[发明专利]一种时分波分复用堆叠式光接入网络中最少调谐的动态波长分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种时分波分复用堆叠式光接入网络中的动态波长分配算法，属于光接入网技术领域。

背景技术

对于用户接入宽带的需求不断增加，传统的千兆级的光接入网技术如GEPON和GPON等已经不能满足用户的需求，因此业界开始了后10Gbit/s PON技术的研究和标准化工作，其中面向40Gbit/s PON的一个主流技术方案就是TWDM-PON(Time-and Wavelength-Division Multiplexed Passive Optical Network)。2012年4月TWDM-PON被国际标准组织FSAN选定为NG-PON2的唯一发展方向。NG-PON2选择TWDM-PON作为主要技术方案，主要的诉求就是充分利用传统PON技术在期间层面的长期技术积累和已经成熟的XG-PON芯片协议层技术，它是一种在时分复用PON(TDM-PON)的基础上通过波长堆叠构成的网络。其结构承袭自TDM-PON，光线路终端(Optical Line Terminal，OLT)通过光分路器(Splitter)与所有光网络单元(Optical Network Unit，ONU)相连。TWDM-PON不需要改动运营商已铺设的光分配网络(Optical Distribution network，ODN)，在协议上最接近已广泛部署的GPON或XG-PON1，是GPON和XG-PON1的演进。TWDM-PON结合了时分无源光网络和波分无源光网络的优点，非常适合于从时分无源光网络到波分无源光网络的过渡阶段部署。

TWDM-PON系统结构利用波分复用，将M个(4个、8个或者更多)10G TDM-PON堆叠而成。其逻辑结构中，OLT同时对多路波长通道进行复用解复用，ONU通过可调光收发器选择具体一个波长通道(接收波长和发送波长)和OLT进行通信，也就是说同一时刻，ONU只能接收、发射一个波长。在一个波长通道内，TWDM-PON可重用10G-PON下行时分复用技术、上行时分多址接入技术、时隙大小、广播及带宽分配等技术。其主要优点是与现有10G-PON的技术继承性好，复用效率与带宽利用率高。

目前对于TWDM-PON中的DWBA(Dynamic Wavelength and Bandwidth Allocation)研究还属于起步阶段，大部分继承了TDM/WDM-PON。而且对TWDM-PON的动态波长和带宽分配，主要还是集中在带宽分配，对波长的分配研究相对比较少。因此本专利主要涉及TWDM-PON中多波长的调度算法，其带宽分配算法可以从已有的PON网络带宽分配算法研究中有所借鉴。目前，国内外研究人员已经提出了很多动态带宽分配算法，比如IPACT(Interleaved Polling with Adaptive Cycle Time)，JIT(Just In Time)等。而对于波长分配，现在主要提出的是最早空闲优先分配原则，这些算法的重点是提高带宽的利用率和降低包时延。但是在多波长分配上，现有的算法没有加上ONU波长调谐时间。现有的可调谐激光器中波 长之间切换的时间最慢的是从几秒到几微秒，最快的是纳秒。但是，快调谐激光器非常昂贵，而且能源消耗大，目前一般不用于接入网。因此，最常给ONU配备的激光器的调谐时间至少是几十微秒。这在DBA算法中必须要考虑在内。本专利考虑到了ONU波长调谐时间，主要致力于减少ONU的调谐频率方面进行研究突破。

发明内容

为了降低ONU中波长的调谐频率，本发明针对TWDM-PON提出了一种时分波分复用堆叠式光接入网络中最少调谐的动态波长分配方法，其中包括最少波长调谐机制(A Minimum of Wavelength Tuning Scheme,MWT)的波长分配算法。虽然目前TWDM-PON中，优先选择最早空闲波长进行带宽的传输已经运用的很广泛，但是他仍然考虑的不够全面。本发明的主要思想是采用MWT进行波长分配，主要是将在同一个波长进行数据传输的ONU分成一组，在轮询的时候，考虑优先空闲的波长的同时优先选择在该波长上的ONU进行传输，减少ONU的波长调谐频率，这样有利于降低系统的时延，同时减少调谐过程带来的能源消耗，更符合绿色环保理念。

假设TWDM-POM系统中ONU的数目为N，波长的数目为M，网络的传输速率为R_N，最大轮询周期为T_cycle，传输窗口之间的保护间隔为T_g。

波长的动态分配：MWT