CN103618974B - 一种光网络的扩容方法 - Google Patents

Abstract

本发明例提供了一种无源光网络的扩容方法，所述方法主要包括：根据话务量密度（或人口密度）得到新增扩容基站位置O；计算新增基站基于已有光纤接入点的最佳部署方法（对应的光纤接入点f_i）；计算新增基站基于新建光纤接入点的最佳部署方法（对应的光纤接入点s_i）；比较最小费用得到无源光网络的最佳部署方法4个部分。

Description

一种光网络的扩容方法

技术领域：

本发明涉及通信领域，特别涉及一种光网络的扩容方法。

背景技术：

光纤接入网是指用光纤作为主要的传输媒质，实现接入网的信息传送功能。通过光线路终端(Optical Line Terminal，OLT)与业务节点相连，通过光网络单元(OpticalNetwork Unit，ONU)与用户连接。光纤接入网包括远端设备—光网络单元和局端设备—光线路终端，它们通过传输设备相连。系统的主要组成部分是OLT和远端ONU。

OLT的作用是为接入网提供与本地交换机之间的接口，并通过光传输与用户端的光网络单元通信。它将交换机的交换功能与用户接入完全隔开。ONU的作用是为接入网提供用户侧的接口。它可以接入多种用户终端，同时具有光电转换功能以及相应的维护和监控功能。ONU的主要功能是终结来自OLT的光纤，处理光信号并为多个小企业用户和居民住宅用户提供业务接口。ONU通常放在距离用户较近的地方，其位置具有很大的灵活性。

光纤接入网从系统分配上分为有源光网络(AON，Active Optical Network)和无源光网络(PON，Passive Optical Network)两类。无源光网络(PON)，是指在OLT和ONU之间是光分配网络(Optical Distribution Network，ODN)，没有任何有源电子设备。

随着新的业务应用不断出现，例如高清视频、游戏上网等，互联网的使用量在过去十年发生了巨大的增长。这促使引发了关于未来接入网优化的激烈讨论。无源光网络(PON)以其带宽宽、成本低、便于运行维护、接入用户多、传输距离远等优点逐渐成为有线宽带接入的最佳选择之一，并被广泛采用。

近几年移动用户迅猛发展，移动通信已经成为人们生活不可缺少的一部分。飞速的用户增长带来了大量的基站扩容项目。

然而接入网演进不仅仅是接入问题，更多的是关于整个网络规划成本的优化问题。随着互联网用户和业务的快速增长，对接入网带宽需求成倍提高，使得PON网络开始出现ONU数量迅速增长的发展趋势。在大量的基站扩容需求下，如何选择网络拓扑结果，如何确定光分路器位置与PON网络是否最优化、建设成本是否最低有重要关系。

传统的PON网络光分路器位置分配只考虑新建光分路器的情况，无论是在任意位置建点或者是在可选位置建点，成本计算均是在新建机房的情况下进行的。然而当今接入网布网更大的问题是在已有一定网络的情况下进行扩容，而非完全新建一个网络，扩容时光分路器位置的选择要考虑已有的接入网网络。同时，扩容时光分路器的部署顺序也十分重要。

发明内容：

已有的PON网络光分路器位置分配只考虑新建光分路器的情况，成本计算均是在新建机房的情况下进行的。然而目前接入网布网已有一定基础，需要的是在已有网络上的扩容而非完全新建一个PON网络。扩容时光分路器位置的选择要考虑已有的接入网网络，成本计算需在已有光分路器的基础上进行。同时，扩容时光分路器的部署顺序也十分重要。

为了实现该目的，本发明提出了一种光网络的扩容方法。

为了便于后面算法的描述，下面对本专利中涉及的术语进行说明：F：光纤接入点(Fiber Access Point，FAP)的集合。f_i代表光纤接入点，即接头盒，分光器(SPLITTER)的安置处；

O：需要扩容的基站集合。o_i代表需要扩容的基站，即光网络单元(ONU)的安置处，扩容按o₁，o₂，o₃的顺序进行；

C：光线路终端安置处的集合。c_i代表光线路终端的安置机房，接入网连接城域网的机房；

S：新建光纤接入点可选位置集合。s_i代表新建光纤接入点，即新增分光器(SPLITTER)的安置处；

无源光网络扩容需要的总费用；

无源光网络扩容所需总费用的最小值，对应最佳扩容方法；

光线路终端(OLT)与分光器(SPLITTER)之间链路费用；

分光器(SPLITTER)与光网络单元(ONU)之间链路费用；

无源光网络扩容所需的其它费用；

光线路终端机房到光纤接入点的距离；

光纤接入点到光网络单元安置处(扩容机房)的距离；

光线路终端机房到新建光纤接入点可选位置的距离；

新建光纤接入点可选位置到光网络单元安置处(扩容机房)的距离；

n_c，f：光线路终端机房到光纤接入点的光纤数量；

n_f，o：光纤接入点到光网络单元安置处(扩容机房)的光纤数量；

n_c，s：光线路终端机房到新建光纤接入点可选位置的光纤数量；

n_s，o：新建光纤接入点可选位置到光网络单元安置处(扩容机房)的光纤数量；

k：光纤接入点是否需要增加分光器设备(SPLITTER)，1代表需要，0代表使用已有分光器设备；

η_f：每单位长度馈线光纤的价格；

η_s：一个分光器设备(SPLITTER)的成本；

η_t：新建光纤接入点、光纤跳线和光纤配线架的成本；

η_o：新建扩容基站所需的成本；

η_p：人工成本。

P_z＝k*η_s+η_o+η_p k＝0or1

P＝Px+Py+Pz

根据本发明的方案，提出了光网络基于最小费用的扩容方法。所述方法主要包括以下步骤：

根据已知的管道铺设情况和光线路终端(OLT)、分光器(SPLITTER)、光网络单元(ONU)的分布情况和话务量密度(或人口密度)，得到需要新增基站的位置o_i；

根据费用计算公式，逐个计算新增基站基于每个已有光纤接入点扩容的费用P，比较费用P，得到利用已有光纤接入点的最佳部署方法；

根据费用计算公式，逐个计算出新增基站基于每个可选新建光纤接入点扩容的费用比较费用得到基于新建光纤接入点的最佳部署方法；

比较新建光纤接入点的最小费用和利用已有光纤接入点的最小费用P_min，比较费用，得到最佳部署方法。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显然地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动前提下，还可以根据这些附图获得的更多的附图。

附图1是本发明关于一种光网络的扩容方法流程图；

附图2是本发明关于得到基于费用的最佳部署方法的流程图；

附图3是本发明关于计算新增基站基于已有(或新建)光纤接入点扩容的所需费用流程图。

具体实施方式：

本发明的前提条件：其一，已有管道铺设情况和节点分布位置已知；其二，所需扩容光网络单元位置已由人口密度(或话务量密度)确定，新增光纤接入点可选位置已知。

为使本发明的目的，技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明方式作进一步的详细描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

附图1是本发明的大致流程图。本发明提出的光网络扩容方法主要包括根据话务量密度(或人口密度)得到新增扩容基站位置、计算新增基站基于已有光纤接入点的最佳部署方法、计算新增基站基于新建光纤接入点的最佳部署方法、比较最小费用得到无源光网络的最佳部署方法几个部分。

附图2是基于最小费用的光网络扩容方法的具体流程图，具体流程描述如下：

步骤201、由话务量密度(或人口密度)得到需要新增的基站：

在扩容基站部署过程中，基站覆盖的话务数量(人口数量)是一个很好的参考因素，通过贪婪随机自适应搜索算法求出待部署地区话务数量(人口数量)覆盖较大的N个基站，并将这些基站通过计算最小链路权值得到的最优路由路径关联起来，来分析最适合部署的扩容基站O；

步骤202、按顺序选取一个需要新增的基站：

在需扩容基站集合O中选取一个需要新增的基站o_i(i＝1，2，3，…，N)，按步骤201得到的o₁，o₂，o₃顺序进行无源光网络扩容；

步骤203、在已有光纤接入点中选取一个光纤接入点：

在已有接入网光纤接入点集合F中选取一个光纤接入点f_i；

步骤204、计算新增基站基于已有光纤接入点扩容的所需费用：

利用费用计算公式计算扩容基站o_i基于光纤接入点f_i所需的费用P，具体流程见附图3说明；

步骤205、得到基于已有光纤接入点扩容的最佳部署方法：

比较步骤204中得到的费用，求得最小费用P_min，最小费用P_min对应的光纤接入点f_i即无源光网络的最佳部署方法；

步骤206、在新建光纤接入点可选位置中选取一个光纤接入点：

在新建接入网光纤接入点可选位置集合S中选取一个新建光纤接入点s_i；

步骤207、计算新增基站基于新建光纤接入点扩容的所需费用：

利用费用计算公式计算扩容基站o_i基于新建光纤接入点s_i所需的费用具体流程见附图3说明；

步骤208、得到基于新建光纤接入点扩容的最佳部署方法：

比较步骤207中得到的费用，求得最小费用最小费用对应的光纤接入点s_i即无源光网络的最佳部署方法；

步骤209、判断是否低于基于已有光纤接入点扩容的费用：

判断步骤208得到基于新建光纤接入点扩容的最小费用是否低于步骤205得到的基于已有光纤接入点扩容的最小费用P_min，如果是则执行步骤211.否则执行步骤210；

步骤210、记录基于已有光纤接入点扩容的部署方法、费用：

日志记录基于已有光纤接入点扩容的最佳部署方法选择的光纤接入点f_i、费用P_min；

步骤211、记录基于新建光纤接入点扩容的部署方法、费用：

日志记录基于新建光纤接入点扩容的最佳部署方法选择的光纤接入点s_i、费用

步骤212、将新建光纤接入点添加到已有光纤接入点集合中：

扩容基站在使用新建光纤接入点s_i后，已完成搭建光纤接入点s_i，所以将添加到已有光纤接入点集合F中，并从新建接入网光纤接入点可选位置集合S中去掉光纤接入点s_i，在下一个扩容基站选择最佳部署方法时s_i可作为已有网络结构；

步骤213、判断是否还有需要扩容的基站：

判断需要扩容的基站集合O中是否还有需要扩容的基站，如果有则执行步骤202，否则结束全部流程。

附图3是计算光网络中基站基于已有(或新建)光纤接入点扩容的所需最小费用流程图，已知需要扩容的基站o_i，现分别说明基于已有光纤接入点或新建光纤接入点扩容的具体流程。

计算基于已有光纤接入点扩容的所需最小费用具体流程描述如下：

步骤301、选取第i个光纤接入点：

在光纤接入点集合F选取一个光纤接入点f_i，并标记选中光纤接入点f_i；

步骤302、计算光线路终端与分光器之间的链路费用：

将光线路终端机房到光纤接入点的距离光线路终端机房到光纤接入点的光纤数量n_c，f和每单位长度馈线光纤的价格η_f代入式一计算出光线路终端(OLT)与分光器(SPLITTER)之间的链路费用Px；

步骤303、计算分光器与光网络单元之间的链路费用：

将光纤接入点到光网络单元安置处(扩容机房)的距离光纤接入点到光网络单元安置处(扩容机房)的光纤数量n_f，o和每单位长度馈线光纤的价格η_f代入式二计算出分光器(SPLITTER)与光网络单元(ONU)之间的链路费用Py；

步骤304、计算无源光网络扩容所需的其它费用：

通过式三计算基站o_i扩容时所需的其它费用Pz，将新建扩容基站(ONU安置处)的成本η_o、人工成本η_p和添加分光器设备的成本η_s(引入参数k，1代表需要添加分光器，0代表使用已有分光器设备)进行求和运算；

P_z＝k*η_s+η_o+η_p k＝0or1 式三

步骤305、计算无源光网络扩容需要的总费用：

通过式四计算基站o_i扩容时所需的总费用P，将光线路终端与分光器之间的链路费用Px、分光器与光网络单元之间的链路费用Py和扩容时需要的设备费用、人工费用Pz进行求和运算得到基站o_i扩容所需的总费用P；

P＝Px+Py+Pz 式四

步骤306、判断是否低于当前最低扩容费用：

判断基站o_i基于第i个光纤接入点的扩容费用P是否低于当期最低扩容费用P_min，如果是则执行步骤307，否则执行步骤308；

步骤307、替换当前最低扩容费用：

用基站o_i基于第i个光纤接入点的扩容费用P替换当前最低费用P_min；

步骤308、判断是否还有其他光纤接入点：

判断光纤接入点集合F中是否还有未标记过的光纤接入点，如果是则执行步骤301(i＝i+1)，否则执行步骤309；

步骤309、记录最佳部署方法、费用：

日志记录基于已有光纤接入点扩容的最佳部署方法选择的光纤接入点f_i、费用P_min。

计算基于新建光纤接入点扩容的所需最小费用具体流程描述如下：

步骤301、选取第i个光纤接入点：

在新建光纤接入点可选位置集合S中选取一个光纤接入点s_i，并标记选中光纤接入点s_i；

步骤302、计算光线路终端与分光器之间的链路费用：

将光线路终端机房到光纤接入点的距离光线路终端机房到光纤接入点的光纤数量n_c，s和每单位长度馈线光纤的价格η_f代入式五计算出光线路终端(OLT)与分光器(SPLITTER)之间的链路费用

步骤303、计算分光器与光网络单元之间的链路费用：

将光纤接入点到光网络单元安置处(扩容机房)的距离光纤接入点到光网络单元安置处(扩容机房)的光纤数量n_s，o和每单位长度馈线光纤的价格η_f代入式六计算出分光器(SPLITTER)与光网络单元(ONU)之间的链路费用

步骤304、计算无源光网络扩容所需的其它费用：

通过式七计算基站o_i扩容时所需的其它费用将新建光纤接入点、光纤跳线和光纤配线架的成本η_t、新建扩容基站(ONU安置处)的成本η_o、人工成本η_p和添加分光器设备的成本η_s进行求和运算；

步骤305、计算无源光网络扩容需要的总费用：

通过式八计算基站o_i扩容时所需的总费用将光线路终端与分光器之间的链路费用分光器与光网络单元之间的链路费用和扩容时需要的设备费用、人工费用进行求和运算得到基站o_i扩容所需的总费用

步骤306、判断是否低于当前最低扩容费用：

判断基站o_i基于第i个光纤接入点的扩容费用是否低于当期最低扩容费用如果是则执行步骤307，否则执行步骤308；

步骤307、替换当前最低扩容费用：

用基站o_i基于第i个光纤接入点的扩容费用替换当前最低费用

步骤308、判断是否还有其他光纤接入点：

判断新建光纤接入点可选位置集合S中是否还有未标记过的光纤接入点，如果是则执行步骤301(i＝i+1)，否则执行步骤309；

步骤309、记录最佳部署方法、费用：

日志记录基于新建光纤接入点扩容的最佳部署方法选择的光纤接入点s_i、费用

Claims (6)

1.一种无源光网络的扩容方法，根据话务量密度或人口密度得到新增扩容基站位置，分别计算扩容基站基于已有光纤接入点和新建光纤接入点的最佳部署方法，然后比较最小费用得到最佳部署方法，所述方法主要包括以下步骤：

第1步：根据已知的管道铺设情况和光线路终端(OLT)、分光器(SPLITTER)、光网络单元(ONU)的分布情况和话务量密度或人口密度，得到需要新增基站的位置o_i，按o₁,o₂,o₃顺序进行基站扩容；

第2步：根据费用计算公式，逐个计算新增基站基于每个已有光纤接入点扩容的费用P，比较费用P，得到利用已有光纤接入点的最佳部署方法；

第3步：根据费用计算公式，逐个计算出新增基站基于每个可选新建光纤接入点扩容的费用比较费用得到新建光纤接入点的最佳部署方法；

第4步：比较新建光纤接入点的最小费用和利用已有光纤接入点的最小费用P_min，比较费用，得到最佳部署方法，记录基于已有或新建光纤接入点扩容的最佳部署方法选择的光纤接入点f_i或s_i和费用P_min或

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

计算基于已有或新建光纤接入点扩容的最小费用P_min或主要包括以下步骤：

(1)读取新增的扩容基站o_i和部署方法中选择的光纤接入点f_i或s_i；

(2)计算基站扩容部署需要的总费用P或

(3)判断是否低于当前最低扩容费用：判断基站o_i基于第i个光纤接入点的扩容费用P或是否低于当前最低扩容费用P_min或如果是则用基站o_i基于第i个光纤接入点的扩容费用P或替换当前最低扩容费用P_min或否则直接执行步骤(4)；

(4)判断是否还有其他光纤接入点：判断光纤接入点集合F或S中是否还有未标记过的光纤接入点，如果是则执行步骤(1)，并且i＝i+1，否则执行 步骤(5)；

(5)记录最佳部署方法、费用：记录基于已有或新建光纤接入点扩容的最佳部署方法选择的光纤接入点f_i或s_i和费用P_min或

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

计算无源光网络扩容需要的总费用，通过式四或式八计算基站o_i扩容时所需的总费用P或将光线路终端与分光器之间的链路费用Px或分光器与光网络单元之间的链路费用P_y或和扩容时需要的设备费用、人工费用Pz或进行求和运算得到基站o_i扩容所需的总费用P或主要包括以下步骤：

P＝Px+Py+Pz 式四

(1)计算光线路终端与分光器之间的链路费用Px或

(2)计算分光器与光网络单元之间的链路费用Py或

(3)计算无源光网络扩容所需的其它费用Pz或

(4)计算无源光网络扩容需要的总费用P或

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：

将光线路终端机房到光纤接入点的距离或光线路终端机房到光纤接入点的光纤数量n_c,f或n_c,s和每单位长度馈线光纤的价格η_f代入式一或式五计算出光线路终端(OLT)与分光器(SPLITTER)之间的链路费用Px或

。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：

将光纤接入点到光网络单元安置处(扩容机房)的距离或光纤 接入点到光网络单元安置处(扩容机房)的光纤数量n_f,o或n_s,o和每单位长度馈线光纤的价格η_f代入式二或式六计算出分光器(SPLITTER)与光网络单元(ONU)之间的链路费用P_y或

。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：

通过式三计算基站o_i扩容时所需的其它费用Pz，将新建扩容基站(ONU安置处)的成本η_o、人工成本η_p和添加分光器设备的成本η_s，引入参数k，1代表需要添加分光器，0代表使用已有分光器设备，进行求和运算；

P_z＝k*η_s+η_o+η_p k＝0or1 式三

通过式七计算基站o_i扩容时所需的其它费用将新建光纤接入点、光纤跳线和光纤配线架的成本η_t、新建扩容基站(ONU安置处)的成本η_o、人工成本η_p和添加分光器设备的成本η_s进行求和运算；

。