一种面向时延优化的配用电通信网EPON流量分析方法

EPON是配用电通信网中一种常用的通信和组网技术。在传输过程中，需要有效分配EPON网络的带宽，通常利用具有自适应周期的交错轮询方法分配传输时隙。为了解决固定轮询周期造成的等待和延迟，需要对ONU的流量进行分析和预测。本文以减小延迟为目的，提出了一种利用最小均方多项式和最小均方自适应滤波法预测单个EPON周期数据帧到达时间和周期持续时间的算法。利用分析得到的帧到达时间和下个周期持续时间，计算下个周期累积的数据量，进而分配对应的带宽和传输周期。仿真表明，该算法可以适应不同承载负荷与流量突发性网络，可以有效降低网络延迟。

近年来，智能电网在国内飞速发展。智能电网作为现代化电力系统网络设施，利用自动化控制和现代通信技术，全面提高了电力和数据传输的效率、可靠性与设备安全性。智能电网的研究方向包括智能电网规划理论与方法、智能电网标准、智能调度体系、智能电力设备和智能电网通信技术等。配用电通信网是智能电网重要的组成部分，承担着电能分配、用电信息采集、电网质量监测等重要任务。配用电通信网大多采用光纤网络、电力线载波、无线公网等通信方式，其中，PON 技术在安全性、实时性和传输带宽方面的性能更加优越，是配用电通信网组网中应用的重要技术。EPON 是配用电通信网中常用的通信技术，因其具有高带宽、高可靠性、传输距离长、易于扩展、时延低、节省网络设备的优点，在配用电通信网骨干网建设中有着广泛的应用。

EPON 是基于PON 技术和以太网协议的一种新的光纤接入技术，在物理层使用PON 技术，在链路层则使用以太网协议。EPON 通信系统一般由光线路终端(OLT)和光网络单元(ONU)和光分配网组成[1]。OLT 提供PON 光纤接口，ONU 提供用户侧的业务接入服务[2]。

多个ONU 和OLT 进行通信时，需要无源分光器进行信道分配和流量控制。为了控制多个ONU 的接入和数据传输，提升网络性能，需要设计一种有效的带宽分配方法。目前的EPON 网络建设中，常用的信道控制方法是具有自适应周期的交错轮询方法。该方法令OLT 周期性地接收所有与之连接的ONU 上的带宽请求， 并根据此相应分配传输时隙。

由于以ONU 循环的方式进行时隙分配，没有考虑实时数据量的变化， 会出现数据量较低的ONU 在传输完成后仍然占用传输周期的情况， 进而引发系统延迟。

为了改进这种缺点，需要根据网络数据量情况，对EPON 带宽或传输时隙进行合理分配，减少系统时延。

文献[3]利用进化算法遗传表达式设计了一种EPON 流量分析方法，根据网络时间周期、数据包等待时间、当前带宽请求和历史带宽请求为每个传输周期进行动态带宽分配，以减少分组的传输延迟。该方法的优点是可以减少队列长度，增强网络QoS，缺点是并未考虑算法对于不同数据量的网络的适应程度和有效性。文献[4]研究了一种基于本地流量预测的动态带宽分配机制，该方法与静态带宽分配和交错轮