CN103051563A - 光正交频分复用接入系统中上行带宽分配调度算法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了光正交频分复用接入系统中上行带宽分配调度算法，其包括以下步骤：收集各个用户带宽需求；比较系统需求带宽是否大于系统能提供的最大带宽；如果大于，则在保证各个用户服务质量的前提下，使得系统功耗达到最小；如果小于，则在保证高优先级服务质量的前提下，保持各个低优先级服务间的公平性；显示带宽分配结果以及系统总功耗。当系统带宽需求小于系统最大提供带宽时，该算法可以在保证各个ONU带宽需求的前提下努力降低系统功率消耗，实现节能目的；当系统带宽需要大于系统最大提供带宽时，该算法可以有效的分配带宽资源，即可以保证系统中具有高优先级服务的服务质量，又可以保证低优先级服务之间的公平性。

Description

光正交频分复用接入系统中上行带宽分配调度算法

技术领域

本发明涉及光纤通信类，特别地，涉及一种光正交频分复用接入系统中上行带宽分配调度算法。

背景技术

光正交频分复用(Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OOFDM)技术是将正交频分复用技术和光纤通信技术相结合的一种新型通信方式，其结合了两种通信方式的特点，具有较强大技术优势和广阔的应用前景。OOFDM技术将系统带宽分割成相互正交的子载波，这些子载波可以动态的在各个光网络单元(Optical Network Unit，ONU)之间进行分配，实现了多个用户共享同一光纤信道，并且提高了系统的总容量。因此，OOFDM技术是扩大接入网系统容量的一种有效技术。

OOFDM技术具有以下几个方面的特点：

(1)灵活的带宽资源分配，每个接入用户充分利用整个系统的时域和频域资源，增加网络系统容量；

(2)可以实现高速率数据传输；

(3)对光纤色散具有很强的容忍性；

(4)具有较好的抗干扰性和保密特性。

如何有效的分配带宽资源以及降低系统功耗是OOFDM系统中两个比较重要的问题。有效的分配带宽资源主要是指既要保证系统中具有高优先级服务的服务质量，又要保证低优先级服务的公平性(防止它们出现“饿死”现象，即永远分配不到带宽资源)；降低系统功耗是指在保证各个ONU带宽需求的前提下，努力降低系统功率消耗。

经过对现有文献检索发现J.Xie等人发表在IEEE Communication Magazines(电子与电气工程师协会通信杂志)，VOL.43，pp.32-49，2004的文章《A DynamicBandwidth Allocation Scheme for Differentiated Service in EPONs》(《以太无光源网络中基于差分业务的动态带宽分配调度》)中提出一种基于以太无光源网络(EthernetPassive Optical Network，EPON)的支持不同优先级业务的带宽分配调度算法。该方案中主要涉及EPON系统中不同业务之间的带宽分配调度，并且没有考虑如何降低系统功耗，不适用于OOFDM系统。

又检索发现J.Zhang等人发表在Optics Express，VOL.19，NO.26.pp.2011的文章《Energy Efficient OFDM Transceiver Design Based on Traffic Tracking and AdaptiveBandwidthAdjustment》(《基于流量追踪以及自适应带宽调度的节能的正交频分复用收、发模块设计，光学快报》)中提出一种降低OOFDM系统功耗的方案。该方案从收、发两端模块设计考虑来降低系统功耗，主要从硬件角度来考虑，没有涉及到从调度算法方面来降低系统能耗，也没有考虑到不同优先级业务传输。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种有效的降低OOFDM系统功耗并且能保证高优先级服务的服务质量、低优先级服务的公平性的调度算法。

为实现上述目的，本发明提供了一种光正交频分复用接入系统中上行带宽分配调度算法，其包括以下步骤：

步骤1：收集各个用户带宽需求；

步骤2：比较系统需求带宽是否大于系统能提供的最大带宽；

步骤3：如果系统需求带宽大于系统能提供的最大带宽，则在保证各个用户服务质量的前提下，使得系统功耗达到最小；

步骤4：如果系统需求带宽小于系统能提供的最大带宽，则在保证高优先级服务质量的前提下，保持各个低优先级服务间的公平性；

步骤5：显示带宽分配结果以及系统总功耗。

如上述的光正交频分复用接入系统中上行带宽分配调度算法，其中，所述步骤1进一步包括：

在每个轮询周期内，光线路终端收集系统中各个光网络单位的需求带宽，并进行总和，从而得到系统需求带宽。

如上述的光正交频分复用接入系统中上行带宽分配调度算法，其中，所述步骤3进一步包括：

系统需求带宽大于系统能提供的最大带宽时，在保证各个用户服务质量的前提下，通过对子载波分配算法和比特分配算法使系统的功耗达到最小。

进一步地，如上述的光正交频分复用接入系统中上行带宽分配调度算法，其中，所述子载波分配算法具体如下：

11)：初始化，令集合S_n＝空集(n＝1，2，..，N)，矩阵X为零矩阵，k＝1；

12)：找出n满足

12)：令矩阵X中第k行第n列元素为1，将k放入集合S_n中，R_n＝R_n-Mf_B；

14)：如果R_n≤0，令R_n＝0；

15)：如果k＝K，完成算法；如果对于所有n∈{1，2，…，N}，R_n＝0；完成算法；否则令k：＝k+1，转12)；

其中，N为系统中ONU个数，S_n为记录被第n个ONU占用的子载波集合，X为记录子信道分配情况矩阵，k为第k个子载波，R_n为第n个ONU的需求带宽，M为信道最大频带利用率，f_B为每条子信道带宽，K为OFDM子载波个数；

当完成所述子载波分配算法时，第n个光网络单元分配到Num(S_n)P_BS-max/K功率，其中，Num(S_n)表示集合S_n中元素的个数；

所述比特分配算法如下：

21)：初始化，令c_k，n＝0，P_n＝0，R_n ^*＝0，R^* _n-EF＝0，R^* _n-AF＝0，R^* _n-BE＝0，对于所有的n∈{1，2，…，N}，k∈{1，2，…，K}，令n＝1；

22)：对于所有的k∈S_n，计算ΔP_kn＝10^a/10[f(c_k，n+1)-f(c_k，n)]；

23)：找出满足条件的k，使其满足

24)：令c_k*，n：＝c_k*，n+1，R_n ^*：＝R_n ^*+f_B，P_n：＝P_n+P_k*，n；

25)：如果R_n ^*≥R_n或者P_n≥Num(S_n)P_BS-max/K，那么P_n为第n个ONU消耗的最小功率，转26)；否则转22)；

26)：如果n＝N，转27)；否则令n：＝n+1，转22)；

27)：最小的消耗功率P_T为∑p_n；各个ONU的带宽需求得到满足，即R_n ^*＝R_n，R^* _n-EF＝R_n-EF，R^* _n-AF＝R_n-AF，R^* _n-BE＝R_n-BE；

其中，c_k，n为子信道k被第n个ONU占据情况，P_n为第n个ONU消耗的最小功率，R_n ^*为系统能提供的最大带宽，R^* _n-EF为第n个ONU中最高优先级服务分配到的带宽，R^* _n-AF为第n个ONU中最高优先级服务分配到的带宽，R^* _n-BE为第n个ONU中低等优先级服务分配到的带宽，ΔP_k，n为需要增加的功率，f(c)为传输速率为c bits/symbol时需要的接收功率，R_n-EF为第n个ONU中最高优先级服务的带宽需求，R_n-AF为第n个ONU中中等优先级服务的带宽需求，R_n-BE为第n个ONU中低等优先级服务的带宽需求。

如上述的光正交频分复用接入系统中上行带宽分配调度算法，其中，所述步骤4进一步包括：

系统需求带宽小于系统能提供的最大带宽时，在保证高优先级服务质量的前提下，通过对子载波分配算法和比特分配算法保持各个低优先级服务间的公平性。

进一步地，如上述的光正交频分复用接入系统中上行带宽分配调度算法，其中，所述子载波分配算法如下：

31)：初始化，令

X_K×N＝0_K×N，计算Aw＝[A₁，A₂，…，A_N]，Tw＝[T₁，T₂，…，T_N]，其中A_n(R_n-EF×W_EF+R_n-AF×W_AF+R_n-BE×W_BE)/(R_n-EF+R_n-AF+R_n-BE)；T_n＝R_n-EF×W_EF+R_n-AF×W_AF+R_n-BE×W_BE；令k＝1并且取单个ONU能分配到的最多子载波个数J_max＝K/(N-1)；

32)： $n=\underset{n\∈\{\mathrm{1,2},...,N\}}{\arg \max }{T}_n;$

33)：令矩阵X中第k行第n列元素为1，将k放入集合S_n中，T_n＝T_n-A_nMf_B；

34)：若Num(S_n)≥J_max或者T_n≤0，令T_n＝0；

35)：若k＝K，结束算法；若对于所有n∈{1，2，…，N}，T_n＝0，结束算法；否则，令k：＝k+1，转32)；

其中，N为系统中ONU个数，S_n为记录被第n个ONU占用的子载波集合，X_K×N为K×N维记录子信道分配情况矩阵，Aw为平均权重向量，Tw为总权重向量，k为第k个子载波，R_n-EF为第n个ONU中最高级优先权服务带宽需求，W_EF为最高级优先权服务权重，R_n-AF为第n个ONU中中等优先权服务带宽需求，W_AF为中等优先权服务权重，R_n-BE为第n个ONU中低等优先权服务带宽需求，W_BE为低等优先权服务权重，J_max为单个ONU能分配到的最多子载波个数，M为最大频带利用率，f_B为每条子信道带宽，K为OFDM子载波个数；

当完成所述子载波分配算法时，第n个ONU得到Num(S_n)个子载波，每个子载波传输速率为Mf_Bbits/s；

所述比特分配算法如下：

41)：初始化，令P_n＝Num(S_n)P_BS-max-/K，P_T＝P_BS-max，R_n ^*＝Num(S_n)Mf_B，R^* _n-EF＝0，R^* _n-AF＝0，R^* _n-BE＝0，对于所有的n∈{1，2，…，N}，k∈{1，2，…，K}，n＝1；

42)：考虑到最高优先级服务的高优先级以及为了保证服务质量，令R^* _n-EF＝R_n-EF；

43)：若(R_n ^*-R^* _n-EF)≥(R_n-AF+R_n-BE)，转44)；否则转45)；

44)：R^* _n-AF＝R_n-AF，R^* _n-BE＝R_n-BE；

45)： $R_{n-\mathrm{AF}}^{*}=(R_n^{*}-R_n)\frac{R_{n-\mathrm{AF}}\×W_{\mathrm{AF}}}{R_{n-\mathrm{AF}}\×W_{\mathrm{AF}}+R_{n-\mathrm{BE}}\×W_{\mathrm{BE}}}$

$R_{n-\mathrm{BE}}^{*}=(R_n^{*}-R_n)\frac{R_{n-\mathrm{BE}}\×W_{\mathrm{BE}}}{R_{n-\mathrm{AF}}\×W_{\mathrm{AF}}+R_{n-\mathrm{BE}}\×W_{\mathrm{BE}}}$

46)：若n＝N，结束算法；否则令n：＝n+1，转42)；

其中，P_BS-max为系统最大提供功率，P_n为第n个ONU消耗的最小功率，P_T为系统功耗，R_n ^*为第n个ONU分配到的带宽，R^* _n-EF为ONU n中最高优先级服务分配到的带宽，R^* _n-AF为ONU n中中等优先级服务配到的带宽，R^* _n-BE为ONU n中低等优先级服务分配到的带宽，R_n为第n个ONU的需求带宽，R_n-EF为第n个ONU中高等优先权服务的带宽需求，R_n-AF为第n个ONU中中等优先权服务的带宽需求，R_n-BE第n个ONU中低等优先权服务的带宽需求，f_B为每条子信道带宽，K为OFDM子载波个数，M为最大频带利用率，W_AF为中等优先权服务权重，W_BE为低等优先权服务权重。

如上述的光正交频分复用接入系统中上行带宽分配调度算法，其中，所述步骤5进一步包括：

光线路终端将带宽分配结果发送给各个光网络单元并记录系统功耗；各个光网络单元分配到相应带宽，传输数据。

因此，相对于现有技术，本发明的光正交频分复用接入系统中上行带宽分配调度算法具有以下有益的技术效果：

1)显著的降低OOFDM系统功率，节约能耗；

2)有效的保证高优先级服务的服务质量和低优先级服务之间的公平性；

3)本发明采用结构较简单的算法，复杂度不高，实用性较强。

附图说明

图1为本发明的光正交频分复用接入系统中上行带宽分配调度算法的流程图；

图2为本发明在100Gbit/s OOFDM系统中不同负载下的功耗图；

图3为本发明在100Gbit/s OOFDM系统中不同负载下的差分业务的吞吐量图；

图4为本发明在100Gbit/s OOFDM系统中不同负载下的差分业务的传输效率。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

其中，表1阐释了本发明中所用到的符号的含义。

表1

下面结合附图，对本发明的算法进行进一步的详细说明。

图1示出了光正交频分复用接入系统中上行带宽分配调度算法的流程图，该方法具体包括以下步骤：

步骤101：收集各个ONU需求带宽。

其中，在每个轮询周期内，光线路终端收集系统中各个光网络单位的需求带宽R_n，并进行总和，从而得到系统需求带宽R_T。即系统需求带宽R_T为各个ONU需求带宽R_n(n＝1，2，...，N)之和，即R_T＝∑R_n。

步骤102：比较系统需求带宽R_T是否大于系统能提供的最大带宽R_T ^*。

系统能提供的最大带宽R_T ^*为MG bits/s，其中最大频带利用率M式由f(M)＝(N₀/3)[Q^-1(P_e/4)]²(2^M-1)确定。由于系统最大提供功率为P_BS-max，因此通过f(M)＝P_BS-max/(K*10^a/10)可以得到M值。通过比较R_T与R_T ^*大小来确定转步骤103还是步骤104。若R_T ^*＜R_T，转步骤103；否则转步骤104。

步骤103：如果R_T＞R_T ^*，则在保证各个用户服务质量的前提下使系统功耗达到最小。

其中，本步骤可通过依次进行以下两个子算法来实现，即子载波分配与比特分配。

算法1：子载波分配

11)：初始化，令集合S_n＝空集(n＝1，2，..，N)，矩阵X为零矩阵，k＝1(k标记为第k个子载波)；

12)：找出n满足

13)：令矩阵X中第k行第n列元素为1，将k放入集合S_n中，R_n＝R_n-Mf_B；

14)：如果R_n≤0，令R_n＝0；

15)：如果k＝K完成算法；如果对于所有n∈{1，2，…，N}，R_n＝0；完成算法；否则令k：＝k+1，转12)。

当完成算法1时，第n个ONU分配到Num(S_n)P_BS-max/K功率，处运算Num(S_n)表示集合S_n中元素的个数。

算法2：比特分配

21)：初始化，令c_k，n＝0，P_n＝0，R_n ^*＝0，R^* _n-EF＝0，R^* _n-AF＝0，R^* _n-BE＝0，对于所有的n∈{1，2，…，N}，k∈{1，2，…，K}，令n＝1；

22)：对于所有的k∈S_n，计算需要增加的功率ΔP_kn＝10^a/10[f(c_k，n+1)-f(c_k，n)]；

23)：找出满足条件的k，使其满足其中ΔP_kn为需要增加的功率；

24)：令c_k*，n＝c_k*，n+1，R_n ^*：＝R_n ^*+f_B，P_n：＝P_n+P_k*，n；

25)：如果R_n ^*≥R_n或者P_n≥Num(S_n)P_BS-max/K，那么P_n为第n个ONU消耗的最小功率，转26)；否则转22)；

26)：如果n＝N，转27)；否则令n：＝n+1，转22)；

Step7：最小的系统功耗P_T为∑p_n；各个ONU的带宽需求得到满足，即R_n ^*＝R_n，R^* _n-EF＝R_n-EF，R^* _n-AF＝R_n-AF，R^* _n-BE＝R_n-BE；算法结束。

步骤104：如果R_T＜R_T ^*，则在保证高优先级服务质量的前提下，保持各个低优先级服务间的公平性。

其中，本步骤也可通过依次完成以下两个子算法来实现，即子载波分配与比特分配。

算法3：子载波分配

31)：初始化，令

X_K×N＝0_K×N，计算Aw＝[A₁，A₂，…，A_N]，Tw＝[T₁，T₂，…，T_N]，其中A_n＝(R_n-EF×W_EF+R_n-AF×W_AF+R_n-BE×W_BE)/(R_n-EF+R_n-AF+R_n-BE)；T_n＝R_n-EF×W_EF+R_n-AF×W_AF+R_n-BE×W_BE；令k＝1并且取单个ONU能分配到的最多子载波个数J_max＝K/(N-1)；

32)： $n=\underset{n\∈\{\mathrm{1,2},...,N\}}{\arg \max }{T}_n;$

33)：令矩阵X中第k行第n列元素为1，将k放入集合S_n中，T_n＝T_n-A_nMf_B；

34)：若Num(S_n)≥J_max或者T_n≤0，令T_n＝0；

35)：若k＝K，结束算法；若对于所有n∈{1，2，…，N}，T_n＝0，结束算法；否则，令k：＝k+1，转32)。

其中，X_K×N为K×N维记录子信道分配情况矩阵，W_EF为最高级优先权服务权重，W_AF为中等优先权服务权重，W_BE为低等优先权服务权重。

当完成算法3，我们知道第n个ONU得到Num(S_n)个子载波，每个子载波传输速率为Mf_Bbits/s。

算法4：比特分配

41)：初始化，令P_n＝Num(S_n)P_BS-max-/K，P_T＝P_BS-max，R_n ^*＝Num(S_n)Mf_B，R^* _n-EF＝0，R^* _n-AF＝0，R^* _n-BE＝0，对于所有的n∈{1，2，…，N}，k∈{1，2，…，K}，n＝1；

42)：考虑到EF service的高优先级以及为了保证服务质量，令R^* _n-EF＝R_n-EF；

43)：若(R_n ^*-R^* _n-EF)≥(R_n-AF+R_n-BE)，转44)；否则转45)；

44)：R^* _n-AF＝R_n-AF，R^* _n-BE＝R_n-BE；

45)： $R_{n-\mathrm{AF}}^{*}=(R_n^{*}-R_n)\frac{R_{n-\mathrm{AF}}\×W_{\mathrm{AF}}}{R_{n-\mathrm{AF}}\×W_{\mathrm{AF}}+R_{n-\mathrm{BE}}\×W_{\mathrm{BE}}}$

$R_{n-\mathrm{BF}}^{*}=(R_n^{*}-R_n)\frac{R_{n-\mathrm{BE}}\×W_{\mathrm{BE}}}{R_{n-\mathrm{AF}}\×W_{\mathrm{AF}}+R_{n-\mathrm{BE}}\×W_{\mathrm{BE}}}$

46)：若n＝N，结束算法；否则令n：＝n+1，转42)。

步骤105：显示带宽分配结果及系统总功耗。

光线路终端将带宽分配结果发送给各个光网络单元并记录系统功耗；各个光网络单元分配到相应带宽，传输数据。其中，得到系统功耗P_T以及各个ONU内各种服务的带宽分配结果R^* _n-EF，R^* _n-AF，R^* _n-BE。

为了说明本发明算法的优点，下面以仿真作为具体实施例，表2为本发明算法仿真时用到的系统参数的取值。

表2

图2为本发明在100Gbit/s OOFDM系统中不同负载下的功耗图。从图中我们可以看出，当系统负载比较低时，本发明算法可以节省大量的系统功耗。当网络负载小于0.8时，本发明算法使得系统功耗小于系统所能提供最大功耗的30％。

图3为本发明在100Gbit/s OOFDM系统中不同负载下的差分业务的吞吐量图。由图可知，当网络负载小于1时，本发明算法在保证最高优先级服务(EF)的前提下，保证了各个其他业务的公平性；当网络负载大于1时，各个服务之间的公平性得到了保证。

图4为本发明在100Gbit/s OOFDM系统中不同负载下的差分业务的传输效率。从图中我们可以看出，在条件允许的情况下，本发明算法始终保证最高优先级服务(EF)的服务质量，并且适当的考虑中等优先级服务(AF)与低等优先级服务(BE)之间的公平性。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种光正交频分复用接入系统中上行带宽分配调度算法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：收集各个用户带宽需求；

步骤2：比较系统需求带宽是否大于系统能提供的最大带宽；

步骤3：如果系统需求带宽大于系统能提供的最大带宽，则在保证各个用户服务质量的前提下，使得系统功耗达到最小；

步骤4：如果系统需求带宽小于系统能提供的最大带宽，则在保证高优先级服务质量的前提下，保持各个低优先级服务间的公平性；

步骤5：显示带宽分配结果以及系统总功耗。

2.如权利要求1所述的光正交频分复用接入系统中上行带宽分配调度算法，其特征在于，所述步骤1进一步包括：

在每个轮询周期内，光线路终端收集系统中各个光网络单位的需求带宽，并进行总和，从而得到系统需求带宽。

3.如权利要求1所述的光正交频分复用接入系统中上行带宽分配调度算法，其特征在于，所述步骤3进一步包括：

系统需求带宽大于系统能提供的最大带宽时，在保证各个用户服务质量的前提下，通过对子载波分配算法和比特分配算法使系统的功耗达到最小。

4.如权利要求3所述的光正交频分复用接入系统中上行带宽分配调度算法，其特征在于，所述子载波分配算法具体如下：

11)：初始化，令集合S_n＝空集(n＝1，2，..，N)，矩阵X为零矩阵，k＝1(k标记为第k个子载波)；

12)：找出n满足

12)：令矩阵X中第k行第n列元素为1，将k放入集合S_n中，R_n＝R_n-Mf_B；

14)：如果R_n≤0，令R_n＝0；

15)：如果k＝K，完成算法；如果对于所有n∈{1，2，…，N}，R_n＝0；完成算法；否则令k：＝k+1，转12)；

其中，N为系统中ONU个数，S_n为记录被第n个ONU占用的子载波集合，X为记录子信道分配情况矩阵，k为第k个子载波，R_n为第n个ONU的需求带宽，M为信道最大频带利用率，f_B为每条子信道带宽，K为OFDM子载波个数；

当完成所述子载波分配算法时，第n个光网络单元分配到Num(S_n)P_BS-max/K功率，其中，Num(S_n)表示集合S_n中元素的个数；

所述比特分配算法如下：

21)：初始化，令c_k，n＝0，P_n＝0，R_n ^*＝0，R^* _n-EF＝0，R^* _n-AF＝0，R^* _n-BE＝0，对于所有的n∈{1，2，…，N}，k∈{1，2，…，K}，令n＝1；

22)：对于所有的k∈S_n，计算ΔP_kn＝10^a/10[f(c_k，n+1)-f(c_k，n)]；

23)：找出满足条件的k，使其满足

24)：令c_k*n：＝c_k*n+1，R_n ^*：＝R_n ^*+f_B，P_n：＝P_n+P_k*，n；

25)：如果R_n ^*≥R_n或者P_n≥Num(S_n)P_BS-max/K，那么P_n为第n个ONU消耗的最小功率，转26)；否则转22)；

26)：如果n＝N，转27)；否则令n：＝n+1，转22)；

27)：最小的消耗功率P_T为∑p_n；各个ONU的带宽需求得到满足，即R_n ^*＝R_n，R^* _n-EF＝R_n-EF，R^* _n-AF＝R_n-AF，R^* _n-BE＝R_n-BE；

其中，c_k，n为子信道k被第n个ONU占据情况，P_n为第n个ONU消耗的最小功率，R_n ^*为系统能提供的最大带宽，R^* _n-EF为第n个ONU中最高优先级服务分配到的带宽，R^* _n-AF为第n个ONU中最高优先级服务分配到的带宽，R^* _n-BE为第n个ONU中低等优先级服务分配到的带宽，ΔP_kn为需要增加的功率，f(c)为传输速率为c bits/symbol时需要的接收功率，R_n-EF为第n个ONU中最高优先级服务的带宽需求，R_n-AF为第n个ONU中中等优先级服务的带宽需求，R_n-BE为第n个ONU中低等优先级服务的带宽需求。

5.如权利要求1所述的光正交频分复用接入系统中上行带宽分配调度算法，其特征在于，所述步骤4进一步包括：

系统需求带宽小于系统能提供的最大带宽时，在保证高优先级服务质量的前提下，通过对子载波分配算法和比特分配算法保持各个低优先级服务间的公平性。

6.如权利要求5所述的光正交频分复用接入系统中上行带宽分配调度算法，其特征在于，所述子载波分配算法如下：

31)：初始化，令X_K×N＝0_K×N，计算Aw＝[A₁，A₂，…，A_N]，Tw＝[T₁，T₂，…，T_N]，其中A_n＝(R_n-EF×W_EF+R_n-AF×W_AF+R_n-BE×W_BE)/(R_n-EF+R_n-AF+R_n-BE)；T_n＝R_n-EF×W_EF+R_n-AF×W_AF+R_n-BE×W_BE；令k＝1并且取单个ONU能分配到的最多子载波个数J_max＝K/(N-1)；

32)： $n=\underset{n\∈\{\mathrm{1,2},...,N\}}{\arg \max }{T}_n;$

33)：令矩阵X中第k行第n列元素为1，将k放入集合S_n中，T_n＝T_n-A_nMf_B；

34)：若Num(S_n)≥J_max或者T_n≤0，令T_n＝0；

35)：若k＝K，结束算法；若对于所有n∈{1，2，…，N}，T_n＝0，结束算法；否则，令k：＝k+1，转32)；

其中，N为系统中ONU个数，S_n为记录被第n个ONU占用的子载波集合，X_K×N为K×N维记录子信道分配情况矩阵，Aw为平均权重向量，Tw为总权重向量，k为第k个子载波，R_n-EF为第n个ONU中最高级优先权服务带宽需求，W_EF为最高级优先权服务权重，R_n-AF为第n个ONU中中等优先权服务带宽需求，W_AF为中等优先权服务权重，R_n-BE为第n个ONU中低等优先权服务带宽需求，W_BE为低等优先权服务权重，J_max为单个ONU能分配到的最多子载波个数，M为最大频带利用率，f_B为每条子信道带宽，K为OFDM子载波个数；

当完成所述子载波分配算法时，第n个ONU得到Num(S_n)个子载波，每个子载波传输速率为Mf_Bbits/s；

所述比特分配算法如下：

41)：初始化，令P_n＝Num(S_n)P_BS-max-/K，P_T＝P_BS-max，R_n ^*＝Num(S_n)Mf_B，R^* _n-EF＝0，R^* _n-AF＝0，R^* _n-BE＝0，对于所有的n∈{1，2，…，N}，k∈{1，2，…，K}，n＝1；

42)：考虑到最高优先级服务的高优先级以及为了保证服务质量，令R^* _n-EF＝R_n-EF；

43)：若(R_n ^*-R^* _n-EF)≥(R_n-AF+R_n-BE)，转44)；否则转45)；

44)：R^* _n-AF＝R_n-AF，R^* _n-BE＝R_n-BE；

45)： $R_{n-\mathrm{AF}}^{*}=(R_n^{*}-R_n)\frac{R_{n-\mathrm{AF}}\×W_{\mathrm{AF}}}{R_{n-\mathrm{AF}}\×W_{\mathrm{AF}}+R_{n-\mathrm{BE}}\×W_{\mathrm{BE}}}$

$R_{n-\mathrm{BF}}^{*}=(R_n^{*}-R_n)\frac{R_{n-\mathrm{BE}}\×W_{\mathrm{BE}}}{R_{n-\mathrm{AF}}\×W_{\mathrm{AF}}+R_{n-\mathrm{BE}}\×W_{\mathrm{BE}}}$

46)：若n＝N，结束算法；否则令n：＝n+1，转42)；

其中，P_BS-max为系统最大提供功率，P_n为第n个ONU消耗的最小功率，P_T为系统功耗，R_n ^*为第n个ONU分配到的带宽，R^* _n-EF为ONU n中最高优先级服务分配到的带宽，R^* _n-AF为ONU n中中等优先级服务配到的带宽，R^* _n-BE为ONU n中低等优先级服务分配到的带宽，R_n为第n个ONU的需求带宽，R_n-EF为第n个ONU中高等优先权服务的带宽需求，R_n-AF为第n个ONU中中等优先权服务的带宽需求，R_n-BE第n个ONU中低等优先权服务的带宽需求，f_B为每条子信道带宽，K为OFDM子载波个数，M为最大频带利用率，W_AF为中等优先权服务权重，W_BE为低等优先权服务权重。

7.如权利要求1所述的光正交频分复用接入系统中上行带宽分配调度算法，其特征在于，所述步骤5进一步包括：

光线路终端将带宽分配结果发送给各个光网络单元并记录系统功耗；各个光网络单元分配到相应带宽，传输数据。

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