CN101867851A - 用于在10g epon中有效改善上行带宽利用率的报告机制 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于在以太网无源光网络(EPON)中增加上行带宽利用率的多种方法，在一些实施例中采用下舍入代替上舍入，将占用值报告给一个光线路终端。一个光网络单元决定所述占用是需要被上舍入还是被下舍入，并将所述在上舍入或下舍入报告单元的占用值报告给所述光网络终端。

Description

用于在10G EPON中有效改善上行带宽利用率的报告机制
技术领域
本发明总体上涉及数据存取方法，尤其是涉及通过以太无源光网络技术用于优化在以太网组合通信量的数据传输的方法。
背景技术
现代以太网无源光网络(EPON)采用每秒10吉比特(10G)的以太网传输，它适合于非常高速的数据应用，也适合于融合的系统支持(电话、视频等)。前所未有的带宽量是直接达到(来自一个单一实体)光网络单元(ONU)。在10G EPON中用于多个光网络单元的标准数量是16、32或64，直至256。
一个EPON可被视为一个分布式开关。一个光线路终端(OLT)远程管理着每个ONU的传输。该OLT和多个ONU交换信息。在这样一个交换的每个周期中，该OLT授权给每个ONU，这是由来自该ONU的报告信息来回答的。该ONU具有一个队列管理器，准备队列的状态信息，这是采用MPCP信息传送到该OLT，使能够智能管理。换句话说，该ONU在它的内部队列状态上通知OLT。OLT管理是采用动态带宽分配(DBA)算法来执行的。一个有效率的算法必须保证服务质量(QoS)，需要履行服务级别协议(SLA)。用于BW管理的方法是已知的，参见例如Haran等人的美国专利申请第20080181248号。
OLT在下游以全速率传输。每个ONU在上游以集合的全速率传输，其中，传输以时分方式在各个ONU之间分开。为了做到正确的BW管理，每个ONU报告将要传输的字节数(以下简称为“报告值”，或简称为“报告”)。该OLT授权每个ONU根据其报告的一个许可。该报告——授权过程是本领域所熟知的。对于10G EPON，由前向纠错(FEC)码字边界给出该授权。在时间份额(TQ)单位中给出报告值。在10G EPON(IEEE 802.3av标准)中，标准值是：对于一个TQ的20字节，没有FEC奇偶校验的216字节，以及对于一个FEC码字的带有FEC奇偶校验的248字节。
10G EPON标准特别要求将报告值上舍入到TQ单位。为了不致要求过少，ONU上舍入它的要求，并将该要求作为一个报告发送到OLT。例如，当上舍入到20字节的单位，该ONU可要求一个额外的FEC码字。该OLT需要确定该ONU需要多少FEC码字，并分配给该ONU一个对于N x FEC码字的授权。需注意，尽管报告没有说明FEC奇偶校验，仍做出授权。因此，该OLT分配N x248字节，然后它上舍入到TQs单位(20字节)。当授权到该ONU，该额外的FEC码字可被浪费，如果该ONU没有任何东西需要传输。该OLT可以已经将这个FEC码字分配到另一个ONU，因而这个上行带宽不会被浪费。
下面的例子说明了一个队列的问题：假设该报告净值为201字节。由于TQ上舍入，该报告值变为220字节。当上舍入(220/216)＝2时，该OLT将分配两个FEC码字。该净授权(无FEC奇偶校验)将是2*216＝432字节。因此，该授权将有一个额外的231字节，而不是只有额外的15字节，对于一个FEC码字将得到该授权。
图1中总结了一个现有技术的ONU-OLT的报告-授权机制。在步骤100，该ONU准备一个请求来传输数据，根据一个或多个传输队列的占用(以字节为单位)。这一请求是通过一个报告包来执行的，该报告包报告每个队列在TQ单位中的占用(也被称为“报告值”)。队列的“占用”在这里被定义为考虑任何应用的QoS函数(例如，定形和时序安排)。以TQ单位提供该报告。该报告值通常被上舍入到TQ单位，以免请求太少。在步骤102，该OLT检查来自所有ONU的报告，并分配各个授权到在TQs单位内的ONUs。由于这些传输使用FEC，该OLT必须使每个授权足够长，以致容纳整个FEC码字单位的特定数字，其中，这些码字将容纳报告这些报告值以及FEC奇偶校验。
考虑到目前ONU-OLT报告-授权机制在浪费带宽方面的问题，有需求在10G EPON中有效改善上行带宽利用率的报告机制，这样的改善需求也将具有优势。
附图简要说明
本发明这里将仅通过实施例的方式结合以下附图来进行说明，其中：
图1显示了现有技术在EPON中的报告-授权机制；
图2显示了根据本发明所述的一个报告-授权机制；
图3显示了在本发明所述方法中的在一个ONU和一个OLT之间的交换。
发明内容
本发明提供了一种在10G EPON中有效改善上行带宽利用率的报告机制，表现为一种基于报告的下舍入的提高上行带宽利用率的方法。“下舍入”在这里是指一种与“上舍入”相反的操作。取代上舍入的下舍入报告是反直观的。然而，本发明显示，这个反直观的概念起作用并在10G EPON中获得更有效的上行带宽利用率。
在一个实施方式中，该方法使用基于对10G-EPON RS(255，223)FEC码字的比较的报告。例如，当该报告必须被给出到在TQs单位内的OLT时，210字节的队列占用将作为10TQ(下舍入到最近的TQ)而不是11TQ(上舍入到最近的TQ)被报告，其结果是：该OLT精确地分配一个FEC码字(带有216字节的数据有效载荷)，根据需要。如果不采用这个方法，一个11TQ(相当于220字节)的报告会导致2个FEC码字的分配，导致浪费带宽。
根据本发明所述，提供了一种用于在以太网无源光网络(EPON)中增加上行带宽利用率的方法，包括以下步骤：由具有多种占用级别的一个光网络单元(ONU)确定一个队列占用是需要被上舍入还是被下舍入；以及根据上述确定的结果，将该队列占用在上舍入或者下舍入的报告值报告给所述EPON的光网络终端(OLT)。
在一个实施方式中，所述确定步骤包括：将所述队列占用级别(以字节方式)下舍入到最近的时间份额(TQ)单位，以获得第一报告值，并计算FEC码字单位的数，以便获得第一FEC码字值，然后将该队列占用级别(以字节方式)上舍入到最近的FEC码字单位，以获得第二FEC码字值，以及将第一FEC码字值与第二FEC码字值进行比较，以确定所述占用是需要被上舍入还是能被下舍入。如果所述比较表明，第二FEC码字值小于或等于第一FEC码字值，则将第一报告值报告给OLT。如果所述比较表明，第二FEC码字值大于第一FEC码字值，将所述占用上舍入到最近的TQ单位，以获得第二报告值，并将第二报告值报告给OLT。
根据该发明所述，提供了一种用于在以太网无源光网络(EPON)中增加上行带宽利用率的方法，包括以下步骤：由具有一个占用的光网络单元(ONU)检验所述占用是否入能被下舍入，如果是的话，将该占用下舍入到最近的时间份额(TQ)单位，以获得一个下舍入的报告值；以及将该下舍入到最近的TQ单位的报告值报告给该EPON的一个光网络终端(OLT)。
根据本发明所述，提供了一种用于在以太网无源光网络(EPON)中增加上行带宽利用率的方法，包括以下步骤：由具有一个占用的光网络单元(ONU)检验所述占用是否能被下舍入，如果是的话，将所述占用下舍入到最近的时间份额(TQ)单位，以获得一个下舍入的报告值，检验该下舍入的报告值是否小于5TQs，如果是的话，将所述占用上舍入到最近的TQ单位，以获得一个上舍入的报告值，以及将该上舍入的报告值报告给该EPON的一个光网络终端(OLT)。
在所述方法的一些实施方式中，所述EPON是10G EPON。
在一些实施方式中，有带有不同占用的多个不同队列，本发明所述方法还包括调整每个报告值的步骤，以便补偿剩余的其他报告值。
说明书详述
图2显示了根据本发明所述的一个报告-授权机制，示例性地在10G EPON中实施。与图1中的步骤100相比，图1中的ONU总是上舍入报告，以免请求过少，在步骤200中，如果有利的话，该ONU可以将该队列占用值下舍入到最近的TQ值(也称为“第一报告值”)。在步骤202中，该OLT以在步骤102中同样的精确方式处理该报告，也就是，它检查来自所有ONU的报告，并以FEC码字各自分配授权给这些ONU，这些码字容纳报告值。
图3显示在图2中的步骤200的细节。在步骤300中，队列占用被转换到TQ并下舍入到最近的TQ单位(第一报告值)，然后需要传送这个大小所载荷的数据的FEC码字(或“FEC码字值”)的数，是通过将该结果上舍入到最近的FEC码字单位来计算的。在步骤302，队列占用除以FEC码字的载荷大小(并上舍入到最近的FEC码字单位)，以便计算在队列中需要传送实际数据的FEC码字的数。在步骤304，将步骤300和步骤302的结果进行比较，以确定在步骤302中的FEC码字(或“FEC码字值”)的第二数是否大于在步骤302中的FEC码字(或“FEC码字值”)的第一数。如果第一FEC码字的值大于第二FEC码字的值，或者如果第一FEC码字的值大于第二FEC码字的值，则在步骤306中第一报告值将被发送到OLT。否则，在步骤304，该队列占用被上舍入到最近的TQ单位，以在步骤308获得第二报告值，并将该报告值报告给OLT。
在图3的操作也可由下面的算法来表示：
输入：占用
Do{
Figure GSA00000133466400051
Figure GSA00000133466400052
Figure GSA00000133466400053
//步骤300
Figure GSA00000133466400054
//步骤302
   If(FecCW2＞FecCW1)//检查，步骤304
          Then  //上舍入，步骤308
                Result＝reportVal2
          Else  //下舍入，步骤306
                Result＝reportVal1
}
在10G EPON的一个实施例中，支持最小尺寸的数据包(84字节传输长度)的对于一个报告的最小值是5TQs(100字节)。在这样的一个实施方式中，需要在步骤304做一个额外的检查，看看该报告值是否下舍入变得太短。如果是，该报告将被上舍入，不影响带宽。
在10G EPON的一个实施例中，在一个突发传输中的第一FEC码字有1IDLE字节。这些IDLE字节需要加以考虑。当计算该FEC码字限制(步骤302)时，以及当检查较低的TQ值是否满足所需长度(步骤304)时，需要考虑这些IDIE字节。
在10G EPON的一个实施例中，可能有一个以上的报告队列(10G EPON支持最多8个报告队列)。为了实施本发明所述的方法，一个ONU需要与一个OLT进行互动，根据一下三个“方案”之一：该OLT要么(1)根据一个报告队列来授权，要么(2)总是根据所有报告序列的总数来授权，以致每个队列本身是可忽略的，要么(3)根据这些报告队列的已知严格的优先顺序来授权(例如，从报告队列#7向下到报告队列#0，假设有8个报告队列)。方案(1)是由本发明上面所描述的内容来完成。方案(2)及(3)可根据下面的算法来完成：
输入：Occupancyi，(i∈[7..0]，i每报告序列)
起始：TotOccupancy＝0
起始：TotReport＝0
起始：IDLEs＝16//说明该16 IDLE字节
对于所有从7至0的队列(分配i＝报告队列指数)：
{
  如果(Occupancyi＝0)则{Resulti＝0，skip to next i}
Else：
    TotOccupancy+＝Occupancyi
    Z＝TotOccupancy-TotReport
Figure GSA00000133466400071
Figure GSA00000133466400072
    TotReport1＝TotReport+X1
Figure GSA00000133466400073
Figure GSA00000133466400074
If((TotOccupancyFec＞TotReportFec1)OR(X1≤100))
      Then  //上舍入
        Resulti＝X2
      Else  //下舍入
        Resulti＝X1
TotReport+＝Resulti
}
下表显示了在图3的方法步骤中的不同的参数的范例值：
占用 FEC码字数，根据下舍入占用(步骤300) FEC码字数根据占用(步骤302)   步骤302的报告值是否大于步骤300的报告值？(步骤304) 占用下舍入到最近TQ(步骤306) 占用下舍入到最近TQ(步骤306)
199 1 1 否 180 200
200 1 1 否 200 200
201 1 1 否 200 220
215 1 1 否   200   220
216 1 1 否 200 200
217 1 2   是 200 220
219 1 2   是 200 220
占用 FEC码字数，根据下舍入占用(步骤300) FEC码字数根据占用(步骤302)   步骤302的报告值是否大于步骤300的报告值？(步骤304) 占用下舍入到最近TQ(步骤306) 占用下舍入到最近TQ(步骤306)
220 2 2 否 220 220
431 2 2 否 420 440
432 2 2 否 420 440
433 2 3   是 420 440
439 2 3   是 420 440
440 3 3 否 440 440
在本说明书中提及的所有专利和专利申请在这里都将以它们的整体引入本说明书作为参考，如果每一个专利或专利申请被特别地或个别地介绍，都将以相同的程度在这里将它引入作为参考。此外，在本申请中的任何参考文献的引用或者证明，都不应被解释为承认这些参考文献可以作为本发明的现有技术。
虽然本发明已经根据有限数量的实施例进行了描述，但需要明确的是，许多变化、修饰以及本发明的其他应用方式均可能被实施。本领域的熟练技术人员将明确，本发明可以通过其他形式和方法来得以实施，这些形式和方法均在本发明的范围之内。这里所描述的一些实施方式应当被视为说明性的，而不是限制性的。例如，本发明并不局限于10G EPON，也可能被应用到EPON的未来版本。

Claims (13)

1.一种用于在以太网无源光网络(EPON)中增加上行带宽利用率的方法，包括以下步骤：由具有多种占用级别的一个光网络单元(ONU)
a)确定一个队列占用是需要被上舍入还是被下舍入；以及
b)根据上述确定的结果，将该队列占用在上舍入或者下舍入的报告值报告给所述EPON的光网络终端(OLT)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述确定步骤包括：
i.将所述占用下舍入到最近的时间份额(TQ)单位，以获得第一报告值；
ii.将第一报告值上舍入到最近的前向纠错(FEC)码字单位，以获得第一FEC码字值；
iii.将所述占用上舍入到最近的FEC码字单位，以获得第二FEC码字值；
iv.将第一FEC码字值与第二FEC码字值进行比较，以确定所述占用是需要被上舍入还是能被下舍入。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：如果所述比较表明，第二FEC码字值小于或等于第一FEC码字值，则将第一报告值报告给OLT。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：如果所述比较表明，第二FEC码字值大于第一FEC码字值，将所述占用上舍入到最近的TQ单位，以获得第二报告值，并将第二报告值报告给OLT。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：有带有不同占用的多个不同队列，所述方法还包括调整每个报告值的步骤，以便补偿剩余的其他报告值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述EPON是10G EPON。
7.一种用于在以太网无源光网络(EPON)中增加上行带宽利用率的方法，包括以下步骤：由具有一个占用的光网络单元(ONU)
a)检验所述占用是否入能被下舍入到第一报告值，如果是的话；
b)将该占用下舍入到最近的时间份额(TQ)单位，以获得所述的第一报告值；以及
c)将所述的第一报告值报告给所述的EPON的一个光网络终端(OLT)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的检验步骤包括：把通过将所述第一报告值上舍入到最近的前向纠错(FEC)码字单位而获得的第一FEC码字值与通过将所述占用值上舍入到最近的前向纠错(FEC)码字单位而获得的第二FEC码字值进行比较。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：有带有不同占用的多个不同队列，所述方法还包括调整每个报告值的步骤，以便补偿剩余的其他报告值。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述EPON是10G EPON。
11.一种用于在以太网无源光网络(EPON)中增加上行带宽利用率的方法，包括以下步骤：由具有一个占用的光网络单元(ONU)
a)检验所述占用是否能被下舍入到第一报告值，如果是的话；
b)将所述占用下舍入到最近的时间份额(TQ)单位，以获得所述的第一报告值；
c)检验所述的第一报告值是否小于5个TQ，如果是的话；
d)将所述占用上舍入到最近的TQ单位，以获得第二报告值；以及
e)将所述的第二报告值报告给所述EPON的一个光网络终端(OLT)。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：有带有不同占用的多个不同队列，所述方法还包括调整每个报告值的步骤，以便补偿剩余的其他报告值。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：所述EPON是10G EPON。
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