[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于ONU模塊化的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)節(jié)能方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410285838.X
• 申請(qǐng)日: 2014-06-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104053077B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊余;管建軍;劉川菠;王汝言
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04Q11/00
• 分類(lèi)號(hào): H04Q11/00
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11275
• 代理人: 趙榮之

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于ONU模塊化的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)節(jié)能方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著電信網(wǎng)絡(luò)的增加和網(wǎng)絡(luò)帶寬的迅速增長(zhǎng)，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所消耗的能量也急劇增多。無(wú)論是從阻止全球變暖的角度考慮還是單純地為了降低運(yùn)營(yíng)成本，電信網(wǎng)絡(luò)的能效性都已經(jīng)成為一個(gè)重要的研究課題。接入網(wǎng)作為電信網(wǎng)絡(luò)的“最后一公里”，其終極目標(biāo)為實(shí)現(xiàn)光纖到戶(hù)(FTTH，F(xiàn)iber To The Home)，相對(duì)于電信網(wǎng)絡(luò)中的城域網(wǎng)和骨干網(wǎng)，需要更多的通信設(shè)備，其能源消耗大約占整個(gè)電信網(wǎng)絡(luò)的75％。PON(無(wú)源光網(wǎng)絡(luò))作為當(dāng)前最流行的接入網(wǎng)技術(shù)，相比于其他接入方式，具有維護(hù)簡(jiǎn)單、接入成本低、能效性更好等優(yōu)點(diǎn)，已成為我國(guó)“FTTH”重要實(shí)現(xiàn)技術(shù)。然而，隨著PON系統(tǒng)的規(guī)模越來(lái)越大，能耗問(wèn)題將愈加嚴(yán)重。有效降低PON的能耗可以進(jìn)一步提升帶寬接入的成本效率，從而提高整個(gè)通信產(chǎn)業(yè)的能效性。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，一個(gè)基于IP的光接入網(wǎng)中，光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)的能耗占60％。可見(jiàn)，提高PON系統(tǒng)中ONU的能量有效性將有效降低接入網(wǎng)的總能耗。ITU-T一直在探索減少ONU能量消耗，提高PON能效性的解決方案。經(jīng)過(guò)研究，ITU-T在2009年形成的ITU-T G.984技術(shù)規(guī)范中描述了4種提高ONU能效性的方法，即ONU減負(fù)、ONU假寐、快速睡眠和深度睡眠，但對(duì)采用何種睡眠方案并沒(méi)有做出具體規(guī)定。

目前，提高ONU能效性的方式主要有兩類(lèi)。一類(lèi)是將ONU整體地轉(zhuǎn)入睡眠/喚醒狀態(tài)，例如在低負(fù)載時(shí)將ONU轉(zhuǎn)入睡眠狀態(tài)，當(dāng)負(fù)載高于某個(gè)閾值時(shí)，則喚醒ONU收發(fā)數(shù)據(jù)。然而固定的閾值設(shè)計(jì)并不能較好的適應(yīng)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的要求，且ONU睡眠/喚醒時(shí)間不易控制。為了解決ONU睡眠/喚醒時(shí)間控制問(wèn)題，有學(xué)者提出集中式控制ONU睡眠/喚醒時(shí)間。如Yan Y等人提出以上行為中心(UCS)和以下行為中心(DCS)兩種節(jié)能方案，使下行業(yè)務(wù)只在上行發(fā)送的時(shí)隙內(nèi)進(jìn)行接收，或只有ONU完全沒(méi)有數(shù)據(jù)收發(fā)時(shí)將ONU睡眠，其中DCS的時(shí)延更小，而UCS能效性更好，但引入的下行時(shí)延較大。為了平衡能效性與時(shí)延之間的矛盾，張引發(fā)等人提出為各個(gè)ONU分別分配收發(fā)時(shí)隙，在本輪輪詢(xún)周期分配的時(shí)隙內(nèi)收發(fā)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，在無(wú)收發(fā)任務(wù)的時(shí)段內(nèi)進(jìn)入低功耗的睡眠狀態(tài)，緩解了下行時(shí)延性能惡化問(wèn)題。

另一類(lèi)是將ONU中某些功能部件轉(zhuǎn)入睡眠/喚醒狀態(tài)。據(jù)研究，ONU總能耗中有60％-70％是由收發(fā)機(jī)及周邊電路所消耗。因此有效降低收發(fā)機(jī)及周邊電路的能耗，可進(jìn)一步提高ONU的能效性。如Zhang J等人針對(duì)收發(fā)機(jī)的能耗問(wèn)題進(jìn)行了研究，提出根據(jù)業(yè)務(wù)狀態(tài)動(dòng)態(tài)關(guān)閉ONU內(nèi)的收發(fā)模塊，從而降低ONU能耗，提高能效性，但其時(shí)延性能沒(méi)有得到有效保障。S.H.Shah Newaz等人進(jìn)一步討論了ONU兩種能耗級(jí)別與四種能耗級(jí)別狀態(tài)下的能耗差異，但仍沒(méi)有考慮時(shí)延與能效性的矛盾。因此，在無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的能效性研究中，如何結(jié)合時(shí)延性能研究能耗問(wèn)題，在保證網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的前提下，進(jìn)一步降低PON的能耗，仍是目前亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于ONU模塊化的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)節(jié)能方法，該方法通過(guò)將光網(wǎng)絡(luò)單元模塊化，使得各能耗模塊能夠獨(dú)立地切換睡眠或喚醒模式，從而在規(guī)定時(shí)隙內(nèi)實(shí)現(xiàn)不連續(xù)地收發(fā)數(shù)據(jù)；同時(shí)通過(guò)業(yè)務(wù)區(qū)分，采用實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)優(yōu)先收發(fā)策略，提升網(wǎng)絡(luò)的整體服務(wù)質(zhì)量。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于ONU模塊化的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)節(jié)能方法，在該方法中，將光網(wǎng)絡(luò)單元ONU進(jìn)行模塊化，將ONU劃分為上行模塊、下行模塊及基礎(chǔ)模塊，通過(guò)ONU的模塊化，使得ONU相關(guān)模塊能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)狀況獨(dú)立地轉(zhuǎn)入睡眠或喚醒狀態(tài)，盡可能地增大睡眠時(shí)間，減少網(wǎng)絡(luò)能耗；同時(shí)，統(tǒng)計(jì)各ONU的實(shí)時(shí)/非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)帶寬請(qǐng)求及OLT緩存中將發(fā)往各ONU的數(shù)據(jù)量，按比例為各ONU實(shí)時(shí)/非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)設(shè)置保證帶寬，同時(shí)采用帶寬回收策略將輕負(fù)載ONU剩余帶寬分配給重負(fù)載ONU，既保證了帶寬按需動(dòng)態(tài)分配，又提高了帶寬利用率。

進(jìn)一步，在本方法中，采用不連續(xù)收發(fā)數(shù)據(jù)方式，ONU上/下行模塊根據(jù)所分配的時(shí)隙，在各自的時(shí)隙內(nèi)只發(fā)送/接收屬于自己的數(shù)據(jù)，其他時(shí)隙則轉(zhuǎn)入睡眠狀態(tài)，避免了因接收無(wú)用數(shù)據(jù)而造成的能耗。

進(jìn)一步，在所述方法中，將一個(gè)完整的輪詢(xún)周期分為兩個(gè)子周期，各子周期長(zhǎng)度根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)時(shí)/非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)負(fù)載占總負(fù)載的比例確定，前一子周期用于收發(fā)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，后一子周期用于收發(fā)非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，從而盡可能地減少實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)時(shí)延，提升網(wǎng)絡(luò)整體服務(wù)質(zhì)量。