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“光进铜退”成为运营商发展宽带接入的市场趋势。以太网无源光网络(EPON)系统因为其接入距离长、可用带宽高,成为解决全光网络最后一公里最具竞争力的技术方案。EPON融合了无源光网络和以太网的优点,不仅可以无缝接入IP数据业务,而且能够支持多业务服务质量(QoS),提供诸如数据、语音、视频的综合业务接入,具有广阔的发展前景。上行带宽分配是EPON关键技术,一直是人们研究热点。本文深入研究了EPON动态带宽分配策略和轮询机制,以高带宽利用率和支持QoS公平性为设计目标,提出了一种基于突发业务预测并保障公平性的动态带宽分配算法——BTP-DBA。该算法首次将神经网络引入EPON业务预测,提出了突发排序轮询机制和基于预测结果及保障带宽比例的带宽分配策略。该算法具有较高的带宽利用率,较低的业务时延,并改善了低优先级业务服务质量,是一种有效的EPON上行带宽分配方式。主要完成的工作和研究成果如下:(1)提出了基于改进微粒群算法(PSO)优化的神经网络EPON业务预测算法。该预测算法建立了三层神经网络单步输出的预测结构,并通过随机扰动差微粒改进了微粒群算法,用于训练神经网络,提高预测算法的收敛速度和精度,从而提高突发业务的预测精度。预测过程中,神经网络能根据预测误差修正自身权值,使预测算法具备自适应能力。(2)提出了突发排序轮询机制。在轮询过程中,根据业务突发性强弱调整光网络单元(ONU)轮询顺序,并滞后报告队列长度。因此,光线路终端(OLT)就会知道更多更新的ONU队列信息,并缩短了突发ONU的业务预测区间,从而进一步提高了EPON业务预测精度。在轮询周期结束前,提前进行带宽分配和时隙授权,充分利用了空闲时隙,从而提高了上行带宽利用率。(3)提出了基于业务预测且公平的带宽分配算法。在业务预测完成之后,OLT根据预测修正后的带宽需求和保障带宽的比例,进行ONU之间和ONU内部各队列带宽分配,不仅降低了业务时延,而且保障了公平性。(4)最后搭建了基于OPNET的EPON仿真平台,仿真验证BTP-DBA算法的性能。仿真结果表明,基于改进PSO优化的神经网络的EPON业务预测算法具有更好的收敛性能和预测精度。BTP-DBA带宽分配算法具有更高的上行带宽利用率,更低的平均包时延。当网络负载增加时,在保证高优先级业务服务质量前提下,大幅改善了低优先级业务服务质量。