最佳動態(tài)帶寬調(diào)度器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于在通信網(wǎng)絡(luò)中為數(shù)據(jù)分組和REPORT消息的傳輸分配時隙的方法，所述網(wǎng)絡(luò)包括終端管理的多個邏輯鏈路，所述方法包括在每個周期通過終端實現(xiàn)的下列步驟：從至少一個邏輯鏈路LL接收至少一個REPORT消息，REPORT消息包括邏輯鏈路LLi的更新的隊列長度，所述長度用時隙TQ表示，在接收到來自邏輯鏈路LLi的REPORT消息時，基于更新的隊列長度來更新圖像隊列長度Q。所述方法還包括基于用于傳輸數(shù)據(jù)分組或REPORT消息的理論傳輸時間TTTi并且基于與傳輸相關(guān)聯(lián)的開銷的一小部分在下一個周期k+1將至少一個時隙TQ分配給圖像隊列長度不為零的邏輯鏈路LLi，分配時隙TQ直到下一個周期k+1的所有時隙TQ被分配或者直到所有圖像隊列長度為零為止，基于每個邏輯鏈路請求的最小位速率b增加每個邏輯鏈路LLi的理論傳輸時間TTTi，并且減少分配給它的至少一個時隙TQ的邏輯鏈路LLi的圖像隊列長度Qi。
【專利說明】最佳動態(tài)帶寬調(diào)度器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明通常涉及接入網(wǎng)絡(luò)并且更精確地涉及無源光網(wǎng)絡(luò)(Ρ0Ν)。
[0002]本發(fā)明特別在用于終端和多個單元之間的點到多點通信的以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)(EPON)中得到應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0003]可以繼續(xù)進行在這一部分中描述的方法，但不一定是以前已經(jīng)設(shè)想或進行的方法。因此，除非在本文中另外指出，在這一部分中描述的方法對于本申請的權(quán)利要求來說不是先有技術(shù)，也不被認(rèn)為是這一部分中包含的先有技術(shù)。
[0004]PON是使用廉價的分光器將來自中央局(CO)的單個光纖分成供給個體用戶的分立的導(dǎo)線束的單個、共享的光纖。在這樣的網(wǎng)絡(luò)中，信息通過激光脈沖來傳送。PON被稱為“無源的”，因為除了在用戶端點和CO處之外，在接入網(wǎng)絡(luò)內(nèi)不存在有源電子設(shè)備。單個光纖被無源分離器分割。
[0005]與基于異步傳送模式(ATM)標(biāo)準(zhǔn)的其它PON技術(shù)不同，以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)(EPON)基于以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。EPON使得能夠利用以太網(wǎng)的規(guī)模經(jīng)濟并且在用戶端點和CO兩者之處提供到基于以太網(wǎng)的IP (針對“網(wǎng)際協(xié)議”)設(shè)備的簡單和易于管理的連通性。
[0006]在這樣的網(wǎng)絡(luò)中，以每分組為基礎(chǔ)在層之間交換信息。在給定的層中接收的每個分組用該層特定的一組編碼參數(shù)進行編碼。這些參數(shù)應(yīng)該通過網(wǎng)絡(luò)管理手段來給出。數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)共享用戶端點和CO之間的物理資源。數(shù)據(jù)鏈路層由兩個子層即邏輯鏈路(LL)層和媒體訪問控制(MAC)層組成。物理層將來自數(shù)據(jù)鏈路層的邏輯通信請求轉(zhuǎn)換成硬件特定的操作以影響電子信號的傳輸或接收。
[0007]也被稱為Gigabit EPON(GEPON)的IEEE 802.3ah EPON規(guī)范定義了多點控制協(xié)議(MPCP)、點對點仿真(P2PE)以及用于IGigabit EPON系統(tǒng)(指每秒在網(wǎng)絡(luò)中傳輸IGigabit數(shù)據(jù))的物理層。IEEE 802.3av規(guī)范定義了用于IOGigabit EPON的擴充(主要涉及物理層)。至少，以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)互用性的標(biāo)準(zhǔn)(SIEPON)組(還涉及P1904.1)描述了確保EPON設(shè)備的服務(wù)等級、多供應(yīng)商互用性所需要的系統(tǒng)級要求。這些規(guī)范補充了現(xiàn)有IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.3和IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.1，其確保了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的互用性。
[0008]EPON網(wǎng)絡(luò)通常包括可被包括在CO中的光線路終端(OLT)以及可負(fù)責(zé)EPON的一個或多個用戶的一個或多個光網(wǎng)絡(luò)單元(0NU)。在目前的部署中，每個OLT管理的ONU的數(shù)量在4到64之間。
[0009]為了控制點到多點(Point-to-Mult1-Point)(P2MP)光纖網(wǎng)絡(luò)，EPON 使用 MPCP。MPCP執(zhí)行帶寬指派、帶寬輪詢、自動發(fā)現(xiàn)和測距。在MAC層中實現(xiàn)MPCPdIA 64字節(jié)以太網(wǎng)控制消息:
-GATE和REPORT消息用來指派和請求帶寬；
-REGISTER消息用來控制自動發(fā)現(xiàn)過程。
[0010]MAC層負(fù)責(zé)傳輸仲裁，該傳輸仲裁允許給定的ONU在預(yù)定的時間間隔(還被稱為傳輸窗口或時隙)使能來自其同級的傳輸。每個ONU專用的傳輸窗口的開始和長度通過包括在OLT中的動態(tài)帶寬分配(DBA)調(diào)度器來定義。
[0011]從OLT向給定的ONU發(fā)送GATE消息并且GATE消息用來將一個或多個傳輸窗口指派給那個ONU。
[0012]REPORT消息是ONU使用來向OLT指示它的緩沖器占用(指通過ONU將要被發(fā)送的等待數(shù)據(jù)分組的隊列的長度)的反饋機制，使得DBA調(diào)度器可以定義適于ONU的緩沖器占用的傳輸窗口。
[0013]傳輸窗口的開始和長度以及REPORT消息中的隊列長度用例如被定義為16ns (納秒)時間間隔的時間量子(TQ)表示(例如，以每秒IGigabit的速度傳輸2個字節(jié)的時間)。
[0014]為了與IEEE 802體系結(jié)構(gòu)一致的原因，附于PON的裝置實現(xiàn)可仿真共享介質(zhì)或點對點介質(zhì)的邏輯拓?fù)浞抡?LTE)功能。在這之后，目標(biāo)是在交換局域網(wǎng)(LAN)中取得相同的物理連通性，其中在ONU和OLT之間使用有源分離器。OLT (還被稱為遺留0LT)可具有數(shù)量為N的多個MAC端口(或接口)，一個MAC端口(或接口)用于每個ONU。每個端口使用注冊過程期間指派給每個ONU的邏輯鏈路標(biāo)識符(LLID)來識別。
[0015]在下游方向，指從OLT到0NU，通過OLT發(fā)送的以太網(wǎng)分組經(jīng)過1*N無源分離器并到達(dá)每個0NU。每個以太網(wǎng)分組包括存儲分組被指定的端口的LLID的幀前置碼。這樣的機能類似于共享的介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)并且因為以太網(wǎng)與EPON體系結(jié)構(gòu)完全兼容，因為以太網(wǎng)本來正在廣播。因此，由OLT廣播以太網(wǎng)分組并且通過使用插入以太網(wǎng)幀前置碼中的LLID由ONU選擇性提取以太網(wǎng)分組。OLT中的下游處理非常簡單，因為它主要包括用正確的LLID標(biāo)記進入的分組并且將它們轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的邏輯鏈路。
[0016]因此，EPON數(shù)據(jù)路徑(EDP)可以被定義為表示數(shù)據(jù)或控制流連接的、EPON系統(tǒng)內(nèi)的業(yè)務(wù)承載對象。每個服務(wù)或高級別應(yīng)用被映射到專用EDP，該專用EDP附有一組服務(wù)質(zhì)量(QoS)參數(shù)。
[0017]EDP可以是雙向單播或單向(下行鏈路)組播。雙向單播EDP可以使用兩種方法來實現(xiàn):
-在單個LLID上使用不同隊列的服務(wù)等級協(xié)定(SLA)。通過新的配置消息來定義帶寬參數(shù)并且通過在每個ONU中實現(xiàn)的調(diào)度機制來保證QoS。
[0018]-多LLID，其中使用新的配置消息將一個隊列(例如服務(wù))映射到一個LLID上。因此，一個ONU可注冊若干個LLID，一個LLID用于每個專用服務(wù)。用于每個LLID的帶寬參數(shù)僅在OLT中被配置并且通過DBA來分配。
[0019]多LLID方法具有若干優(yōu)勢:
-上游資源調(diào)度(指從ONU向OLT的傳輸)僅通過OLT中的DBA來執(zhí)行。實際上，因為只有一種服務(wù)在邏輯鏈路上映射(例如只有一個業(yè)務(wù)隊列)，所以不需要調(diào)度ONU中的不同隊列，這簡化了調(diào)度機制。不需要在標(biāo)準(zhǔn)中定義ONU將如何處理優(yōu)先級、調(diào)度算法的類型等等。REPORT消息只包括可選地具有若干隊列集的一個有效隊列；
-不考慮SLA方法中用來識別服務(wù)的虛擬LAN標(biāo)簽(外部的和內(nèi)部的)并且不需要轉(zhuǎn)換它們，因此使得該方法更透明；
-在考慮管理128個ONU的OLT的同時，在15位上對LLID字段編碼，使得能夠為每個ONU定義128個LLID，從而使得該方法更可伸縮；-任何遺留OLT與支持多個LLID的ONU兼容。實際上，OLT中的DBA不處理ONU而是只處理LLID。從遺留OLT的角度看，具有許多開放LLID的ONU被認(rèn)為是一組獨立的虛擬
ONU。
[0020]然而，由于EPON體系結(jié)構(gòu)中附加LLID的引入，多LLID方法引入了上游開銷。
[0021]實際上，EPON上游開銷主要是由于控制消息開銷和防護頻帶開銷引起的?？刂葡㈤_銷的主要組成是由ONU發(fā)送的、用來指示它們的緩沖器占用的REPORT消息。防護頻帶是兩個上游脈沖之間留下的空白以便接通/斷開激光并執(zhí)行所需的校準(zhǔn)的時間。對開銷產(chǎn)生影響的其它因素(例如發(fā)現(xiàn)開銷和幀描繪)可以被認(rèn)為是可忽略的。
[0022]REPORT消息可具有可變的組成:它們可包含每個隊列(或所呈現(xiàn)的情況下的每個邏輯鏈路)的緩沖器占用并且可以插入不同的集。然而，REPORT消息長度固定為64字節(jié)并用偽數(shù)據(jù)填充。該值被給定并且考慮到在一個Ims (毫秒)周期期間通過每個ONU發(fā)送一個REPORT消息，由用于IGbit EPON的REPORT消息導(dǎo)致的開銷等于
是OLT管理的ONU的數(shù)量，8字節(jié)用于幀前置碼以及12字節(jié)是兩
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個相鄰以太網(wǎng)幀之間的幀間間隙。對于32和128個0NU，REP0RT消息開銷分別等于2，15%和8，6%。對于IOGbit ΕΡ0Ν, REPORT消息開銷下降到1%以下并且因此可以被認(rèn)為是可忽略的。
[0023]現(xiàn)參考防護頻帶開銷，它包括:
-固定在512ns (納秒)的、與下一個ONU專用的激光接通時間部分重疊的激光斷開時
間；
-機會專用的、ONU的激光斷開和下一個ONU的激光接通之間的128ns的死區(qū)；
-設(shè)置到IEE 802.3ah Dl.414規(guī)范規(guī)定的、包括在96ns和400ns之間的離散值的自動增益控制(AGC)時間；
-設(shè)置到IEE 802.3ah Dl.414規(guī)范規(guī)定的、包括在96ns和400ns之間的離散值的時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)(⑶R)時間。
[0024]考慮最差的情況，其中AGC時間和⑶R時間等于400ns，防護頻帶時間等于1.44 μ S(微秒)。然后，考慮到每個ONU在每個Ims周期中具有機會(在OLT發(fā)送的GATE消
【權(quán)利要求】
1.一種用于在通信網(wǎng)絡(luò)中為數(shù)據(jù)分組和REPORT消息的傳輸分配時隙的方法，所述網(wǎng)絡(luò)包括終端(I)管理的多個邏輯鏈路LLi (3.11; 3.12; 3.21; 3.31 )，每個邏輯鏈路與包含將要被發(fā)送的等待數(shù)據(jù)分組的隊列相關(guān)聯(lián)，每個邏輯鏈路請求最小位速率h用于數(shù)據(jù)分組的傳輸，時間被分成周期，每個周期被分成相等的時隙TQ，隊列的長度用時隙TQ表示，在所述終端中為每個邏輯鏈路LLi初始定義理論傳輸時間TTTi，每個傳輸與開銷的一小部分相關(guān)聯(lián)，所述終端存儲用于每個邏輯鏈路LLi的圖像隊列長度Qi,其特征在于所述方法包括在每個周期k通過所述終端實現(xiàn)的下列步驟: -從至少一個邏輯鏈路LLi接收至少一個REPORT消息，所述REPORT消息包括所述邏輯鏈路LLi的更新的隊列長度，所述長度用時隙表示； -在接收到來自所述邏輯鏈路LLi的所述REPORT消息時，基于所述更新的隊列長度來更新所述圖像隊列長度Qi; -基于用于傳輸數(shù)據(jù)分組或REPORT消息的所述理論傳輸時間TTTi并且基于與所述傳輸相關(guān)聯(lián)的開銷的一小部分在下一個周期k+Ι將至少一個時隙TQ分配給圖像隊列長度不為零的邏輯鏈路LLi,分配時隙TQ直到下一個周期k+Ι的所有時隙TQ被分配或者直到所有圖像隊列長度Qi為零為止；以及 -基于每個邏輯鏈路請求的最小位速率h增加每個邏輯鏈路LLi的所述理論傳輸時間TTTi并且減少分配給它的至少一個時隙TQ的所述邏輯鏈路LLi的所述圖像隊列長度Qi。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中將數(shù)量為Ni的多個連續(xù)時隙TQ分配給圖像隊列不為零的每個邏輯鏈路LLi (3.11; 3.12; 3.21; 3.31 )，Ni是為每個邏輯鏈路LLi定義的大于I的預(yù)定整數(shù)。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中M是一個周期k期間將要被服務(wù)的邏輯鏈路LLi(3.11; 3.12; 3.21; 3.31)的預(yù)先指定的最大數(shù)量，只有具有最低理論傳輸時間TTTi的M個邏輯鏈路LLi被分配 下一個周期k+Ι的至少一個時隙TQ用于數(shù)據(jù)分組的傳輸。
4.按照權(quán)利要求3所述的方法，其中如果在分配下一個周期k+Ι的至少一個時隙TQ用于數(shù)據(jù)分組的傳輸之后所述M個邏輯鏈路LLi (3.11; 3.12; 3.21; 3.31)的M個圖像隊列長度Qi為零，則未被分配的下一個周期k+Ι的時隙TQ被分配給具有最低理論傳輸時間TTTi的接下來的邏輯鏈路LLi直到下一個周期k+Ι的所有時隙TQ被分配或者直到所有圖像隊列長度Qi為零為止。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中輪詢周期PPi被預(yù)先指定為用于每個邏輯鏈路LLi(3.11; 3.12; 3.21; 3.31)的整數(shù)個周期，如果所述邏輯鏈路LLi的圖像隊列長度在所述輪詢周期PPi期間保持為零，則將時隙TQ分配給邏輯鏈路LLi用于下一個周期REPORT消息的傳輸。
6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中為每個邏輯鏈路LLi(3.11; 3.12; 3.21; 3.31)預(yù)先指定最大位速率Lmaju，預(yù)先指定峰值位速率周期TPBK，在峰值位速率周期Tpbk上分配給給定的邏輯鏈路LLi的時隙TQ的數(shù)量被所述邏輯鏈路LLi的最大位速率Lmaju乘以峰值位速率周期Tpbk限制。
7.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所述REPORT消息還包括報告包含在發(fā)送所述REPORT消息的邏輯鏈路LLi (3.11; 3.12; 3.21; 3.31)的隊列中的數(shù)據(jù)幀的不同累積長度的多個隊列集，并且其中通過所述終端(I)分配給所述邏輯鏈路LLi的連續(xù)時隙TQ的數(shù)量隊等于所述累積長度的其中之一。
8.按照權(quán)利要求3和7所述的方法，其中為每個隊列集定義閾值并且將所述閾值預(yù)置為包含在周期內(nèi)的時隙TQ的數(shù)量與一個周期期間將要被服務(wù)的邏輯鏈路LLi的預(yù)先指定的最大數(shù)量的比率的倍數(shù)，并且其中報告的累積長度等于未超過所述隊列集的所述閾值的隊列集的數(shù)據(jù)幀的累積長度。
9.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所述多個邏輯鏈路LLi(3.11; 3.12; 3.21;3.31)被分成具有數(shù)量為％的多個邏輯鏈路LLi的子集大于或等于1，每個子集Sj與優(yōu)先級P」相關(guān)聯(lián)，每個優(yōu)先級P」與給定的最小位速率B」相關(guān)聯(lián)，與屬于子集Si的邏輯鏈路LLi相關(guān)聯(lián)的最小位速率匕通過給定的最小位速率Bj與數(shù)量Nj的比率來定義。
10.按照權(quán)利要求9所述的方法，還包括每當(dāng)新的邏輯鏈路LLi進入或退出所述子集Sj時，就更新與屬于子集Sj的邏輯鏈路LLi (3.11; 3.12; 3.21; 3.31)相關(guān)聯(lián)的最小位速率bi0
11.按照權(quán)利要求9所述的方法，其中相同子集\_的所述邏輯鏈路LLd3.11; 3.12;3.21; 3.31 )具有不同的最小位速率bi;所述子集的邏輯鏈路的最小位速率h的總和小于與所述子集S」的所述優(yōu)先級P」相關(guān)聯(lián)的給定的最小位速率B」。
12.—種在存儲介質(zhì)上記錄的并且以軟件代理的形式通過計算機可執(zhí)行的程序產(chǎn)品，其特征在于它包括設(shè)置成執(zhí)行按照權(quán)利要求1所述的方法的至少一個軟件模塊。
13.一種用于在通信網(wǎng)絡(luò)中為數(shù)據(jù)分組和REPORT消息的傳輸分配時隙的終端，所述網(wǎng)絡(luò)包括終端(I)管理的多個邏輯鏈路LLi (3.11; 3.12; 3.21; 3.31 )，每個邏輯鏈路與包含將要被發(fā)送的等待數(shù)據(jù)分組的隊 列相關(guān)聯(lián)，每個邏輯鏈路請求最小位速率h用于數(shù)據(jù)分組的傳輸，時間被分成周期，每個周期被分成相等的時隙TQ，隊列的長度用時隙TQ表示，在所述終端中為每個邏輯鏈路LLi初始定義理論傳輸時間TTTi，每個傳輸與開銷的一小部分相關(guān)聯(lián)，所述終端存儲用于每個邏輯鏈路LLi的圖像隊列長度Qi,其特征在于所述終端包括用于執(zhí)行下列操作的裝置: -從至少一個邏輯鏈路LLi接收至少一個REPORT消息，所述REPORT消息包括所述邏輯鏈路LLi的更新的隊列長度，所述長度用時隙表示； -在接收到來自所述邏輯鏈路LLi的所述REPORT消息時，基于所述更新的隊列長度來更新所述圖像隊列長度Qi; -基于用于傳輸數(shù)據(jù)分組或REPORT消息的所述理論傳輸時間TTTi并且基于與所述傳輸相關(guān)聯(lián)的開銷的一小部分在下一個周期k+Ι將至少一個時隙TQ分配給圖像隊列長度不為零的邏輯鏈路LLi,分配時隙TQ直到下一個周期k+Ι的所有時隙TQ被分配或者直到所有圖像隊列長度Qi為零為止；以及 -基于每個邏輯鏈路請求的最小位速率h增加每個邏輯鏈路LLi的所述理論傳輸時間TTTi并且減少分配給它的至少一個時隙TQ的所述邏輯鏈路LLi的所述圖像隊列長度Qi。
14.一種包括多個網(wǎng)絡(luò)單元(2.1; 2.2; 2.3)的系統(tǒng)，每個單元包括至少一個邏輯鏈路LLiU.11; 3.12; 3.21; 3.31 )，以及用于管理所述邏輯鏈路LLi的終端(I)，每個邏輯鏈路與包含將要被發(fā)送的等待數(shù)據(jù)分組的隊列相關(guān)聯(lián)，每個邏輯鏈路請求最小位速率h用于數(shù)據(jù)分組的傳輸，時間被分成周期，每個周期被分成相等的時隙TQ，隊列的長度用時隙TQ表示，在所述終端中為每個邏輯鏈路LLi初始定義理論傳輸時間TTTi,每個傳輸與開銷的一小部分相關(guān)聯(lián)，所述終端存儲用于每個邏輯鏈路LLi的圖像隊列長度Qi,其特征在于所述終端包括用于執(zhí)行下列操作的裝置: -從至少一個邏輯鏈路LLi接收至少一個REPORT消息，所述REPORT消息包括所述邏輯鏈路LLi的更新的隊列長度，所述長度用時隙表示； -在接收到來自所述邏輯鏈路LLi的所述REPORT消息時，基于所述更新的隊列長度來更新所述圖像隊列長度Qi; -基于用于傳輸數(shù)據(jù)分組或REPORT消息的所述理論傳輸時間TTTi并且基于與所述傳輸相關(guān)聯(lián)的開銷的一小部分在下一個周期k+Ι將至少一個時隙TQ分配給圖像隊列長度不為零的邏輯鏈路LLi,分配時隙TQ直到下一個周期k+Ι的所有時隙TQ被分配或者直到所有圖像隊列長度Qi為零為止；以及 -基于每個邏輯鏈路請求的最小位速率h增加每個邏輯鏈路LLi的所述理論傳輸時間TTTi并且減 少分配給它的至少一個時隙TQ的所述邏輯鏈路LLi的所述圖像隊列長度Qi。
【文檔編號】H04Q11/00GK103430486SQ201280008337
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年2月1日 優(yōu)先權(quán)日:2011年2月9日
【發(fā)明者】R.羅萊 申請人:三菱電機研發(fā)中心歐洲有限公司, 三菱電機株式會社