CN101742368A - 一种以太网无源光网络中带宽的分配方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种以太网无源光网络中带宽的分配方法、装置和系统。其中，所述方法包括：在光线路终端OLT执行第n周期的带宽分配后，获取所述第n周期的带宽碎片；将所述带宽碎片计入第n+1周期的总带宽中，根据所述计入了带宽碎片的第n+1周期的总带宽，将第n+1周期内各个ONU的授权带宽下发给相应的ONU；循环执行上述步骤，直到所述ONU完成数据传输为止，其中，n为自然数。根据本发明实施例，可以避免在带宽分配过程所产生的带宽资源浪费现象。

Description

一种以太网无源光网络中带宽的分配方法和装置

技术领域

本发明涉及领域无源光网络领域，特别是涉及一种以太网无源光网络中带宽的分配方法和装置。

背景技术

EPON(Ethernet Passive Optical Networks，以太网无源光网络)是基于以太网的无源光网络，EPON系统主要由OLT(Optical Line Terminal，光线路终端)、ODN(Optical Distribution Network，光分配网络)和ONU(OpticalNetwork Unit，光网络单元)三部分组成，OLT连接网络侧，ONU连接用户侧，ODN连接OLT与ONU，从OLT到ONU为下行方向，从ONU到OLT为上行方向。在下行方向上，OLT接收网络侧数据，并由ODN通过以太网无源光网络广播给多个ONU；在上向方向上，各个ONU将数据发送给ODN，并由ODN通过以太网无源光网络传输给OLT。EPON系统中，ONU传输数据给OLT的带宽是由OLT侧的DBA(Dynamic Bandwidth Allocation，动态带宽分配)功能来进行计算和分配的。

现有技术中，有一种静态带宽分配方法，是为各个ONU分配固定的带宽，例如，系统中存在3个ONU，总带宽为200，则为ONU1固定分配带宽为100，为ONU2固定分配带宽为50，为ONU3固定分配带宽为50，这里，为了描述方便，在本申请文件中均不对带宽的单位进行描述，即本申请文件的各个实施例仅给出带宽在数值方面的实例，对带宽的单位不做具体要求。这种静态带宽的分配方法没有考虑ONU的实际带宽需要，导致有些ONU的分配带宽远远超出实际的带宽需求，造成了严重的带宽浪费。还有一种动态带宽分配方法，是建立在请求/授权的周期轮询基础上的，在一个时间周期内，各个ONU会先收集自身的缓存信息，确定自身的需求带宽，并在发送方向将反映需求带宽的信息以报告帧的形式发送给OLT，再由OLT侧的DBA将各个ONU上报的需求带宽作为分配带宽的参考因素之一，确定各个ONU的授权带宽，并将确定的授权带宽依次分配给相应的ONU；在每一个时间周期内，各个ONU会根据在之前收到的授权带宽进行数据传输，以此循环实现动态的带宽分配过程。虽然这种动态带宽分配方法考虑到了各个ONU的实际需求，在一定程度上减少了带宽浪费现象，但是，发明人在研究中仍旧发现，由于EPON协议规定ONU的上报是基于多阈值(Multi-Threshold)的多队列集报告(Multi-Queue Sets Report)，例如，某一个ONU，在收集自身的缓存信息后，确定自身的需求带宽为100，该ONU会上报一个需求带宽呈依次递增关系的队列集，比如，队列集1报告的需求带宽为30，队列集2报告的需求带宽为50，队列集3报告的需求带宽为80，队列集4报告的需求带宽为完整的100。请参阅图1所示，在某一个时间周期的末尾还存有一小部分未分配带宽时，DBA会从多队列集报告中选取一个不大于未分配带宽的需求带宽，根据选取的需求带宽进行带宽授权。如图1中，未分配带宽为60，则会从4个队列集报告中选取数值为50的需求带宽，并根据该需求带宽确定授权带宽，再下发给ONU。此时，未分配带宽中还剩余10(60-50)个带宽没有利用，这个剩余的带宽就构成了一个“带宽碎片”，由于“带宽碎片”的存在，致使这种动态带宽的分配方法仍旧存在带宽浪费的现象。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种以太网无源光网络中带宽的分配方法和装置，以避免在带宽分配过程所产生的带宽资源浪费现象。

本发明实施例公开公开了如下技术方案：

一种以太网无源光网络中带宽的分配方法，包括：在光线路终端OLT执行第n周期的带宽分配后，获取所述第n周期的带宽碎片；将所述带宽碎片计入第n+1周期的总带宽中，根据所述计入了带宽碎片的第n+1周期的总带宽，将第n+1周期内各个ONU的授权带宽下发给相应的ONU；循环执行上述步骤，直到所述ONU完成数据传输为止，其中，n为自然数。

一种以太网无源光网络中带宽的分配装置，包括：带宽碎片获取单元，用于在光线路终端OLT执行第n周期的带宽分配后，获取所述第n周期的带宽碎片；带宽分配单元，用于将所述带宽碎片计入第n+1周期的总带宽中，根据所述计入了带宽碎片的第n+1周期的总带宽，将第n+1周期内各个ONU的授权带宽下发给相应的ONU；循环执行单元，用于循环执行所述带宽碎片获取单元和所述带宽分配单元，直到所述ONU完成数据传输为止，其中，n为自然数。

由上述实施例可以看出，将一个时间周期产生的带宽碎片计入到一个周期的总带宽中，进而由修正后的总带宽确定下个周期的授权带，有效地消除了带宽碎片，提高了上行带宽的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中带宽碎片产生示意图；

图2为本发明的带宽分配方法的一个实施例的流程图；

图3为EPON系统上行数据传输示意图；

图4为本发明中带宽碎片获取方法的一个实施例的流程图；

图5为本发明中弹性带宽分配示意图；

图6为本发明的带宽分配装置的一个实施例的结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

实施例一

为了描述方便，在本申请文件中均不对带宽的单位进行描述，即本申请文件的各个实施例仅给出带宽在数值方面的实例，对带宽的单位不做具体要求。请参阅图2，其为本发明的带宽分配方法的一个实施例的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤201：在光线路终端OLT执行第n周期的带宽分配后，获取所述第n周期的带宽碎片；

其中，所述在光线路终端OLT执行第n周期的带宽分配后，获取所述第n周期的带宽碎片包括：根据第n周期的总带宽确定所述第n周期内各个ONU的授权带宽；将所述各个ONU的授权带宽求和，得到所述第n周期的授权带宽总和；将所述第n周期的总带宽与所述授权带宽总和求差，得到所述第n周期的带宽碎片。

根据背景技术中的分析可知，由于ONU上报的需求带宽是一个呈递增关系的多队列集需求带宽报告，当第n周期已经分配了大部分的带宽资源而仅在末尾还存有一小部分未分配带宽时，DBA会从多个队列集需求带宽报告中选取一个不大于未分配带宽的需求带宽，根据选取的需求带宽进行授权带宽计算。因此，授权带宽往往要比总带宽小，两者之间的差值即形成了带宽碎片。除此之外，EPON协议规定，EPON中的需求带宽上报、授权带宽的计算和下发均应以时间量子(TQ，Time Quantum)为单位，其中，1TQ＝16ns，对1G EPON，1TQ＝2字节；对10G EPON，1TQ＝20字节。由于ONU上报的需求带宽有可能大于总带宽，这时就需要按照一定的算法进行加权平均计算，在加权平均计算时如果产生小数，就需要取整，而无论向上取整还是向下取整，都会导致最终的结果与实际的总带宽偏离，这也是导致出现带宽碎片的原因。在ONU数目多的时候，偏差就变得比较大，这时带宽碎片也变得更加明显。另外，10G EPON上行固定采用基于流(Stream-based)的FEC(Forward Error Correction，前向纠错)编码，因此，授权带宽的有效发送时长是FEC Codeword的整数倍，这里，FEC Codeword是FEC编码/解码的单位，对10G EPON，1个FEC Codeword＝31×8＝248字节，这就更加剧了带宽分配的偏差和带宽碎片产生的可能性。

总之，无论是由哪一种原因造成了带宽碎片的产生，当授权带宽的总和不能够与总带宽相等时，两者之间的差值即为带宽碎片。因此，可以按照现有的动态带宽分配的方法来计算和分配带宽，然后对下发给各个ONU的授权带宽求和，用总带宽减去授权带宽总和，差值即为带宽碎片。

OLT在第n-1个时间周期末尾、第n个时间周期之前，可以获知第n-1个时间周期的带宽碎片，然后用于第n个时间周期的带宽分配和授权带宽下发，并在第n个时间周期末尾、第n+1个时间周期之前获知第n个时间周期的带宽碎片，然后用于第n+1个时间周期的带宽分配和授权带宽下发，以此类推。

步骤202：将所述带宽碎片计入第n+1周期的总带宽中，根据所述计入了带宽碎片的第n+1周期的总带宽，将第n+1周期内各个ONU的授权带宽下发给相应的ONU；

其中，所述根据计入了带宽碎片的第n+1周期的总带宽，将第n+1周期内各个ONU的授权带宽下发给相应的ONU包括：接收各个ONU基于以太网无源光网络EPON协议规定上报的多队列集需求带宽报告；当所述ONU上报的多队列集需求带宽报告与可用带宽不匹配且所述多队列集需求带宽报告中具有小于可用带宽的需求带宽时，从小于可用带宽的需求带宽中选取与可用带宽最接近的需求带宽，根据选取的需求带宽和所述总带宽确定授权带宽，并将授权带宽下发给相应的ONU。

例如，当在第n-1个时间周期末尾、第n个时间周期之前，获知第n-1个时间周期的带宽碎片为10时，将该带宽碎片计入下一个周期(第n个时间周期)的总带宽中，例如，第n个时间周期的总带宽为500，则计入带宽碎片后，第n个时间周期的总带宽变为510，OLT在对第n个时间周期的总带宽进行计算和分配时，由于总带宽增加了上个周期的带宽碎片，因此，最后确定的各个ONU的授权带宽也就会有所变化。

其中，一种根据选取的需求带宽和总带宽确定各个ONU的授权带宽的具体实现方式可以是：采用IPACT(Interleaved Polling with Adaptive Cycle Time，自适应周期交替轮询)算法的带宽分配方式。当然，除此之外，也可以采用其他的方式来基于选取的需求带宽和总带宽确定各个ONU的授权带宽，本实施例对此并不限定。

步骤203：循环执行上述步骤，直到所述ONU完成数据传输为止，其中，n为自然数。

由上述实施例可以看出，将一个时间周期产生的带宽碎片计入到下一个时间周期的总带宽中，然后由修正后的总带宽计算、确定下一个周期的授权带宽，从而有效地消除了带宽碎片，提高了上行带宽的利用率。

同时，整个分配过程都围绕着确知的时间周期来进行计算和分配，不会造成大的带宽波动，避免导致网络时延特性变差。

实施例二

下面从系统的层面详细说明在EPON系统中，实现无带宽浪费的带宽分配方法。请参阅图3，其为EPON系统中上行数据传输的示意图，针对图3所示的EPON系统，请结合参阅图4，其为本发明中带宽碎片获取方法的一个实施例的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤401：ONU收集自身的缓存信息，根据缓存信息确定自身的需求带宽，并在上行方向将反映需求带宽的信息以报告帧的形式发送给OLT；

例如，ONU确定自身的需求带宽为100，将反映需求带宽的信息封装在报告帧(REPORT)中，其中，根据EPON协议的规定，ONU上报的报告帧中可以包括多个队列集报告(Queue Sets Report)，这多个队列集报告从前往后呈递增顺序。例如，ONU上报的报告帧中包括了4个队列集报告，第一个队列集报告的需求带宽为30，第二个队列集报告的需求带宽为50，第三个队列集报告的需求带宽为80，第四个队列集(即最后一个队列集)报告的需求带宽为100，也就是完整的需求带宽。ONU在上行方向将这个多队列集报告帧发送给OLT。

步骤402：OLT在接收到ONU上报的需求带宽后，根据需求带宽和总带宽得到ONU的授权带宽；

例如，当OLT接收到各个ONU发送的报告帧后，依次为各个ONU分配授权带宽，此时的授权带宽总和很有可能与总带宽不相等。

步骤403：将各个ONU的授权带宽求和，并将总带宽与授权带宽的总和求差，得到带宽碎片；

步骤404：将计算得到的带宽碎片计入下一个周期的总带宽中；

步骤405：将当前周期的ONU的授权带宽下发给相应的ONU，返回到步骤401，循环执行，使得ONU完成数据传输；

说明：步骤405跟步骤403和404相互独立，所以也可以先执行步骤405，再执行步骤403和404。

综合上述步骤，请参阅图5，其为本发明中弹性带宽分配示意图，在第n-1个时间周期，以配置带宽作为总带宽，根据实际计算的授权带宽总和，得出二者的差值，即为第n-1个时间周期的带宽碎片；在第n个时间周期，首先修正上一个时间周期的差值，即在配置的总带宽上加上第n-1个时间周期的带宽碎片，作为本时间周期的实际总带宽，然后根据实际计算出的授权带宽总和，得到二者的差值，即第n个时间周期的带宽碎片，然后进入下一个时间周期(即第n+1个时间周期)计算，依次循环。

由上述实施例可以看出，将一个时间周期产生的带宽碎片计入到一个周期的总带宽中，进而由修正后的总带宽确定下个周期的授权带宽。这种方法，能够有效消除带宽碎片，提高了上行带宽的利用率。

与上述带宽分配的计算方法相对应，本发明实施例还提供了一种以太网无源光网络中带宽分配的装置。请参阅图6，其为本发明中带宽分配装置的一个实施例的结构图，该装置包括带宽碎片获取单元601、带宽分配单元602和循环执行单元603。下面结合该装置的工作原理进一步介绍其内部结构以及连接关系。

带宽碎片获取单元601，用于在光线路终端OLT执行第n周期的带宽分配后，获取所述第n周期的带宽碎片；

带宽分配单元602，用于将所述带宽碎片计入第n+1周期的总带宽中，根据所述计入了带宽碎片的第n+1周期的总带宽，将第n+1周期内各个ONU的授权带宽下发给相应的ONU；

循环执行单元603，用于循环执行所述带宽碎片获取单元和所述带宽分配单元，直到所述ONU完成数据传输为止，其中，n为自然数。

上述带宽碎片获取单元601包括：确定子单元6011、求和子单元6012和求差子单元6013，

计算子单元6011，用于根据第n周期的总带宽确定所述第n周期内各个ONU的授权带宽；

求和子单元6012，用于将所述各个ONU的授权带宽求和，得到所述第n周期的授权带宽总和；

求差子单元6013，用于将所述第n周期的总带宽与所述授权带宽总和求差，得到所述第n周期的带宽碎片。

上述带宽分配单元602包括：接收子单元6021和分配子单元6022，

接收子单元6021，用于接收各个ONU基于以太网无源光网络EPON协议规定上报的多队列集需求带宽报告；

分配子单元6022，用于当所述ONU上报的多队列集需求带宽报告与可用带宽不匹配且所述多队列集需求带宽报告中具有小于可用带宽的需求带宽时，从小于可用带宽的需求带宽中选取与可用带宽最接近的需求带宽，根据选取的需求带宽和所述总带宽确定授权带宽，并将授权带宽下发给相应的ONU。

由上述实施例可以看出，将一个时间周期产生的带宽碎片计入到一个周期的总带宽中，进而由修正后的总带宽确定下个周期的授权带宽。有效的消除了带宽碎片，提高了带宽的利用率。

需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上对本发明所提供的一种以太网无源光网络中的分配方法和装置进行了详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种以太网无源光网络中带宽的分配方法，其特征在于，包括：

在光线路终端OLT执行第n周期的带宽分配后，获取所述第n周期的带宽碎片；

将所述带宽碎片计入第n+1周期的总带宽中，根据所述计入了带宽碎片的第n+1周期的总带宽，将第n+1周期内各个ONU的授权带宽下发给相应的ONU；

循环执行上述步骤，直到所述ONU完成数据传输为止，其中，n为自然数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在光线路终端OLT执行第n周期的带宽分配后，获取所述第n周期的带宽碎片包括：

根据第n周期的总带宽确定所述第n周期内各个ONU的授权带宽；

将所述各个ONU的授权带宽求和，得到所述第n周期的授权带宽总和；

将所述第n周期的总带宽与所述授权带宽总和求差，得到所述第n周期的带宽碎片。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据计入了带宽碎片的第n+1周期的总带宽，将第n+1周期内各个ONU的授权带宽下发给相应的ONU包括：

接收各个ONU基于以太网无源光网络EPON协议规定上报的多队列集需求带宽报告；

当所述ONU上报的多队列集需求带宽报告与可用带宽不匹配且所述多队列集需求带宽报告中具有小于可用带宽的需求带宽时，从小于可用带宽的需求带宽中选取与可用带宽最接近的需求带宽，根据选取的需求带宽和所述总带宽确定授权带宽，并将授权带宽下发给相应的ONU。

4.一种以太网无源光网络中带宽的分配装置，其特征在于，包括：

带宽碎片获取单元，用于在光线路终端OLT执行第n周期的带宽分配后，获取所述第n周期的带宽碎片；

带宽分配单元，用于将所述带宽碎片计入第n+1周期的总带宽中，根据所述计入了带宽碎片的第n+1周期的总带宽，将第n+1周期内各个ONU的授权带宽下发给相应的ONU；

循环执行单元，用于循环执行所述带宽碎片获取单元和所述带宽分配单元，直到所述ONU完成数据传输为止，其中，n为自然数。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述带宽碎片获取单元包括：

确定子单元，用于根据第n周期的总带宽确定所述第n周期内各个ONU的授权带宽；

求和子单元，用于将所述各个ONU的授权带宽求和，得到所述第n周期的授权带宽总和；

求差子单元，用于将所述第n周期的总带宽与所述授权带宽总和求差，得到所述第n周期的带宽碎片。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述带宽分配单元包括：

接收子单元，用于接收各个ONU基于以太网无源光网络EPON协议规定上报的多队列集需求带宽报告；

分配子单元，用于当所述ONU上报的多队列集需求带宽报告与可用带宽不匹配且所述多队列集需求带宽报告中具有小于可用带宽的需求带宽时，从小于可用带宽的需求带宽中选取与可用带宽最接近的需求带宽，根据选取的需求带宽和所述总带宽确定授权带宽，并将授权带宽下发给相应的ONU。

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