CN101917646A - 报文发送方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种报文发送方法及报文发送装置。其中，方法包括：当经过光网络单元ONU的报文的发送速度超过所述ONU的限速流量时，将所述报文缓存在所述ONU的缓冲区Buffer中，并根据所述限速流量均匀发送所述报文；其中，通过对所述ONU进行流量整形确定所述限速流量；以及，根据所述ONU所在网络的带宽，确定所述ONU的Buffer的值。采用本发明能够降低PING包丢包率、减小PING包响应时间。

Description

报文发送方法及装置

技术领域

本发明涉及无源光网络PON领域，具体而言，涉及报文发送方法及报文发送装置。

背景技术

PON(passive optical network，无源光网络)技术是一种点对多点传送的光接入技术，PON系统的结构示意图如附图1所示，包括位于局端的OLT(Optical Line Terminal，光线路终端)和若干个位于远端的ONU(Optical Network Unit，光网络单元)组成，OLT和ONU之间由ODN(Optical Distribute Network，无源光分配网)连接，采用P2MP(Point to Multi Point，点到多点)的拓扑结构。如果ONU同时提供用户端口功能，如以太网用户端口或者POTS(Plain Old Telephone Service，普通老式电话业务)用户端口等，则称为ONT(Optical Network Termination，光网络终端)，下文如果没有特别说明，ONU、ONT统一称为ONU。

与有源光接入技术相比，PON由于消除了局端与用户端之间的有源设备，从而使得维护简单、可靠性高、成本低，随着国内市场的逐渐成熟，在南方一些省份已经将PON终端放在网吧作为网络接入设备。

将PON终端作为网络接入设备组网的具体环境请参见图2，可以看出，PON终端一端与以太网Ethernet相连，另一端与路由及个人电脑PC相连，从图2可以看出，每个ONU端口经路由下带的PC数很多，例如，在每个网吧，每个ONU端口下可能带有几十甚至几百台PC，在其他工厂或互联网企业均可能出现该情况。现以网吧为例进行说明。

网吧是宽带业务应用较多的场所，用到的业务会包括浏览网页、QQ或MSN等即时聊天、视频聊天、视频电影、在线游戏、下载和上传等，有些甚至会用到组播。同时网吧因为作为一个24小时营业的商业场所，其业务特征会表现为：

◆长时在线；

◆业务类型多并随机发生；

◆流量需求大同时业务突发性比较多；

◆出口带宽有限；

◆用户实时要求高；

◆业务管理基本没有。

PON终端应用在网吧中的主要问题是：用户经常反映存在网速慢和游戏掉线的问题。由于网吧中经常使用的迅雷以及迅雷看看等下载工具，都是利用的P2P(Point to Point，点到点)技术，P2P技术具有分布式资源共享和并行传输的特点，对带宽的占用非常大。因此，使用迅雷此类工具，在有限带宽的情况下，特别是网络带宽不是很大的情况下，其他业务的报文会被丢弃或延后发送，会严重影响其他业务的正常使用。

在其他与网吧相类似多用户的网络环境中，如工厂或互联网企业中，同样可能出现上述问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种报文发送方法和报文发送装置，以至少解决上述的在多用户的网络环境中，当部分用户使用P2P业务下载时其他用户会出现延时过高，甚至出现大量丢包导致无法正常使用网络的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种报文发送方法，包括：

当经过光网络单元ONU的报文的发送速度超过所述ONU的限速流量时，将所述报文缓存在所述ONU的缓冲区Buffer中，并根据所述限速流量均匀发送所述报文；

其中，通过对所述ONU进行流量整形确定所述限速流量；以及，根据所述ONU所在网络的带宽，确定所述ONU的Buffer的值。

根据本发明的另一方面，提供了一种报文发送装置，包括：确定模块，用于通过对光网络单元ONU进行流量整形确定所述ONU的限速流量；以及，根据所述ONU所在网络的带宽，确定所述ONU的缓冲区Buffer的值；

缓存模块，用于当所述ONU的报文的发送速度超过所述ONU的限速流量时，将所述报文缓存在所述ONU的Buffer中，并根据所述限速流量均匀发送所述报文。

通过本发明，当经过光网络单元ONU的报文的发送速度超过所述ONU的限速流量时，将所述报文缓存在所述ONU的缓冲区Buffer中，并根据所述限速流量均匀发送所述报文；其中，通过对所述ONU进行流量整形确定所述限速流量；以及，根据所述ONU所在网络的带宽，确定所述ONU的Buffer的值。解决了现有技术中多用户的网络环境中，部分用户使用P2P业务进行下载时会出现延时过高，甚至大量丢包导致其余用户不能正常上网，严重影响用户使用的问题。在本发明实施例中，通过对ONU进行流量整形确定限速流量，以及设置Buffer，以达到缩短PING包的时延的目的，在降低PING包丢包率、减小PING包响应时间上取得较优的效果。

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为相关技术提供的PON系统的结构示意图；

图2为相关技术提供的将PON终端作为网络接入设备组网的具体环境示意图；

图3是本发明实施例提供的报文发送方法的流程图；

图4是本发明实施例提供的令牌桶算法的基本过程；

图5是本发明实施例提供的流量波动曲线与Buffer的值的关系示意图；

图6是本发明实施例提供的TCP和UDP的流量控制机制的示意图；

图7是本发明实施例提供的ONU上联口抓包示意图；

图8是本发明实施例提供的ONU用户口上抓包示意图；

图9是本发明实施例提供的限速方法的流程图；

图10是本发明实施例提供的本发明实施例提供的报文发送装置的结构示意图；

图11是本发明实施例提供的确定模块的结构示意图；

图12是本发明实施例提供的缓存模块的结构示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

为解决现有技术提出的在多用户的网络环境中，在有限带宽的情况下，使用迅雷或迅雷看看等下载工具，占用大量带宽，其他业务的报文会被丢弃或延后发送，会严重影响其他业务的正常使用的问题，本实施例提出了一种报文发送方法，处理流程如图3所示，包括：

步骤301、通过对ONU进行流量整形确定限速流量；以及，根据ONU所在网络的带宽，确定ONU的Buffer的值；

步骤302、当经过ONU的报文的发送速度超过ONU的限速流量时，将报文缓存在ONU的缓冲区Buffer中；

步骤303、根据限速流量均匀发送报文。

如图3所示流程在实施时，根据ONU所在网络的带宽，确定ONU的Buffer的值，通常根据带宽确定Buffer要大于指定的Buffer，提高了ONU可分配的Buffer数量，此时，若网络中存在其他用户使用迅雷之类的下载工具时，模拟上网报文PING包被放入Buffer，从而降低丢包率，但是同时，PING包时延会相应增加。在本实施例中，还通过对ONU进行流量整形确定限速流量，以缩短PING包的时延，从而在降低PING包丢包率、减小PING包响应时间上取得较优的效果。

在一个实施例中，较优的，可以选择令牌桶算法控制均匀发送报文，具体地，如果令牌桶中存在令牌，允许发送报文，如果令牌桶中不存在令牌，则不允许发送报文。实施时，还可以选择其他算法，例如，承载均衡算法，流量动态限定算法，采用的算法能够控制发送报文的流量即可，具体采用哪一种算法根据具体情况而定。

采用令牌桶算法时，通常令牌桶有几个参数，一个是令牌桶的更新速率CIR，只影响总的下载速度，基本上不影响PING的结果，一个是令牌桶的总数CBS，不影响PING的结果，只影响初始速度。

令牌桶的控制机制是：基于令牌桶中是否存在令牌来指示什么时候可以发送流量。令牌桶中的每一个令牌都代表一个字节。如果令牌桶中存在令牌，则允许发送流量；而如果令牌桶中不存在令牌，则不允许发送流量。因此，如果突发门限被合理地配置并且令牌桶中有足够的令牌，那么流量就可以以峰值速率发送。

本实施例采用的令牌桶算法的基本过程为：每隔1/r秒，将一个令牌被加入令牌桶中，r为限速流量的值，一个令牌代表一个字节；若令牌到达时，令牌桶已满，丢弃令牌；

当一个n字节的报文到达ONU时，若令牌桶中存在至少n个令牌时，从令牌桶中删除n个令牌，利用删除的n个令牌发送n字节的报文；以及

若令牌桶中少于n个令牌时，确认n字节的报文在流量限制外，丢弃n字节的报文；或者，放入Buffer中，直到令牌桶中累积到n个令牌时发送；或者，对n字节的报文进行标识，利用令牌桶中的令牌发送标识后的n字节的报文，当网络过载时，将标识后的n字节的报文丢弃，n为正整数。

在本实施例中，为ONU设置Buffer(包括上行Buffer和下行Buffer)，能够解决ONU或PON终端自身转发能力不足的问题，保证报文的连续性，即，尽量不丢包。但是，若Buffer过大，实施时，只有将Buffer全部写满以后才会触发中断，进而发送Buffer中存储的报文，会导致时延大大提高。而时延对于网络游戏之类的软件而言非常关键，如果到了1000ms就会出现游戏卡甚至掉线的情况，这是其他用户无法接受的。

为了更清楚明白地描述本实施例的令牌桶算法，现结合附图进行说明，具体请参见图4，可以看到，按规定速率向桶中存放令牌，对需要发送的报文进行分类，当令牌桶中有足够令牌时，直接将报文发送出去，当令牌桶中没有足够令牌时，将报文放入队列，等待令牌桶中有足够令牌再发送。

在一个实施例中，较优的，根据ONU所在网络的带宽，采用如下公式确定ONU的Buffer的值：

Buffer的值＝m*下行最大带宽/1000+n，其中，m是根据终端的下行带宽确定的基数，n是带宽阈值，下行最大带宽及n的单位为比特每秒bps，即bit/s。

在实施中，当网络的下行带宽小于10M时，m取较优值为20，n取较优值为5000，此时，Buffer的值＝20*下行最大带宽(bit/s)/1000+5000；

当网络的下行带宽不小于10M时，m取较优值为15，n取较优值为55000，此时，Buffer的值＝15*下行最大带宽(bit/s)/1000+55000。

上述公式推导出的Buffer的值跟所在网络的限速带宽有关，参见图5的两条流量波动曲线与Buffer的值的关系，可以看出，当Buffer的值符合所在网络环境的需求时，可以使流量波动在Buffer可容忍的范围内，如标识为1的流量波动曲线，如果Buffer的值不符合所在网络环境的需求的话，则会超Buffer的范围，如标识为2的流量波动曲线。

实施时，迅雷等类似工具的下载速度的变化取决于TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)和UDP(User Datagram Protocol，用户数据报协议)的流量控制机制。

TCP采用滑动窗口机制，UDP由应用层控制速率，应用层流量控制机制也是根据确认来动态控制发送速率(三次握手协议也是一种流量控制机制)，如图6所示。

存在端口限速的情况下，协议根据实际丢包行为调节滑动窗口，也就是发送速率。

其中，丢包行为由Buffer深度和丢包策略决定，如果PON终端的实际丢包行为无法使得发送端有效降低丢包率，那么所有流量(包括PING包为代表的上网流量)的丢包率为：丢包率＝(1-端口限制速率)发送速率*100％。图7为ONU上联口的抓包，图8为ONU用户口上的抓包，在图7及图8中，标识为1的是上下行总速率的曲线，标识为2的是下行速率的曲线，标识为3的是上行速率的曲线，参见图7及图8中数据，可以获知，如果发送端不采用Buffer降低发送速率，则当发送速率平均为3M，限速流量为2M时，所有流量的丢包率大概为30％-40％，比率很高，导致大量报文被丢弃，影响上网体验。

在实施时，一种较优的限速方法如图9所示，包括：

步骤901、取消交换Switch芯片上的限速控制；

步骤902、配置ONU工作在整形shape模式下，并配置Buffer为512，限速流量shape rate为500。

在一个实施例中，通常ONU只能在本地配置，随着PON项目的蓬勃发展，这样到本地一台一台的配置不但繁琐而且也不现实，可以通过在OLT上对ONU进行远程控制，来实现上述的功能以解决问题于初始，OLT上的命令包括：

(1)在OLT上给注册过的ONU分配带宽：选择注册过的ONU，为其分配带宽，上行最大值与下行最大值均为20480；

(2)在OLT上把注册过的ONU上的switch芯片限速功能禁用：选择注册过的ONU，查找到switch芯片上的eth_0/1上行接口和eth_0/1下行接口，将两个接口状态设为禁用；

(3)在OLT上把注册过的ONU上的PON MAC芯片的shape功能打开并配置buffer大小：打开已注册的ONU上的shape功能，将Buffer的最大值设置为8000；根据用户的指令将Buffer大小设置为5000；

(4)在OLT上配置注册过的ONU上的PON MAC芯片的shape功能下的流量：本例中设置在800000至6000000之间。

为解决上述技术问题，本发明实施例还提供了一种报文发送装置，具体结构如图10所示，包括：

确定模块1001，用于通过对光网络单元ONU进行流量整形确定所述ONU的限速流量；以及，根据所述ONU所在网络的带宽，确定所述ONU的缓冲区Buffer的值；

缓存模块1002，用于当所述ONU的报文的发送速度超过所述ONU的限速流量时，将所述报文缓存在所述ONU的Buffer中，并根据所述限速流量均匀发送所述报文。

在一个实施例中，如图11所示，确定模块1001可以包括：

第一确定子模块1101，用于利用ONU在本地设置自身的限速流量及Buffer的值；

第二确定子模块1102，用于利用与ONU连接的光线路终端OLT进行远程控制，配置ONU的限速流量及Buffer的值。

在一个实施例中，缓存模块1002可以用于利用令牌桶算法控制均匀发送所述报文；如果令牌桶中存在令牌，允许发送所述报文；如果令牌桶中不存在令牌，则不允许发送所述报文。

在一个实施例中，如图12所示，缓存模块1002可以包括：

令牌管理子模块1201，用于每隔1/r秒，将一个令牌被加入令牌桶中，所述r为限速流量的值，一个令牌代表一个字节；若令牌到达时，令牌桶已满，丢弃所述令牌；

第一处理子模块1202，用于当一个n字节的报文到达所述ONU时，若所述令牌桶中存在至少n个令牌时，从所述令牌桶中删除n个令牌，利用删除的n个令牌发送所述n字节的报文；

第二处理子模块1203，用于当一个n字节的报文到达所述ONU时，若所述令牌桶中少于n个令牌时，确认所述n字节的报文在流量限制外，丢弃所述n字节的报文；或者，放入Buffer中，直到所述令牌桶中累积到n个令牌时发送；或者，对所述n字节的报文进行标识，利用所述令牌桶中的令牌发送标识后的n字节的报文，当网络过载时，将所述标识后的n字节的报文丢弃，所述n为正整数。

在一个实施例中，确定模块1001根据如下公式确定Buffer的值：

Buffer的值＝m*下行最大带宽/1000+n，其中，m是根据终端的下行带宽确定的基数，n是带宽阈值，下行带宽及n的单位为bps。

较优的，在一个实施例中，当所述网络的下行带宽小于10M时，所述Buffer的值＝20*下行最大带宽(bit/s)/1000+5000；当所述网络的下行带宽不小于10M时，所述Buffer的值＝15*下行最大带宽(bit/s)/1000+55000。

通过本发明，当经过光网络单元ONU的报文的发送速度超过所述ONU的限速流量时，将所述报文缓存在所述ONU的缓冲区Buffer中，并根据所述限速流量均匀发送所述报文；其中，通过对所述ONU进行流量整形确定所述限速流量；以及，根据所述ONU所在网络的带宽，确定所述ONU的Buffer的值。解决了现有技术中多用户的网络环境中，部分用户使用P2P业务进行下载时会出现延时过高，甚至大量丢包导致其余用户不能正常上网，严重影响用户使用的问题。在本发明实施例中，通过对ONU进行流量整形确定限速流量，以及设置Buffer，以达到缩短PING包的时延的目的，在降低PING包丢包率、减小PING包响应时间上取得较优的效果。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

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 (10)

1.一种报文发送方法，其特征在于，包括：

当经过光网络单元ONU的报文的发送速度超过所述ONU的限速流量时，将所述报文缓存在所述ONU的缓冲区Buffer中，并根据所述限速流量均匀发送所述报文；

其中，通过对所述ONU进行流量整形确定所述限速流量；以及，根据所述ONU所在网络的带宽，确定所述ONU的Buffer的值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过对所述ONU进行流量整形确定所述限速流量，以及，根据所述ONU所在网络的带宽，确定所述ONU的Buffer的值，包括：

利用所述ONU在本地设置自身的限速流量及Buffer的值；或者

利用与所述ONU连接的光线路终端OLT进行远程控制，配置所述ONU的限速流量及Buffer的值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据所述ONU所在网络的带宽，确定所述ONU的Buffer的值，包括：

所述Buffer的值＝m*下行最大带宽/1000+n，其中，所述m是根据所述终端的下行带宽确定的基数，所述n是带宽阈值，所述下行最大带宽及n的单位为比特每秒bps。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

所述网络的下行带宽小于10M时，所述m取值为20，所述n取值为5000；

所述网络的下行带宽不小于10M时，所述m取值为15，所述n取值为55000。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述ONU的限速流量为500bit/s，所述Buffer的值为512k。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括：

根据所述限速流量均匀发送所述报文，包括：利用令牌桶算法控制均匀发送所述报文；如果令牌桶中存在令牌，允许发送所述报文；如果令牌桶中不存在令牌，则不允许发送所述报文。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述利用令牌桶算法控制均匀发送所述报文，包括：

每隔1/r秒，将一个令牌被加入令牌桶中，所述r为限速流量的值，一个令牌代表一个字节；若令牌到达时，令牌桶已满，丢弃所述令牌；

当一个n字节的报文到达所述ONU时，若所述令牌桶中存在至少n个令牌时，从所述令牌桶中删除n个令牌，利用删除的n个令牌发送所述n字节的报文；以及

若所述令牌桶中少于n个令牌时，确认所述n字节的报文在流量限制外，丢弃所述n字节的报文；或者，放入Buffer中，直到所述令牌桶中累积到n个令牌时发送；或者，对所述n字节的报文进行标识，利用所述令牌桶中的令牌发送标识后的n字节的报文，当网络过载时，将所述标识后的n字节的报文丢弃，所述n为正整数。

8.一种报文发送装置，其特征在于，包括：

确定模块，用于通过对光网络单元ONU进行流量整形确定所述ONU的限速流量；以及，根据所述ONU所在网络的带宽，确定所述ONU的缓冲区Buffer的值；

缓存模块，用于当所述ONU的报文的发送速度超过所述ONU的限速流量时，将所述报文缓存在所述ONU的Buffer中，并根据所述限速流量均匀发送所述报文。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述确定模块包括：

第一确定子模块，用于利用所述ONU在本地设置自身的限速流量及Buffer的值；

第二确定子模块，用于利用与所述ONU连接的光线路终端OLT进行远程控制，配置所述ONU的限速流量及Buffer的值。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述确定模块根据如下公式确定所述Buffer的值：

所述Buffer的值＝m*下行最大带宽/1000+n，其中，所述m是根据所述终端的下行带宽确定的基数，所述n是带宽阈值，所述下行带宽及n的单位为比特每秒bps。

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