[发明专利]吉比特无源光网络的上行带宽授权方法

说明书

技术领域

本发明涉及无源光网络系统(Passive Optical Network，XPON)，具体地，涉及吉比特无源光网络(Gigabit-capable PON，GPON)的上行带宽授权方法，其能够实现动态带宽分配(DBA)功能。

背景技术

GPON是ITU-T(国际电信联盟电信标准组织)提出的一种灵活的吉比特光纤接入网，它支持商业和居民业务的宽带全业务接入。

GPON在物理拓扑上是一对多的树型结构。其下行数据传送采用广播方式，OLT(Optical Line Terminal，光线路终端)广播数据包到每个ONU(Optical Network Unit，光网络单元)，ONU提取属于自己的数据包，并忽略其他数据包。而上行则采用时分复用(TDM)方式，OLT为每个ONU进行上行时隙授权，每个ONU只能在属于自己的时隙内传送数据，这种OTL为每个ONU安排上行时隙的过程就是GPON的上行带宽分配功能。

上行带宽分配最终体现为BWMAP表并将被封装到下行帧中，它指示下一轮上行帧中各个ONU允许上行发送时隙的大小和位置。实际上，在GPON中，传输时隙的授权对象是“传输容器”(T-CONT)，通过AllocID来标识，一个ONU中可以包含多个T-CONT，每个T-CONT可以复用多条业务流。

GPON的一个重要特点是具有QoS(Quality of Service，服务质量)保证的全业务接入能力，那么在具有突发流的情况下，为各种业务分配固定的峰值带宽势必导致带宽使用率低下。解决的办法是采用动态带宽分配策略(Dynamic Bandwidth Allocation，DBA)，在运行中按照实际需求动态地调整分配给T-CONT的带宽。不同业务的QoS要求是通过用户规定的服务等级约定SLAs来体现，在DBA的设计实现时，SLAs又最终体现为对每个T-CONT的配置参数。

GPON协议定义了5类对应不同的业务QoS要求的T-CONT：T-CONT1、T-CONT2、T-CONT3、T-CONT4、和T-CONT5，根据所要承载业务的QoS要求，T-CONT在激活运行时与5类TCONT中的一类相关联。其中，T-CONT-1业务不参与动态带宽分配，而是根据配置的固定带宽(峰值带宽)进行固定时隙的周期性授权。T-CONT2-4是DBA的工作对象，只有当这些T-CONT有带宽请求时，DBA才按照约定的SLAs为其分配合适大小并满足QoS要求的带宽，采用这种方式，使得释放了闲置的带宽资源。

按照GPON协议对DBA的功能规定，DBA是一个周期性的运行过程，它具有一个调度周期。在具体实现时，DBA主要由两个部分组成：一、根据SLAs参数和带宽请求计算下一轮待分配的更新带宽，这一部分只解决业务吞吐量需要的问题；二、根据得到的更新带宽和业务QoS要求进行带宽授权，带宽授权将通过控制不同数目的时隙来实现最终的带宽分配并保证QoS要求，这里，QoS要求主要指的是对时延和抖动的要求，这些要求通过T-CONT的类型来表现。带宽授权将直接输出BWMAP表，并将其封装到下行帧的帧头中。

无论采取SR(状态报告)-DBA还是NSR(非状态报告)-DBA，带宽授权的过程是相同。但是这一过程较为复杂，需要确定每个不同类型T-CONT的时隙大小和位置，需要完成上行传输相关功能的控制，并创建每个BWMAP控制条目，继而构建整个BWMAP表。所以带宽授权过程的执行时间在很大程度上约束了DBA调度周期的长度，调度周期过长将导致控制精度和响应速度的降低，而且带宽授权过程处理不当将浪费带宽，导致DBA引起的带宽损失过大。在软件实现DBA的条件下，由于受处理器处理能力的限制，无法避免上述问题。但是为了达到一定程度的带宽控制效果，在设计或者实现的DBA中往往采取不完全支持协议规定T-CONT类型，或者对T-CONT类型的规定作一定修改的方法，以降低算法的复杂程度从而缩短调度周期。

然而，目前有关GPON DBA的研究报道多为动态分配带宽的算法设计和实现方法，很少有关带宽授权方法的论述，而且对于GPON协议规定的5类T-CONT没有良好的支持。

发明内容

考虑到上述问题而做出本发明。为此，本发明旨在提供一种GPON的上行带宽授权技术，以缩短DBA的调度周期，更好地实现动态带宽分配功能。

本发明的技术方案如下。