專利名稱：一種應(yīng)用于epon系統(tǒng)的上行帶寬動態(tài)分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖通信領(lǐng)域，特別涉及EPON領(lǐng)域，具體是指一種上行帶寬的動 態(tài)分配方法。
背景技術(shù)：
基于以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡(luò)，簡稱EPON是一種采用點(diǎn)到多點(diǎn)(P2MP)結(jié)構(gòu)的單 纖雙向光接入網(wǎng)絡(luò)。EPON系統(tǒng)由局側(cè)的光線路終端、簡稱OLT、用戶側(cè)的光網(wǎng)絡(luò)單元、 簡稱ONU和光分配網(wǎng)絡(luò)、簡稱ODN組成，為單纖雙向系統(tǒng)。EPON系統(tǒng)作為一種主要 的FTTH解決方案，目前得到了廣泛的應(yīng)用，EPON系統(tǒng)的示意如附圖1所示。EPON系統(tǒng)中，上行傳輸(ONU-OLT)采用時分復(fù)用的方式(TDMA)。 由OLT 來統(tǒng)一分配各個ONU上行傳輸?shù)臅r隙。各個ONU在屬于自己的時隙里采用突發(fā)傳輸?shù)?方式完成數(shù)據(jù)傳輸；時隙分配的算法和實(shí)現(xiàn)方式在IEEE802.3ah標(biāo)準(zhǔn)里并沒有做出具體的 規(guī)定，目前主要有靜態(tài)帶寬分配(SBA)和動態(tài)帶寬分配(DBA)兩種方法。靜態(tài)帶寬分 配的主要思想是，根據(jù)系統(tǒng)管理員對各個ONU的帶寬配置情況，進(jìn)行固定的帶寬分配， 并不考慮ONU的業(yè)務(wù)負(fù)載情況；動態(tài)帶寬分配與靜態(tài)帶寬分配的區(qū)別在于，在帶寬的分 配過程中，需要考慮ONU具體的業(yè)務(wù)負(fù)載情況；ONU的業(yè)務(wù)負(fù)載情況通過MPCP Report 幀來報告需要上傳的數(shù)據(jù)量。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種動態(tài)帶寬分配的算 法，基于此算法可以實(shí)現(xiàn)對多個ONU上行帶寬的精確控制，具有帶寬控制精度高，帶 寬配置顆粒度小，帶寬利用率高，易于實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用于EPON系統(tǒng)的上行帶寬動態(tài)分配方 法。本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，所述的方法包括1、自動發(fā)現(xiàn) 部分，自動發(fā)現(xiàn)完成自動發(fā)現(xiàn)時隙的申請，從而使得未注冊O(shè)NU可以動態(tài)加入EPON系 統(tǒng)；2、帶寬配置部分該帶寬部分主要用于和CPU進(jìn)行通信的帶寬配置部分，以獲取 各個在線ONU的帶寬配置參數(shù)，時隙分配周期，自動發(fā)現(xiàn)的周期值，最大支持的ONU 數(shù)量；3、帶寬計算部分帶寬計算完成對各個在線ONU的時隙分配和離線ONU的自動 發(fā)現(xiàn)時隙分配。本發(fā)明在上述自動發(fā)現(xiàn)部分中，還包括a、自動發(fā)現(xiàn)定時器，定時器計到發(fā)現(xiàn) 周期后，向帶寬計算模塊發(fā)起一次自動發(fā)現(xiàn)時隙申請，同時將定時器清零，開始新的一 輪計時過程；b、自動發(fā)現(xiàn)周期調(diào)整器，自動發(fā)現(xiàn)的初始周期從CPU獲取，隨著ONU數(shù) 量的增加，自動發(fā)現(xiàn)的周期會動態(tài)調(diào)整，當(dāng)在線ONU的數(shù)量達(dá)到系統(tǒng)所能支持的最大 ONU個數(shù)后，將會停止自動發(fā)現(xiàn)。本發(fā)明所述的上述帶寬配置部分中，還包括a、APB_SLAVE,與CPU的交
互，完成對各個參數(shù)的動態(tài)配置。本發(fā)明選用的CPU總線是AMBA總線，帶寬配置部分掛在APB Bus上。但本發(fā)明并不限制帶寬配置部分僅能掛在APB Bus上；b、配置參 數(shù)寄存器，完成對各個參數(shù)的存儲。主要參數(shù)包括各個ONU的FIR，CIR, PIR,自 動發(fā)現(xiàn)周期的初始值，自動發(fā)現(xiàn)時隙長度的配置值，注冊響應(yīng)時隙長度的配置值，時隙 分配周期，支持最多ONU的個數(shù)，時隙保護(hù)帶配置值，支持最遠(yuǎn)RTT配置值。本發(fā)明在上述帶寬計算部分中，還包括a、自動發(fā)現(xiàn)時隙計算，完成自動發(fā) 現(xiàn)時隙的開始時間，結(jié)束時間的計算，這個時隙窗口用于ONU發(fā)送注冊請求幀；b、自 動發(fā)現(xiàn)時隙計算，完成自動發(fā)現(xiàn)時隙的開始時間，結(jié)束時間的計算，這個時隙窗口用于 ONU發(fā)送注冊請求幀；b、注冊響應(yīng)時隙計算，完成對正在MPCP發(fā)現(xiàn)過程中的ONU的 時隙窗口計算，這個時隙窗口用于ONU發(fā)送注冊響應(yīng)幀；C、傳輸窗口計算，完成對已 經(jīng)完成MPCP發(fā)現(xiàn)的ONU的時隙窗口計算；
基于本發(fā)明的上述部分，在實(shí)現(xiàn)動態(tài)帶寬分配時，主要包括兩個過程自動發(fā)現(xiàn)時 隙申請，動態(tài)帶寬計算。所述的自動發(fā)現(xiàn)時隙申請過程包含兩個狀態(tài)一是在SO狀態(tài)下，自動發(fā)現(xiàn)定時 器正常計時，當(dāng)定時器到達(dá)動態(tài)調(diào)整后的自動發(fā)現(xiàn)周期時，進(jìn)入Sl狀態(tài)；二是在Sl狀態(tài) 下，將自動發(fā)現(xiàn)定時器清0，發(fā)出自動發(fā)現(xiàn)時隙申請，返回SO狀態(tài)；
所述動態(tài)帶寬計算部分包含如下六個狀態(tài)
一是在SO狀態(tài)下，等待帶寬分配的申請，并獲取各個ONU的上報情況。如果有自 動發(fā)現(xiàn)申請，進(jìn)入Sl狀態(tài)；如果有注冊響應(yīng)時隙的申請，進(jìn)入S2狀態(tài)；如果時隙分配 周期定時器超時，進(jìn)入S3狀態(tài)；
二是在Sl狀態(tài)，完成自動發(fā)現(xiàn)時隙的分配，返回SO狀態(tài)；
gate_start_time (時隙的開始時刻)=Tsdialukd(時隙已分配完畢的時刻)+ Tguard (時隙保護(hù) 帶配置值)；gatejength(時隙的長度)為自動發(fā)現(xiàn)時隙長度的配置值； 三是在S2狀態(tài)，完成注冊響應(yīng)時隙的分配，返回SO狀態(tài)； gate_start_time (時隙的開始時刻)=Tscheduled+ Tguard-RTT (ONU 的 RTT 測量值)； gate_length(時隙的長度)為注冊響應(yīng)時隙長度的配置值；
四是在S3狀態(tài)，完成已完成MPCP注冊的ONU的保證帶寬時隙分配，如果保證帶 寬分配完畢后，本輪可分配的剩余時隙為Q或者所有ONU上報值都得到滿足，則走流程 Pl進(jìn)入S5狀態(tài)；如果保證帶寬分配完畢后，還存在ONU的上報值沒有完全滿足并且本 輪分配的剩余時隙不為O，則走流程P2進(jìn)入S4狀態(tài)；
對于本發(fā)明所述的保證帶寬的分配有如下幾種情況
當(dāng)ONU的Report值小于等于FIR時，ONU獲得FIR大小的時隙窗口 ；
當(dāng)ONU的Report值大于FIR且小于等于QR時，ONU獲得Report大小的時隙窗
Π ；
當(dāng)ONU的Report值大于QR時，ONU獲得CIR大小的時隙窗口，Report-CIR的
值參與盡力而為帶寬的分配。五是在S4狀態(tài)，完成在S3狀態(tài)中，上報值沒有得到完全滿足的ONU的盡力而 為帶寬的分配，進(jìn)入S5狀態(tài)；
如果本輪的剩余窗口無法滿足所有參與盡力而為帶寬分配的ONU的需求，采用 Round-Robin的方法來選擇服務(wù)的0NU。對于盡力而為帶寬的分配有如下2種情況當(dāng)ONU的Report-CIR小于或等于PIR-CIR時，ONU獲得Report-CIR大小的時隙窗
Π ；
當(dāng)ONU的Report-CIR大于PIR-CIR時，ONU獲得PIR-CIR大小的時隙窗口；
六是在S5狀態(tài)，將各個ONU在S3狀態(tài)和S4狀態(tài)獲得的時隙窗口合并，并順序的 排列在授權(quán)時間軸上，同時記錄下一輪授權(quán)時隙分配計算的開始時刻，返回SO狀態(tài)。在如何確定下一輪授權(quán)時隙分配時刻的問題上，本發(fā)明在這里引入了一種錯位 機(jī)制，避免了現(xiàn)有機(jī)制中，需要獲取上一輪所有ONU的上報信息后，才可以發(fā)起新的一 輪時隙分配計算，從而導(dǎo)致在時隙分配計算過程中，沒有ONU發(fā)送上行數(shù)據(jù)的情況，避 免了帶寬浪費(fèi)。當(dāng)本輪授權(quán)里第一個ONU的Report幀到達(dá)OLT時，即開始進(jìn)行新的一 輪時隙計算，參與計算的Report值是上一輪的Report值和本輪第一個ONU的Report值結(jié)合。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對多個ONU上行帶寬的精確控制，單個ONU的上行帶寬可以 達(dá)到960Mbps,帶寬精度在95%以上，最小可配帶寬為512Kbps,顆粒度為256Kbps ；它具
有帶寬控制精度高，帶寬配置顆粒度小，帶寬利用率高，易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。
圖1是本發(fā)明的EPON系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本發(fā)明的動態(tài)帶寬分配示意框圖。圖3是本發(fā)明的自動發(fā)現(xiàn)時隙申請過程的狀態(tài)跳變示意框圖。圖4是本發(fā)明的動態(tài)帶寬計算的狀態(tài)跳變示意框圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細(xì)的介紹本發(fā)明所涉及到的專業(yè)術(shù)語介紹在附 表1中，并將其作為本實(shí)施方式的內(nèi)容。附表 權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于EPON系統(tǒng)的上行帶寬動態(tài)分配方法，其特征在于所述的方法包括 1、自動發(fā)現(xiàn)部分，自動發(fā)現(xiàn)完成自動發(fā)現(xiàn)時隙的申請，從而使得未注冊O(shè)NU可以動態(tài) 加入EPON系統(tǒng)；2、帶寬配置部分該帶寬部分主要用于和CPU進(jìn)行通信的帶寬配置 部分，以獲取各個在線ONU的帶寬配置參數(shù)，時隙分配周期，自動發(fā)現(xiàn)的周期值，最大 支持的ONU數(shù)量；3、帶寬計算部分帶寬計算完成對各個在線ONU的時隙分配和離線 ONU的自動發(fā)現(xiàn)時隙分配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于EPON系統(tǒng)的上行帶寬動態(tài)分配方法，其特征在于 所述的在上述自動發(fā)現(xiàn)部分中，還包括a、自動發(fā)現(xiàn)定時器，定時器計到發(fā)現(xiàn)周期后， 向帶寬計算模塊發(fā)起一次自動發(fā)現(xiàn)時隙申請，同時將定時器清零，開始新的一輪計時過 程；b、自動發(fā)現(xiàn)周期調(diào)整器，自動發(fā)現(xiàn)的初始周期從CPU獲取，隨著ONU數(shù)量的增 加，自動發(fā)現(xiàn)的周期會動態(tài)調(diào)整，當(dāng)在線ONU的數(shù)量達(dá)到系統(tǒng)所能支持的最大ONU個 數(shù)后，將會停止自動發(fā)現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于EPON系統(tǒng)的上行帶寬動態(tài)分配方法，其特征在于所 述的上述帶寬配置部分中，還包括a、APB_SLAVE,與CPU的交互，完成對各個參數(shù) 的動態(tài)配置，選用的CPU總線是AMBA總線，帶寬配置部分掛在APB Bus上；b、配置 參數(shù)寄存器，完成對各個參數(shù)的存儲，主要參數(shù)包括各個ONU的FIR，CIR, PIR,自 動發(fā)現(xiàn)周期的初始值，自動發(fā)現(xiàn)時隙長度的配置值，注冊響應(yīng)時隙長度的配置值，時隙 分配周期，支持最多ONU的個數(shù)，時隙保護(hù)帶配置值，支持最遠(yuǎn)RTT配置值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于EPON系統(tǒng)的上行帶寬動態(tài)分配方法，其特征在于在 上述帶寬計算部分中，還包括a、自動發(fā)現(xiàn)時隙計算，完成自動發(fā)現(xiàn)時隙的開始時間， 結(jié)束時間的計算，這個時隙窗口用于ONU發(fā)送注冊請求幀；b、注冊響應(yīng)時隙計算，完 成對正在MPCP發(fā)現(xiàn)過程中的ONU的時隙窗口計算，這個時隙窗口用于ONU發(fā)送注冊 響應(yīng)幀；C、傳輸窗口計算，完成對已經(jīng)完成MPCP發(fā)現(xiàn)的ONU的時隙窗口計算。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的應(yīng)用于EPON系統(tǒng)的上行帶寬動態(tài)分配方法， 其特征在于在實(shí)現(xiàn)動態(tài)帶寬分配時，主要包括兩個過程自動發(fā)現(xiàn)時隙申請，動態(tài)帶寬 計算；其中所述的自動發(fā)現(xiàn)時隙申請過程包含兩個狀態(tài)一是在SO狀態(tài)下，自動發(fā)現(xiàn)定 時器正常計時，當(dāng)定時器到達(dá)動態(tài)調(diào)整后的自動發(fā)現(xiàn)周期時，進(jìn)入Sl狀態(tài)；二是在Sl狀 態(tài)下，將自動發(fā)現(xiàn)定時器清0，發(fā)出自動發(fā)現(xiàn)時隙申請，返回SO狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的應(yīng)用于EPON系統(tǒng)的上行帶寬動態(tài)分配方法， 其特征在于所述動態(tài)帶寬計算部分包含如下六個狀態(tài)一是在SO狀態(tài)下，等待帶寬分配的申請，并獲取各個ONU的上報情況； 如果有自動發(fā)現(xiàn)申請，進(jìn)入Sl狀態(tài)；如果有注冊響應(yīng)時隙的申請，進(jìn)入S2狀態(tài)； 如果時隙分配周期定時器超時，進(jìn)入S3狀態(tài)；二是在Sl狀態(tài)，完成自動發(fā)現(xiàn)時隙的分配，返回SO狀態(tài)；gate_start_time (時隙的開始時刻)=Tsdialukd(時隙已分配完畢的時刻)+ Tguard (時隙保護(hù) 帶配置值)；gatejength(時隙的長度)為自動發(fā)現(xiàn)時隙長度的配置值； 三是在S2狀態(tài)，完成注冊響應(yīng)時隙的分配，返回SO狀態(tài)； gate_start_time (時隙的開始時刻)=Tscheduled+ Tguard-RTT (0NU 的 RTT 測量值)； gate_length(時隙的長度)為注冊響應(yīng)時隙長度的配置值；四是在S3狀態(tài)，完成已完成MPCP注冊的ONU的保證帶寬時隙分配，如果保證帶 寬分配完畢后，本輪可分配的剩余時隙為Q或者所有ONU上報值都得到滿足，則走流程 Pl進(jìn)入S5狀態(tài)；如果保證帶寬分配完畢后，還存在ONU的上報值沒有完全滿足并且本 輪分配的剩余時隙不為O，則走流程P2進(jìn)入S4狀態(tài)；對于本發(fā)明所述的保證帶寬的分配有如下幾種情況當(dāng)ONU的Report值小于等于FIR時，ONU獲得FIR大小的時隙窗口 ；當(dāng)ONU的Report值大于FIR且小于等于CIR時，ONU獲得Report大小的時隙窗Π ；當(dāng)ONU的Report值大于QR時，ONU獲得CIR大小的時隙窗口，Report-CIR的值參與盡力而為帶寬的分配；五是在S4狀態(tài)，完成在S3狀態(tài)中，上報值沒有得到完全滿足的ONU的盡力而為帶 寬的分配，進(jìn)入S5狀態(tài)；如果本輪的剩余窗口無法滿足所有參與盡力而為帶寬分配的ONU的需求，采用 Round-Robin的方法來選擇服務(wù)的ONU ；對于盡力而為帶寬的分配有如下2種情況當(dāng)ONU的Report-CIR小于或等于PIR-CIR時，ONU獲得Report-CIR大小的時隙窗Π ；當(dāng)ONU的Report-CIR大于PIR-CIR時，ONU獲得PIR-CIR大小的時隙窗口；六是在S5狀態(tài)，將各個ONU在S3狀態(tài)和S4狀態(tài)獲得的時隙窗口合并，并順序的 排列在授權(quán)時間軸上，同時記錄下一輪授權(quán)時隙分配計算的開始時刻，返回SO狀態(tài)。
全文摘要
一種應(yīng)用于EPON系統(tǒng)的上行帶寬動態(tài)分配方法，基于此算法可以實(shí)現(xiàn)對多個ONU上行帶寬的精確控制，具有帶寬控制精度高，帶寬配置顆粒度小，帶寬利用率高，易于實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用于EPON系統(tǒng)的上行帶寬動態(tài)分配方法；本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對多個ONU上行帶寬的精確控制，單個ONU的上行帶寬可以達(dá)到960Mbps,帶寬精度在95%以上，最小可配帶寬為512Kbps,顆粒度為256Kbps；它具有帶寬控制精度高，帶寬配置顆粒度小，帶寬利用率高，易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。
文檔編號H04L12/56GK102014319SQ20101056886
公開日2011年4月13日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者胡力佳 申請人:杭州開鼎科技有限公司