需求,有线电视网经过数字化转换、双向化改造以及网络整合,将成为全业务全媒体的全国性运营网络。
NGB网络由骨干网、城域网和接入网组成。HFC接入网是全国性有线电视网传输的最后一个环节,其资源调度策略的优劣直接影响端到端的服务质量以及网络资源利用率。HFC接入网的业务形式包括广播、窄播、单播、数据等,与其它接入网相比,更具灵活性,也更具复杂性。本文针对多业务共享传输情况下HFC接入网的资源管理问题展开研究,着重解决带宽分配、负载均衡、效率优化等问题,总结本文的主要贡献和创新点如下:
1.提出了一种适用于多带宽需求的交互视频业务IPQAM资源分配算法。该算法充分考虑下行信道带宽碎片对带宽利用率的影响,通过优化共享信道的业务组合,降低较大带宽碎片出现的概率,从而提高带宽利用率。仿真实验表明,在多带宽需求的交互视频业务系统中,与最小负载算法、最大负载算法、Non-mixing算法相比,具有更低服务拒绝率。
2.提出了一种基于多标拍卖的融合业务共享带宽分配算法。该算法针对业务弹性带宽需求的特点,借助经济学拍卖理论,由业务代理统一提交多组投标价,边缘资源管理器拍卖带宽资源。并且根据带宽拍卖结果引导业务代理的用户接纳策略,实现共享信道组内的负载均衡。仿真实验表明该算法能高效地完成带宽分配,并具有良好的负载均衡效果。
3.提出了一种支持QoS升降级的流媒体业务带宽公平分配算法。该算法针对采用分层编码技术的流媒体业务,当带宽不足时,通过降低在线用户的QoS等级获取带宽,满足新用户请求。QoS升降级充分考虑了相同优先级和不同优先级用户之间的公平性,通过带宽差比例判断不同优先级用户之间的公平性,进而在保证高优先级用户权利基础上,逐步整体提高或降低在线用户带宽,保证用户之间的公平性。仿真实验表明该算法具有更好的公平性。
4.提出了一种多信道传输系统的网络设计以及负载均衡算法。该算法针对以DOCSIS3.0为代表的HFC接入网多信道数据传输系统。多信道系统的网络设计不仅满足光节点的规划带宽和突发带宽需求,而且兼顾光节点间负载均衡需求;在充分考虑网络结构对负载均衡效果影响的基础上,对负载均衡问题进行抽象和描述,进而给出了一种基于THR的负载均衡算法。仿真实验表明该算法具有较好的负载均衡效果。
5.提出了一种HFC接入网数据融合传输系统下行信令和封装协议的改进和优化方法。数据融合传输系统采用双向交互与单向广播融合方式实现高速宽带接入。下行广播信道通过逻辑通道区分不同用户。通过对下行信令传输效率的分析,给出了逻辑通道定位方法的优化配置。在对现有的IP数据封装协议分析的基础上,提出了一种适配性改进方案,不仅可以充分利用终端的数据处理能力,而且降低了封装协议的开销。仿真实验表明下行信令和封装协议的改进和优化具有较好的效果。