[发明专利]一种最大化网络编码NC效益的EPON节能调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于网络编码技术(NC,Network Coding)的服务互通以太网无源光网络(SIEPON，Service Interoperability Ethernet Passive Optical Network)节能调度机制。针对业务本地化趋势以及EPON网络节能减排的需求进行相应的资源分配和光网络单元(ONU，Optical Network Unit)休眠控制机制，属于光纤接入网络技术领域。

背景技术

飞速发展的网络业务需求对我国宽带战略的实施提出了诸多挑战，随着电信网络中高清电视(HDTV，High-Definition TV)、对等网络(P2P，Peer-to-Peer)文件共享、3D(3Dimensional)交互游戏等新业务的出现和快速发展，宽带接入网络的业务已逐渐出现本地化趋势，即业务的源和目的节点均为网络内部节点。而NC技术是信息论的一个重要突破，近年来已成为信息领域的研究热点，其通过编码节点对流经它的不同信息流进行编码组合缩短编码节点的数据包发送时间，因此，NC技术在宽带接入网络中的应用优势越来越强。

近年来已经陆续出现了NC技术在宽带接入网络中应用的相关研究成果，方向主要集中在编码技术的实现、性能评价以及PON中的节能技术研究上。Belzner等人首次提出了NC技术在PON中的应用并通过仿真证明NC可以在拥塞情况下有效降低接入网内部通信的丢包率和排队时延。Miller等人对EPON中的NC技术进行了研究，提出了NC技术不仅可以在节点对之间进行，也可以在任意多个形成循环的节点之间进行。该研究通过仿真结果表明，NC技术在EPON中可以提升最大50％的下行吞吐量。发明人对下一代PON中基于NC的能源管理技术进行了研究，对NC技术在EPON的应用进行了部分试验验证，并提出了基于NC技术和下行带宽预约机制的ONU精确睡眠控制机制(DBR-ASC，Downstream-Bandwidth Reservation-based Accurate ONU Sleep Control)。

与此同时，关于PON的节能技术研究已引起了国内外学者的广泛关注。国内著名高校如北京邮电大学，以及各大通信企业，如烽火科技、华为、中兴等对PON节能技术及相关产品的研究也正积极进行，并发表了多篇学术论文，申请了多项专利。国家自然科学基金委员会和国家高技术研究发展计划(863)计划也将下一代绿色网络的研究列为资助项目。其中，EPON技术以其诸多优点已成为当前主流的接入方式。针对EPON节能的相关标准，在IEEE802.3av工作组的建议中已明确提出要对ONU引入低能耗模式，并具体描述了EPON中休眠节能的基本原理。目前，EPON最新标准草案-SIEPON中提出了EPON的能源管理系列模块，指明了将ONU休眠作为节能的关键技术，此外，还指明了SIEPON中ONU的两种休眠模式、两种休眠机制以及两种休眠周期等。SIEPON可支持两种ONU休眠节能机制，一种是光线路终端(OLT，Optical Line Terminal)驱动机制，即ONU严格受OLT的控制，此时OLT必须采用所有的活跃性监测机制来控制每一时刻ONU的状态；另一种是混合机制，即ONU休眠周期是建立在OLT和ONU双方同意的基础之上，该机制允许ONU根据用户的活跃性决定其是否进入休眠模式。基于上述相关标准，国内外许多研究机构和学者也纷纷就EPON节能技术展开研究，如上行中心调度机制(UCS，Upstream Centric Scheduling)、下行中心调度机制(DCS，Downstream Centric Scheduling)、实时休眠控制机制(JIT-SC，Just-In-Time Sleep Control)、休眠感知的MAC层协议以及休眠和周期性唤醒机制(SPW，Sleep and Periodic Wake-up)等。

因此，针对接入网络业务本地化趋势以及接入网络节能减排的需求，实现一种最大化NC效益的SIEPON节能调度机制，可以有效提升网络在节能效率、延迟以及吞吐量等数据传送性能方面的能力。

发明内容

目前，基于NC技术或节能技术在SIEPON网络中的应用，主要存在以下缺点：

1.目前的NC技术以及EPON中ONU休眠节能调度机制都是在传统 EPON架构基础上进行的，并未适应最新的EPON标准化现状，也就未能充分利用该标准的重要特征之一：统一数据路径单元，即EPON服务路由(ESP,EPON Service Path)。