[发明专利]WDM‑EPON中基于用户等级协议和QoS的动态波长带宽分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，具体说是WDM-EPON中基于用户等级协议和服务质量的动态波长带宽分配方法。

背景技术

WDM-EPON系统被认为是从以太无源光网络(EPON)过渡到波分复用无源光网络(WDM-PON)最为经济合理的平滑升级方案，成为了当前无源光网络(PON)的发展趋势和研究热点。由于WDM-EPON上行方向仍是多点到单点(MP2P)网络结构，ONU要共享上行带宽资源，带宽和波长分配成为WDM-EPON中不可或缺的一部分，也是WDM-EPON的研究重点。

WDM-EPON带宽和波长分配可以分为静态波长动态时间(SWDT)算法和动态波长动态时间(DWDT)算法，DWDT算法也称为动态波长和带宽分配(DWBA)算法。SWDT算法不支持波长的动态分配，没有实现信道间的统计复用，不利于带宽地有效利用。DWBA算法可以分为动态波长(DWA)调度和动态带宽(DBA)分配，其中，DWA关心的是OLT如何在多波长中分配合适的波长给ONU，而DBA关注的是OLT如何分配ONU的带宽。因此，DWBA算法比SWDT算法提供了更有效的带宽分配，ONU不仅可以共享整个网络资源，还可以提高终端用户的服务质量。

波长调度方式一般有以下三种：离线调度(OFFLINE)、在线调度(ONLINE)和在线实时调度(JIT ONLINE)。OFFLINE调度可以很好地支持服务质量，但是存在空闲时间；ONLINE调度虽然提高了带宽利用率，但是不利于实现带宽的统计复用；JIT ONLINE调度能够解决上述两种调度方式中存在的问题，具有更好的调度决策。

目前动态带宽分配算法主要有：Qos WDM-DBA算法、SLA WDM-DWBA算法和DWPBA-TCH算法等。Dhaini A R,Assi C M,Shami A等人的文献“Quality of service in TDM/WDM Ethernet passive optical networks(EPONs)(TDM/WDM EPON中QoS的研究)，”Proceedings of 11th IEEE Symposium on Computers and Communications,2006:616-621，提出了QoS WDM-DBA算法，该算法基本思路是采用可变周期轮询方式，首先OLT为ONU分配带宽，然后ONU来分配EF业务、AF业务和BE业务的带宽，但是该算法不支持用户等级协议。Ahmad R.Dhaini等人的文献“Dynamic wavelength and bandwidth allocation in hybrid TDM/WDM EPON networks(TDM/WDM EPON混合网络的动态波长带宽算法)”，Journal of Lightwave Technology,2007,25(1):277-286，提出了SLA WDM-DWBA算法，该算法采用限制分配机制，根据用户等级协议为每个ONU设置了最小保证带宽，并对剩余带宽重新分配，但是带宽分配主要是基于ONU，并不支持多业务的服务质量。Petar S.Matavulj等人的文献“Highly flexible and efficient model for QoS provisioning in WDM EPON(WDM-EPON中高度灵活有效提高服务质量的模型)”，IEEE/OSA Journal of Optical Communications and Networking,2013,5(8):921-931，提出了基于业务限制的DWPBA-TCH算法，该算法在考虑整体业务带宽请求的情况下进行带宽分配，当有突发网络流量时，能够很好地支持服务质量，但该算法不支持用户等级协议，采用的OFFLINE调度方式不利于业务时延性能，并且两次带宽分配造成了带宽浪费。

目前，WDM-EPON的ONU分配调度方面已经取得了一些进展，但还是存在着诸多问题有待完善，如分配调度不支持用户等级协议和服务质量、不能对剩余带宽有效分配等。同时，在WDM-EPON波长调度过程中，一方面存在空闲时间，没有实现波长间的统计复用，增大了业务时延，不利于带宽利用；另一方面不支持用户服务质量，不能区分用户等级协议。在WDM-EPON带宽分配过程中，由于不支持用户等级协议，不能保证高优先级用户的服务质量，对重负载业务两次分配导致带宽利用率低下。

发明内容