一种消除空闲时间的ＥＰＯＮ信道传输方法技术

本发明专利技术公开了一种消除空闲时间的ＥＰＯＮ信道传输方法，涉及光通信、光接入网技术领域。本发明专利技术方法将ＯＮＵ分为两类：普通ＯＮＵ和另类ＯＮＵ，普通ＯＮＵ的ＲＥＰＯＲＴ帧和ＤＡＴＡ帧一起传送，另类ＯＮＵ的ＲＥＰＯＲＴ帧和ＤＡＴＡ帧分离传送；以ＯＬＴ开始进行带宽分配作为轮询周期的起止时刻，在每一轮询周期内，首先上传另类ＯＮＵ的ＤＡＴＡ帧，然后上传普通ＯＮＵ的ＲＥＰＯＲＴ帧和ＤＡＴＡ帧，最后上传另类ＯＮＵ的ＲＥＰＯＲＴ帧。本发明专利技术利用ＲＥＰＯＲＴ帧和ＤＡＴＡ帧分离传送的方式，在等待ＯＬＴ授权到达的空闲时间上传另类ＯＮＵ的数据帧，从而消除了传统周期轮询机制下的空闲时间，提高了ＥＰＯＮ系统上行链路的带宽利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种EPON信道传输方法，尤其涉及一种能够消除空闲时间的EPON信 道传输方法，属于光通信、光接入网

技术介绍
以太网无源光网络(EPON，Ethernet Passive Optical Network)是接入网中的主 要技术，EPON上/下行分别使用1310/1490nm波长进行传输。EPON的上行方向由多个用户 侧光网络单元(ONU，Optical Network Unit)共同使用一个波长(1310nm)并采用时分多址 (TDMA,Time Division MultipleAddress)方式共享上行带宽，因此需要采用动态带宽分配 算法(DBA, Dynamic Bandwidth Allocation)对 EPON 上行带宽进行调度。DBA 算法是 EPON 的关键技术，效率和公平性是评价DBA算法的主要性能参数。经典的DBA算法有G. Kramer 等人提出的IPACT算法和S. Choi提出的Cycle-Polling DBA算法等。IPACT算法采用的是交互式的接入控制带内信令处理方式，在光线路终端(0LT， Optical Line Terminal)和ONU之间交换控制信息。OLT以先到先处理为原则处理从ONU 发来的请求。OLT中保存一个轮询表，其记录了每个ONU的缓冲区中数据量和往返时延 (RTT, Round Trip Time)大小。若某一时刻OLT收到ONU发来的请求，则即时处理，根据 请求的信息更新信息表，并立即向ONU发送一个应答信号，准许其在指定时刻发送一定大 小的数据。一旦ONU接收到该授权信息，便开始上行发送数据包，各个ONU都必须在其欲 发送的数据帧的尾部附加上请求信息，用于向OLT申请后续带宽。在OLT给第一个ONU发 送授权之后，在接收数据的同时，又给第二个ONU发送授权，而不是等到接收完第一个ONU 的数据才给第二个ONU发送授权，每两个ONU上传的数据之间仅相隔保护时间Tpjmd,从而 充分禾丨J用了上行带宽[Kramer G, Mukherjee B, Pasavento G. Interleaved Polling with Adaptive Cycle Time(IPACT) :A Dynamic Protocol for an Ethernet PON(EPON)[J], IEEE Communication,2002,40(2) :74_80]。IPACT算法虽然可以实现动态的上行带宽分配，但因轮询周期不固定存在较大的 时延抖动，系统在轻负载时还会导致下行带宽浪费。针对IPACT算法的缺点，S. Choi等人提 出了改进的Cycle-Polling DBA算法[S. Choi. Cyclic Polling-Based Dynamic Bandwidth Allocation for Differentiated Classes of Service in Ethenret Passive Optical Networks [J], Photonic Netw, 2004, 7 (1) =87-96] 其与 IPACT 算法主要的不同的是采用了 固定时间的周期轮询机制。OLT在收到某个ONU发来的请求并更新轮询表后，并不会立即向 这个ONU发送授权信息，而是等待本周期最后一个ONU的数据(DATA)和带宽请求(REPORT) 上传结束后，OLT才会调用DBA模块，将所有ONU上报的请求带宽进行汇总，一次性为所有 ONU统筹分配带宽，而后窗口信息(GATE)会由OLT集中发送到各0NU，每个ONU在收到授权 信息后按照规定的时间窗口和长度发送数据。这种固定时间的周期轮询机制，使得轮询周期不会随负载的变化而变化，解决了 轻负载下轮询周期自适应收缩导致的下行带宽浪费问题；另一方面，固定的轮询周期使得轻负载和重负载下时延和时延抖动基本保持恒定，解决了 IPACT算法的时延抖动问题。但 该算法仍然存在一个显著的上行带宽浪费的问题。OLT完成DBA计算和生成授权表需要一定的时间，记为Tdba ；随后，OLT再集中将所 有授权发送给各0NU。以ONU 1为例，授权信息(Grant)下行发送到ONU 1需要RTT/2的 时间，ONU 1接受到Grant信息后立即上传数据和请求信息，经过RTT/2的时间后抵达0LT。 在这一过程中相邻两个周期之间存在一段空闲时间Tidle，在这段时间内上行信道处于空闲 状态，这种现象被称为周期间空闲损失，空闲时间Tidle可以表示为Tidle = Tdba+RTT(1)如果使用高速的CPU，则Tdba是可以忽略的；在EPON系统中，极端情况下OLT与ONU 相距可达20km，RTT可达0. 2ms,周期轮询机制中通常取轮询周期Teyele = 2ms，空闲时间占 轮询周期的10%，极大地降低了 EPON系统上行链路的带宽利用率，可见，周期空闲时间是 不容忽视的问题，如果将这10%的空闲时间利用起来，系统的上行带宽利用率将显著地提尚ο针对空闲时间浪费上行带宽问题，目前有以下两种解决方法一将每个上行周期划分为两个子周期，EF子周期(上传EF类业务)和AB 子周期(上传AF/BE类业务和REPORT帧)。在等待OLT授权到达的空闲时间上传EF类业 务。为使ONU所得带宽与所需带宽基本相符，每个周期OLT对各ONU需要授权两次，这就额 外消耗了下行带宽。而且当EF类业务极少时，空闲时间仍然存在[曹宇.EPON动态带宽分 配算法研究[D].天津天津大学电子信息工程学院，2008]。方法二 采取对轻负载先授权，先传送，重负载在接收到所有REPORT帧之后统 一计算带宽并授权，相当于在等待OLT授权到达的空闲时间上传轻负载业务。当轻负 载较少或是轻负载分布在周期的后半段时间上传时，空闲时间仍是存在的[N.A.Radzi， Μ. D. Norashidah, Μ. H. Al-Mansoori, S. Μ. Intan, K. S. Sajaa. Intelligent Dynamic Bandwidth Allocation Algorithm in Upstream EPONs. [J].Opt. Commun. Netw,2010, 2(3) :148-158]。综上所述，现有的EPON信道传输方法大多以周期轮询机制为基础，综合ONU之间 和ONU内部的业务根据优先级进行队列以对上行带宽进行最大程度的公平合理的分配，避 免了轻负载带宽有剩余而重负载业务得不到满足的问题，但现有方法仅是针对OLT模块带 宽分配流程的设计，而忽略了周期轮询机制存在时隙浪费的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于在现有技术基础上，提供一种消除空闲时间的EPON信道传输 方法，解决周期轮询机制下的空闲时间问题，提高EPON链路的传输效率。本专利技术的思路是将ONU分为两类一类ONU与现有技术一样，在上传时，REPORT帧 和DATA帧一起传送，称之为普通ONU ；另一类ONU上传数据时采用REPORT帧和DATA帧分 离传送的方式，称之为另类0NU，在等待OLT授权到达的空闲时间上传另类ONU的数据帧，从 而消除空闲时间。具体而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种消除空闲时间的ＥＰＯＮ信道传输方法，采用固定周期的轮询机制，从每一轮询周期开始，ＯＬＴ根据上一轮询周期所有ＯＮＵ发送的请求一次性为所有ＯＮＵ统筹分配带宽，并将授权信息集中发送到各ＯＮＵ，每个ＯＮＵ在收到授权信息后按照规定的时间和长度发送数据，其特征在于：将ＯＮＵ分为两类：普通ＯＮＵ和另类ＯＮＵ，普通ＯＮＵ的ＲＥＰＯＲＴ帧和ＤＡＴＡ帧一起传送，另类ＯＮＵ的ＲＥＰＯＲＴ帧和ＤＡＴＡ帧分离传送；以ＯＬＴ开始进行带宽分配作为轮询周期的起止时刻，在每一轮询周期内，首先上传另类ＯＮＵ的ＤＡＴＡ帧，然后上传普通ＯＮＵ的ＲＥＰＯＲＴ帧和ＤＡＴＡ帧，最后上传另类ＯＮＵ的ＲＥＰＯＲＴ帧。

【技术特征摘要】
一种消除空闲时间的EPON信道传输方法，采用固定周期的轮询机制，从每一轮询周期开始，OLT根据上一轮询周期所有ONU发送的请求一次性为所有ONU统筹分配带宽，并将授权信息集中发送到各ONU，每个ONU在收到授权信息后按照规定的时间和长度发送数据，其特征在于将ONU分为两类普通ONU和另类ONU，普通ONU的REPORT帧和DATA帧一起传送，另类ONU的REPORT帧和DATA帧分离传送；以OLT开始进行带宽分配作为轮询周期的起止时刻，在每一轮询周期内，首先上传另类ONU的DATA帧，然后上传普通ONU的REPORT帧和DATA帧，最后上传另类ONU的REPORT帧。2.如权利要求1所述消除空闲时间的EP0N信道传输...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈建华，郭红梅，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]