一種遠距離無源光網絡帶寬動態分配方法
【專利摘要】本發明提供了一種遠距離無源光網絡帶寬動態分配方法，該方法采用實時動態輪詢的方法，所述分配方法包括以下步驟：I.系統初始化；II.OLT根據QoS劃分ONU優先級；III.ONU向OLT發送帶寬申請信息；IV.OLT使用實時動態輪詢方法向ONU分配帶寬。該方法通過實時的輪詢方式，在OLT側對ONU的上行帶寬進行動態分配，保證QoS優先級較高的通信帶寬能夠得到滿足，并減少輪詢的時延。
【專利說明】一種遠距離無源光網絡帶寬動態分配方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種無源光網絡通信【技術領域】的方法，具體講涉及一種遠距離無源光網絡(LR-PON)通信中遠距離無通信的實時輪詢帶寬動態分配的方法。
【背景技術】
[0002]長距離無源光網絡(LR-PON)提出一個相較于傳統PON更具成本效益的寬帶光接入解決方案，LR-PON利用光纖放大器和波分復用技術將傳統的20公里覆蓋范圍擴展到了100公里。一般的LR-PON架構是由一個擴展共享光纖連接的CO和本地用戶的交換，然后由CO和光分路器連接的用戶共享的纖維。相比傳統的PON，LR-PON融合了光線路終端(OLT)和中心局(CO)的角色，從而大大減少了相應的運營支出。一般情況下，LR-PON可以簡化網絡，減少一些設備的接口，網絡元素，甚至節點。
[0003]由光線路終端(OLT)與光網絡單元(ONU)通過超長距離的鏈路傳輸上行數據。傳統無源光纖網絡(PON)標準的最大傳輸范圍為20公里，而LR-PON的傳輸范圍為100公里。此外，LR-PON的線路速率為R=10Gb/s，且每個OLT管理2000個至4000個0NU。傳統動態帶寬分配(DBA)方法需要光網絡單元(ONU)首先上傳需要的帶寬信息(REPORT)至0LT，然后OLT返回給ONU設備GATE信息，授權相應的帶寬。這種方法使得傳輸的時延td RTTmax,而長距離無源光網絡(LR-PON)的往返延時(RTT)比傳統PON網絡更長，因此傳統的DBA方法并不能滿足遠距離PON網絡的通信需求，這一特點決定了 LR-PON比常規PON需要更加復雜和高效的帶寬分配調度方法，尤其對于業務優先級高的0NU，如繼電保護側，其通信的QoS有著極為重要的意義。
【發明內容】
[0004]為克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種遠距離無源光網絡通信的實時輪詢帶寬動態分配方法；該方法通過實時的輪詢方式，在OLT側對ONU的上行帶寬進行動態分配，首先保證QoS優先級較高的通信帶寬能夠得到滿足，并減少輪詢的時延。
[0005]實現上述目的所采用的解決方案為:
[0006]一種遠距離無源光網絡帶寬動態分配方法，其改進之處在于:所述方法采用實時動態輪詢的方法，所述分配方法包括以下步驟:
[0007]1、系統初始化；
[0008]I1、OLT根據QoS劃分ONU優先級；
[0009]II1、ONU向OLT發送帶寬申請信息；
[0010]IV、OLT使用實時動態輪詢方法向ONU分配帶寬。
[0011]進一步的，所述步驟II包括:
[0012]步驟I)、OLT統計連接的ONU通信優先級情況；
[0013]步驟2)、獲得QoS需求高的ONU集合Nttos、QoS需求普通的ONU集合Ntomal,均勻分配ONU的上傳時間窗口 Wmax，確定分配ONU的輪詢順序為{N
QoS，Normal0[0014]進一步的，所述步驟III包括:
[0015]步驟1)、0LT根據ONU的初始上傳時間窗口 Wmax求和，獲得當前時間Teumnt=O的情況下OLT下一次分配帶寬所需要的時延Tnext_gMnt = NXffmax ;其中N表示網絡中注冊的ONU個數；
[0016]步驟2)、設定每個ONU初始帶寬為Ob/s，OLT能通過的最大帶寬為Bmax，則當前可使用的帶寬為B，B e [O, BmaJ ；
[0017]步驟3)、對比當前時間和OLT下次分配帶寬所需要的延時時間；
[0018]步驟4)、OLT判斷ONU是否屬于QoS需求高的0NU，優先分配QoS需求高的0NU。
[0019]進一步的,所述步驟3)包括:判斷Tammt = Tnext_grant是否成立,成立則光網絡單元ONUi向OLT發送帶寬信息，OLT計算獲得光網絡單元ONUi需要分配的帶寬GRANTrailffist,否則
等待 Tcurrent 增加，直到 Teurrent = Tnext_grant。
[0020]進一步的，所述步驟4)包括:0LT判斷ONU是否屬于QoS需求高的ONU ；
[0021]若是則分配帶寬GRANTi給光網絡單元ONUi,分配帶寬GRANTi =min (GRANTrequest, B)，并計算剩余可使用的帶寬B = B-GRANTi ；
[0022]否則帶寬需求GRANTi = min(Gthreshold, GRANTrequest);其中，Gttoeshtjld 為當前可用帶寬除以剩下未輪詢ONU數量，B為可使用帶寬。
[0023]進一步的，所述OLT對ONU實時輪詢其上行業務量的大小，并根據輪詢的結果，進行ONU的帶寬動態分配。
[0024]進一步的,所述方法根據ONU的QoS需求進行分類,在保證滿足QoS需求高的ONU通信帶寬的基礎上，根據輪詢的順序，逐個分配剩余的帶寬。
[0025]進一步的，所述方法在以傳統到達時間決定分配帶寬的先后順序為基礎，優先分配優先級高的ONU帶寬，后分配優先級普通的ONU帶寬。
[0026]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
[0027](I)本發明的方法摒棄了傳統固定輪詢周期方式的帶寬申請方法，基于實時輪詢使OLT能實時分配給光網絡單元帶寬，而不需要輪詢完所有的ONU后再分配，降低了傳輸時延，提高了工作效率。
[0028](2)本發明的方法對光網絡單元的通信服務質量進行分類，優先滿足QoS高的光網絡單元的帶寬需求，降低傳輸延遲，提高工作效率。
[0029](3)本發明的方法對于有通信服務質量需求的通信，光線路終端在分配帶寬上會滿足光網絡單元的通信需求，而對通信服務質量需求一般的通信，光線路終端根據輪詢的順序進行分配，盡可能滿足帶寬需求。
[0030](4)本發明采用的上行帶寬分配方法能夠充分利用帶寬資源，優化了長距離PON通信的帶寬分配，針對長距離PON的RTT時間長而導致的ONU等待帶寬授權時間長的問題，采用了優先分配QoS需求高的ONU的方法。
[0031](5)本發明提供的動態帶寬分配方法對ONU做出了區別管理，提高了管理效果，使接入網的帶寬與ONU業務的重要性匹配，適用于業務級別較為固定的應用場合。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]圖1為遠距離無源光網絡通信的實時輪詢帶寬動態分配方法的流程圖；[0033]圖2為ONUi和ONUj按照輪詢順序依次發送REPORT消息進入OLT示意圖；
[0034]圖3為遠距離無源光網絡帶寬動態分配過程產生帶寬請求示意圖；
[0035]圖4為遠距離無源光網絡帶寬動態分配過程傳輸帶寬請求示意圖；
[0036]圖5為遠距離無源光網絡帶寬動態分配過程按照優先級順序返回帶寬授權示意圖。
【具體實施方式】
[0037]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做進一步的詳細說明。
[0038]如圖1所示，圖1為遠距離無源光網絡通信的實時輪詢帶寬動態分配方法的流程圖；
[0039]一種采用實時動態輪詢的遠距離無源光網絡帶寬動態分配方法，所述光線路終端(OLT)對光網絡單元(ONU)實時輪詢其上行業務量的大小，并根據輪詢的結果，進行每個光網絡單元的帶寬動態分配。OLT根據QoS需求對ONU進行分類，在保證滿足QoS需求高的ONU通信帶寬的基礎上，根據輪詢的順序，逐個分配剩余的帶寬。
[0040]一種采用實時動態輪詢的遠距離無源光網絡帶寬動態分配方法具體包括以下步驟:
[0041]步驟一、系統初始化，光線路終端根據QoS (服務質量)劃分光網絡單元；包括以下:
[0042]步驟I)、光線路終端統計連接的光網絡單元通信優先級情況；
[0043]步驟2)、獲得QoS需求高的光網絡單元集合Ntos、QoS需求普通的光網絡單元集合Ntomal,均勻分配光網絡單元的上傳時間窗口 Wmax，確定分配光網絡單元的輪詢順序為{NQ()S，NNormal};其中，Nqos表示QoS需求高的ONU集合，Nnotim1表示QoS需求普通的ONU集合。
[0044]步驟二、光網絡單元發送帶寬申請信息至光線路終端；包括以下:
[0045]步驟I)、光線路終端根據光網絡單元的初始上傳時間窗口 Wmax求和，獲得當前時間Tcmmt=O的情況下光線路終端下一次分配帶寬所需要的時延TMxt_gMnt = NXWmax ;其中，Tnext_grant表示光線路終端下一次分配帶寬所需要的時延，N表示網絡中注冊了的ONU個數，Wmax表示光網絡單元的初始上傳時間窗口。
[0046]步驟2)、設定每個光網絡單元初始帶寬為Ob/s，光線路終端能通過的最大帶寬為Bmax,當前可使用的帶寬為B，B e [O, BmaJ ；
[0047]步驟3)、對比當前時間和光線路終端下次分配帶寬所需要的延時時間；
[0048]判斷Teunent = Tnext_grant是否成立，成立則光網絡單元ONUi發送REPORT信息至光線路終端，光線路終端立即計算該光網絡單元需要分配帶寬GRANTM_st。
[0049]若不成立，則ONU繼續等待Teu_增加，直到Teiment= T—。
[0050]步驟4)、光線路終端判斷光網絡單元是否屬于QoS需求高的光網絡單元，優先分配QoS需求高的光網絡單元；
[0051]光線路終端判斷光網絡單元是否屬于QoS需求高的光網絡單元；若是則分配帶寬GRANTi給光網絡單元ONUi,分配帶寬GRANTi = min (GRANTrequest, B)，并計算剩下來可使用的帶寬 B = B-GRANTi ;否則帶寬需求 GRANTi = min (Gthreshold, GRANTrequest)，其中 Gthresh()ld = B/(N-1)，即當前可用帶寬除以剩下未輪詢光網絡單元數量 RANTraiuest表示光網絡單元需要分配帶寬，B為當前可使用的帶寬。
[0052]步驟三、光線路終端使用實時動態輪詢方法分配帶寬至光網絡單元。
[0053]如圖2所示，圖2為ONUi和ONUj按照輪詢順序依次發送REPORT消息進入OLT示意圖；，ONUi和 按照輪詢順序依次發送帶寬消息進入光線路終端，光線路終端立即處理該需求，減少了等待時延。
[0054]如圖3、4、5所示，圖3、4、5分別為遠距離無源光網絡帶寬動態分配過程產生帶寬請求、傳輸帶寬請求和按照優先級順序返回帶寬授權示意圖；
[0055]ONUl、0NU2、0NU3連接OLT，OLT統計連接的ONU通信優先級情況；獲得QoS需求高的ONU集合Nttos= {0NU1} ,QoS需求普通的ONU集合Nnmto1= {0NU2, 0NU3} Ntomal,均勻分配光網絡單元的上傳時間窗口 Wmax，確定分配ONU的輪詢順序為{N
QoS， Normal0
[0056]ONUl、0NU2、0NU3產生帶寬申請信息至0LT，如圖3所示；傳輸帶寬請求至0LT，如圖4所示。OLT使用實時動態輪詢方法根據優先級情況依次分配0NU1、0NU2、0NU3的帶寬。如圖5所示。
[0057]最后應當說明的是:以上實施例僅用于說明本申請的技術方案而非對其保護范圍的限制，盡管參照上述實施例對本申請進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:本領域技術人員閱讀本申請后依然可對申請的【具體實施方式】進行種種變更、修改或者等同替換，但這些變更、修改或者等同替換，均在申請待批的權利要求保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種遠距離無源光網絡帶寬動態分配方法，其特征在于:所述方法采用實時動態輪詢的方法，所述分配方法包括以下步驟:1.系統初始化；I1、OLT根據QoS劃分ONU優先級；II1、ONU向OLT發送帶寬申請信息；IV、OLT使用實時動態輪詢方法向ONU分配帶寬。
2.如權利要求1所述的一種遠距離無源光網絡帶寬動態分配方法，其特征在于:所述步驟II包括:步驟I)、OLT統計連接的ONU通信優先級情況；步驟2)、獲得QoS需求高的ONU集合NQ()S、QoS需求普通的ONU集合Ntomal,均勻分配ONU的上傳時間窗口 Wmax，確定分配ONU的輪詢順序為{NQoS，Normal。
3.如權利要求1所述的一種遠距離無源光網絡帶寬動態分配方法，其特征在于:所述步驟III包括:步驟1)、0LT根據ONU的初始上傳時間窗口 Wmax求和，獲得當前時間Tmt=O的情況下OLT下一次分配帶寬所需要的時延Tnext_gMnt = NXffmax ;其中N表示網絡中注冊的ONU個數；步驟2)、設定每個ONU初始帶寬為Ob/s，OLT能通過的最大帶寬為Bmax，則當前可使用的帶寬為B，B e [O, BmaJ ；步驟3)、對比當前時間和OLT下次分配帶寬所需要的延時時間；步驟4)、OLT判斷ONU是否屬于QoS需求高的0NU，優先分配QoS需求高的0NU。
4.如權利要求3所述的一種遠距離無源光網絡帶寬動態分配方法，其特征在于:所述步驟3)包括:判斷Tmt = Tnext_grant是否成立，成立則光網絡單元ONUi向OLT發送帶寬信息，OLT計算獲得光網絡單元ONUi需要分配的帶寬GRANTrailffist，否則等待Tmt增加，直到T = τ1 current 1 next—grant °
5.如權利要求3所述的一種遠距離無源光網絡帶寬動態分配方法，其特征在于:所述步驟4)包括:0LT判斷ONU是否屬于QoS需求高的ONU ；若是則分配帶寬GRANTi給光網絡單元ONUi,分配帶寬GRANTi = min (GRANTrequest, B)，并計算剩余可使用的帶寬B = B-GRANTi ；否則帶寬需求GRANTi = min(Gthreshold, GRANTrequest);其中，Gttoeshtjld為當前可用帶寬除以剩下未輪詢ONU數量，B為可使用帶寬。
6.如權利要求1所述的一種遠距離無源光網絡帶寬動態分配方法，其特征在于:所述OLT對ONU實時輪詢其上行業務量的大小，并根據輪詢的結果，進行ONU的帶寬動態分配。
7.如權利要求1所述的一種遠距離無源光網絡帶寬動態分配方法，其特征在于:所述方法根據ONU的QoS需求進行分類，在保證滿足QoS需求高的ONU通信帶寬的基礎上，根據輪詢的順序，逐個分配剩余的帶寬。
8.如權利要求1所述的一種遠距離無源光網絡帶寬動態分配方法，其特征在于:所述方法在以傳統到達時間決定分配帶寬的先后順序為基礎，優先分配優先級高的ONU帶寬，后分配優先級普通的ONU帶寬。
【文檔編號】H04L12/927GK103441958SQ201310356102
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月15日 優先權日:2013年8月15日
【發明者】沈文, 鄧輝, 王瑋, 侯功, 吳軍民, 張剛, 黃在朝, 黃輝, 陳磊, 吳鵬, 劉川, 陶靜, 喻強, 姚啟桂, 于海, 虞躍, 張增華, 王向群, 李春龍, 孫曉艷, 王鶴, 于鵬飛, 陳偉, 任杰, 黃治 申請人:國家電網公司, 中國電力科學研究院