CN100550779C

CN100550779C - 吉比特无源光网络的上行带宽授权方法

Info

Publication number: CN100550779C
Application number: CNB2007101094379A
Authority: CN
Inventors: 严技凯
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2007-06-21
Filing date: 2007-06-21
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2027-06-21
Also published as: CN101068159A

Abstract

本发明提供了一种GPON的上行带宽授权方法，包括：步骤S302，确定每个DBA调度周期内需要构建的BWMAP表的数目，并组成BWMAP表序列；步骤S304，将BWMAP表序列分为若干个BWMAP表子序列；步骤S306，确定每个T-CONT的授权时隙周期和授权时隙大小；步骤S308，按照授权时隙周期对所有T-CONT进行排序；步骤S310，依次为每个T-CONT安排时隙，并构建临时BWMAP表序列；步骤S312，通过临时BWMAP表序列构建能够被硬件识别的最终BWMAP表序列。从而缩短了DBA的调度周期，更好地实现了动态带宽分配功能。

Description

吉比特无源光网络的上行带宽授权方法

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。

一种GPON的上行带宽授权方法，包括：步骤S302，确定每个DBA调度周期内需要构建的BWMAP表的数目，并组成BWMAP表序列；步骤S304，将BWMAP表序列分为若干个BWMAP表子序列；步骤S306，确定每个T-CONT的授权时隙的授权时隙周期和授权时隙大小；步骤S308，按照授权时隙周期对所有T-CONT进行排序；步骤S310，依次为每个T-CONT安排时隙，并构建临时BWMAP表序列；步骤S312，通过临时BWMAP表序列构建能够被硬件识别的最终BWMAP表序列。

在步骤S302中，需要构建的BWMAP表按照先后次序组成BWMAP表序列，该BWMAP表序列的长度根据硬件所能提供的存储容量和动态带宽分配策略DBA的调度周期预先确定。

在步骤S304中，根据实时业务的最大延时限制来确定BWMAP表子序列的长度。其中，授权时隙的授权时隙间隔的基本单位为BWMAP表子序列控制的时隙总长度。这样，在步骤S306中，授权时隙间隔为BWMAP表子序列所控制的时隙总长度的整数倍。授权时隙在BWMAP表子序列所控制的时隙中连续并顺序分布。

此外，在步骤S306中，根据待分配带宽的大小和T-CONT类型来确定授权时隙周期和授权时隙大小及授权时隙在BWMAP表序列中出现的个数。

在步骤S310中，按照授权时隙的授权时隙间隔由小到大的顺序来安排时隙。以及在步骤S312中，通过对临时BWMAP表序列进行格式化，并加入控制标志来生成最终BWMAP表序列。

通过本发明的上述方案，相比于现有技术，可以在很大程度上精简算法，缩短DBA的调度周期，更好地实现了动态带宽分配功能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的DBA处理的流程示意图；

图2是根据相关技术的DBA的BWMAP表序列的示意图；

图3是根据本发明实施例的GPON的上行带宽授权方法的流程图；

图4是在BWMAP子序列中进行时隙授权的示意图；以及

图5是根据本发明实施例的在整个BWMAP序列中进行时隙授权的示意图。

具体实施方式

图1示出了简单的DBA工作流程，无论是SR-DBA还是NSR-DBA，都可以简单地分为两个主要部分：带宽分配和带宽授权。带宽分配的算法相对较为简单和成熟，而带宽授权的算法较为复杂，在软件实现DBA的条件下受处理器的处理能力限制。

在目前DBA的实现技术中，有两种典型的带宽授权算法。一种是将整个BWMAP表序列所占的若干帧作为一个连续的逻辑帧，T-CONT的时隙授权周期就是这个逻辑帧的长度，所有T-CONT的带宽时隙从这个逻辑帧的开始安排，依次进行，这种带宽授权方法简单易行、时间开销较小、带宽利用率相对较高。但是实际上，并不能够区分各种T-CONT类型。另一种方法是区分各种T-CONT类型，根据每次的分配带宽值动态地确定授权时隙周期，在BWMAP表序列所占的若干帧时隙中平均分布，这种带宽授权方法能够保证各种QoS要求，但是由于同一T-CONT在每个调度周期的授权时隙周期也不尽相同，因此带来处理的极大复杂性，致使每次调度的处理时间过长。

本发明实施例中提供的GPON的上行带宽授权方法结合了两者的长处，因此相对地避免了两者的缺点。

图2说明了在软件实现DBA时，一次构建多个BWMAP表的过程。DBA运算过程的时间开销往往能达到ms级，此时显然无法每帧更新一次带宽并构建BWMAP进行时隙授权，可行的方法是若干帧的时间内构建若干个BWMAP表，如设定调度周期为4ms，那么就要这4ms内构建出由32个BWMAP表组成的表序列。由于该序列足够长，通过适当得算法足以体现各个不同类型的T-CONT具有不同的时隙授权周期的特性，这一特性就是多业务不同QoS保证的体现，而且这种在有限时间内体现出来的特性可以基本一致地反映任意时间段内授权周期的特性。

以下将参照附图来详细描述本发明实施例，其中，给出以下实施例以提供对本发明的全面和透彻理解，而不是对本发明进行任何限制。

如图3所示，一般地，根据本发明实施例的GPON的上行带宽授权方法包括：

步骤S302，确定每个DBA调度周期内需要构建的BWMAP表的数目，并组成BWMAP表序列；

步骤S304，将BWMAP表序列分为若干个BWMAP表子序列；

步骤S306，确定每个T-CONT的授权时隙周期和授权时隙大小；

步骤S308，按照授权时隙周期对所有T-CONT进行排序；

步骤S310，依次为每个T-CONT安排时隙，并构建临时BWMAP表序列；

步骤S312，通过临时BWMAP表序列构建能够被硬件识别的最终BWMAP表序列。

以下将进一步详细描述上述的各个步骤。

在步骤S302中，由于软件实现的DBA的调度周期一般为毫秒级，那么每个调度周期需要构建若干个将要封装到下行帧头的BWMAP表，这若干个BWMAP表按照先后次序组成一个BWMAP表序列，硬件按照时序依次轮询这个表序列中的每个BWMAP表。这个BWMAP表序列的长度在设计时预先确定，一般可为16帧、32帧或者64帧。

在步骤S304中，确定待构建的BWMAP表序列长度后，将BWMAP表序列分为若干个BWMAP表子序列，例如设定每次构建的BWMAP表序列长度为32帧，那么一般可将BWMAP表子序列的长度设定为4帧，转换为帧时间就为0.5ms。在这里，根据实时业务的最大延时限制来确定BWMAP表子序列的长度，即，BWMAP表子序列的长度由对延时要求最苛刻的T-CONT类型决定，一般认为0.5ms的延时可以满足TDM业务的QoS要求。

另外，将BWMAP表子序列控制的时隙总长度(帧的数目)作为每个T-CONT的授权时隙间隔的基本单位，每个BWMAP表子序列所控制的总时隙作为一个逻辑上的连续的帧，每个T-CONT所要分配的时隙连续安排在这个逻辑帧中，如果发生一个时隙跨越不同的帧，那么分割并作相关处理。

基于以上描述，在步骤S306中，授权时隙间隔就为BWMAP表子序列所控制的时隙总长度的整数倍。

授权时隙大小与授权时隙周期之比就是该T-CONT的带宽，授权时隙周期将直接影响业务的延时和抖动，它是通过T-CONT的类型来事先规定的，比如规定T-CONT1的授权周期为0.5ms(4帧)，也就是DBA基本能保证T-CONT1业务的延时为0.5ms以内。一旦确定了T-CONT授权时隙周期后，根据待分配的带宽值就可以计算得到每个时隙的大小。

具体地，根据已经得到的待分配带宽大小和T-CONT类型来确定每个T-CONT的授权时隙周期和时隙大小以及在BWMAP表序列中出现的个数。为简化算法，一般地，T-CONT1业务的授权时隙周期长度就是BWMAP表子序列所占的帧时间；而将T-CONT2～3业务的授权时隙周期长度设定为2～4倍的BWMAP表子序列所占的帧时间；相应的，可以更长的将T-CONT4业务的时隙授权周期长度设定为4～8倍。确定了了授权时隙周期后，可以很容易确定每次分配时隙的大小和出现的个数。

之后，在步骤S310中，为了使每个T-CONT的时隙的抖动达到最小，首先应该安排授权时隙周期最短的时隙，这一顺序基本与协议规定的各类型T-CONT的优先级一致。

具体地，按照时隙授权周期的值，从周期小的T-CONT开始为其分配时隙到某几个MAP表子序列中，比如对于T-CONT1，在每个MAP表子序列中都将出现一次时隙安排。图4示出了时隙在MAP表子序列中的安排方法，这里将MAP表子序列中的若干帧看作一个连续的逻辑帧，时隙在这个连续帧中从头依次排列，如果某个时隙跨越了多个物理帧，那么进行分割并做一定处理。图5示出了在整个MAP表序列中的时隙分布。这里采取先安排授权周期小的时隙的原因是：尽量减少抖动。如图4和图5所示，“a”所代表的时隙每个MAP表子序列安排一次，“b”所代表的时隙每二个MAP表子序列安排一次，“c”和“d”所代表的时隙每隔4个MAP表子序列安排一次(在图4和图5中，空白框代表空闲时隙，斜线框表示上行帧帧头开销)，这就区分了不同类型T-CONT的延时，同时又将抖动的范围限制在一个MAP表子序列所占据的总时隙长度之内。

通过上述处理得到的BWMAP表序列是一个临时BWMAP表序列。

最后，在步骤S312中，按照协议中帧格式的规定格式化上述的临时BWMAP表序列，并加入PLOAM、DBRu、FEC等控制标志，最终生成可供硬件实际使用并封装到下行帧中去的实际BWMAP序列，其中，PLOAM和DBRu发送标志需要根据实际的需要设定，一般在每个调度周期内设置一次标志，允许上报一次相关信息。

通过以上描述可以看出，借助于本发明的技术方案，能够在DBA支持协议规定的5种T-CONT类型的基础上，很大程度地精简算法，缩短DBA的调度周期。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种吉比特无源光网络的上行带宽授权方法，其特征在于，包括：

步骤S302，确定每个动态带宽分配调度周期内需要构建的BWMAP表的数目，并组成BWMAP表序列；

步骤S304，将所述BWMAP表序列分为若干个BWMAP表子序列；

步骤S306，确定每个T-CONT的授权时隙的授权时隙周期和授权时隙大小；

步骤S308，按照所述授权时隙周期对所有T-CONT进行排序；

步骤S310，依次为每个T-CONT安排时隙，并构建临时BWMAP表序列；以及

步骤S312，通过所述临时BWMAP表序列构建能够被硬件识别的最终BWMAP表序列。

2.根据权利要求1所述的上行带宽授权方法，其特征在于，在所述步骤S302中，所述需要构建的BWMAP表按照先后次序组成所述BWMAP表序列。

3.根据权利要求2所述的上行带宽授权方法，其特征在于，根据硬件所能提供的存储容量和动态带宽分配策略DBA的调度周期预先确定所述BWMAP表序列的长度。

4.根据权利要求1所述的上行带宽授权方法，其特征在于，在所述步骤S304中，根据实时业务的最大延时限制来确定所述BWMAP表子序列的长度。

5.根据权利要求1所述的上行带宽授权方法，其特征在于，所述授权时隙的授权时隙间隔的基本单位为所述BWMAP表子序列控制的时隙总长度。

6.根据权利要求5所述的上行带宽授权方法，其特征在于，在所述步骤S306中，所述授权时隙间隔为所述BWMAP表子序列所控制的时隙总长度的整数倍。

7.根据权利要求6所述的上行带宽授权方法，其特征在于，所述授权时隙在所述BWMAP表子序列所控制的时隙中连续并顺序分布。

8.根据权利要求1所述的上行带宽授权方法，其特征在于，在所述步骤S306中，根据待分配带宽的大小和T-CONT类型来确定所述授权时隙周期和所述授权时隙大小及所述授权时隙在所述BWMAP表序列中出现的个数。

9.根据权利要求1所述的上行带宽授权方法，其特征在于，在所述步骤S310中，按照所述授权时隙的授权时隙间隔由小到大的顺序来安排时隙。

10.根据权利要求1所述的上行带宽授权方法，其特征在于，在所述步骤S312中，通过对所述临时BWMAP表序列进行格式化，并加入控制标志来生成所述最终BWMAP表序列。