專利名稱：具有動態(tài)帶寬分配功能的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具體涉及一種具有動態(tài)帶寬寬分配功能的以太無源光網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備。
背景技術(shù)：
光纖接入網(wǎng)是指局端與用戶之間完全以光纖作為傳輸媒體的接入網(wǎng)絡(luò)。光纖接入網(wǎng)可以克服銅線電纜無法克服的一些限制因素。光纖損耗低、頻帶寬，解除了銅線徑小的限制。此外，光纖不受電磁干擾，保證了信號傳輸質(zhì)量能夠為用戶提供高質(zhì)量的接入服務(wù)。光纖接入網(wǎng)絡(luò)在整個接入網(wǎng)中完成從業(yè)務(wù)節(jié)點接口(SNI)到用戶網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)間有關(guān)信令協(xié)議的轉(zhuǎn)換。光纖接入網(wǎng)絡(luò)主要分為有源光網(wǎng)絡(luò)和無源光網(wǎng)絡(luò)(Passive Optical Network, PON)。二者的區(qū)別主要在于有源光網(wǎng)絡(luò)采用電復(fù)用器分路，而無源光網(wǎng)絡(luò)采用光分路器分路。PON是一種以光纖作為傳輸媒介的，在其傳輸線路即光分配網(wǎng)(Optical Distribution Network, 0DN)中不含有任何電子器件及電子電源燈有源設(shè)備的接入技術(shù)。 其具有無源光器件不易受雷電損壞和輻射干擾、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)易于擴展、共享饋線段光纖可節(jié)約鋪設(shè)成本、業(yè)務(wù)透明性好、具有多業(yè)務(wù)支持能力以及易于管理維護等優(yōu)勢。IEEE的EFM工作組于2004年9月推出將以太網(wǎng)技術(shù)和無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合的以太無源光網(wǎng)絡(luò)(EPON)標準IEEE802. 3ah,該標準使得EPON成為最具發(fā)展前景的PON技術(shù)。 EPON在傳送中使用可變長度的數(shù)據(jù)包，在上行信道采用時分多址(TDMA)技術(shù)，同時在下行信道采用時分復(fù)用(TDM)技術(shù)，基于以太網(wǎng)提供多種業(yè)務(wù)。EPON網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中，EPON網(wǎng)絡(luò)為樹狀結(jié)構(gòu)，包括一個光線路終端(Optical Line ^Terminal，0LT)，多個光網(wǎng)絡(luò)單元(Optical Network Unit，0NU)和連接光線路終端以及各光網(wǎng)絡(luò)單元的光分配網(wǎng)絡(luò)(Optical Distribution Network)。OLT位于中心交換局的機架上，OLT即使一個以太網(wǎng)交換機又是一個多業(yè)務(wù)的提供平臺。其與核心網(wǎng)的接口為業(yè)務(wù)節(jié)點接口 (Service Node Interface, SNI)，OLT作為EPON系統(tǒng)的核心，提供向ONU以廣播方式發(fā)送以太網(wǎng)數(shù)據(jù)、發(fā)起并控制測距過程、記錄測距信息、發(fā)起并控制ONU 功率以及其他以太網(wǎng)功能。ODN是連接OLT和ONU的無源設(shè)備，可以在全天候環(huán)境工作，負責(zé)分發(fā)下行數(shù)據(jù)并集中傳送上行數(shù)據(jù)，ODN使得整個EPON系統(tǒng)易于安裝，節(jié)省了系統(tǒng)的費用。ONU位于用戶側(cè)，通過用戶網(wǎng)絡(luò)接口(User Network Interface)為客戶提供語音、數(shù)據(jù)以及視頻接口，某些情況下還提供第二層的交換功能。在EPON系統(tǒng)的上行傳輸過程如圖2所示，因為光分配網(wǎng)絡(luò)的方向特性，任何一個 ONU發(fā)出的數(shù)據(jù)包只能到達0LT，而不能到達其他的0NU。也就是說，EPON在上行方向上的行為特性與點到點網(wǎng)絡(luò)相同。上行信道采用時分多址接入(TDMA)技術(shù)，每一個ONU都在相互不重疊的時隙內(nèi)發(fā)送分組到0DN，在ODN處匯總后，排隊到0LT，其中每一個ONU具體使用某個時隙，由OLT統(tǒng)一分配、控制，這樣可以避免分組在ODN處發(fā)生碰撞。由此，需要OLT具備上行信道的帶寬分配功能，為每個ONU在上行信道分配專門的時隙。當(dāng)前EPON已具備的帶寬分配通常為靜態(tài)分配，即。OLT在每個上行鏈路通信周期中都為各個ONU分配固定的帶寬和固定的數(shù)據(jù)發(fā)送時隙。ONU在固定的時隙中發(fā)送上行數(shù)據(jù)。靜態(tài)的帶寬分配策略對數(shù)據(jù)通信這樣變速率的業(yè)務(wù)很不適合，如果按照峰值速率靜態(tài)地分配系統(tǒng)帶寬，整個系統(tǒng)的帶寬很快就被耗盡.另外，由于帶寬的分配沒有依據(jù)各個ONU實際的需要，有些帶寬需求不大的ONU分配到了過多的帶寬，而有帶寬需求大的ONU分配到的帶寬又不足夠使用，這樣系統(tǒng)的帶寬利用率很低，而且很難滿足網(wǎng)絡(luò)流量的QoS需要。由此，需要一種具備動態(tài)帶寬分配能力的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種具有動態(tài)帶寬分配功能的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括光線路終端 (OLT)，光分配網(wǎng)絡(luò)(ODN)和η個光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)，η為大于1的整數(shù)，其特征在于所述OLT包括用于收發(fā)信道時隙的收發(fā)單元，用于產(chǎn)生分貝發(fā)送給各ONU的fete 信令的G產(chǎn)生器，用于接收分貝來自各ONU的R印ort信令的R收集器，控制所述G產(chǎn)生器并與ONU通過所述收發(fā)單元協(xié)商以進行ONU注冊流程的注冊單元，用于存儲各ONU動態(tài)帶寬分配請求以及各ONU動態(tài)帶寬分配情況的動態(tài)帶寬分配記錄單元，用于控制動態(tài)帶寬分配的動態(tài)帶寬分配單元，其中所述fete信令中包括本傳輸周期分配給對應(yīng)ONU的授權(quán)帶寬信息，所述R印ort信令中包括該ONU中的三種不同優(yōu)先級業(yè)務(wù)的請求帶寬信息以及根據(jù)所述請求帶寬信息計算得到的該ONU的第一級帶寬分配參數(shù)；其中，根據(jù)下式計算所述第一級帶寬分配參數(shù)Ci = Bihreq · W^Bimreq · W^Bilreq · W1其中，Ci為第i個ONU的第一級帶寬分配參數(shù)(i = 1，2，...，η)，Bihr^為第i個 ONU請求的高優(yōu)先級業(yè)務(wù)帶寬，Binu^為第i個ONU請求的中優(yōu)先級業(yè)務(wù)帶寬，Bih^為第i 個ONU請求的低優(yōu)先級業(yè)務(wù)帶寬，^、wm、wi分別為預(yù)先設(shè)定的高優(yōu)先級業(yè)務(wù)權(quán)重、中優(yōu)先級業(yè)務(wù)權(quán)重以及低優(yōu)先級業(yè)務(wù)權(quán)重，wh, Wffl, W1對于每個ONU均相同，并且通常設(shè)定ι > Wm >
W1 ；根據(jù)下式計算分配給第i個ONU的帶寬Bigrant = Bavailable · (Ci/ Σ 廣Ci)其中，Big^nt為在該分配周期內(nèi)確定分配給第i個ONU的帶寬，Bavailable為在該分配周期內(nèi)可供OLT分配的總帶寬，Ci為第i個ONU的第一級動態(tài)分配參數(shù)，Σ !nCi為η個ONU 的第一級動態(tài)分配參數(shù)之和所述ONU包括用于根據(jù)業(yè)務(wù)優(yōu)先級對業(yè)務(wù)進行分類的業(yè)務(wù)分類單元，分別用于緩存高優(yōu)先級業(yè)務(wù)、中優(yōu)先級業(yè)務(wù)和低優(yōu)先級業(yè)務(wù)的高優(yōu)先業(yè)務(wù)緩存、中優(yōu)先業(yè)務(wù)緩存和低優(yōu)先業(yè)務(wù)緩存，用于通過數(shù)據(jù)通道進行信道時隙的收發(fā)器，以及用于收發(fā)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)收發(fā)單元，接收OLT對應(yīng)發(fā)送的fete信令的G收集器，產(chǎn)生ONU的R印ort信令的R產(chǎn)生器、業(yè)務(wù)間帶寬分配單元以及業(yè)務(wù)間帶寬分配記錄單元和控制器；其中，業(yè)務(wù)分類單元會將需要發(fā)送上行信道業(yè)務(wù)進行分類，將高優(yōu)先、中優(yōu)先和低優(yōu)先業(yè)務(wù)分別送入對應(yīng)的緩存器等待處理；收發(fā)器收到fete消息后放入G收集器，G收集器分析其中的授權(quán)帶寬分配信息并傳遞給控制器控制器控制業(yè)務(wù)間帶寬分配單元根據(jù)業(yè)務(wù)間帶寬分配記錄單元以及G收集器獲得的本ONU的帶寬分配信息對三種不同優(yōu)先級的業(yè)務(wù)進行業(yè)務(wù)間帶寬分配，業(yè)務(wù)間帶寬分配單元將分配信息發(fā)送給控制器，控制器根據(jù)授權(quán)信息和業(yè)務(wù)間帶寬分配結(jié)果定時等待傳輸開始，傳輸開始后按照業(yè)務(wù)間帶寬分配單元的業(yè)務(wù)間帶寬分配信息將高、中、低三級緩存中的包先后發(fā)送到共享緩存區(qū)直到授權(quán)時間結(jié)束；而共享緩沖按FIFO原則把包經(jīng)由收發(fā)器送給OLT ；最后，ONU提取該時刻三個初級緩存中的隊列長度參數(shù)并遞給R產(chǎn)生器，R產(chǎn)生器據(jù)此產(chǎn)生下一傳輸周期各優(yōu)先級業(yè)務(wù)請求帶寬和對應(yīng)的下一傳輸周期第一級帶寬分配參數(shù)的Import消息經(jīng)收發(fā)器發(fā)給OLT ；其中，進行業(yè)務(wù)間帶寬分配時，所示ONU各部件配合執(zhí)行如下操作A、0NU的業(yè)務(wù)間帶寬分配單元從業(yè)務(wù)間帶寬分配記錄單元讀取前兩個周期的業(yè)務(wù)間帶寬分配記錄；B、業(yè)務(wù)間帶寬分配單元首先判斷前一個周期分配給中優(yōu)先級業(yè)務(wù)的帶寬是否小于第一閾值，如果是，則先從本ONU可用帶寬中分配等于第一閾值的帶寬給中優(yōu)先級業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)下一步，如果否，則直接轉(zhuǎn)下一步；C、判斷前兩個周期分配給低優(yōu)先級業(yè)務(wù)的帶寬是否均小于第二閾值，如果是，從本ONU可用帶寬中分配等于第二閾值的帶寬給低優(yōu)先級業(yè)務(wù)，轉(zhuǎn)下一步，否則直接轉(zhuǎn)下一
止
少；D、0NU的業(yè)務(wù)間帶寬分配單元按照業(yè)務(wù)優(yōu)先級順序?qū)⑹Ｓ嗟目捎脦捲诓煌瑑?yōu)先級業(yè)務(wù)間進行帶寬分配。其中，按照業(yè)務(wù)優(yōu)先級順序?qū)⑹Ｓ嗟目捎脦捲诓煌瑑?yōu)先級業(yè)務(wù)間進行帶寬分配指的是將剩余可用帶寬先滿足高優(yōu)先級業(yè)務(wù)的帶寬需求，滿足后，如果還有剩余帶寬，則分配給中優(yōu)先級業(yè)務(wù)，在滿足中優(yōu)先級業(yè)務(wù)的帶寬需求后，如果還有剩余帶寬，則最后分配給低優(yōu)先級業(yè)務(wù)。其中，需要ONU與OLT之間建立數(shù)據(jù)通道時，OLT注冊單元控制G產(chǎn)生器產(chǎn)生 Discovery (kite信令，OLT收發(fā)器將其發(fā)送給所有ONU ；各主動ONU接收到Discovery Gate 信令后，響應(yīng)于Discovery (kite信令回返一個Register_req信令給0LT，請求注冊；OLT的收發(fā)器收到RegiSter_req信令后把它送給R收集器再傳遞給OLT注冊注冊單元，注冊單元控制G產(chǎn)生器產(chǎn)生帶有ID的Register信號并通過收發(fā)器發(fā)送給主動ONU ；收到Register 后的主動ONU分配到一個ID，再等待OLT的(kite消息；OLT發(fā)送Register信令后，由注冊機控制G產(chǎn)生器產(chǎn)生分別對應(yīng)于所有ONU的η個初始fete信令并通過收發(fā)器發(fā)給各主動 0NU,充許ONU發(fā)送數(shù)據(jù)；ONU收到(kite信令后經(jīng)驗證，返回一個Register_ack給0LT，以此協(xié)商簡歷數(shù)據(jù)通道的各項參數(shù)，由此建立了數(shù)據(jù)通道，完成注冊。本發(fā)明的EPON系統(tǒng)具有動態(tài)帶寬分配能力，大大提高了網(wǎng)絡(luò)的Qos保證能力。


圖1是EPON系統(tǒng)的構(gòu)成結(jié)構(gòu)圖；圖2是EPON上行數(shù)據(jù)傳輸示意圖；圖3是本發(fā)明實施例的EPON系統(tǒng)中OLT的結(jié)構(gòu)框圖；圖4是本發(fā)明實施例的EPON系統(tǒng)的ONU的結(jié)構(gòu)框圖；圖5是本發(fā)明實施例的EPON系統(tǒng)中進行動態(tài)帶寬分配前的進行注冊的示意圖；圖6是本發(fā)明實施例的EPON系統(tǒng)中進行動態(tài)帶寬分配的信令流程圖7是本發(fā)明實施例的EPON系統(tǒng)中進行兩級動態(tài)帶寬分配的方法流程圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步說明。應(yīng)當(dāng)理解本部分僅僅選取部分實施例對于本發(fā)明進行示例性說明，而非用于限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換和改進等，均包含于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。圖3為本發(fā)明實施例的EPON系統(tǒng)中OLT的結(jié)構(gòu)框圖。所述OLT包括用于收發(fā)信道時隙的收發(fā)單元，用于收發(fā)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)收發(fā)單元，用于產(chǎn)生發(fā)送給ONU的fete信令的G 產(chǎn)生器，用于接收來自O(shè)NU的R印ort信令的R收集器，控制所述G產(chǎn)生器并與ONU通過所述收發(fā)單元協(xié)商以進行ONU注冊流程的注冊單元，用于存儲各ONU動態(tài)帶寬分配請求以及各ONU動態(tài)帶寬分配情況的動態(tài)帶寬分配記錄單元，用于控制動態(tài)帶寬分配的動態(tài)帶寬分配單元，本發(fā)明的OLT利用發(fā)送(kite信令和接收Iteport信令與EPON系統(tǒng)中的ONU交互以進行動態(tài)帶寬分配和控制數(shù)據(jù)傳輸。圖4為本發(fā)明實施例的EPON系統(tǒng)的ONU的結(jié)構(gòu)框圖。本發(fā)明實施例的ONU支持 Qos保證，具有對不同優(yōu)先級的業(yè)務(wù)區(qū)別處理，保證高優(yōu)先級業(yè)務(wù)帶寬的功能。在EPON網(wǎng)絡(luò)中，通常將業(yè)務(wù)分成3種優(yōu)先級a.高優(yōu)先級服務(wù)，其支持對端到端延時和抖動要求較嚴格的應(yīng)用，例如，以用來服務(wù)要求具有低抖動的語音和固定比特率的圖像業(yè)務(wù)；b中優(yōu)先級業(yè)務(wù)，其支持對延時不敏感但是要求帶寬保障的業(yè)務(wù)，它可以用來服務(wù)非實時的可變比特率業(yè)務(wù)，例如一般語音業(yè)務(wù)等；c低優(yōu)先級業(yè)務(wù)為盡力而為的服務(wù)，它支持對端到端延遲和抖動不敏感的業(yè)務(wù)，例如，網(wǎng)頁瀏覽以及FTP相關(guān)業(yè)務(wù)。當(dāng)然，為了保證對業(yè)務(wù)的精細劃分，支持更多種類的業(yè)務(wù)優(yōu)先級別也是容易做到的。在此前提下，本發(fā)明實施例的ONU包括用于根據(jù)業(yè)務(wù)優(yōu)先級對業(yè)務(wù)進行分類的業(yè)務(wù)分類單元，業(yè)務(wù)分類單元會將需要發(fā)送上行信道業(yè)務(wù)進行分類，將高優(yōu)先、中優(yōu)先和低優(yōu)先業(yè)務(wù)分別送入對應(yīng)的的緩存器等待處理；相應(yīng)地，本發(fā)明實施例的ONU還包括分別用于緩存高優(yōu)先級業(yè)務(wù)、中優(yōu)先級業(yè)務(wù)和低優(yōu)先級業(yè)務(wù)的高優(yōu)先業(yè)務(wù)緩存、中優(yōu)先業(yè)務(wù)緩存和低優(yōu)先業(yè)務(wù)緩存。本發(fā)明實施例的ONU還包括用于通過數(shù)據(jù)通道進行信道時隙的收發(fā)器， 以及用于收發(fā)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)收發(fā)單元。還包括G收集器、R產(chǎn)生器、業(yè)務(wù)間帶寬分配單元以及業(yè)務(wù)間帶寬分配記錄單元和控制器。收發(fā)器收到fete消息后把它放入G收集器，G收集器分析其中的授權(quán)信息并傳遞給控制器控制器控制業(yè)務(wù)間帶寬分配單元根據(jù)業(yè)務(wù)間帶寬分配記錄單元以及G收集器獲得的授權(quán)信息對三種不同優(yōu)先級的業(yè)務(wù)進行業(yè)務(wù)間帶寬分配， 業(yè)務(wù)間帶寬分配單元將分配信息發(fā)送給控制器，控制器根據(jù)授權(quán)信息和業(yè)務(wù)間帶寬分配結(jié)果定時等待傳輸開始，傳輸開始后按照業(yè)務(wù)間帶寬分配單元的業(yè)務(wù)間帶寬分配信息將高、 中、低三級緩存中的包先后發(fā)送到共享緩存區(qū)直到授權(quán)時間結(jié)束；而共享緩沖按FIFO原則把包經(jīng)由收發(fā)器送給OLT ；最后，ONU提取該時刻三個初級緩存中的隊列長度參數(shù)并遞給R 產(chǎn)生器，R產(chǎn)生器據(jù)此產(chǎn)生包含隊列長度和第一級動態(tài)分配參數(shù)的Import消息經(jīng)收發(fā)器發(fā)給0LT。此外，收發(fā)器也將收到的上行數(shù)據(jù)包直接經(jīng)由數(shù)據(jù)收發(fā)器送至上層。具體的動態(tài)帶寬分配流程在如下說明書中作進一步說明。圖5為本發(fā)明實施例的EPON系統(tǒng)中進行動態(tài)帶寬分配前的進行注冊的示意圖。首先是ONU對OLT的注冊信令流程，該流程包括
501. OLT注冊單元控制G產(chǎn)生器產(chǎn)生Discovery Gate信令，OLT收發(fā)器將其發(fā)送給所有ONU502.各主動ONU接收到Discovery Gate信令后，響應(yīng)于Discovery Gate信令回返一個Register_req給0LT，請求注冊；503. OLT的收發(fā)器收到Registerjeq后把它送給R收集器再傳遞給OLT注冊注冊單元，注冊單元控制G產(chǎn)生器產(chǎn)生帶有ID的Register信號并通過收發(fā)器發(fā)送給主動ONU ；504.收到Register后的主動ONU分配到一個ID，再等待OLT的(kite消息；505. OLT發(fā)送Register信令后，由注冊機控制G產(chǎn)生器產(chǎn)生η個(η為主動ONU的個數(shù))初始fete信令并通過收發(fā)器發(fā)給各主動0NU，充許它們發(fā)送數(shù)據(jù)；506. ONU收到Gate信令后經(jīng)驗證，返回一個Register_ack給0LT，以此協(xié)商簡歷數(shù)據(jù)通道的各項參數(shù)，由此建立了數(shù)據(jù)通道，完成注冊。注冊完成后，OLT通過輪詢ONU實現(xiàn)動態(tài)帶寬分配。OLT在已建立的通道中中通過發(fā)送fete和接收GNU的Iteport消息來控制數(shù)據(jù)幀的發(fā)送，進行動態(tài)帶寬分配，圖6示出了動態(tài)帶寬分配的流程，該流程包括601.主動ONU收到初始(kite返回RegiSter_aCk時，也得到一定帶寬來發(fā)送數(shù)據(jù)， 因此，它會在這個授權(quán)的帶寬內(nèi)把數(shù)據(jù)上傳并緊接著發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)送一個R印ort消息給 OLT, Report中攜帶了該ONU的控制器根據(jù)各一級緩存隊列長度計算在下一周期中的請求帶寬以及計算得到的第一級動態(tài)分配參數(shù)，計算第一級動態(tài)分配參數(shù)的公式如下Ci = Bihreq · W^Bimreq · W^Bilreq · W1 (1)其中，Ci為第i個ONU的第一級動態(tài)分配參數(shù)(i = 1，2，. . .，η)，Bita^為第i個 ONU請求的高優(yōu)先級業(yè)務(wù)帶寬，Binu^為第i個ONU請求的中優(yōu)先級業(yè)務(wù)帶寬，Bih^為第i 個ONU請求的低優(yōu)先級業(yè)務(wù)帶寬，^、wm、wi分別為預(yù)先設(shè)定的高優(yōu)先級業(yè)務(wù)權(quán)重、中優(yōu)先級業(yè)務(wù)權(quán)重以及低優(yōu)先級業(yè)務(wù)權(quán)重，wh, Wffl, W1對于每個ONU均相同，并且通常設(shè)定ι > Wm > W10通過調(diào)整三個權(quán)重，可以配置1較大使得EPON系統(tǒng)的動態(tài)帶寬分配向高優(yōu)先級業(yè)務(wù)比例較大的ONU優(yōu)先配置帶寬，也可以配置ι與其它權(quán)重差較小從而保證帶寬分配更加符合 ONU對總帶寬的需求。需要說明的是，在本實施例中，計算第一級動態(tài)分配參數(shù)由ONU控制器計算得到。 在一個替代實施例中，ONU通過R印ort消息向OLT發(fā)送對高、中、低優(yōu)先級業(yè)務(wù)帶寬的分配請求。而OLT的動態(tài)帶寬分配單元負責(zé)根據(jù)上述公式在OLT端計算所述一級動態(tài)分配參數(shù)， 并給予該參數(shù)做動態(tài)帶寬分配。602. OLT收發(fā)器收到新數(shù)據(jù)后進行判斷，發(fā)現(xiàn)是數(shù)據(jù)將它送給數(shù)據(jù)收發(fā)器，如果是 Report信令則送給R收集器；603. R收集器把收到的R印ort遞給數(shù)據(jù)表并對OLT的動態(tài)帶寬分配記錄單元中的帶寬請求記錄進行更新；作為對帶寬請求記錄更新的響應(yīng)，動態(tài)帶寬分配單元根據(jù)該更新的帶寬請求記錄中的第一級帶寬分配參數(shù)對其連接的N個ONU分配帶寬，分配公式如下Bigrant = Bavailable · (Ci/ Σ 廣Ci) (2)其中，Big^nt為在該分配周期內(nèi)確定分配給第i個ONU的帶寬，Bavailable為在該分配周期內(nèi)可供OLT分配的總帶寬，Ci為第i個ONU的第一級動態(tài)分配參數(shù)，Σ !nCi為η個ONU 的第一級動態(tài)分配參數(shù)之和。
605.動態(tài)帶寬分配單元為η個ONU計算完成分配帶寬后將結(jié)果發(fā)送至動態(tài)帶寬分配記錄單元，動態(tài)帶寬分配記錄單元更新其動態(tài)帶寬分配表，并促使G產(chǎn)生器依據(jù)這個更新的動態(tài)帶寬分配表為各ONU分別產(chǎn)生一個新的fete信令，其中分別攜帶著給各ONU的新授權(quán)，由收發(fā)器發(fā)送出去，進入下一周期授權(quán)階段；606.各ONU收到對應(yīng)的(kite信令后，由ONU業(yè)務(wù)間帶寬分配單元進行第二級動態(tài)帶寬分配，即業(yè)務(wù)間帶寬分配。以第i個ONU為例，ONUi的業(yè)務(wù)間帶寬分配單元首先判斷授權(quán)的帶寬B嚴·是否能夠滿足所有優(yōu)先級業(yè)務(wù)的要求，即B嚴·是否等于B嚴HBimreHB嚴％ 如果能夠滿足則直接按照各優(yōu)先級業(yè)務(wù)的帶寬請求為不同優(yōu)先級業(yè)務(wù)分配業(yè)務(wù)，即Bihgrant = Bihreq ；Bimgrant = Bimreq ；Bilgrant = Bilre^ (3)如果不能滿足，即B^ant小于BihreHB廣HBi11^,則從業(yè)務(wù)間帶寬分配記錄單元中讀取前一個周期對中優(yōu)先級業(yè)務(wù)的帶寬分配情況以及前兩個周期低優(yōu)先級業(yè)務(wù)的帶寬分配情況，如果前一個周期內(nèi)對于中優(yōu)先級業(yè)務(wù)分配的帶寬和前兩個周期對低優(yōu)先級業(yè)務(wù)分配的帶寬分別大于對應(yīng)地閾值BTm、Bt1,則按照先高優(yōu)先級業(yè)務(wù)，再分配中優(yōu)先級業(yè)務(wù)，剩余帶寬分配給低優(yōu)先級業(yè)務(wù)的順序進行帶寬分配；如果判斷發(fā)現(xiàn)前兩個周期對低優(yōu)先級業(yè)務(wù)分配的帶寬均小于閾值 1則先從可用帶寬中拿出閾值帶寬 1分配給低優(yōu)先級業(yè)務(wù)，再按照高、中、低優(yōu)先級的順序進行帶寬分配；如果判斷發(fā)現(xiàn)前一個周期中優(yōu)先級業(yè)務(wù)分配的帶寬均小于閾值BTm，則先從可用帶寬中拿出閾值帶寬BTm分配給中優(yōu)先級業(yè)務(wù)；再按照高、中、低優(yōu)先級的順序進行帶寬分配；如果發(fā)現(xiàn)前兩個周期沒有帶寬分配記錄(也即，對應(yīng)于如果是注冊后的第一周期或第二周期的情況)。其中，按照照高、中、低優(yōu)先級的順序進行帶寬分配指的是將可用帶寬先滿足高優(yōu)先級業(yè)務(wù)的帶寬需求，滿足后，如果還有剩余帶寬，則分配給中優(yōu)先級業(yè)務(wù)，在滿足中優(yōu)先級業(yè)務(wù)的帶寬需求后，如果還有剩余帶寬，則最后分配給低優(yōu)先級業(yè)務(wù)。607.分配完成后，業(yè)務(wù)間帶寬分配單元生成帶寬分配結(jié)果發(fā)送給控制器和業(yè)務(wù)間帶寬分配記錄單元，業(yè)務(wù)間帶寬分配記錄單元更新分配記錄，控制器控制收發(fā)器按照分配結(jié)果發(fā)送不同優(yōu)先級的業(yè)務(wù)。圖7為本發(fā)明實施例的兩級動態(tài)帶寬分配的方法流程圖。701、0NU計算在下一周期中的各優(yōu)先級業(yè)務(wù)請求帶寬以及計算得到的第一級動態(tài)分配參數(shù)，將其嵌入Import信令發(fā)送。702,OLT根據(jù)Iteport信令中的帶寬請求判斷總可用帶寬是否滿足所有η個ONU的帶寬請求，如果可以滿足，則轉(zhuǎn)703，否則，轉(zhuǎn)704 ；703、OLT的動態(tài)帶寬分配單元按照滿足各ONU的需求來分配帶寬，生成并發(fā)送 Gate信令，轉(zhuǎn)709 ；704、0LT的動態(tài)帶寬分配單元根據(jù)第一級動態(tài)分配參數(shù)根據(jù)公式( 計算分配給各ONU的帶寬，據(jù)此生成并發(fā)送fete信令；705、各ONU的業(yè)務(wù)間帶寬分配單元分別判斷授權(quán)給其自身的帶寬是否能夠滿足所有優(yōu)先級業(yè)務(wù)的要求，能夠滿足的ONU轉(zhuǎn)709 ；不能滿足的ONU轉(zhuǎn)706 ；706、ONU的業(yè)務(wù)間帶寬分配單元讀取前兩個周期的業(yè)務(wù)間帶寬分配記錄；707、判斷前一個周期分配給中優(yōu)先級業(yè)務(wù)的帶寬是否小于第一閾值，如果是，則， 先從可用帶寬中分配等于第一閾值的帶寬給中優(yōu)先級業(yè)務(wù)，轉(zhuǎn)下一步，否則直接轉(zhuǎn)下一
708、判斷前兩個周期分配給低優(yōu)先級業(yè)務(wù)的帶寬是否均小于第二閾值，如果是， 從可用帶寬中分配等于第二閾值的帶寬給低優(yōu)先級業(yè)務(wù)，轉(zhuǎn)下一步，否則直接轉(zhuǎn)下一步；709、0NU的業(yè)務(wù)間帶寬分配單元按照優(yōu)先級順序依據(jù)剩余的可用帶寬進行帶寬分配；710、各ONU按照所分配的帶寬據(jù)授權(quán)信息和業(yè)務(wù)間帶寬分配結(jié)果定時等待傳輸開始，傳輸開始后按照業(yè)務(wù)間帶寬分配單元的業(yè)務(wù)間帶寬分配信息將高、中、低三級緩存中的包先后發(fā)送到共享緩存區(qū)直到授權(quán)時間結(jié)束；而共享緩沖按FIFO原則把包經(jīng)由收發(fā)器送給0LT，同時計算下一周的帶寬請求和第一級動態(tài)分配參數(shù)。本發(fā)明的EPON系統(tǒng)具有保證Qos的動態(tài)帶寬分配能力，而且可以通過調(diào)整權(quán)重的方法調(diào)整整個系統(tǒng)對于優(yōu)先級業(yè)務(wù)的帶寬分配偏好，具有良好的效果。
權(quán)利要求
1.一種具有動態(tài)帶寬分配功能的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括光線路終端(OLT)，光分配網(wǎng)絡(luò)(ODN)和η個光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)，η為大于1的整數(shù)，其特征在于，所述OLT包括用于收發(fā)信道時隙的收發(fā)單元，用于產(chǎn)生分別發(fā)送給各ONU的fete信令的G產(chǎn)生器，用于接收分別來自各ONU的R印ort信令的R收集器，控制所述G產(chǎn)生器并與ONU通過所述收發(fā)單元協(xié)商以進行ONU注冊流程的注冊單元，用于存儲各ONU動態(tài)帶寬分配請求以及各ONU動態(tài)帶寬分配情況的動態(tài)帶寬分配記錄單元，用于控制動態(tài)帶寬分配的動態(tài)帶寬分配單元，其中所述fete信令中包括本傳輸周期分配給對應(yīng)ONU的授權(quán)帶寬信息，所述R印ort信令中包括該ONU中的三種不同優(yōu)先級業(yè)務(wù)的請求帶寬信息以及根據(jù)所述請求帶寬信息計算得到的該ONU的第一級帶寬分配參數(shù)；其中，根據(jù)下式計算所述第一級帶寬分配參數(shù)
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，ONU的業(yè)務(wù)間帶寬分配單元用于從業(yè)務(wù)間帶寬分配記錄單元讀取前兩個周期的業(yè)務(wù)間帶寬分配記錄；業(yè)務(wù)間帶寬分配單元用于首先判斷前一個周期分配給中優(yōu)先級業(yè)務(wù)的帶寬是否小于第一閾值，如果是，則從本ONU可用帶寬中分配等于第一閾值的帶寬給中優(yōu)先級業(yè)務(wù)；判斷前兩個周期分配給低優(yōu)先級業(yè)務(wù)的帶寬是否均小于第二閾值，如果是，從本ONU 可用帶寬中分配等于第二閾值的帶寬給低優(yōu)先級業(yè)務(wù)；ONU的業(yè)務(wù)間帶寬分配單元用于按照業(yè)務(wù)優(yōu)先級順序?qū)⑹Ｓ嗟目捎脦捲诓煌瑑?yōu)先級業(yè)務(wù)間進行帶寬分配。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于按照業(yè)務(wù)優(yōu)先級順序?qū)⑹Ｓ嗟目捎脦捲诓煌瑑?yōu)先級業(yè)務(wù)間進行帶寬分配指的是將剩余可用帶寬先滿足高優(yōu)先級業(yè)務(wù)的帶寬需求， 滿足后，如果還有剩余帶寬，則分配給中優(yōu)先級業(yè)務(wù)，在滿足中優(yōu)先級業(yè)務(wù)的帶寬需求后， 如果還有剩余帶寬，則最后分配給低優(yōu)先級業(yè)務(wù)。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，需要ONU與OLT之間建立數(shù)據(jù)通道時，OLT注冊單元控制G產(chǎn)生器產(chǎn)生Discovery Gate信令，OLT收發(fā)器將其發(fā)送給所有ONU ；各主動ONU接收至Ij Discovery Gate信令后，口向應(yīng)于Discovery Gate信令回返一個Register_req信令給0LT,請求注冊；OLT的收發(fā)器收到Registerjeq信令后把它送給R收集器再傳遞給OLT注冊注冊單元，注冊單元控制G產(chǎn)生器產(chǎn)生帶有ID的Register信號并通過收發(fā)器發(fā)送給主動ONU ；收到Register后的主動ONU分配到一個ID，再等待OLT的(kite消息；OLT發(fā)送Register信令后，由注冊機控制G產(chǎn)生器產(chǎn)生分別對應(yīng)于所有ONU的η個初始fete信令并通過收發(fā)器發(fā)給各主動0NU，充許ONU發(fā)送數(shù)據(jù)；ONU收到(iate信令后經(jīng)驗證，返回一個RegiSter_aCk給0LT，以此協(xié)商建立數(shù)據(jù)通道的各項參數(shù)，由此建立了數(shù)據(jù)通道，完成注 ππ冊。
5.一種無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的動態(tài)帶寬分配的方法，所述無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括光線路終端(OLT)，光分配網(wǎng)絡(luò)(ODN)和η個光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)，η為大于1的整數(shù)，其特征在于，所述方法包括A.ONU注冊完畢向OLT返回Register_ack時，發(fā)送一個Report消息給OLT,Iteport中攜帶了該ONU的控制器根據(jù)各一級緩存隊列長度計算在下一周期中的請求帶寬以及計算得到的第一級動態(tài)分配參數(shù)，計算第一級動態(tài)分配參數(shù)的公式如下Ci = Bihreq · W^Bimreq · W^Bilreq ‘ W1 (1)其中，Ci為第i個ONU的第一級動態(tài)分配參數(shù)(i = 1，2，. . .，η)，Bi-為第i個ONU請求的高優(yōu)先級業(yè)務(wù)帶寬，Binu^為第i個ONU請求的中優(yōu)先級業(yè)務(wù)帶寬，Bilre^為第i個ONU 請求的低優(yōu)先級業(yè)務(wù)帶寬，l、Wm、Wl分別為預(yù)先設(shè)定的高優(yōu)先級業(yè)務(wù)權(quán)重、中優(yōu)先級業(yè)務(wù)權(quán)重以及低優(yōu)先級業(yè)務(wù)權(quán)重，wh、wm, W1對于每個ONU均相同；B.周期結(jié)束時，OLT根據(jù)收到的各ONU上傳的Iteport信令對OLT的動態(tài)帶寬分配記錄單元中的帶寬請求記錄進行更新；作為對帶寬請求記錄更新的響應(yīng)，動態(tài)帶寬分配單元根據(jù)該更新的帶寬請求記錄中的第一級帶寬分配參數(shù)對其連接的η個ONU分配帶寬，分配公式如下Bigrant = Bavailable · (Ci/ Σ 廣Ci)(2)其中，B^ant為在該分配周期內(nèi)確定分配給第i個ONU的帶寬，Bavailable為在該分配周期內(nèi)可供OLT分配的總帶寬，Ci為第i個ONU的第一級動態(tài)分配參數(shù)，Σ !nCi為η個ONU的第一級動態(tài)分配參數(shù)之和；C.OLT根據(jù)上述計算得到的分配結(jié)果為各ONU分別產(chǎn)生一個新的fete信令，其中分別攜帶著給各ONU的新授權(quán)，由收發(fā)器發(fā)送出去，進入下一周期授權(quán)階段；D.各ONU收到對應(yīng)的fete信令后，進行第二級動態(tài)帶寬分配，即業(yè)務(wù)間帶寬分配；E.業(yè)務(wù)間帶寬分配完成后，ONU按照分配結(jié)果在上行方向發(fā)送不同優(yōu)先級的業(yè)務(wù)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，其中進行業(yè)務(wù)間帶寬分配時，所示ONU各部件配合執(zhí)行如下操作DOUONU讀取前兩個周期的業(yè)務(wù)間帶寬分配記錄；D02.0NU首先判斷前一個周期分配給中優(yōu)先級業(yè)務(wù)的帶寬是否小于第一閾值，如果是， 則先從本ONU可用帶寬中分配等于第一閾值的帶寬給中優(yōu)先級業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)下一步，如果否，則直接轉(zhuǎn)下一步；D03.0NU判斷前兩個周期分配給低優(yōu)先級業(yè)務(wù)的帶寬是否均小于第二閾值，如果是，從本ONU可用帶寬中分配等于第二閾值的帶寬給低優(yōu)先級業(yè)務(wù)，轉(zhuǎn)下一步，否則直接轉(zhuǎn)下一止少；D04、ONU按照業(yè)務(wù)優(yōu)先級順序?qū)⑹Ｓ嗟目捎脦捲诓煌瑑?yōu)先級業(yè)務(wù)間進行帶寬分配。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于按照業(yè)務(wù)優(yōu)先級順序?qū)⑹Ｓ嗟目捎脦捲诓煌瑑?yōu)先級業(yè)務(wù)間進行帶寬分配指的是將剩余可用帶寬先滿足高優(yōu)先級業(yè)務(wù)的帶寬需求， 滿足后，如果還有剩余帶寬，則分配給中優(yōu)先級業(yè)務(wù)，在滿足中優(yōu)先級業(yè)務(wù)的帶寬需求后， 如果還有剩余帶寬，則最后分配給低優(yōu)先級業(yè)務(wù)。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于需要ONU與OLT之間建立數(shù)據(jù)通道時，OLT 產(chǎn)生Discovery Gate信令，OLT將其發(fā)送給所有ONU ；各主動ONU接收到Discovery Gate 信令后，響應(yīng)于Discovery (kite信令回返一個Register_req信令給0LT，請求注冊；OLT的收發(fā)器收到RegiSter_req信令后把它送給R收集器再傳遞給OLT注冊注冊單元，注冊單元控制G產(chǎn)生器產(chǎn)生帶有ID的Register信號并通過收發(fā)器發(fā)送給主動ONU ；收到Register 后的主動ONU分配到一個ID，再等待OLT的(iate消息；OLT發(fā)送Register信令后，產(chǎn)生分別對應(yīng)于所有ONU的η個初始fete信令并通過收發(fā)器發(fā)給各主動0NU，充許ONU發(fā)送數(shù)據(jù)； ONU收到(kite信令后經(jīng)驗證，返回一個Register_aCk給0LT，以此協(xié)商建立數(shù)據(jù)通道的各項參數(shù)，由此建立了數(shù)據(jù)通道，完成注冊。
9.一種無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的動態(tài)帶寬分配的方法，所述無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括光線路終端(OLT)，光分配網(wǎng)絡(luò)(ODN)和η個光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)，η為大于1的整數(shù)，其特征在于，所述方法包括·901、注冊完成后，ONU計算在下一周期中的各優(yōu)先級業(yè)務(wù)請求帶寬以及計算得到的第一級動態(tài)分配參數(shù)，將其嵌入Import信令發(fā)送，其中，第一級動態(tài)分配參數(shù)按下式計算=Ci = Bita^ · w^B,"- · w+ ,^ · W1Ci為第i個ONU的第一級動態(tài)分配參數(shù)(i = 1，2，. . .，η)，Bi-為第i個ONU請求的高優(yōu)先級業(yè)務(wù)帶寬，Bim^為第i個ONU請求的中優(yōu)先級業(yè)務(wù)帶寬，Bi1W為第i個ONU請求的低優(yōu)先級業(yè)務(wù)帶寬，l、《m、Wl分別為預(yù)先設(shè)定的高優(yōu)先級業(yè)務(wù)權(quán)重、中優(yōu)先級業(yè)務(wù)權(quán)重以及低優(yōu)先級業(yè)務(wù)權(quán)重，wh、wm, W1對于每個ONU均相同；·902、OLT根據(jù)R印ort信令中的帶寬請求判斷總可用帶寬是否滿足所有η個ONU的帶寬請求，如果可以滿足，則轉(zhuǎn)903，否則，轉(zhuǎn)904 ；·903,OLT的動態(tài)帶寬分配單元按照滿足各ONU的需求來分配帶寬，生成并發(fā)送fete信令，轉(zhuǎn)909 ；.904、0LT的動態(tài)帶寬分配單元根據(jù)第一級動態(tài)分配參數(shù)根據(jù)第一級分配公式計算分配給各ONU的帶寬，據(jù)此生成并發(fā)送fete信令；其中，第一級分配公式為B嚴& =· (Ci/ Σ 乂)，且B嚴m(xù)t為在該分配周期內(nèi)確定分配給第i個ONU的帶寬，Bavailable為在該分配周期內(nèi)可供OLT分配的總帶寬，Ci為第 i個ONU的第一級動態(tài)分配參數(shù)，Σ !nCi為η個ONU的第一級動態(tài)分配參數(shù)之和；.905、各ONU的業(yè)務(wù)間帶寬分配單元分別判斷授權(quán)給其自身的帶寬是否能夠滿足所有優(yōu)先級業(yè)務(wù)的要求，能夠滿足的ONU轉(zhuǎn)909 ；不能滿足的ONU轉(zhuǎn)906 ；.906、ONU的業(yè)務(wù)間帶寬分配單元讀取前兩個周期的業(yè)務(wù)間帶寬分配記錄；.907、判斷前一個周期分配給中優(yōu)先級業(yè)務(wù)的帶寬是否小于第一閾值，如果是，則，先從可用帶寬中分配等于第一閾值的帶寬給中優(yōu)先級業(yè)務(wù)，轉(zhuǎn)下一步，否則直接轉(zhuǎn)下一步；.908、判斷前兩個周期分配給低優(yōu)先級業(yè)務(wù)的帶寬是否均小于第二閾值，如果是，從可用帶寬中分配等于第二閾值的帶寬給低優(yōu)先級業(yè)務(wù)，轉(zhuǎn)下一步，否則直接轉(zhuǎn)下一步；.909、ONU的業(yè)務(wù)間帶寬分配單元按照優(yōu)先級順序依據(jù)剩余的可用帶寬進行帶寬分配；.910、各ONU按照所分配的帶寬據(jù)授權(quán)信息和業(yè)務(wù)間帶寬分配結(jié)果定時等待傳輸開始， 傳輸開始后按照業(yè)務(wù)間帶寬分配單元的業(yè)務(wù)間帶寬分配信息將高、中、低三級緩存中的包先后發(fā)送到共享緩存區(qū)直到授權(quán)時間結(jié)束；而共享緩沖按FIFO原則把包經(jīng)由收發(fā)器送給 0LT,同時計算下一周的帶寬請求和第一級動態(tài)分配參數(shù)。
全文摘要
一種具有動態(tài)帶寬分配功能的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括光線路終端(OLT)，光分配網(wǎng)絡(luò)(ODN)和n個光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)，n為大于1的整數(shù)，其中OLT具有動態(tài)帶寬分配單元，依據(jù)ONU上報的第一級帶寬分配參數(shù)按比例進行ONU間帶寬分配，ONU具有業(yè)務(wù)間帶寬分配單元，根據(jù)業(yè)務(wù)間優(yōu)先級關(guān)系進行業(yè)務(wù)間帶寬分配，其中第一級帶寬分配參數(shù)依據(jù)不同優(yōu)先級業(yè)務(wù)請求帶寬以及相應(yīng)權(quán)重計算得到。
文檔編號H04L12/56GK102523539SQ20111042015
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者胡軍波, 趙文濤 申請人:北京訊風(fēng)光通信技術(shù)開發(fā)有限責(zé)任公司