CN101001117B

CN101001117B - 拥塞型以太网无源光网络局端设备的带宽动态分配方法

Info

Publication number: CN101001117B
Application number: CN2007100027220A
Authority: CN
Inventors: 于金辉; 谢云鹏; 马焕南
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2007-01-23
Filing date: 2007-01-23
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2027-01-23
Also published as: CN101001117A

Abstract

本发明公开了一种带宽分配方法，用于动态分配拥塞型以太网无源光网络局端设备的上行带宽，该方法包括以下步骤：根据实际组网要求，配置在每个光线路终端媒介接入控制器下的每个光网络单元的保证带宽和最大带宽；按每个光线路终端媒介接入控制器下的所有光网络单元的第一总保证带宽与所有光线路终端媒介接入控制器下的所有光网络单元的第二总保证带宽的比率，分配上行可用带宽，作为带宽分配的基准值；计算每个光线路终端媒介接入控制器的上行可用带宽利用率，并判断每个光线路终端媒介接入控制器的上行可用带宽的使用情况；以及根据上行可用带宽的使用情况，调整每个光线路终端媒介接入控制器的上行可用带宽，从而提高了EPON的效率和灵活性。

Description

拥塞型以太网无源光网络局端设备的带宽动态分配方法

技术领域

本发明涉及无源光网络系统(XPON)，更具体地，涉及一种用于拥塞型以太网无源光网络(EPON)局端设备(指光线路终端OLT)的上行带宽动态分配方法。

背景技术

EPON技术是新兴的基于以太网的宽带无源光网络技术。其本质是以太网在接入网领域的延伸。EPON在物理拓扑上是一对多结构，逻辑上则为一对一结构。其下行数据传送为广播方法，所有光网络单元(ONU)都能在其物理PON口上接收到所有的下行数据帧。而上行则为时分多址(TDMA)方式，每个ONU只在光线路终端(OLT)为其分配的上行授权时隙内发送上行数据。OLT处为ONU分配上行时隙的功能模块称为动态带宽分配(DBA)。DBA为ONU分配上行带宽时除了考虑ONU上报的队列状态外，还要考虑网管为每个ONU配置的服务级别约定(SLA)参数。这些参数的内容视不同的DBA算法而不同，但至少都应包括保证带宽和最大带宽两个参数。

为了降低成本，便于收敛接入层业务流量，目前不少OLT采用了拥塞结构设计，即OLT的上联口带宽小于所有OLT PON口上行带宽的总和。图1是相关技术中的拥塞型OLT结构框图，如图1所示，两个OLT的MAC芯片通过一个交换芯片(SW)与背板相连。OLT MAC芯片与交换芯片之间的接口为GMII接口，称为网络侧接口(NNI)。交换芯片与背板之间的接口也为GMII接口，称为上联口。当每个OLT MAC向交换芯片发送的数据流量总流量超过1Gpbs时，SW的上联口就会出现拥塞。

这种结构在所有ONU发送的上行流量超过上联口可用带宽时，不可避免地会出现拥塞。但现有的OLT没有反压下行流控信息到ONU的功能。在拥塞发生后，OLT只是简单地将从ONU接收到的数据帧按一定比率丢弃。而接入网大多数上网业务为TCP业务，其对网络拥塞的敏感度较高。如果被丢弃的业务为TCP业务，则用户终端只能被动地等到定时器超时然后再重传。从而降低了整个网络的吞吐量。这样，如何在一开始就避免发生拥塞对于完善EPON的功能非常重要。

因此，需要一种用于动态分配拥塞型以太网无源光网络(EPON)局端设备(指光线路终端OLT)的上行带宽的方法，以解决上述问题。

发明内容

为了实现上述目的，本发明公开了一种带宽分配方法，用于动态分配拥塞型EPON局端设备的上行带宽，从而，大幅度降低了拥塞出现的概率。

本发明提供了一种带宽分配方法，用于动态分配拥塞型以太网无源光网络局端设备的上行带宽，其特征在于，包括以下步骤：步骤S302，根据以太网无源光网络的实际组网要求，配置在每个光线路终端媒介接入控制器下的每个光网络单元的保证带宽和最大带宽；步骤S304，按每个光线路终端媒介接入控制器下的所有光网络单元的第一总保证带宽与所有光线路终端媒介接入控制器下的所有光网络单元的第二总保证带宽的比率，为每个光线路终端媒介接入控制器分配上行可用总带宽，作为带宽分配的基准值；步骤S306，计算每个光线路终端媒介接入控制器的上行可用带宽利用率，并以此判断每个光线路终端媒介接入控制器的上行可用带宽的使用情况；以及步骤S308，根据上行可用带宽的使用情况，调整每个光线路终端媒介接入控制器的上行可用带宽。

根据本发明，所有的光网络单元的保证带宽之和不大于上联口的带宽。

根据本发明，步骤S304包括以下步骤：步骤S402，计算每个光线路终端媒介接入控制器下的所有光网络单元的第一总保证带宽；步骤S404，按照预定算法计算每个光线路终端媒介接入控制器的上行可用总带宽，作为基准值；以及步骤S406，将得到的上行可用总带宽作为光线路终端媒介接入控制器自身动态带宽分配算法的输入参数和约束条件，用于为与光线路终端媒介接入控制器相连的各个光网络单元分配上行可用带宽。

预定算法为：上行可用总带宽等于上联口的带宽乘以第一总保证带宽与第二总保证带宽的比率。

另外，步骤S306包括以下步骤：S502，查询每个光线路终端媒介接入控制器的NNI接口发出的数据统计；S504，计算光线路终端媒介接入控制器在前一周期的上行可用带宽的利用率；以及S506，根据利用率，判断每个光线路终端媒介接入控制器下的上行可用带宽的使用情况。

根据本发明的实施例，上行可用带宽的使用情况包括：不足、正常、和富裕。

根据本发明，在步骤S506中，如果利用率大于第一阈值，则上行可用带宽的使用情况为不足，需要增加上行可用带宽；如果利用率小于第一阈值并大于第二阈值，则上行可用带宽的使用情况为正常，上行可用带宽不变；以及如果利用率小于第二阈值，则上行可用带宽的使用情况为富裕，需要减少上行可用带宽，其中，第一阈值和第二阈值可以预先配置，且第一阈值大于第二阈值。

另外，步骤S308包括以下步骤：步骤S602，如果每个光线路终端媒介接入控制器的上行可用带宽的使用情况为正常或富裕，则不进行任何处理；步骤S604，如果每个光线路终端媒介接入控制器的上行可用带宽的使用情况都为不足，则将每个光线路终端媒介接入控制器的上行可用带宽调整为基准值；步骤S606，如果部分光线路终端媒介接入控制器的上行可用带宽的使用情况为不足，而其他的光线路终端媒介接入控制器的上行可用带宽的使用情况为正常，则判断上行可用带宽的使用情况为不足的光线路终端媒介接入控制器的当前上行可用带宽是否小于其对应的基准值，如果小于，则将所有光线路终端的上行可用带宽调整为各自对应的基准值；以及步骤S608，如果光线路终端媒介接入控制器的上行可用带宽的使用情况包括不足和富裕，则将上行可用带宽的使用情况为富裕的光线路终端媒介接入控制器的上行可用带宽调整为正常，并且按照预定方法，将调整出来的上行可用带宽分配给上行可用带宽的使用情况为不足的光线路终端媒介接入控制器。

根据本发明，预定方法为：计算上行可用带宽的使用情况为不足的光线路终端媒介接入控制器的上行可用带宽的基准值的比例，并按照比例来将待分配的带宽分配给上行可用带宽的使用情况为不足的光线路终端媒介接入控制器。

如上所述，可以看出本发明实现了以下技术效果：由于采取了基于上联口可用带宽的动态带宽分配控制，可以大幅度降低拥塞出现的概率，并且本发明的方法灵活，实现起来简单，从而提高了EPON的效率和灵活性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是相关技术中拥塞型OLT结构框图；

图2是EPON系统拓扑图；

图3是根据本发明的上行带宽分配方法的流程图；

图4是根据本发明的实施例的将上行可用带宽分配为带宽分配基准值的流程图；

图5是根据本发明的实施例的检查上行带宽使用情况的流程图；以及

图6是根据本发明的实施例的动态调整上行可用带宽的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图2是EPON系统拓扑图。从图中可以看出，一个OLT 202的PON口下可以通过分光器204联多个ONU 206。从OLT 202到ONU206的下行数据传送方式为时分复用且物理层广播方式，即每一个下行帧会发送到所有的ONU 206的PON端口，从ONU 206到OLT202的上行数据传送方式为TDMA方式。

以下将参照图3简单介绍本发明的基本思想，图3是根据本发明的上行带宽分配方法的流程图，如图3所示，该上行带宽分配方法包括以下步骤：

步骤S302，根据以太网无源光网络的实际组网要求，配置在每个光线路终端媒介接入控制器下的每个光网络单元的保证带宽和最大带宽；

步骤S304，按每个光线路终端媒介接入控制器下的所有光网络单元的第一总保证带宽与所有光线路终端媒介接入控制器下的所有光网络单元的第二总保证带宽的比率，为每个光线路终端媒介接入控制器分配上行可用带宽，作为带宽分配的基准值；

步骤S306，计算每个光线路终端媒介接入控制器的上行可用带宽利用率，并以此判断每个光线路终端媒介接入控制器的上行可用带宽的使用情况；以及

步骤S308，根据上行可用带宽的使用情况，调整每个光线路终端媒介接入控制器的上行可用带宽。

更具体地，以下将参照图2-6，结合本发明的实施例详细介绍上述步骤。其中，图4是根据本发明的实施例的将上行可用带宽分配为带宽分配基准值的流程图，如图4所示，上述步骤S304包括以下步骤：

步骤S402，计算每个光线路终端媒介接入控制器下的所有光网络单元的第一总保证带宽；

步骤S404，按照预定算法计算每个光线路终端媒介接入控制器的上行可用总带宽，作为基准值；以及

步骤S406，将得到的上行可用总带宽作为光线路终端媒介接入控制器自身动态带宽分配算法的输入参数和约束条件，用于为与光线路终端媒介接入控制器相连的各个光网络单元分配上行可用带宽。

也就是说，如图3所示的步骤S304的具体过程是：首先计算出每个OLT MAC下挂的ONU的总的保证带宽以及所有ONU的总的保证带宽，然后分别计算出前者占后者的比例，并且SW上联口的带宽按前述计算出的比例分配给各个OLT MAC。

另外，上述步骤S306的具体过程如图5所示，图5是根据本发明的实施例的检查上行带宽使用情况的流程图，该步骤的目的是检查各个OLT MAC的上行带宽使用情况。

可以用三个状态来表示带宽使用状态：“不足”、“正常”和“富裕”。如图5所示，首先查询OLT MAC NNI处的发送统计，进而计算出带宽利用率。如果利用率大于X％，则认为带宽“不足”；如果利用率小于X％且大于Y％，则认为带宽“正常”；如果利用率小于Y％，则认为带宽“富裕”。这里的X和Y可以通过网管进行配置，如X可以取95，Y可以取85。即，如图3所示的步骤S306包括以下步骤：

S502，查询每个光线路终端媒介接入控制器的NNI接口发出的数据统计；

S504，计算光线路终端媒介接入控制器在前一周期的上行可用带宽的利用率；以及

S506，根据利用率，判断每个光线路终端媒介接入控制器下的上行可用带宽的使用情况，其中，如果利用率大于第一阈值，则上行可用带宽的使用情况为不足，需要增加上行可用带宽；如果利用率小于第一阈值并大于第二阈值，则上行可用带宽的使用情况为正常，上行可用带宽不变；以及如果利用率小于第二阈值，则上行可用带宽的使用情况为富裕，需要减少上行可用带宽，其中，第一阈值和第二阈值可以预先配置，且第一阈值大于第二阈值。

图6是根据本发明的实施例的动态调整上行可用带宽的流程图。如图3所示的步骤S308包括如图6所示的以下步骤：

步骤S602，如果每个光线路终端媒介接入控制器的上行可用带宽的使用情况为正常或富裕，则不进行任何处理；

步骤S604，如果每个光线路终端媒介接入控制器的上行可用带宽的使用情况都为不足，则将每个光线路终端媒介接入控制器的上行可用带宽调整为基准值；

步骤S606，如果部分光线路终端媒介接入控制器的上行可用带宽的使用情况为不足，而其他的光线路终端媒介接入控制器的上行带宽的使用情况为正常，则判断上行可用带宽的使用情况为不足的光线路终端媒介接入控制器的当前上行可用带宽是否小于其对应的基准值，如果小于，则将所有光线路终端的上行可用带宽调整为各自对应的基准值；以及

步骤S608，如果光线路终端媒介接入控制器的上行可用带宽的使用情况包括不足和富裕，则将上行可用带宽的使用情况为富裕的光线路终端媒介接入控制器的上行可用带宽调整为正常，并且按照预定方法，将调整出来的上行可用带宽分配给上行可用带宽的使用情况为不足的光线路终端媒介接入控制器。

上述步骤的目的在于，如果有OLT MAC的带宽“不足”，但没有OLT MAC的带宽“富裕”，则查看带宽“不足”的OLT MAC的当前可用带宽是否小于其基准值，如果小于则需要将所有OLTMAC的带宽都恢复到基准值。如果既有OLT MAC的带宽“不足”，也有OLT MAC的带宽“富裕”，则减少后者的带宽到“正常”，增加前者的带宽到“正常”。

应该注意的是，给一个带宽“不足”的OLT MAC增加的带宽同样应该是按权重分配的。比如：如果有两个OLT MAC的带宽“不足”，则计算出两者基准带宽的比，按这个比例分配可用增量带宽。

以上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

1.一种带宽分配方法，用于动态分配拥塞型以太网无源光网络局端设备的上行带宽，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S302，根据所述以太网无源光网络的实际组网要求，配置在每个光线路终端媒介接入控制器下的每个光网络单元的保证带宽和最大带宽；

步骤S304，按每个所述光线路终端媒介接入控制器下的所有光网络单元的第一总保证带宽与所有所述光线路终端媒介接入控制器下的所有光网络单元的第二总保证带宽的比率，为每个所述光线路终端媒介接入控制器分配上行可用总带宽，作为带宽分配的基准值；

步骤S306，计算每个所述光线路终端媒介接入控制器的上行可用带宽利用率，并以此判断每个所述光线路终端媒介接入控制器的所述上行可用带宽的使用情况；以及

步骤S308，根据所述上行可用带宽的使用情况，调整每个所述光线路终端媒介接入控制器的所述上行可用带宽。

2.根据权利要求1所述的带宽分配方法，其特征在于，所有的所述光网络单元的保证带宽之和不大于上联口的带宽。

3.根据权利要求1所述的带宽分配方法，其特征在于，所述步骤S304包括以下步骤：

步骤S402，计算每个所述光线路终端媒介接入控制器下的所有所述光网络单元的第一总保证带宽；

步骤S404，按照预定算法计算每个所述光线路终端媒介接入控制器的所述上行可用总带宽，作为基准值；以及

步骤S406，将得到的所述上行可用总带宽作为所述光线路终端媒介接入控制器自身动态带宽分配算法的输入参数和约束条件，用于为与所述光线路终端媒介接入控制器相连的各个所述光网络单元分配上行可用带宽。

4.根据权利要求3所述的带宽分配方法，其特征在于，所述预定算法为：所述上行可用总带宽等于上联口的带宽乘以所述第一总保证带宽与所述第二总保证带宽的比率。

5.根据权利要求1所述的带宽分配方法，其特征在于，所述步骤S306包括以下步骤：

S502，查询每个所述光线路终端媒介接入控制器的NNI接口发出的数据统计；

S504，计算所述光线路终端媒介接入控制器在前一周期的所述上行可用带宽的利用率；以及

S506，根据所述利用率，判断每个所述光线路终端媒介接入控制器下的所述上行可用带宽的使用情况。

6.根据权利要求5所述的带宽分配方法，其特征在于，所述上行可用带宽的使用情况包括：不足、正常、和富裕。

7.根据权利要求6所述的带宽分配方法，其特征在于，在所述步骤S506中，

如果所述利用率大于第一阈值，则所述上行可用带宽的使用情况为不足，需要增加所述上行可用带宽；

如果所述利用率小于所述第一阈值并大于第二阈值，则所述上行可用带宽的使用情况为正常，所述上行可用带宽不变；以及

如果所述利用率小于所述第二阈值，则所述上行可用带宽的使用情况为富裕，需要减少所述上行可用带宽，

其中，所述第一阈值和所述第二阈值可以预先配置，且所述第一阈值大于所述第二阈值。

8.根据权利要求6所述的带宽分配方法，其特征在于，所述步骤S308包括以下步骤：

步骤S602，如果每个所述光线路终端媒介接入控制器的所述上行可用带宽的使用情况为正常或富裕，则不进行任何处理；

步骤S604，如果每个所述光线路终端媒介接入控制器的所述上行可用带宽的使用情况都为不足，则将每个所述光线路终端媒介接入控制器的所述上行可用带宽调整为所述基准值；

步骤S606，如果部分所述光线路终端媒介接入控制器的所述上行可用带宽的使用情况为不足，而其他的所述光线路终端媒介接入控制器的所述上行可用带宽的使用情况为正常，则判断所述上行可用带宽的使用情况为不足的所述光线路终端媒介接入控制器的当前所述上行可用带宽是否小于其对应的所述基准值，如果小于，则将所有所述光线路终端的所述上行可用带宽调整为各自对应的所述基准值；以及

步骤S608，如果所述光线路终端媒介接入控制器的所述上行可用带宽的使用情况包括不足和富裕，则将所述上行可用带宽的使用情况为富裕的光线路终端媒介接入控制器的所述上行可用带宽的使用情况调整为正常，并且按照预定方法，将调整出来的所述上行可用带宽分配给所述上行可用带宽的使用情况为不足的光线路终端媒介接入控制器。

9.根据权利要求8所述的带宽分配方法，其特征在于，所述预定方法为：计算所述上行可用带宽的使用情况为不足的所述光线路终端媒介接入控制器的所述上行可用带宽的所述基准值的比例，并按照所述比例来将待分配的带宽分配给所述上行可用带宽的使用情况为不足的所述光线路终端媒介接入控制器。