CN101159505B - 一种在无源光网络中实现业务流稳定传输的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在无源光网络中实现业务流稳定传输的方法和装置，所述方法为：在业务流传输过程中，在开窗操作结束后，在预定的帧内增加传输层通道的带宽来补偿因开窗操作而损失的带宽；在所述预定的帧后，将传输层通道的带宽恢复到正常带宽，并基于所述正常带宽进行业务流的传输。本发明采用强制补偿技术，在光网络终端执行开窗操作后，强制补偿传输层通道由于开窗操作所损失的带宽，并在完成补偿后，将传输层通道带宽恢复到正常带宽。因此，本发明的实现能够保证无源光网络中业务流稳定传输，同时，由于本发明确保了传输层通道在开窗期间丢失的带宽及时得到补偿，从而提高了无源光网络系统的稳定性和处理能力。

Description

一种在无源光网络中实现业务流稳定传输的方法及装置

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种在无源光网络中实现业务流稳定传输的实现方案。

背景技术

无源光网络(PON，Passive Optical Network)技术是一种极具竞争潜力的宽带接入技术，它在光分配网络(ODN，Optical Distribution Network)中采用了无源光器件，并且用光纤作为传输介质，具有带宽高、防电磁干扰能力强、损耗低、成本小、结构简单等特点。

如图1所示，无源光网络系统主要采用了树型的拓扑结构，各光网络单元(ONU)或者光网络终端(ONT)(以下统一以ONU为例进行说明)分别通过ODN与光线路终端(OLT)连接。

近年内，各种PON技术已逐渐进入了大规模的商用阶段，其中，尤其是千兆无源光网络(GPON，Gigabit capable Passive Optical Network)应用最为广泛。

PON以帧为单位，由OLT设备进行带宽分配，且具体的传输速率可以根据具体环境分为多种情况。

在PON中要求多个ONU的光到达OLT接收端时是应该帧同步，但由于ONU到OLT的距离是不同的，所以要进行测距，然后根据测距的结果调整ONU的发送时延，以满足帧同步的要求。

在某一个未知的ONU完成测距之前，该ONU发送上来的光何时到达，OLT只能知道一个范围，而不能确定具体时间，如果其他在线的ONU此时也有业务，就很有可能与这个未知的ONU的光叠加，导致传输失败。因此，为避免这个情况，当OLT需要这个未知的ONU上报某些信息(例如注册、测距)时，就会在OLT知道的时间范围内通知其他在线的ONU暂停发送数据，这个时间范围被形象地称为窗。在开窗时，原来的在线业务就被迫中断。根据G.984标准中的定义，这个窗通常会保持250us即两个帧的时间。

PON为了满足每个用户对业务质量的要求，在ONU端引入了五种传输层通道(T-CONT)类型，它们分别代表五种业务等级，分别为类型1T-CONT、类型2T-CONT、类型3T-CONT、类型4T-CONT和类型5T-CONT。一个ONU可以包含多个T-CONT，一个T-CONT可以包含多个具有流量等级的优先级队列，所述T-CONT类型具体包括：

类型1T-CONT：此类业务的特征就是固定带宽，以固定的速率分配固定的带宽，它对吞吐量、时延、时延变化都有严格的要求，必须静态分配带宽；

类型2T-CONT：此类业务的特征就是保证带宽，在指定的时间间隔内有固定的平均带宽，主要适用于变化比特率的业务，对时延和吞吐量有一定的要求；

类型3T-CONT：此类业务的特征就是可以被分配保证带宽和非保证带宽，当类型3T-CONT的信元速率大于保证带宽时，应当分配保证带宽给类型3T-CONT；当所有分配保证带宽的T-CONT请求额外的带宽时，应当分配非保证带宽；一个T-CONT上保证带宽和非保证带宽的和不应超过它的最大带宽；它主要传输带有业务质量等级的变化比特率业务；

类型4T-CONT：类型4T-CONT仅仅分配尽力而为的带宽，并不分配任何保证带宽，除了那些分配给T-CONT作为固定带宽、保证带宽和非保证带宽的带宽之外，剩下的PON带宽被平均分配给T-CONT类型4；

类型5T-CONT：是包括类型1T-CONT在内的几种T-CONT类型的组合，可以适应任何业务，对ONU来说，仅需要选择要服务的队列而已。

由上面分析可知：类型1T-CONT优先级最高，然后是类型2T-CONT和类型3T-CONT，类型4T-CONT的优先级最低。

PON系统根据情况的不同，可以支持静态分配带宽(SBA)和动态分配带宽(DBA)两种带宽分配方式。SBA可以认为是半永久分配，某一个T-CONT分配的带宽可以认为是一直不变的，比较适合流量稳定或者网络带宽丰富的网络环境；DBA可以根据T-CONT的数据流的大小以及配置的参数进行及时的调整，在数据流流量变化较快的网络中，可以有效提高带宽的利用率。PON系统支持DBA方式同时，也支持类型1T-CONT，就是固定带宽的T-CONT，相当于SBA处理，即在分配了固定带宽后，这部分固定带宽分配就不再变化，以保证某些特定业务的带宽。例如固定带宽的时分复用(TDM)业务、网络IP电话(VOIP)业务等，这些业务都有实时性要求，对业务的延时、抖动、中断都非常敏感。

然而，由于PON系统所固有特性，ONU进行注册、测距时会强制开窗，导致业务流中断，因此使得有固定带宽要求的业务所受冲击相当大，甚至有可能导致某些业务需要重新建立；如果PON系统频繁开窗，系统性能就会变得很差，这种情况的出现显然是用户不能接受的。

为解决上述问题，现有技术是将这些业务全都配置成类型3T-CONT或类型5T-CONT。正如上面介绍的，类型3T-CONT可以有确保带宽和非确保带宽，类型5T-CONT混合了固定带宽、确保带宽、非确保带宽和尽量传送带宽。在出现了开窗后，由于业务暂停，ONU就会积累了部分数据，此时ONU就可以上报OLT，OLT就根据当前带宽使用情况分配一定的非确保带宽给这些T-CONT，这样就可以动态调整使阻塞的数据发送出去。

但是，由于类型3T-CONT和类型5T-CONT都属于动态分配带宽方式，并且使用了优先级较低的非确保带宽，就使得带宽分配具有随机性，使得抖动非常大，不能确保有空闲带宽分配，还是会有业务数据丢失和业务中断。

也就是说，目前，还没有一种很好的方法来解决无源光网络中业务流传输稳定，业务数据不丢失的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种在无源光网络中实现业务流稳定传输的方法及装置，从而解决了无源光网络中传输层通道在执行开窗操作后带宽及时补偿的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种在无源光网络中实现业务流稳定传输的方法，包括：

A、业务流传输过程中，在开窗操作结束后，在预定的帧内增加传输层通道的带宽来补偿因开窗操作而损失的带宽；

B、在所述预定的帧后，将传输层通道的带宽恢复到正常带宽，并基于所述正常带宽进行业务流的传输。

所述增加传输层通道的带宽具体为：将传输层通道的带宽设置为原传输层通道带宽的2倍或者3倍。

所述步骤A中，在预定的帧内增加传输层通道的带宽来补偿因开窗操作而损失的带宽，具体为：

所述预定的帧为2帧，将所述传输层通道增加后的带宽为原有传输层通道带宽的2倍；或者

所述预定的帧为1帧，将所述传输层通道增加后的带宽为原有传输层通道带宽的3倍。

所述的传输层通道包括的类型具体为：类型1传输层通道或者类型5传输层通道。

所述的步骤B具体为：

在预定的帧后，检测出补偿后的带宽等于或者大于传输层通道因执行开窗操作而损失的带宽时，恢复传输层通道正常带宽，并基于所述正常带宽进行业务流的传输。

本发明还提供一种在无源光网络中实现业务流稳定传输的装置，所述装置具体包括：

补偿单元：用于在预定的帧内通过增加传输层通道带宽来补偿因执行开窗操作而损失的带宽；

恢复单元：用于在所述补偿单元完成对传输层通道带宽的补偿操作后，恢复传输层通道正常带宽。

所述装置还包括：

第一判断单元：用于判断开窗操作是否结束，并在判断到开窗操作结束后，触发启动所述补偿单元。

所述补偿单元包括帧确定单元和分配单元，其中，

帧确定单元：用于确定通过增加传输层通道带宽来补偿因开窗操作而损失的带宽的预定的帧；

分配单元：用于计算出需要补偿的带宽，并将所述需要补偿的带宽在所述帧确定单元确定的预定的帧内分配给传输层通道，完成补偿操作。

所述恢复单元包括第二判断单元和设置单元，其中，

第二判断单元：用于判断在所述预定的帧后，传输层通道补偿后的带宽是否等于或者大于损失的带宽；

设置单元：用于在所述第二判断单元判断出传输层通道补偿的带宽已经等于或者大于损失的带宽之后，将传输层通道的带宽恢复为正常带宽。

本发明还提供一种光网络设备，所述光网络设备包括一种在无源光网络中实现业务流稳定传输的装置，所述装置具体包括：

补偿单元：用于在预定的帧内通过增加传输层通道带宽来补偿因执行开窗操作而损失的带宽；

恢复单元：用于在所述补偿单元完成对传输层通道带宽的补偿操作后，恢复传输层通道正常带宽。

所述装置还包括：

第一判断单元：用于判断开窗操作是否结束，并在判断到开窗操作结束后，触发启动所述补偿单元。

所述光网络设备为光网络单元或者光网络终端。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明采用了强制补偿技术，在光网络终端执行开窗操作后，强制补偿传输层通道由于开窗操作所损失的带宽，并在完成补偿后，恢复传输层通道正常带宽。因此，本发明的实现能够保证无源光网络中业务流稳定传输，同时，由于本发明确保了传输层通道在开窗期间丢失的带宽及时得到补偿，从而提高了无源光网络系统的稳定性和处理能力。

附图说明

图1为现有技术中无源光网络系统树型拓扑结构图；

图2为本发明所述方法的具体实现流程图；

图3为本发明所述无源光网络系统补偿带宽示意图；

图4为本发明所述无源光网络系统中实现业务流稳定传输的装置的具体实现结构图。

具体实施方式

本发明针对无源光网络中的实时业务对网络传输过程中的时延、抖动、帧丢失非常敏感，而无源光网络本身固有的传输不稳定的问题，提出了一种简单易行的方法来保证无源光网络中业务流稳定传输，从而确保了无源光网络的稳定性。

本发明的核心思想是：业务流传输过程中，传输层通道(T-CONT)在开窗操作结束后，在预定的帧内增加带宽来补偿因开窗操作而损失的带宽，并在预定的帧后，即完成补偿后立即恢复T-CONT正常带宽，并基于所述正常带宽进行业务流的传输，确保其它业务正常进行。

本发明的实质是在光线路终端(OLT)控制T-CONT在开窗操作结束之后，通过强制增加这类业务所在T-CONT的带宽，来补偿由于执行开窗操作而丢失的那部分带宽，并且在补偿带宽等于或者略大于丢失的带宽后立刻恢复正常处理状态。

本发明所述T-CONT类型包括：类型1T-CONT或者类型5T-CONT。

本发明所述的方法通常的操作步骤可以为：

步骤1：执行开窗操作

若OLT设备确定要进行开窗操作，则OLT设备将所有上行在线连接的光网络单元(ONU)的T-CONT带宽连续2帧分配为0，即所述的开窗操作，所述帧的数目根据G.984标准中的定义分配为2帧；

当然，根据开窗操作的需要也可以为其他数目的帧数，比如3帧、4帧等；

步骤2：强制补偿带宽

当开窗结束后，OLT立刻将类型1T-CONT或者类型5T-CONT带宽设置为比正常固定带宽大整数倍的带宽，即改变原有类型1T-CONT为固定带宽和类型5T-CONT中包含固定带宽的定义，使所述的固定带宽能够根据实际需要进行变更。

所述整数倍数由OLT决定，可以包括2倍或者3倍；

然后，OLT根据：若增加后的带宽为原带宽的1+n倍(n小于等于2)，则增加的带宽需要分配2/n帧来完成，这一带宽分配原则，将增加的带宽分配到T-CONT上，具体可以包括：若增加后的T-CONT带宽是原有带宽的2倍，则所增加的带宽在2帧内分配完毕，完成带宽补偿；或者，若增加后的T-CONT带宽是原有带宽的3倍，则所增加的带宽在1帧内分配完毕，完成带宽补偿。

步骤3：恢复正常带宽

当OLT判断出补偿的带宽已经等于或略大于所丢失的带宽后，恢复类型1T-CONT或者类型5T-CONT的原带宽，并基于所述的原带宽继续进行正常业务传输。

下面结合附图2，对某一个T-CONT在ONU执行开窗操作后进行带宽补偿时，带宽的分配，OLT内部缓存以及OLT输出流量进行详细的说明，附图2中虚线之间为一帧，方块中的数字表示报文顺序，开窗时间为2帧，并且这个举例中所述的整数n＝1，即补偿时带宽为原带宽的2倍，分配给2帧完成，且所述过程具体可以包括以下几部分：

(1)若OLT设备没有进行开窗操作，T-CONT正常传输业务，报文按顺序传输，OLT设备对接收到的报文进行缓存，如图2所示，OLT设备对报文的最大缓存为3帧，当OLT设备中缓存的报文达到3帧，OLT设备开始输出报文，输出的报文以一帧为单位，OLT设备每次输出一帧，连续输出；

(2)若OLT设备确定需要进行开窗操作，OLT设备按G.984标准将T-CONT的带宽连续两帧设定为0，这两帧则为开窗时间；

而在这两帧内传输的报文则延时传输，并堆积在T-CONT内；

此时若OLT设备中缓存的报文已经达到3帧，OLT设备开始输出报文；若OLT设备中缓存的报文没有达到3帧，OLT设备则继续缓存报文；由于OLT设备能够缓存3帧的报文，而T-CONT开窗时间仅为2帧，所以只要在开窗操作结束后，缓存的报文能够迅速通过补偿的带宽进行传递，OLT设备输出的报文就不会中断，即无源光网络中在线业务流不会中断；

(3)若开窗操作完毕，OLT设备强制增加T-CONT的带宽，来传输堆积在T-CONT内的报文；

所述增加后的T-CONT带宽已知是原带宽的2倍，根据增加带宽分配原则，需要在2帧内来传输堆积的报文，如图2所示，在增加2帧T-CONT带宽后，堆积的报文已经传输完毕，T-CONT由于执行开窗操作而损失的带宽得到了补偿；

此时，OLT设备中缓存的报文在开窗之后及时得到补充，所以从OLT设备输出的报文就不会中断，无源光网络中业务流稳定传输，达到了本发明的目的；

(4)若OLT设备判断补偿的带宽已经等于或略大于T-CONT因执行开窗操作而损失的带宽，则在预定的2帧后，T-CONT中已经没有堆积的报文后，OLT设备立即将T-CONT恢复原有的带宽，并基于所述的正常带宽传输业务流，不影响正常业务；

OLT设备继续缓存和连续输出报文。

本发明还提供了一种在无源光网络中实现业务流稳定传输的装置，所述装置设置于光线路终端(OLT)或光网络单元(ONU)内，具体包括：

(1)第一判断单元：用于判断光网络终端执行开窗操作是否结束，并在判断到光网络终端执行开窗操作结束后，触发启动补偿单元。

(2)补偿单元：用于在预定的帧内通过增加带宽来补偿传输层通道因执行开窗操作而损失的带宽；

所述的补偿单元包括帧确定单元和分配单元，其中，

帧确定单元：用于确定通过增加传输层通道带宽来补偿因开窗操作而损失的带宽的预定的帧；

分配单元：用于计算出需要补偿的带宽，并将所述需要补偿的带宽在所述帧确定单元确定的预定的帧内分配给传输层通道，完成补偿操作；

(3)恢复单元：用于在预定的帧后，恢复传输层通道正常带宽。

所述的恢复单元包括第二判断单元和设置单元，其中，

第二判断单元：用于判断在所述预定的帧后，传输层通道补偿后的带宽是否等于或者大于损失的带宽；

设置单元：用于在所述第二判断单元判断出传输层通道补偿的带宽已经等于或者大于损失的带宽之后，将传输层通道的带宽恢复为正常带宽。

本发明还提供了一种光网络设备，所述的光网络设备在无源光网络中，可以为光网络单元或者光网络终端。所述光网络设备包括一种在无源光网络中实现业务流稳定传输的装置，所述装置具体包括：

(1)第一判断单元：用于判断开窗操作是否结束，并在判断到开窗操作结束后，触发启动所述补偿单元；

(2)补偿单元：用于在预定的帧内通过增加传输层通道带宽来补偿因执行开窗操作而损失的带宽；

(3)恢复单元：用于在所述补偿单元完成对传输层通道带宽的补偿操作后，恢复传输层通道正常带宽。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种在无源光网络中实现业务流稳定传输的方法，其特征在于，包括：

A、业务流传输过程中，在开窗操作结束后，在预定的帧内增加传输层通道的带宽来补偿因开窗操作而损失的带宽；

B、在所述预定的帧后，检测出传输层通道补偿的带宽等于或大于传输层通道因执行开窗操作而损失的带宽时，将传输层通道的带宽恢复到正常带宽，并基于所述正常带宽进行业务流的传输。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述增加传输层通道的带宽具体为：将传输层通道的带宽设置为原传输层通道带宽的2倍或者3倍。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A中，在预定的帧内增加传输层通道的带宽来补偿因开窗操作而损失的带宽，具体为：

所述预定的帧为2帧，将所述传输层通道增加后的带宽为原有传输层通道带宽的2倍；或者

所述预定的帧为1帧，将所述传输层通道增加后的带宽为原有传输层通道带宽的3倍。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的传输层通道包括的类型具体为：类型1传输层通道或者类型5传输层通道。

5.一种在无源光网络中实现业务流稳定传输的装置，其特征在于，所述装置具体包括：

第一判断单元：用于判断开窗操作是否结束，并在判断到开窗操作结束后，触发启动所述补偿单元；

补偿单元：用于在预定的帧内通过增加传输层通道带宽来补偿因执行开窗操作而损失的带宽；

恢复单元：用于在所述补偿单元完成对传输层通道带宽的补偿操作后，恢复传输层通道正常带宽；所述恢复单元包括第二判断单元和设置单元，其中，

第二判断单元：用于判断在所述预定的帧后，传输层通道补偿后的带宽是否等于或者大于损失的带宽；

设置单元：用于在所述第二判断单元判断出传输层通道补偿的带宽已经等于或者大于损失的带宽之后，将传输层通道的带宽恢复为正常带宽。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述补偿单元包括帧确定单元和分配单元，其中，

帧确定单元：用于确定通过增加传输层通道带宽来补偿因开窗操作而损失的带宽的预定的帧；

分配单元：用于计算出需要补偿的带宽，并将所述需要补偿的带宽在所述帧确定单元确定的预定的帧内分配给传输层通道，完成补偿操作。

7.一种光网络设备，其特征在于，所述光网络设备包括一种在无源光网络中实现业务流稳定传输的装置，所述装置具体包括：

第一判断单元：用于判断开窗操作是否结束，并在判断到开窗操作结束后，触发启动所述补偿单元；

补偿单元：用于在预定的帧内通过增加传输层通道带宽来补偿因执行开窗操作而损失的带宽；

恢复单元：用于在所述补偿单元完成对传输层通道带宽的补偿操作后，恢复传输层通道正常带宽；所述恢复单元包括第二判断单元和设置单元，其中，

第二判断单元：用于判断在所述预定的帧后，传输层通道补偿后的带宽是否等于或者大于损失的带宽；

设置单元：用于在所述第二判断单元判断出传输层通道补偿的带宽已经等于或者大于损失的带宽之后，将传输层通道的带宽恢复为正常带宽。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述光网络设备为光网络单元或者光网络终端。

Images