[發明專利]一種上下行窗口匹配的無源光網絡節能帶寬分配方法

有效

• 申請號: 201710747572.X
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107404444B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 朱敏;李貴鑫;曾小波;張圣羽;孫卿;孫小菡
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04L12/873
• 分類號: H04L12/873;H04L12/911;H04L12/927;H04Q11/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種上下行窗口匹配的無源光網絡節能帶寬分配方法，包括：光線路終端OLT在接收到與之相連的光網絡單元ONU發送來的報告幀之后，得到上行數據帶寬請求；同時根據本地下行數據緩存情況，得到相應ONU的下行數據帶寬請求，并計算該光網絡單元ONU的上下行數據帶寬的差值。隨后OLT根據ONU的上下行數據帶寬的差值，對所有的ONU進行兩兩配對，并計算出每一對ONU的帶寬差值之和。最后OLT按照給定的時隙窗口分配規則，通過向每一個ONU發送門幀，為每一對ONU分配一個共用的上下行時隙窗口。在此窗口期間，ONU進行上下行數據的傳輸。本發明通過匹配上下行時隙窗口，可以減小輪詢周期，保證用戶的帶寬需求，縮短ONU處于活躍狀態的時間，減少能耗。

技術領域

本發明屬于光纖通信技術領域，涉及一種上下行窗口匹配的無源光網絡節能帶寬分配方法。

背景技術

無源光網絡系統，采用一個局端設備，即光線路終端(Optical Line Terminal，OLT)，通過遠端節點(Remote Node，RN)連接多個遠端設備，即光網絡單元(Optical NetUnit，ONU)，構成一個點對多點的樹型拓撲結構，如圖2所示。

在無源光網絡中，由于光分配網的方向特性，任何一個ONU在進行上行數據傳輸時，只能將數據包傳輸到OLT，不能傳送到其他的ONU，換句話來說，無源光網絡在上行方向上的行為特性與點到點的網絡相同。為了保證數據包傳送的準確性，人們提出了一種“非沖突”的機制，這一機制授權ONU在一段時間(一般稱之為時隙窗口)內獨占網絡資源，即在上行數據傳輸時采用時分多址技術(Time Division Multiple Access，TDMA)。所有的ONU都與一個公共的參考時鐘同步，而且每一個ONU具體使用某個時隙均由OLT統一分配和管理。ONU把從用戶收到的數據包先緩存起來，直到它的發送時隙到來，再把它緩存的數據包以全線速率“突發”發送，這樣就可以避免OLT與多個ONU之間傳輸的數據發生碰撞。

當前，無源光網絡大部分所采用的帶寬分配的方法是動態帶寬分配DynamicBandwidthAllocation(DBA)。在該方法中，上行數據帶寬請求采用的是時分多址復用的技術，而下行數據帶寬請求采用的是廣播的方式，即光線路終端OLT向所有的光網絡單元ONU發送數據，而ONU選擇性接收。在中國專利申請號CN1614944A的文獻記載中，提出了一種無源光網絡上行帶寬的動態分配控制方法，該方法是在OLT、光分配網和多個ONU組成的無源光網絡上進行上行帶寬的動態分配控制。這種廣播式下行數據發送方式，要求每一個ONU的接收機必須始終處于活躍狀態，造成不必要的能源浪費。

Y.Yan等人在2010 IEEE International Conference on Communications(ICC2010)上發表了題為″Energy Management Mechanism for Ethernet Passive OpticalNetworks(EPONs)″的文章，提出了兩種帶寬調度方法，分別是以上行為中心的調度Upstream Centric Scheduling(UCS)和以下行為中心的調度Downstream CentricScheduling(DCS)。在UCS中，每個ONU的時隙窗口的大小僅僅取決于上行數據帶寬請求。這一調度方法存在一個明顯的缺點：如果下行數據帶寬請求較大，那么下行數據就不能在當前ONU時隙窗口內傳輸完畢，必須等到下個輪詢周期，乃至下下個輪詢周期，這一調度方法不適合于對延遲要求敏感的業務。但是，DCS模式采用的是一種靈活的方式傳輸下行數據，這與UCS截然相反。在DCS中，OLT會給ONU傳送一個類似于門幀的控制幀(GATE_DC)，它指明ONU何時接收下行數據，即使ONU處于睡眠模式，也必須被喚醒以接收下行數據。這一方法能夠使得OLT對下行業務隊列進行調度以最小化延遲，但是會增大整個OLT輪詢的周期，降低帶寬資源的利用效率。這兩種調度方法沒有同時考慮上下行數據的匹配情況，可能造成不必要的能源浪費或者帶寬資源浪費。