專利名稱：無源光網(wǎng)絡(luò)上行帶寬的動(dòng)態(tài)分配控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于以太網(wǎng)的多業(yè)務(wù)無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是一種上行信號(hào)的動(dòng)態(tài)帶寬分配控制方法，可有效提高上行帶寬利用率，保障用戶的帶寬權(quán)益。
背景技術(shù)：
基于以太網(wǎng)的多業(yè)務(wù)無源光網(wǎng)絡(luò)(EPON)系統(tǒng)，采用一個(gè)局端設(shè)備-光線路終端(Optical line Terminal，簡稱OLT)，通過無源的光分配網(wǎng)連接多個(gè)遠(yuǎn)端設(shè)備-光網(wǎng)絡(luò)單元(Optical Net Unit，簡稱ONU)，構(gòu)成點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)樹形拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)。
參見圖1、圖2，圖中分別示出多業(yè)務(wù)EPON(MS-EPON)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的下行數(shù)據(jù)流方向和上行數(shù)據(jù)流方向。
參見圖1，下行方向，OLT11側(cè)下行信號(hào)傳輸?shù)墓庑盘?hào)由同一個(gè)激勵(lì)源產(chǎn)生，如1、2、3，每個(gè)信號(hào)幀之間是連貫的，OLT11通過廣播方式向遠(yuǎn)端的各光網(wǎng)絡(luò)單元13(ONU1至ONU3)發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)，經(jīng)分路器12，由遠(yuǎn)端的各光網(wǎng)絡(luò)單元13(ONU1至ONU3)，從連續(xù)數(shù)據(jù)1、2、3中選擇出與已相關(guān)的一個(gè)或幾個(gè)幀數(shù)據(jù)，發(fā)送給自己的用戶14。
參見圖2，上行方向，每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元13(ONU1至ONU3)只有在分配給自己的時(shí)隙內(nèi)發(fā)送來自各自用戶14的數(shù)據(jù)幀，其它時(shí)間則處于發(fā)送等待狀態(tài)，各個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元13的數(shù)據(jù)幀在光纖中經(jīng)合路器12組合起來向OLT11傳送。
EPON上行傳輸是多個(gè)ONU時(shí)分復(fù)用上行帶寬，因此使用恰當(dāng)?shù)膸挿峙錂C(jī)制是十分必要的。多業(yè)務(wù)EPON系統(tǒng)主要向用戶提供基于以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，同時(shí)也應(yīng)該支持有服務(wù)質(zhì)量(QoS)保證的E1業(yè)務(wù)。
多業(yè)務(wù)EPON上行帶寬分配可采用對(duì)帶寬固定配置的方式，即系統(tǒng)按照各ONU預(yù)定的帶寬固定(或者說靜態(tài))配置各ONU的上行帶寬。而由于EPON承載E1(E1 Over EPON)技術(shù)是一種將E1數(shù)據(jù)適配成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)在固定時(shí)刻發(fā)送的技術(shù)，因而這種固定帶寬分配方法可以有機(jī)地融合EPON承載E1技術(shù)來支持傳統(tǒng)的時(shí)分復(fù)用(TDM)業(yè)務(wù)。
在帶寬固定配置的情況下，若為了保證傳輸性能，以各ONU的峰值速率分配帶寬，此時(shí)因各ONU的數(shù)據(jù)流往往不是同時(shí)處于峰值速率狀態(tài)下，將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)帶寬沒有被充分利用，大大降低了系統(tǒng)資源的利用率。而若為了提高系統(tǒng)資源的利用率，以各ONU傳輸數(shù)據(jù)的平均速率分配帶寬，又常常會(huì)出現(xiàn)在某些ONU要發(fā)送較大的突發(fā)分組數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)卻不能及時(shí)發(fā)送出去的情況，從而使數(shù)據(jù)的丟包率和時(shí)延增加；而另外一些ONU的數(shù)據(jù)流量因小于平均速率，系統(tǒng)資源仍會(huì)沒有被充分利用。由此可見，因突發(fā)性很強(qiáng)的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)占相當(dāng)大比例，靜態(tài)帶寬分配將導(dǎo)致EPON系統(tǒng)帶寬利用率低。
動(dòng)態(tài)帶寬分配則是OLT根據(jù)各ONU實(shí)時(shí)上報(bào)的對(duì)帶寬的請(qǐng)求進(jìn)行統(tǒng)籌安排，動(dòng)態(tài)調(diào)整授權(quán)給ONU的帶寬值。由于動(dòng)態(tài)帶寬分配能夠體現(xiàn)ONU的實(shí)時(shí)請(qǐng)求，從而可充分利用系統(tǒng)資源，同時(shí)改善時(shí)延等性能。
但在動(dòng)態(tài)帶寬分配情況下，由于每個(gè)ONU發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間不固定，因而不能直接使用EPON承載E1技術(shù)來支持傳統(tǒng)的TDM業(yè)務(wù)，且目前EPON系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)帶寬分配機(jī)制是根據(jù)ONU用戶的請(qǐng)求給予其相應(yīng)的帶寬，不能對(duì)帶寬進(jìn)行管理，對(duì)用戶請(qǐng)求提供的帶寬只能是盡力而為的，因而其服務(wù)質(zhì)量也是盡力而為的，不能滿足電信運(yùn)營商對(duì)綜合業(yè)務(wù)平臺(tái)的可運(yùn)營可管理的要求，不能滿足實(shí)際的市場需要。
因此一個(gè)科學(xué)有效的上行帶寬動(dòng)態(tài)分配控制機(jī)制，應(yīng)能彌補(bǔ)目前MS-EPON系統(tǒng)動(dòng)態(tài)帶寬分配的不足可以根據(jù)各個(gè)ONU業(yè)務(wù)流的變化，實(shí)時(shí)地進(jìn)行上行帶寬分配，以提高帶寬利用率；當(dāng)各用戶競爭系統(tǒng)帶寬時(shí)，可根據(jù)用戶與運(yùn)營商間預(yù)先簽定的合約，公平地進(jìn)行帶寬分配，即用戶得到的帶寬正比于其付費(fèi)的多少，以方便運(yùn)營商進(jìn)行運(yùn)營管理；同時(shí)，可利用EPON承載E1的技術(shù)傳輸有QoS保證的E1業(yè)務(wù)，滿足客戶對(duì)傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種無源光網(wǎng)絡(luò)上行帶寬的動(dòng)態(tài)分配控制方法，對(duì)基于以太網(wǎng)的多業(yè)務(wù)無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的上行帶寬進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配控制，不僅能防止EPON系統(tǒng)各ONU上行突發(fā)數(shù)據(jù)間的沖突，更重要的是可以根據(jù)各個(gè)ONU業(yè)務(wù)流的變化，實(shí)時(shí)地進(jìn)行帶寬分配，以提高帶寬利用率；當(dāng)各用戶競爭系統(tǒng)帶寬時(shí)，根據(jù)用戶與運(yùn)營商簽定的合約，公平地進(jìn)行帶寬分配，即用戶得到的帶寬正比于其付費(fèi)的多少，保證帶寬分配的公平性并方便運(yùn)營商的運(yùn)營管理；可利用EPON承載E1業(yè)務(wù)的技術(shù)，傳輸有QoS保證的E1業(yè)務(wù)，滿足客戶對(duì)傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)的需求。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是這樣的一種無源光網(wǎng)絡(luò)上行帶寬動(dòng)態(tài)分配控制方法，是在由OLT、光分配網(wǎng)和多個(gè)ONU組成的無源光網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行上行帶寬的動(dòng)態(tài)分配控制，其特征在于包括對(duì)各ONU基于以太網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的上行帶寬的動(dòng)態(tài)分配控制方法，和同時(shí)對(duì)各ONU的E1業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的上行帶寬的動(dòng)態(tài)分配控制方法；所述的對(duì)各ONU基于以太網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的上行帶寬的動(dòng)態(tài)分配控制方法包括A1.由每個(gè)在線的ONU將自身緩存數(shù)據(jù)的大小，封裝在含有時(shí)間標(biāo)簽值的以太網(wǎng)MAC控制幀格式的帶寬請(qǐng)求幀中，并在各自的由OLT分配的授權(quán)帶寬內(nèi)于以太網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束時(shí)將該帶寬請(qǐng)求幀上報(bào)給OLT；B1.OLT在輪詢到在線的ONU時(shí)，計(jì)算該ONU的授權(quán)起始時(shí)間和授權(quán)帶寬長度，并封裝在含有時(shí)間標(biāo)簽值的以太網(wǎng)MAC控制幀格式的帶寬授權(quán)幀中，發(fā)送給該ONU，計(jì)算依據(jù)包括該ONU上報(bào)的緩存數(shù)據(jù)大小和根據(jù)該ONU的上行用戶帶寬協(xié)議換算的基本帶寬門限值；所述的對(duì)各ONU的E1業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的上行帶寬的動(dòng)態(tài)分配控制方法，包括
A2.OLT將計(jì)算出的每個(gè)ONU E1業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的第一個(gè)授權(quán)發(fā)送時(shí)間和配置的授權(quán)帶寬長度封裝在含有時(shí)間標(biāo)簽值的以太網(wǎng)MAC控制幀格式的帶寬授權(quán)幀中，發(fā)送給每個(gè)ONU；B2.接收到帶寬授權(quán)的各ONU，在其ONU時(shí)鐘等于其第一個(gè)授權(quán)發(fā)送時(shí)間時(shí)進(jìn)行第一個(gè)E1業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的發(fā)送，以后每隔一固定時(shí)間發(fā)送一次E1業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的技術(shù)方案，利用時(shí)分復(fù)用和統(tǒng)計(jì)復(fù)用手段實(shí)現(xiàn)EPON系統(tǒng)對(duì)上行共享鏈路帶寬動(dòng)態(tài)分配和控制。該方案利用以太網(wǎng)MAC控制幀格式的帶寬請(qǐng)求幀來傳遞ONU的緩存數(shù)據(jù)大小信息；OLT對(duì)于協(xié)約要求帶寬較小的ONU用戶，根據(jù)其授權(quán)帶寬門限值與最大以太網(wǎng)幀長的比較結(jié)果調(diào)整授權(quán)帶寬門限值的大小，從而在不占用別的ONU帶寬的情況下保證能夠發(fā)送最大以太網(wǎng)幀；OLT根據(jù)各ONU上報(bào)的緩存數(shù)據(jù)大小信息給予各ONU不超過其授權(quán)帶寬門限值的帶寬授權(quán)并且避讓E1業(yè)務(wù)發(fā)送時(shí)隙；利用以太網(wǎng)MAC控制幀格式的帶寬授權(quán)幀來傳遞OLT側(cè)與各ONU側(cè)的時(shí)鐘同步消息及帶寬授權(quán)消息，時(shí)分控制各ONU上行發(fā)送緩存中的數(shù)據(jù)發(fā)送；利用帶寬授權(quán)幀傳遞E1的配置信息，包括各ONU的第一個(gè)授權(quán)發(fā)送時(shí)間及E1授權(quán)長度，使各ONU的適配成以太網(wǎng)幀格式的E1數(shù)據(jù)，從其第一個(gè)授權(quán)發(fā)送時(shí)間開始，在固定時(shí)隙周期地上行發(fā)送。
本發(fā)明方法經(jīng)濟(jì)有效靈活地根據(jù)OLT與各ONU的帶寬協(xié)議，和各個(gè)ONU的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)情況，管理控制EPON系統(tǒng)各ONU的上行帶寬。
本發(fā)明的技術(shù)方案中，各ONU按照接收到的來自O(shè)LT的以太網(wǎng)帶寬授權(quán)內(nèi)容，配置上行發(fā)送寄存器，實(shí)現(xiàn)對(duì)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)和E1數(shù)據(jù)上行發(fā)送控制。
本發(fā)明利用以太網(wǎng)MAC控制幀格式的帶寬請(qǐng)求幀，實(shí)現(xiàn)ONU的緩存數(shù)據(jù)大小信息的上報(bào)；帶寬請(qǐng)求幀含有ONU的時(shí)間標(biāo)簽值，利用傳統(tǒng)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)OLT對(duì)ONU的測距。
本發(fā)明利用MAC控制幀格式的帶寬授權(quán)幀，實(shí)現(xiàn)授權(quán)消息的下行傳遞；帶寬授權(quán)幀含有時(shí)間標(biāo)簽值，用于實(shí)現(xiàn)各ONU側(cè)與OLT側(cè)的系統(tǒng)時(shí)鐘同步。
本發(fā)明的技術(shù)方案，帶寬管理方式集中易控，只需在OLT側(cè)，就可實(shí)現(xiàn)對(duì)各ONU側(cè)上行帶寬的配置與管理；由各ONU側(cè)各自獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)對(duì)上行帶寬的時(shí)分控制。
本發(fā)明采用的上行帶寬控制方法能夠充分利用線路資源，在低成本的EPON平臺(tái)上提供可靠的上行連接通道；支持的協(xié)約帶寬范圍廣、粒度小，可以盡量滿足用戶的需求；同時(shí)可以根據(jù)各個(gè)ONU的業(yè)務(wù)情況做到上行帶寬的靈活控制，在不降低所有ONU服務(wù)質(zhì)量的情況下為業(yè)務(wù)量大的ONU提供更好的服務(wù)；同時(shí)支持有QoS保證的傳統(tǒng)TDM業(yè)務(wù)，在接入網(wǎng)部分實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)接入；還為電信運(yùn)營商提供簡潔方便的上行帶寬管理方式，確保接入網(wǎng)段運(yùn)營收費(fèi)的合理性，即接入網(wǎng)用戶所享受的帶寬能與其付費(fèi)保持正比。
本發(fā)明的方法能提高接入網(wǎng)運(yùn)營商對(duì)EPON系統(tǒng)上行共享帶寬的控制和管理能力，提供上行帶寬利用率，保障EPON用戶的帶寬權(quán)益。


圖1是多業(yè)務(wù)EPON(MS-EPON)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中下行數(shù)據(jù)流方向示意圖；圖2是多業(yè)務(wù)EPON(MS-EPON)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中上行數(shù)據(jù)流方向示意圖；圖3是本發(fā)明對(duì)多業(yè)務(wù)EPON(MS-EPON)系統(tǒng)上行動(dòng)態(tài)帶寬分配過程示意圖；圖4、圖5是多業(yè)務(wù)EPON系統(tǒng)上行動(dòng)態(tài)帶寬分配所使用的MAC控制幀的格式說明，其中圖4是帶寬請(qǐng)求幀的格式，圖5是帶寬授權(quán)幀的格式；圖6是多業(yè)務(wù)EPON系統(tǒng)，OLT對(duì)ONU上行動(dòng)態(tài)帶寬分配時(shí)的授權(quán)內(nèi)容的計(jì)算流程框圖；圖7是本發(fā)明多業(yè)務(wù)EPON系統(tǒng)上行動(dòng)態(tài)帶寬分配原理框圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明上行鏈路采取時(shí)分復(fù)用的方式，即在OLT給每個(gè)在線的ONU分配帶寬的一輪授權(quán)中，OLT都是根據(jù)各個(gè)ONU與OLT的協(xié)約帶寬和各ONU實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)流的情況，將上行鏈路公平地分成一個(gè)個(gè)大小不等的時(shí)隙，分別授權(quán)給相應(yīng)的ONU；各ONU只能在分配給自己的授權(quán)時(shí)隙內(nèi)發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。
在EPON的點(diǎn)到多點(diǎn)的系統(tǒng)中，定義最大周期T。OLT首先通過網(wǎng)管界面得到各ONU客戶和運(yùn)營商間的帶寬協(xié)議，計(jì)算出每個(gè)ONU的基本帶寬門限BTh＝BW×T，其中BW為協(xié)議的帶寬大小，該基本帶寬門限也是ONU客戶的最大帶寬授權(quán)值。然后通過EPON管理通道，將各個(gè)ONU的基本帶寬門限BTh保存在OLT側(cè)的現(xiàn)場可編程邏輯陣列(FPGA)芯片中。各個(gè)ONU的在線狀況也通過EPON管理通道保存在OLT側(cè)的該FPGA芯片中。
本發(fā)明方案需要完成最大帶寬授權(quán)(即基本帶寬門限)計(jì)算、授權(quán)起始時(shí)間計(jì)算、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)授權(quán)長度的計(jì)算、E1首次授權(quán)發(fā)送時(shí)間計(jì)算、EPON系統(tǒng)時(shí)鐘同步、帶寬請(qǐng)求信息傳遞、帶寬授權(quán)信息傳遞、數(shù)據(jù)緩存、數(shù)據(jù)發(fā)送的時(shí)分控制等子任務(wù)。下面以在多業(yè)務(wù)EPON系統(tǒng)上實(shí)施本發(fā)明技術(shù)方案為例并結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明方案中的各子任務(wù)。
參見圖3，說明了MS-EPON系統(tǒng)的上行帶寬動(dòng)態(tài)分配過程。圖中表示出OLT接收來自各ONU的上行數(shù)據(jù)(基于以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù))、上行帶寬請(qǐng)求和E1業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，及OLT向各ONU發(fā)送上行帶寬授權(quán)。各ONU的E1業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)固定在n×500μs點(diǎn)(n＝0，1，2，……)集中發(fā)送，如圖中點(diǎn)劃線箭頭所示；各ONU的上行帶寬請(qǐng)求幀在其以太網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束時(shí)發(fā)送，如圖中粗稀虛線箭頭所示；OLT接到一ONU的上行帶寬請(qǐng)求幀后立即處理并分配帶寬，通過帶寬授權(quán)幀通知該ONU，如圖中細(xì)密虛線箭頭所示。
MS-EPON系統(tǒng)軟件根據(jù)帶寬協(xié)議計(jì)算出各ONU的上行基本帶寬門限(最大帶寬授權(quán))，然后通過FPGA計(jì)算出各ONU每發(fā)送周期T的帶寬授權(quán)，包括授權(quán)起始時(shí)間ST和授權(quán)長度G(上行方向各ONU自行發(fā)出的廣播幀，如一些管理信息，仍占用本ONU數(shù)據(jù)通道，即占用帶寬)。MS-EPON系統(tǒng)通過帶寬請(qǐng)求-帶寬授權(quán)的方式，為各ONU的數(shù)據(jù)傳輸分別提供獨(dú)立的邏輯鏈路通道，并保障該邏輯鏈路通道的大小不小于與用戶的帶寬協(xié)議。
圖3中，MS-EPON系統(tǒng)，將對(duì)E1業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸固定在n×500μs(n＝0，1，2，……)的固定時(shí)間點(diǎn)處，即在每固定時(shí)間點(diǎn)處提供授權(quán)，用于傳輸以太網(wǎng)幀格式的E1數(shù)據(jù)包。MS-EPON系統(tǒng)再通過在接收端增加平滑抖動(dòng)措施(緩存不同周期數(shù)據(jù))，就可以充分保障E1業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)質(zhì)量(QOS)。每輪授權(quán)為n個(gè)在線ONU的普通以太網(wǎng)數(shù)據(jù)ONU1 DATA1至ONUn DATAn的傳輸提供了n個(gè)授權(quán)，用于對(duì)應(yīng)傳輸n個(gè)普通以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀。圖3中，OLT側(cè)至ONU側(cè)不同距離位置處的ONU1、ONU2、……、ONUn，在互相獨(dú)立的邏輯傳輸通道中進(jìn)行上行普通以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸，如圖中實(shí)線箭頭所示。
最大帶寬授權(quán)(即基本帶寬門限值)計(jì)算子任務(wù)EPON系統(tǒng)將ONU用戶帶寬協(xié)議轉(zhuǎn)換為最大帶寬授權(quán)的過程稱為最大帶寬授權(quán)計(jì)算過程。本發(fā)明在OLT側(cè)CPU中，通過系統(tǒng)軟件，利用制定在協(xié)議中的各ONU的最大帶寬分配表(BW)計(jì)算出各ONU的上行最大帶寬授權(quán)BTh＝T×BW。
授權(quán)起始時(shí)間計(jì)算子任務(wù)EPON系統(tǒng)決定各ONU每次授權(quán)開始時(shí)間的過程稱為授權(quán)起始時(shí)間計(jì)算過程。本發(fā)明在OLT側(cè)FPGA中，通過硬件，利用授權(quán)時(shí)間寄存器中的值、ONU的環(huán)路時(shí)延、E1數(shù)據(jù)包的授權(quán)時(shí)間起始點(diǎn)，以及當(dāng)前時(shí)鐘決定出ONU的授權(quán)起始時(shí)間(具體計(jì)算過程見附圖6說明)。
數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)授權(quán)長度的計(jì)算子任務(wù)EPON系統(tǒng)決定下一個(gè)發(fā)送周期給予ONU數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)帶寬授權(quán)大小的過程叫做數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)授權(quán)長度計(jì)算過程。本發(fā)明在OLT側(cè)的FPGA中，通過硬件，比較最大帶寬分配表、ONU帶寬請(qǐng)求表以及授權(quán)起始時(shí)間和下一個(gè)E1發(fā)送時(shí)間的差值，決定出ONU在下一發(fā)送周期的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)帶寬授權(quán)(具體計(jì)算過程見附圖6說明)。
E1首次授權(quán)發(fā)送時(shí)間計(jì)算子任務(wù)EPON系統(tǒng)決定每個(gè)ONU的E1數(shù)據(jù)首次授權(quán)發(fā)送時(shí)間的過程稱為E1首次授權(quán)發(fā)送時(shí)間計(jì)算過程。在本發(fā)明的OLT側(cè)FPGA中，通過硬件，從系統(tǒng)計(jì)數(shù)器0點(diǎn)開始持續(xù)計(jì)數(shù)，依次加上系統(tǒng)為各ONU配置的各E1授權(quán)長度(寄存器)的值，就可依次計(jì)算出每個(gè)ONU E1帶寬授權(quán)的起始時(shí)間；每個(gè)ONU E1帶寬授權(quán)的起始時(shí)間與各個(gè)ONU的環(huán)路時(shí)延相減，就可獲得每個(gè)ONU E1帶寬授權(quán)的發(fā)送時(shí)間。
EPON系統(tǒng)時(shí)鐘同步子任務(wù)EPON上行為多點(diǎn)到一點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方式，每個(gè)ONU發(fā)送時(shí)隙與OLT分配的時(shí)隙一致是防止各個(gè)ONU上行數(shù)據(jù)發(fā)生碰撞的基礎(chǔ)，因此，ONU側(cè)的時(shí)鐘應(yīng)與OLT側(cè)的時(shí)鐘同步。本方案采用了以時(shí)間標(biāo)簽值為核心的時(shí)鐘同步技術(shù)(利用時(shí)間標(biāo)簽值進(jìn)行各ONU側(cè)與OLT側(cè)的時(shí)鐘同步，其實(shí)現(xiàn)技術(shù)可參見本申請(qǐng)人于2002年12月6日遞交的申請(qǐng)?zhí)枮?2153928.6、名稱為“以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中雙向帶寬控制的方法”的專利申請(qǐng)文件)。
帶寬請(qǐng)求信息傳遞子任務(wù)該過程是自O(shè)NU側(cè)的FPGA傳遞到OLT側(cè)FPGA的過程。本方案中，該過程是利用EPON MAC控制幀(幀類型標(biāo)識(shí)符＝0x8808)承載ONU側(cè)發(fā)送的緩存數(shù)據(jù)大小信息即帶寬請(qǐng)求信息。
帶寬授權(quán)信息傳遞子任務(wù)該過程是上行帶寬授權(quán)信息自O(shè)LT側(cè)FPGA傳遞到ONU側(cè)FPGA的過程。本方案中，該過程是利用EPON MAC控制幀(幀類型標(biāo)識(shí)符＝0x8808)承載上行帶寬授權(quán)信息。
數(shù)據(jù)緩存子任務(wù)由于采用時(shí)分控制策略，各ONU只能在自己的授權(quán)時(shí)隙內(nèi)發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，因此，上行方向EPON系統(tǒng)需要在ONU側(cè)緩存數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)發(fā)送的時(shí)分控制子任務(wù)該任務(wù)是EPON系統(tǒng)帶寬控制策略的核心。上行方向，各ONU接收到帶寬授權(quán)幀后，按照帶寬授權(quán)配置上行授權(quán)寄存器，并利用該寄存器控制上行發(fā)送起始時(shí)間點(diǎn)及發(fā)送時(shí)長。
E1的授權(quán)時(shí)間是固定的，且所有配置了E1鏈接的ONU的E1授權(quán)是連續(xù)的，從0點(diǎn)開始對(duì)第一個(gè)ONU的E1授權(quán)，一直到對(duì)最后一個(gè)配置了E1鏈接的ONU的E1授權(quán)結(jié)束。通過網(wǎng)管界面可以得到各個(gè)ONU配置的E1的長度，保存在FPGA中。接下來，通過FPGA從OLT計(jì)數(shù)器0開始，連續(xù)計(jì)算出每個(gè)ONU E1的第一個(gè)授權(quán)起始時(shí)間，再連續(xù)計(jì)算出每個(gè)ONU E1的第一個(gè)授權(quán)發(fā)送時(shí)間，再將第一個(gè)授權(quán)發(fā)送時(shí)間和配置的E1授權(quán)長度封裝在MAC控制幀格式的帶寬授權(quán)幀中發(fā)送給ONU。
計(jì)算每個(gè)ONU E1的第一個(gè)授權(quán)起始時(shí)間，是從OLT計(jì)數(shù)器0開始，為第一個(gè)ONU的第一個(gè)授權(quán)起始時(shí)間，用此ONU第一個(gè)授權(quán)起始時(shí)間加上該ONU的E1授權(quán)長度即計(jì)算出該ONU下一個(gè)ONU E1的授權(quán)起始時(shí)間，如此直到計(jì)算完最后一個(gè)配置了E1鏈接的ONU E1的第一個(gè)授權(quán)起始時(shí)間結(jié)束。
計(jì)算每個(gè)ONU E1的第一個(gè)授權(quán)發(fā)送時(shí)間，是從計(jì)算第一個(gè)ONU的第一個(gè)授權(quán)發(fā)送時(shí)間開始，直到計(jì)算最后一個(gè)配置了E1鏈接的ONU E1的第一個(gè)授權(quán)發(fā)送時(shí)間結(jié)束。其過程是讀出每個(gè)ONU的環(huán)路時(shí)延，將ONU的第一個(gè)授權(quán)起始時(shí)間與其環(huán)路時(shí)延相減，如果差值為負(fù)數(shù)，則加上計(jì)數(shù)器的周期，即為該ONU發(fā)送E1業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的第一個(gè)授權(quán)發(fā)送時(shí)間，如果差值為正數(shù)，則該差值即為該ONU發(fā)送E1業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的第一個(gè)授權(quán)發(fā)送時(shí)間。
將各ONU E1的第一個(gè)授權(quán)發(fā)送時(shí)間和相應(yīng)的授權(quán)長度封裝成MAC控制幀格式的帶寬授權(quán)幀發(fā)送給ONU，即OLT通過帶寬授權(quán)幀向各ONU發(fā)送E1帶寬配置信息。ONU收到對(duì)E1的帶寬授權(quán)后，分離出E1第一個(gè)授權(quán)發(fā)送時(shí)間和E1授權(quán)帶寬大小。當(dāng)ONU的時(shí)鐘等于其第一個(gè)E1授權(quán)發(fā)送時(shí)間時(shí)，進(jìn)行E1數(shù)據(jù)的發(fā)送，以后ONU每隔500us自動(dòng)將E1數(shù)據(jù)發(fā)送一次。
只要有一個(gè)ONU的E1配置改變(包括配置E1鏈接的ONU用戶的增加或減少及其配置的變化)，系統(tǒng)對(duì)所有ONU的E1配置都重新計(jì)算發(fā)送一次。
此外，為了保證各ONU的步調(diào)一致，需要同步各ONU的時(shí)鐘，使之與OLT時(shí)鐘相一致。
EPON系統(tǒng)通過上述帶寬控制流程，實(shí)質(zhì)上是在基于千兆以太網(wǎng)的PON平臺(tái)上，為各個(gè)ONU提供了相互獨(dú)立、具有帶寬保障、可以根據(jù)業(yè)務(wù)忙閑靈活分配帶寬的數(shù)據(jù)傳輸通道，并利用時(shí)分控制及分配的帶寬授權(quán)，保證了各ONU數(shù)據(jù)通道的互不干擾，同時(shí)在固定時(shí)刻點(diǎn)周期地發(fā)送E1業(yè)務(wù)，并保證E1業(yè)務(wù)的QoS。
圖4、圖5分別顯示了帶寬請(qǐng)求幀和帶寬授權(quán)幀的幀格式。圖4是帶寬請(qǐng)求幀的幀格式，圖5是帶寬授權(quán)幀的幀格式。
帶寬請(qǐng)求幀由ONU側(cè)FPGA產(chǎn)生并發(fā)送，由OLT端接收并終結(jié)于OLT端的FPGA芯片。帶寬請(qǐng)求幀是OLT獲取ONU緩存數(shù)據(jù)大小信息的途徑，它采用了MAC控制幀的結(jié)構(gòu)，包括了通用以太網(wǎng)幀格式中所有的域。
圖4中帶寬請(qǐng)求幀含有以下信息8個(gè)字節(jié)的前導(dǎo)碼，含廣播LLID(LogicalLink Identification，為邏輯鏈路標(biāo)識(shí)，是通過帶寬控制策略在EPON平臺(tái)上建立的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)邏輯鏈路通道的標(biāo)識(shí))；6個(gè)字節(jié)的目的MAC(DA，介質(zhì)訪問控制層，是以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層的一個(gè)子層)，是OLT MAC地址；6個(gè)字節(jié)的源MAC(SA)，是ONU MAC地址；2個(gè)字節(jié)的唯一的類型標(biāo)識(shí)符0x8808，用于進(jìn)行幀類型標(biāo)識(shí)(EPON OAM MAC控制幀)；2個(gè)字節(jié)的MAC操控代碼0x0003，用于區(qū)分不同的EPONMAC控制幀；4個(gè)字節(jié)的時(shí)間tag(timestamp，可用于OLT端對(duì)ONU端測距)，是帶寬請(qǐng)求幀發(fā)出的時(shí)間標(biāo)簽值。
帶寬請(qǐng)求幀中含有的請(qǐng)求內(nèi)容包括2個(gè)字節(jié)的LLID；3個(gè)字節(jié)的request，用于向OLT端報(bào)告ONU緩存數(shù)據(jù)的大小，供OLT端計(jì)算下一個(gè)發(fā)送周期對(duì)該ONU的授權(quán)帶寬。
帶寬授權(quán)幀由OLT側(cè)FPGA芯片產(chǎn)生并發(fā)送，由ONU端接收并終結(jié)于ONU端FPGA芯片。帶寬授權(quán)幀是ONU獲取上行帶寬授權(quán)信息的途徑，它采用MAC控制幀的結(jié)構(gòu)，包括了通用以太網(wǎng)幀格式中所有的域。
圖5中帶寬授權(quán)幀含有下列信息8個(gè)字節(jié)的前導(dǎo)碼，含廣播LLID或ONULLID(ONUID+0x00)，在OLT側(cè)建立有ONU以太網(wǎng)目的MAC地址與目的ONU_ID的對(duì)應(yīng)表，通過硬件查表的方式可獲得對(duì)應(yīng)ONU的LLID號(hào)，并寫入前導(dǎo)碼中；6個(gè)字節(jié)的目的MAC(DA)，是廣播地址或目的ONU MAC地址；6個(gè)字節(jié)的源MAC(SA)地址，是OLT MAC地址；2個(gè)字節(jié)的唯一的類型標(biāo)識(shí)符0x8808，用于進(jìn)行幀類型標(biāo)識(shí)(EPON OAM MAC控制幀)；2個(gè)字節(jié)的MAC操控代碼0x0002，用于區(qū)分不同的EPON MAC控制幀；4個(gè)字節(jié)的時(shí)間tag(timestamp)，是授權(quán)幀發(fā)出的時(shí)間標(biāo)簽值，用于EPON系統(tǒng)時(shí)鐘同步。
帶寬授權(quán)幀中含有的授權(quán)內(nèi)容，包括1個(gè)字節(jié)的授權(quán)數(shù)/flag域(MSG)，其中包括1個(gè)比特的pon port flag，表示相應(yīng)OLT端口；1個(gè)比特的discovery標(biāo)志位，表示是否為初始化授權(quán)的標(biāo)志；前2后4共6個(gè)比特的reserved是預(yù)留位；2個(gè)字節(jié)的LLID，表示授權(quán)所屬的LLID(用于區(qū)別對(duì)ONU發(fā)送的是E1帶寬配置的帶寬授權(quán)幀還是以太網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)帶寬配置的帶寬授權(quán)幀)；4個(gè)字節(jié)的StartTime(在本發(fā)明中標(biāo)記為ST)，表示授權(quán)起始時(shí)間；3個(gè)字節(jié)的Length，表示授權(quán)長度(在本發(fā)明中標(biāo)記為G)。
利用上述MAC控制幀格式的帶寬請(qǐng)求幀、帶寬授權(quán)幀，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)時(shí)鐘同步、測距、帶寬請(qǐng)求信息的上行傳遞及授權(quán)消息的下行傳遞。
綜上所述，每當(dāng)涉及E1配置的授權(quán)更新發(fā)生時(shí)，MS-EPON系統(tǒng)都會(huì)通過OLT給每個(gè)在線的ONU分別發(fā)送一個(gè)有關(guān)E1配置的帶寬授權(quán)幀；OLT接收到來自O(shè)NU的帶寬請(qǐng)求幀后，向該ONU發(fā)送一個(gè)帶寬授權(quán)幀；ONU在每次上行數(shù)據(jù)發(fā)送即將結(jié)束時(shí)，向OLT發(fā)送一個(gè)帶寬請(qǐng)求幀。
參見圖6，為OLT生成ONU授權(quán)幀內(nèi)容的計(jì)算過程。
步驟600，OLT側(cè)的FPGA循環(huán)讀取各ONU在線狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前ONU不在線，則讀取下一個(gè)ONU的在線狀態(tài)；如果發(fā)現(xiàn)某一個(gè)ONU(i)在線，則停止讀取下一個(gè)ONU(i+1)在線狀態(tài)的操作，同時(shí)讀取出ONU(i)上次授權(quán)結(jié)束時(shí)間T_end(i-1)，和在讀出的上次授權(quán)結(jié)束時(shí)間與OLT系統(tǒng)時(shí)間一致時(shí)，讀取此ONU的帶寬請(qǐng)求信息，即緩存數(shù)據(jù)大小，表示為Re(i)，和由OLT端的FPGA利用帶寬請(qǐng)求幀中的時(shí)間標(biāo)簽值計(jì)算的該ONU的環(huán)路時(shí)延RTT(i)；步驟601，比較該ONU上一次ONU(i-1)的授權(quán)結(jié)束時(shí)間T_end(i-1)與系統(tǒng)時(shí)間T_sys(系統(tǒng)時(shí)間由OLT在上電后自動(dòng)計(jì)算，通過計(jì)數(shù)器值反映)間的差值是否大于環(huán)路時(shí)延RTT(i)，若差值大于ONU(i)的環(huán)路時(shí)延RTT(i)，執(zhí)行步驟603，否則執(zhí)行步驟602；步驟602，T_end(i-1)與T_sys的差值小于RTT(i)，則ONU(i)的授權(quán)初始起點(diǎn)時(shí)間IT_begin(i)等于T_sys加上RTT(i)；步驟603，T_end(i-1)與T_sys的差值大于等于RTT(i)，則ONU(i)的授權(quán)初始起點(diǎn)時(shí)間IT_begin(i)等于T_end(i-1)。
通過上述步驟601至603，獲得該在線ONU(i)的授權(quán)初始起點(diǎn)時(shí)間IT_begin(i)。步驟601至603也可描述為OLT將系統(tǒng)時(shí)間與該ONU的環(huán)路時(shí)延值相加，和值與該ONU上一次授權(quán)結(jié)束時(shí)間比較，取大值作為初始授權(quán)起始時(shí)間。
步驟609，比較該ONU(i)上一次的E1數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)間T_E1與IT_begin(i)的差值是否大于等于該ONU(i)的上行最小帶寬授權(quán)，若差值大于等于上行最小帶寬授權(quán)，執(zhí)行步驟610，若差值小于上行最小帶寬授權(quán)，執(zhí)行步驟611(將網(wǎng)管設(shè)置的前后保護(hù)帶寬大小與MAC控制幀的大小求和，得到上行最小帶寬授權(quán)，為一固定值)；步驟610，差值大于等于上行最小帶寬授權(quán)時(shí)，授權(quán)起始時(shí)間T_begin(i)為授權(quán)初始起點(diǎn)時(shí)間IT_begin(i)；步驟611，差值小于上行最小帶寬授權(quán)時(shí)，將ONU(i)的授權(quán)起始時(shí)間T_begin(i)推遲到其E1數(shù)據(jù)發(fā)送完后。
通過步驟609至611，得到了該ONU(i)的授權(quán)起始時(shí)間T_begin(i)。
步驟612，計(jì)算E1發(fā)送時(shí)間點(diǎn)T_E1與ONU(i)的授權(quán)起始時(shí)間T_begin(i)間隔內(nèi)所能發(fā)送的字節(jié)數(shù)，記為授權(quán)受限值，并記錄授權(quán)起始時(shí)間，計(jì)算的授權(quán)受限值送步驟613，用于計(jì)算最終授權(quán)值G(i)，授權(quán)起始時(shí)間T_begin(i)送步驟614，用于生成授權(quán)幀。
步驟604，與步驟601同時(shí)，比較ONU(i)的帶寬請(qǐng)求信息Re(i)和其門限值Th(i)的大小(初始授權(quán)時(shí)，該門限值等于基本帶寬門限BTh)，若Re(i)小于等于Th(i)，則執(zhí)行步驟605，否則執(zhí)行步驟606；步驟605，若Re(i)小于等于Th(i)，OLT分配給ONU(i)的初始授權(quán)帶寬IG(i)等于其帶寬請(qǐng)求值Re(i)，同時(shí)將門限值大小恢復(fù)到初始值，即恢復(fù)到基本帶寬門限BTh；步驟606，若Re(i)大于門限值Th(i)，則比較Th(i)與最大以太網(wǎng)幀長MF的大小，Th(i)大于等于MF時(shí)執(zhí)行步驟607，Th(i)小于MF時(shí)執(zhí)行步驟608，設(shè)置步驟606，是為了防止當(dāng)ONU側(cè)緩存幀長比其基本帶寬門限大時(shí)，可以通過累加自己的基本帶寬門限來發(fā)出此幀，而不需要占用其他OUN帶寬，也避免發(fā)不出此幀的發(fā)生；步驟607，Th(i)大于等于MF時(shí)，初始授權(quán)帶寬IG(i)等于Th(i)，恢復(fù)門限值為初始值，即門限值恢復(fù)到基本帶寬門限BTh；步驟608，Th(i)小于MF時(shí)，初始授權(quán)帶寬IG(i)等于帶寬請(qǐng)求幀的帶寬請(qǐng)求值Re(i)，同時(shí)以基本帶寬門限值BTh為粒度增加門限值。
上述步驟604至608，獲得不同情況下的初始授權(quán)帶寬IG(i)。
步驟613，將來自步驟605或607或608的初始授權(quán)帶寬IG(i)與來自步驟612的授權(quán)受限值進(jìn)行大小比較，取較小的作為最終授權(quán)值G(i)，并送步驟614，用于生成授權(quán)幀；步驟614，將授權(quán)起始時(shí)間T_begin(i)(即圖5中的StartTime)和最終授權(quán)值G(i)(即圖5中的Length)裝配成MAC控制幀格式的帶寬授權(quán)幀發(fā)送給ONU，同時(shí)記錄本次授權(quán)結(jié)束時(shí)間T_end(i)，以備該ONU下一次授權(quán)時(shí)使用。
ONU接收到帶寬授權(quán)幀后分離出授權(quán)起始時(shí)間和最終授權(quán)值G(i)(授權(quán)長度)，當(dāng)ONU的時(shí)鐘和授權(quán)起始時(shí)間相等時(shí)，ONU依次發(fā)送操作和管理(Operation&ManageOAM)幀和以太網(wǎng)數(shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)剩下的授權(quán)長度不夠發(fā)送下一幀和帶寬請(qǐng)求幀時(shí)，停止OAM幀或者以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的發(fā)送，查詢OAM存儲(chǔ)器的大小和以太網(wǎng)存儲(chǔ)器的大小，將兩項(xiàng)的和值作為帶寬請(qǐng)求信息再裝配成MAC控制幀格式的帶寬請(qǐng)求幀發(fā)送給OLT。
本發(fā)明所涉及到的上行帶寬動(dòng)態(tài)分配控制機(jī)制彌補(bǔ)了目前EPON系統(tǒng)動(dòng)態(tài)帶寬分配的不足。它可以根據(jù)各個(gè)ONU業(yè)務(wù)流的變化實(shí)時(shí)地進(jìn)行分配以提高帶寬利用率；當(dāng)各用戶競爭系統(tǒng)帶寬時(shí)根據(jù)用戶與運(yùn)營商簽定的合約公平地進(jìn)行帶寬分配，即用戶得到的帶寬正比于其付費(fèi)的多少，這樣方便運(yùn)營商運(yùn)營管理；同時(shí)利用E1 Over EPON技術(shù)傳輸有QoS保證的E1業(yè)務(wù)。
參見圖7，圖中示出上行帶寬控制原理。OLT側(cè)71的上行帶寬授權(quán)消息，由OLT帶寬授權(quán)生成器54，根據(jù)從接收的帶寬請(qǐng)求幀532中分離出來的帶寬請(qǐng)求長度，和由CPU 51產(chǎn)生并通過以太網(wǎng)交換機(jī)52生成的最大帶寬授權(quán)表531計(jì)算產(chǎn)生，上行帶寬授權(quán)消息進(jìn)入帶寬授權(quán)幀生成器45。帶寬授權(quán)幀生成器45產(chǎn)生上行帶寬授權(quán)幀，入管理隊(duì)列44后，在步驟43插入由OLT時(shí)鐘計(jì)數(shù)器42產(chǎn)生的時(shí)間標(biāo)簽值，然后將含有該時(shí)間標(biāo)簽值的帶寬授權(quán)幀發(fā)送到ONU端72。OLT時(shí)鐘計(jì)數(shù)器42在OLT本地時(shí)鐘源41的驅(qū)動(dòng)下計(jì)數(shù)。
ONU端72，通過步驟461接收帶寬授權(quán)幀，并通過步驟462從接收的帶寬授權(quán)幀中提取出時(shí)間標(biāo)簽值，根據(jù)該時(shí)間標(biāo)簽值修改本地ONU時(shí)鐘計(jì)數(shù)器47。步驟461還同時(shí)將從接收的帶寬授權(quán)幀中提取出的授權(quán)信息(授權(quán)起始時(shí)間與授權(quán)長度)保存在上行發(fā)送控制器60的上行授權(quán)寄存器中。另一方面，ONU側(cè)的本地?cái)?shù)據(jù)在以太網(wǎng)接口55中封裝成標(biāo)準(zhǔn)MAC幀，然后在步驟56中加上本ONU的LLID，再在上行發(fā)送緩存器59中緩存，在上行發(fā)送控制器59的控制下，上行數(shù)據(jù)在本地時(shí)鐘計(jì)數(shù)器47的值等于上行帶寬授權(quán)中本ONU的授權(quán)起始時(shí)刻(ST)時(shí)方能發(fā)送，在授權(quán)時(shí)長即將結(jié)束時(shí)，通過帶寬請(qǐng)求幀生成器57生成帶寬授權(quán)幀，在步驟58時(shí)插入本地時(shí)鐘源48產(chǎn)生的時(shí)間標(biāo)簽后向OLT側(cè)71發(fā)送。
總之，采用本發(fā)明的方法，可以有效提高線路的利用率，保障PON內(nèi)傳輸?shù)目煽啃?，增?qiáng)帶寬控制和分配的靈活性，以及提供有QoS的傳統(tǒng)TDM業(yè)務(wù)，為電信運(yùn)營商提供真正安全可控的帶寬管理控制方案。
本發(fā)明的方法主要應(yīng)用在基于千兆以太網(wǎng)的多業(yè)務(wù)EPON系統(tǒng)中，但在其它能夠提供基于以太網(wǎng)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)應(yīng)用的任何網(wǎng)絡(luò)中，也都可以應(yīng)用本發(fā)明的方案設(shè)計(jì)。
權(quán)利要求
1.一種無源光網(wǎng)絡(luò)上行帶寬動(dòng)態(tài)分配控制方法，是在由OLT、光分配網(wǎng)和多個(gè)ONU組成的無源光網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行上行帶寬的動(dòng)態(tài)分配控制，其特征在于包括對(duì)各ONU基于以太網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的上行帶寬的動(dòng)態(tài)分配控制方法，和同時(shí)對(duì)各配置了E1鏈接ONU的E1業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的上行帶寬的動(dòng)態(tài)分配控制方法；所述的對(duì)各ONU基于以太網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的上行帶寬的動(dòng)態(tài)分配控制方法包括A1.由每個(gè)在線的ONU將自身緩存數(shù)據(jù)的大小，封裝在含有時(shí)間標(biāo)簽值的以太網(wǎng)MAC控制幀格式的帶寬請(qǐng)求幀中，并在各自的由OLT分配的授權(quán)帶寬內(nèi)于以太網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束時(shí)將該帶寬請(qǐng)求幀上報(bào)給OLT；B1.OLT在輪詢到在線的ONU時(shí)，計(jì)算該ONU的授權(quán)起始時(shí)間和授權(quán)帶寬長度，并封裝在含有時(shí)間標(biāo)簽值的以太網(wǎng)MAC控制幀格式的帶寬授權(quán)幀中，發(fā)送給該ONU，計(jì)算依據(jù)包括該ONU上報(bào)的緩存數(shù)據(jù)大小和根據(jù)該ONU的上行用戶帶寬協(xié)議換算的基本帶寬門限值；所述的對(duì)各配置了E1鏈接ONU的E1業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的上行帶寬的動(dòng)態(tài)分配控制方法，包括A2.OLT將計(jì)算出的每個(gè)ONU E1業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的第一個(gè)授權(quán)發(fā)送時(shí)間和配置的授權(quán)帶寬長度封裝在含有時(shí)間標(biāo)簽值的以太網(wǎng)MAC控制幀格式的帶寬授權(quán)幀中，發(fā)送給每個(gè)ONU；B2.接收到帶寬授權(quán)的各ONU，在其ONU時(shí)鐘等于其第一個(gè)授權(quán)發(fā)送時(shí)間時(shí)，在配置的授權(quán)帶寬長度內(nèi)進(jìn)行第一個(gè)E1業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的發(fā)送，以后每隔一固定時(shí)間發(fā)送一次E1業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源光網(wǎng)絡(luò)上行帶寬動(dòng)態(tài)分配控制方法，其特征在于所述步驟A1中，所述自身緩存數(shù)據(jù)的大小包括OAM存儲(chǔ)器的大小與以太網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)緩存器的大小之和；當(dāng)ONU在剩下的授權(quán)帶寬長度不夠發(fā)送下一幀以太網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和帶寬請(qǐng)求幀時(shí)，停止發(fā)送以太網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和向OLT發(fā)送帶寬請(qǐng)求幀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源光網(wǎng)絡(luò)上行帶寬動(dòng)態(tài)分配控制方法，其特征在于所述步驟A1中，所述的帶寬請(qǐng)求幀由各ONU的現(xiàn)場可編程邏輯陣列芯片產(chǎn)生并發(fā)送，包括了通用以太網(wǎng)幀格式中所有的域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源光網(wǎng)絡(luò)上行帶寬動(dòng)態(tài)分配控制方法，其特征在于所述步驟A1中，所述ONU的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)發(fā)送，是在ONU的本地時(shí)鐘與帶寬授權(quán)幀中的授權(quán)起始時(shí)間相等時(shí)開始發(fā)送。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源光網(wǎng)絡(luò)上行帶寬動(dòng)態(tài)分配控制方法，其特征在于所述步驟B1中，還包括在封裝帶寬授權(quán)幀時(shí)，記錄對(duì)該ONU的帶寬授權(quán)結(jié)束時(shí)間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源光網(wǎng)絡(luò)上行帶寬動(dòng)態(tài)分配控制方法，其特征在于所述步驟B1中，所述的計(jì)算ONU的授權(quán)起始時(shí)間，進(jìn)一步包括B11.OLT將系統(tǒng)時(shí)間與該ONU的環(huán)路時(shí)延值相加，和值與該ONU上一次授權(quán)結(jié)束時(shí)間比較，取大值作為初始授權(quán)起始時(shí)間；B12.求該ONU初始授權(quán)起始時(shí)間后，一組E1業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)間與初始授權(quán)起始時(shí)間的差值，在判斷差值小于上行最小帶寬授權(quán)值時(shí)，將該ONU的授權(quán)起始時(shí)間改變?yōu)樵揈1業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的發(fā)送結(jié)束時(shí)間，否則該ONU的授權(quán)起始時(shí)間為初始授權(quán)起始時(shí)間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無源光網(wǎng)絡(luò)上行帶寬動(dòng)態(tài)分配控制方法，其特征在于所述步驟B11中的取大值進(jìn)一步包括在該ONU上一次授權(quán)結(jié)束時(shí)間小于系統(tǒng)時(shí)間與該ONU的環(huán)路時(shí)延值之和時(shí)，取系統(tǒng)時(shí)間與該ONU的環(huán)路時(shí)延值之和作為初始授權(quán)起始時(shí)間；在該ONU上一次授權(quán)結(jié)束時(shí)間大于系統(tǒng)時(shí)間與該ONU的環(huán)路時(shí)延值之和時(shí)，取該ONU上一次授權(quán)結(jié)束時(shí)間作為初始授權(quán)起始時(shí)間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源光網(wǎng)絡(luò)上行帶寬動(dòng)態(tài)分配控制方法，其特征在于所述步驟B1中，所述的計(jì)算ONU的授權(quán)帶寬長度，進(jìn)一步包括B13.OLT比較ONU請(qǐng)求的緩存數(shù)據(jù)大小值和門限值，其中門限值為ONU的基本帶寬門限值的累加值；B14.在門限值大于請(qǐng)求的緩存數(shù)據(jù)大小值時(shí)，取請(qǐng)求的緩存數(shù)據(jù)大小值作為初始授權(quán)帶寬值，并將門限值恢復(fù)為基本帶寬門限值；B15.在門限值小于請(qǐng)求的緩存數(shù)據(jù)大小值時(shí)，比較門限值和最大以太網(wǎng)幀長；B16.在門限值大于最大以太網(wǎng)幀長時(shí)，取門限值作為該ONU的初始授權(quán)帶寬值，并將門限值恢復(fù)到基本帶寬門限值；B17.在門限值小于最大以太網(wǎng)幀長時(shí)，取該ONU的上行最小帶寬授權(quán)作為初始授權(quán)帶寬值，同時(shí)以基本帶寬門限值為粒度增加門限值；B18.將步驟B14或步驟B16或步驟B17獲得的初始授權(quán)帶寬值與授權(quán)受限值比較，取小值作為該ONU的授權(quán)帶寬長度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無源光網(wǎng)絡(luò)上行帶寬動(dòng)態(tài)分配控制方法，其特征在于所述步驟B18中，所述的授權(quán)受限值為該ONU初始授權(quán)起始時(shí)間后，一組E1業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)間與所述的該ONU授權(quán)起始時(shí)間間隔內(nèi)所能發(fā)送的字節(jié)數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源光網(wǎng)絡(luò)上行帶寬動(dòng)態(tài)分配控制方法，其特征在于所述步驟B1、A2中，所述的帶寬授權(quán)幀由OLT的現(xiàn)場可編程邏輯陣列芯片產(chǎn)生并發(fā)送，包括了通用以太網(wǎng)幀格式中所有的域。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源光網(wǎng)絡(luò)上行帶寬動(dòng)態(tài)分配控制方法，其特征在于所述步驟A2中的帶寬授權(quán)幀，在發(fā)生ONU更新E1業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)授權(quán)帶寬配置時(shí)，進(jìn)行發(fā)送。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源光網(wǎng)絡(luò)上行帶寬動(dòng)態(tài)分配控制方法，其特征在于步驟A2中，每個(gè)ONU E1業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的第一個(gè)授權(quán)發(fā)送時(shí)間，其計(jì)算包括從系統(tǒng)計(jì)數(shù)器0值開始，依次加上網(wǎng)管系統(tǒng)為各ONU配置的授權(quán)帶寬長度，而依次獲得每個(gè)ONU E1業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的第一個(gè)授權(quán)起始時(shí)間；讀出各ONU的環(huán)路時(shí)延，將其第一個(gè)授權(quán)起始時(shí)間與其環(huán)路時(shí)延相減；差值為正數(shù)時(shí)，則差值為該ONU E1業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的第一個(gè)授權(quán)發(fā)送時(shí)間；差值為負(fù)數(shù)時(shí)，再加上計(jì)數(shù)器的周期后為該ONU E1業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的第一個(gè)授權(quán)發(fā)送時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種上行帶寬動(dòng)態(tài)分配控制方法，在由OLT、光分配網(wǎng)和多個(gè)ONU組成的無源光網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行上行帶寬的動(dòng)態(tài)分配控制。其對(duì)各ONU以太網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的上行帶寬的動(dòng)態(tài)分配控制包括由每個(gè)在線的ONU將自身緩存數(shù)據(jù)的大小，封裝在帶寬請(qǐng)求幀中上報(bào)給OLT；OLT依據(jù)上報(bào)的緩存數(shù)據(jù)大小和根據(jù)該ONU的上行用戶帶寬協(xié)議換算的基本帶寬門限值，計(jì)算該ONU的授權(quán)起始時(shí)間和授權(quán)帶寬長度，封裝在帶寬授權(quán)幀中發(fā)送給該ONU。其對(duì)各ONU的E1業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的上行帶寬的動(dòng)態(tài)分配控制包括OLT將計(jì)算出的每個(gè)ONU E1業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的第一個(gè)授權(quán)發(fā)送時(shí)間和配置的授權(quán)帶寬長度，封裝在帶寬授權(quán)幀中發(fā)送給每個(gè)ONU；接收到帶寬授權(quán)的各ONU，在第一個(gè)授權(quán)發(fā)送時(shí)間開始發(fā)送E1業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，然后周期發(fā)送。
文檔編號(hào)H04L12/28GK1614944SQ200310104299
公開日2005年5月11日 申請(qǐng)日期2003年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月6日
發(fā)明者陳雪, 鄧羽, 黃翔 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué), 北京格林威爾科技發(fā)展有限公司