注：本文摘自人民邮电出版社《光网络规划与优化（黄善国&张杰&韩大海&罗沛&张治国&郭秉礼）》，ISBN 978-7-115-25797-0。部分有所改动，仅学习交流用，请支持正版书籍。

（1）多级多PON（MHMP）算法的提出

PON网络规划成本主要有两部分构成：光纤成本和设备成本。其中光纤成本包括光纤的购买成本和敷设光纤的人力成本，而光纤成本在总成本中占有相当一部分比重，因此降低光纤成本是节约PON网络总体部署成本的关键。下述介绍可降低光纤成本从而降低总成本的多级多PON的方法。

下图为一个MHMP网络规划的实例（考虑了光纤沿道路方向敷设的因素），OLT位于中心局（CO），ONU分布在由用户确定的建筑内或者家庭内。OBD的位置是通过规划来确定的。通常，规划者首先调查规划地的实际地理条件，选择一些位置作为可选的OBD位置。规划问题转化为可选OBD位置中选择最适合的地点安装OBD，从而达到总体部署成本最低的目标。

（2）MHMP算法原理

定义1：OBD级数 – 在多级分光的PON网络中，一个OBD的级数指的是此OBD从距离ONU最近到距离OLT最近的层级数，即距离ONU最近的为第一级OBD，其次为第二级OBD，……，距离OLT最近的为第N级，N为PON网络的最大分光级数。

定义2：PON组 – 在PON中，一个OLT PON口下所带的ONU，OBD，所有分支、主干光纤和此PON口本身组成一个PON组。

MHMP算法要解决问题为：在一个已知区域中，一个OLT位于CO，在ONU位置确定，每个ONU服务的宽带接入用户数量和宽带需求确定，OBD位置为一些可选项，实际OBD安装位置只能从这些潜在位置中选择。求出每个ONU所属的PON组，ONU与OBD间的连接方式，以及OBD与OLT间的连接方式，使得此区域内PON网络部署可以满足用户需求且成本最低。

问题数学描述如下：

已知参数：
T：OLT位置；
U：ONU位置集合；
OBD：可能的OBD集合；
Wi：ONU可提供的最大带宽；
Wj：OLT PON端口可提供的最大带宽，即一个最高层OBD可以带的所有ONU支持的带宽和；
C(ONU)：ONU的成本；
C(OLT)：OLT的成本；
Ari：ONUr到第一级OBDi的光线部署成本；
Bij：OBDi到其高一级OBDj的光纤部署成本；
Cit：最高级OBDi到OLTi的光线部署成本；
Di：OBDi的成本，与OBDi的分光比成正比。

需要确定的变量：
① Oi：如果此处安装OBD为第一级OBD，则Oi=1，为第n级OBD，Oi=n，如果此处没有安装OBD，则Oi=0；
② Xri：如果ONUr连接到OBDi为1，否则为0；
③ Yij：如果OBDi连接到OBDj为1，否则为0；
④ Zit：如果OBDi连接到OLTt为1，否则为0。

PON网络成本为：

总成本C的后4项由OBD的选择和级数划分决定。我们采用MHMP算法来进行OBD的选择和级数划分。

MHMP算法的基本思想是：根据已知节点（ONU、OBD和OLT的位置）的分布，在节点密集区域找到中心节点，通过中心节点的集中程度分析，在中心节点中找到进一步的中心节点，从而整体上减少光纤敷设长度，考虑到分光级数过多带来的运营维护管理的问题，通过对根据节点聚集情况划分得到的PON的级数进行评估，如果大于一级分光，则计算级数增加带来的成本降低百分比是否达到一定的门限I，如果大于I，则进行该级数的PON网络规划；否则，减少级数进行规划，门限值的具体确定由不同运营商不同的运维成本来决定。

MHMP算法总体步骤如下。

① 计算每个ONU到任意一个潜在OBD位置的距离，选择距离最近的OBD为其优选OBD位置，每个优选OBD位置和其对应的所有ONU组成一个聚集SOUi（i=1,2,…,N，N为聚集的个数）。

② 验证每个聚集SOUi是否符合ONU非独立性要求。如果聚集中ONU只有一个或者两个，构成PON组会造成资源浪费，则调整孤立ONU到其他的聚集中，调整的原则是ONU选择其他符合非孤立性要求的聚集中OBD位置到此ONU距离最近的聚集。调整后的SOUi中的OBD成为第一级OBD。

③ 验证每个聚集SOUi中ONU的个数是否超过OBD的最大分光比，如果超过，则把距离相对较远的ONU调整到其他距离其次近的OBD上。

④ 通过最大最小距离聚集算法（MMDC）对①中得到的第一级OBD进行聚集划分，从除了第一级OBD的剩余潜在OBD集合ROBD中为每一个第一级OBD的聚集选择上级OBD作为第二级OBD，选择方法在下述的“上级OBD获取”中具体阐述。

⑤ 除去已划分的第一级和第二级的剩余OBD集合成为新的ROBD，对第二级OBD和ROBD运用MMDC算法按早④中的方法进行聚集划分。以此类推，进行多级OBD的聚集划分，直到不能得到更多的上级OBD。最后把最上级的OBD直接连接到OLT的PON口上。

⑥ 对一个OLT PON端口下的所有ONU的带宽需求之和进行累加，验证是否超过OLT的PON端口容限。如果超过较少，则调整此端口下部分ONU到其他OLT PON端口下，如果超过较多，则去掉次OLT PON端口下的最高级OBD，次高级的多个OBD直接连接到OLT PON端口上。

⑦ 多级分光导致光纤信号经过的OBD双目增加，OBD带来的插入损耗增大，可能导致功率预算不足，因此，对多级规划后的PON链路必须进行功率预算，通过减少分光级数来调整功率预算。

⑧ 计算当前分光级数下的PON部署总成本和次高OBD直接连接到OLT上时PON部署的总成本，如果减少的比例大于I，则采用当前分光级数，否则减少一级分光。

整个过程可以通过下方流程图来显示。

多级分光PON网络规划算法的优点是通过优化网络层级来优化网络连接，但应用时要考虑部署成本和维护成本的互相制约。