CN104053077A - 一种基于onu模块化的无源光网络节能方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于ONU模块化的无源光网络节能方法，属于光通信技术领域。本方法针对现有无源光网络中ONU睡眠方法不能很好解决时延性能与能效性这对矛盾的缺点，提出一种新的提高ONU能量有效性方法，通过建立ONU模块化能耗模型，实现ONU相关模块能够根据网络业务状况，采用不连续收发数据的方式，独立地转入睡眠/唤醒状态，增大了睡眠时间，减少了网络能耗；同时通过双轮询子周期的方式，优先收发实时业务，减少实时业务网络时延，提升网络整体服务质量。相比于其他节能方法，本发明不仅能提升网络整体服务质量，而且能显著降低网络能耗。

Description

一种基于ONU模块化的无源光网络节能方法

技术领域

本发明属于光通信技术领域，涉及一种基于ONU模块化的无源光网络节能方法。

背景技术

近年来，随着电信网络的增加和网络带宽的迅速增长，现有的网络系统所消耗的能量也急剧增多。无论是从阻止全球变暖的角度考虑还是单纯地为了降低运营成本，电信网络的能效性都已经成为一个重要的研究课题。接入网作为电信网络的“最后一公里”，其终极目标为实现光纤到户(FTTH，Fiber To The Home)，相对于电信网络中的城域网和骨干网，需要更多的通信设备，其能源消耗大约占整个电信网络的75％。PON(无源光网络)作为当前最流行的接入网技术，相比于其他接入方式，具有维护简单、接入成本低、能效性更好等优点，已成为我国“FTTH”重要实现技术。然而，随着PON系统的规模越来越大，能耗问题将愈加严重。有效降低PON的能耗可以进一步提升带宽接入的成本效率，从而提高整个通信产业的能效性。

据统计，一个基于IP的光接入网中，光网络单元(ONU)的能耗占60％。可见，提高PON系统中ONU的能量有效性将有效降低接入网的总能耗。ITU-T一直在探索减少ONU能量消耗，提高PON能效性的解决方案。经过研究，ITU-T在2009年形成的ITU-T G.984技术规范中描述了4种提高ONU能效性的方法，即ONU减负、ONU假寐、快速睡眠和深度睡眠，但对采用何种睡眠方案并没有做出具体规定。

目前，提高ONU能效性的方式主要有两类。一类是将ONU整体地转入睡眠/唤醒状态，例如在低负载时将ONU转入睡眠状态，当负载高于某个阈值时，则唤醒ONU收发数据。然而固定的阈值设计并不能较好的适应动态网络的要求，且ONU睡眠/唤醒时间不易控制。为了解决ONU睡眠/唤醒时间控制问题，有学者提出集中式控制ONU睡眠/唤醒时间。如Yan Y等人提出以上行为中心(UCS)和以下行为中心(DCS)两种节能方案，使下行业务只在上行发送的时隙内进行接收，或只有ONU完全没有数据收发时将ONU睡眠，其中DCS的时延更小，而UCS能效性更好，但引入的下行时延较大。为了平衡能效性与时延之间的矛盾，张引发等人提出为各个ONU分别分配收发时隙，在本轮轮询周期分配的时隙内收发业务数据，在无收发任务的时段内进入低功耗的睡眠状态，缓解了下行时延性能恶化问题。

另一类是将ONU中某些功能部件转入睡眠/唤醒状态。据研究，ONU总能耗中有60％-70％是由收发机及周边电路所消耗。因此有效降低收发机及周边电路的能耗，可进一步提高ONU的能效性。如Zhang J等人针对收发机的能耗问题进行了研究，提出根据业务状态动态关闭ONU内的收发模块，从而降低ONU能耗，提高能效性，但其时延性能没有得到有效保障。S.H.Shah Newaz等人进一步讨论了ONU两种能耗级别与四种能耗级别状态下的能耗差异，但仍没有考虑时延与能效性的矛盾。因此，在无源光网络的能效性研究中，如何结合时延性能研究能耗问题，在保证网络服务质量的前提下，进一步降低PON的能耗，仍是目前亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于ONU模块化的无源光网络节能方法，该方法通过将光网络单元模块化，使得各能耗模块能够独立地切换睡眠或唤醒模式，从而在规定时隙内实现不连续地收发数据；同时通过业务区分，采用实时业务优先收发策略，提升网络的整体服务质量。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于ONU模块化的无源光网络节能方法，在该方法中，将光网络单元ONU进行模块化，将ONU划分为上行模块、下行模块及基础模块，通过ONU的模块化，使得ONU相关模块能够根据网络业务状况独立地转入睡眠或唤醒状态，尽可能地增大睡眠时间，减少网络能耗；同时，统计各ONU的实时/非实时业务带宽请求及OLT缓存中将发往各ONU的数据量，按比例为各ONU实时/非实时业务设置保证带宽，同时采用带宽回收策略将轻负载ONU剩余带宽分配给重负载ONU，既保证了带宽按需动态分配，又提高了带宽利用率。

进一步，在本方法中，采用不连续收发数据方式，ONU上/下行模块根据所分配的时隙，在各自的时隙内只发送/接收属于自己的数据，其他时隙则转入睡眠状态，避免了因接收无用数据而造成的能耗。

进一步，在所述方法中，将一个完整的轮询周期分为两个子周期，各子周期长度根据网络中实时/非实时业务负载占总负载的比例确定，前一子周期用于收发实时业务数据，后一子周期用于收发非实时业务数据，从而尽可能地减少实时业务时延，提升网络整体服务质量。

进一步，其中实时业务包括VoIP、IPTV、VOD等时延敏感业务；非实时业务指E-mail、文件下载等对时延不敏感的业务；在每个轮询周期中，先收发实时业务数据，再收发非实时业务数据。

进一步，通过将ONU收发相关种类业务时隙信息加载到GATE帧中，使得ONU各相关模块能够根据时隙信息独立地转入睡眠/唤醒状态，从而实现数据收发与睡眠。

进一步，ONU的模块化能耗模型如下：

$E=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}(P_{\mathrm{ua}}\×T_{\mathrm{ua},i}^n+P_{\mathrm{us}}\×T_{\mathrm{us},i}^n+P_{\mathrm{da}}\×T_{\mathrm{da},i}^n+P_{\mathrm{ds}}\×T_{\mathrm{ds},i}^n+P_{\mathrm{base}}\×T_{\mathrm{cycle}})$

其中：E表示PON中所有ONU的总能耗，N表示轮询周期数，K为ONU个数，P_ua/P_da表示ONU上/下行模块处于工作状态下的功耗，P_us/P_ds表示ONU上/下行模块处于睡眠状态下的功耗，表示ONU_i在第n个轮询周期内上/下行模块处于工作状态的时间，表示ONU_i在第n个轮询周期内上/下行模块处于睡眠状态的时间，P_base表示ONU基础模块的功耗，T_cycle表示轮询周期的长度。

本发明的有益效果在于：本发明提出的基于ONU模块化的无源光网络节能方法能够根据网络业务状况，将ONU相关模块独立转入睡眠/唤醒状态，增大了睡眠时间，降低了网络能耗，提高了网络的能效性。同时由于实时业务得以优先收发，提升了网络整体服务质量。相比于其他节能方法，本发明不仅能提升网络整体服务质量，而且能显著降低网络能耗。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为基于ONU模块化的无源光网络节能方法的流程图；

图2为ONU内部模块结构图；

图3为独立不连续收发数据示意图。

具体实施方式

在本方法中，ONU模块化能耗模型将ONU能耗区分为上行模块，下行模块及基础模块三个能耗模块。优先收发实时业务策略是将业务区分为实时业务和非实时业务，在每个轮询周期内，优先收发实时业务。并且为实现所提方法，使ONU上/下行模块获取相关工作时隙信息，GATE帧被重新做了设计。

ONU模块化能耗模型使ONU不同模块根据业务情况独立地唤醒或睡眠，并使ONU在所分配的时隙内不连续地只接收自己所需要的数据，从而增大睡眠时间，避免了由于接收无用数据而带来的能耗。

为降低睡眠对网络时延性能带来的影响，考虑到不同业务对时延性能要求的差异性，将业务分为实时业务与非实时业务来分析时延性能。其中实时业务包括VoIP、IPTV、VOD等时延敏感业务；非实时业务指E-mail、文件下载等对时延不敏感业务。将每个轮询周期分为双轮询子周期，前一子周期用于收发实时业务，后一子周期用于收发非实时业务，由于实时业务得以优先收发，减少了实时业务时延。

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

本发明在PON网络架构下对ONU进行节能，首先在每个轮询周期开始时，OLT统计各ONU实时/非实时业务的带宽请求及OLT缓存队列中将发往各ONU的实时/非实时业务数据量，然后为各ONU分配实时/非实时业务带宽，进而各ONU按照所分配的带宽时隙信息进行相关数据的收发与睡眠。

一、ONU模块化能耗模型

为进一步增大睡眠时间，提高能效性，使得ONU相关模块能够根据网络业务状况动态地转入睡眠/唤醒状态，本发明将ONU可分为上行模块、下行模块和基础模块。其中，上行模块包括发射机(TX)、串并转换器(SERDES)及其周边电路等；下行模块包括接收机(RX)、SERDES等；基础模块是指ONU上电后，除了上下行模块之外需要一直处于工作状态的部件，包括介质访问控制(MAC)、处理器(NPE and PPE)、交换设备(Ethernet Switch)、时钟(CLK)、电源模块(POWER)、物理层接口(UNI/PHY)和缓存(BUFFER)等，如图2所示。由于收发机及周边电路所消耗的能量占ONU总能耗的主要部分。显然，若网络中仅有上/下行业务时，只唤醒ONU的上/下行模块，让下/上行模块保持睡眠的方案，比上下行模块都被唤醒的传统方案能耗更低。

为此，本发明提出构建一种新的模块化能耗模型，其ONU的能耗公式如式(1)所示：

$E=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}(P_{\mathrm{ua}}\×T_{\mathrm{ua},i}^n+P_{\mathrm{us}}\×T_{\mathrm{us},i}^n+P_{\mathrm{da}}\×T_{\mathrm{da},i}^n+P_{\mathrm{ds}}\×T_{\mathrm{ds},i}^n+P_{\mathrm{base}}\×T_{\mathrm{cycle}})---\left(1\right)$

其中：E表示PON中所有ONU的总能耗，N表示轮询周期数，K为ONU个数，P_ua/P_da表示ONU上/下行模块处于工作状态下的功耗，P_us/P_ds表示ONU上/下行模块处于睡眠状态下的功耗，表示ONU_i在第n个轮询周期内上/下行模块处于工作状态的时间，表示ONU_i在第n个轮询周期内上/下行模块处于睡眠状态的时间，P_base表示ONU基础模块的功耗，T_cycle表示轮询周期的长度。

二、独立不连续收发数据方法

方法中涉及的符号及含义如表1所示：

表1 符号及含义

(1)带宽分配

为提高带宽利用率，方法采用动态带宽分配方式，每个轮询周期内，首先为实时/非实时业务分配基本保证带宽，设为每轮询周期内，所有ONU实时业务的带宽请求占总带宽请求的比例，则在每个轮询周期内上行实时业务基本保证带宽为

同理，设θ为每轮询周期内，OLT将发往各ONU的下行实时业务数据量占总数据量的比例，则每个轮询周期内下行实时业务基本保证带宽为B_θ＝Bⁿ×θ。

①上行带宽分配

各ONU实时业务保证带宽为：

若ONU请求的实时业务带宽小于实时业务保证带宽，即轻负载，则该ONU被授予的实时业务带宽为：

${\mathrm{UB}}_{\mathrm{uRP},i}^n=B_{\mathrm{uRP},i}^n,\mathrm{if}{B}_{\mathrm{uRP},i}^n\≤B_{g,\mathrm{uRP}}^n---\left(3\right)$

此时所有轻负载ONU的剩余带宽为：

$B_{\mathrm{ex},\mathrm{uRP}}^n=\underset{i=1}{\mathrm{\Σ}}(B_{g,\mathrm{uRP}}^n-B_{\mathrm{uRP},i}^n),i\∈\{B_{\mathrm{uRP},i}^n\≤B_{g,\mathrm{uRP}}^n\}---\left(4\right)$

将剩余带宽按比例公平分配给各重负载ONU，每个重负载ONU可得到的额外带宽为：

${\stackrel{\‾}{B}}_{\mathrm{ex},\mathrm{uRP},i}^n=\frac{B_{\mathrm{uRP},i}^n-B_{g,\mathrm{uRP}}^n}{\underset{i=1}{\mathrm{\Σ}}(B_{\mathrm{uRP},i}^n-B_{g,\mathrm{uRP}}^n)}\×B_{\mathrm{ex},\mathrm{uRP}}^n,i\∈\{B_{\mathrm{uRP},i}^n>B_{g,\mathrm{uRP}}^n\}---\left(5\right)$

则授予重负载ONU的带宽为保证带宽与额外带宽之和，即：

${\mathrm{UB}}_{\mathrm{uRP},i}^n={\stackrel{\‾}{B}}_{\mathrm{ex},\mathrm{uRP},i}^n+B_{g,\mathrm{uRP}}^n,\mathrm{if}{B}_{\mathrm{uRP},i}^n>B_{g,\mathrm{uRP}}^n---\left(6\right)$

由上可知，非实时业务总带宽为同理，各ONU最终分配的非实时业务带宽为：

${\mathrm{UB}}_{\mathrm{uNP},i}^n=\left\{\begin{array}{cc}{B}_{\mathrm{uNP},i}^n,\mathrm{if}& B_{\mathrm{uNP},i}^n\≤B_{g,\mathrm{uNP}}^n\\ {\stackrel{\‾}{B}}_{\mathrm{ex},\mathrm{uNP},i}^n+B_{g,\mathrm{unr}}^n,\mathrm{if}& B_{\mathrm{uNP},i}^n>B_{g,\mathrm{uNP}}^n\end{array}\right.---\left(7\right)$

②下行带宽分配

与上行带宽分配相类似，可得到下行带宽分配情况如下：

${\mathrm{DB}}_{\mathrm{dRP},i}^n=\left\{\begin{array}{cc}{B}_{\mathrm{dRP},i}^n,\mathrm{if}& B_{\mathrm{dRP},i}^n\≤B_{g,\mathrm{dRP}}^n\\ {\stackrel{\‾}{B}}_{\mathrm{ex},\mathrm{dRP},i}^n+B_{g,\mathrm{dRP}}^n,f& B_{\mathrm{dRP},i}^n>B_{g,\mathrm{dRP}}^n\end{array}\right.---\left(8\right)$

${\mathrm{DB}}_{\mathrm{dNP},i}^n=\left\{\begin{array}{cc}{B}_{\mathrm{dNP},i}^n,\mathrm{if}& B_{\mathrm{dNP},i}^n\≤B_{g,\mathrm{dNP}}^n\\ {\stackrel{\‾}{B}}_{\mathrm{ex},\mathrm{dNP},i}^n+B_{g,\mathrm{dNP}}^n,\mathrm{if}& B_{\mathrm{dNP},i}^n>B_{g,\mathrm{dNP}}^n\end{array}\right.---\left(9\right)$

其中B_dRP，i/B_dNP，i为OLT缓存的ONU_i实时/非实时业务数据量，是第n周期内允许发往ONU_i的实时/非实时业务数据量。

通过上述带宽分配方法，各ONU之间带宽授予的公平性得以保证，同时剩余带宽的回收实现了带宽资源的有效利用，提高了带宽利用率，使得缓存的数据能够尽快得到发送，减少了时延。

(2)数据收发

完成带宽分配后，为提升实时业务时延性能，将每个轮询周期分为双轮询子周期，其中前一子周期用于收发实时业务，后一子周期用于收发非实时业务。ONU内部的各模块在所分配的时隙内进行相应数据的收发，其他时隙则转入睡眠状态以减少能耗，如图3所示。

为将相关带宽时隙信息通知各ONU，OLT需计算各个时间点并将时间点信息加载到GATE帧中。下面L_R表示REPORT帧长度，T_DBA表示带宽计算时间，T_ov表示ONU模块唤醒时间。

①下行方向

t₁为轮询周期开始时间；

t₂为ONU_i唤醒下行模块接收GATE帧的时间：

$t_2=T_{\mathrm{DBA}}+\frac{{\mathrm{RTT}}_i}{2}-T_{\mathrm{ov}}\left(10\right)$

t₃为ONU_i下行模块接收GATE帧完毕时间：

$t_3=t_2+\frac{L_G}{R_d}---\left(11\right)$

t₄为ONU_i唤醒下行模块接收实时业务的时间：

$t_4=T_{\mathrm{DBA}}+\frac{L_G}{R_d}+\underset{k=1}{\overset{i-1}{\mathrm{\Σ}}}(\frac{{\mathrm{DB}}_{\mathrm{dRP},k}^n}{R_d}+T_g)+\frac{{\mathrm{RTT}}_i}{2}-T_{\mathrm{ov}}---\left(12\right)$

t₆为ONU_i下行模块实时业务接收完毕并转入睡眠的时间：

$t_6=T_{\mathrm{DBA}}+\frac{L_G}{R_d}+\underset{k=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}(\frac{{\mathrm{DB}}_{\mathrm{dRP},k}^n}{R_d}+T_g)+\frac{{\mathrm{RTT}}_i}{2}---\left(13\right)$

t₈为ONU_i唤醒下行模块接收非实时业务时间：

$t_8=T_{\mathrm{DBA}}+\frac{L_G}{R_d}+\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}(\frac{{\mathrm{DB}}_{\mathrm{dRP},k}^n}{R_d}+T_g)+\underset{k=1}{\overset{i-1}{\mathrm{\Σ}}}(\frac{{\mathrm{DB}}_{\mathrm{dNP},k}^n}{R_d}+T_g)+\frac{{\mathrm{RTT}}_i}{2}-T_{\mathrm{ov}}---\left(14\right)$

t₉为ONU_i下行模块接收非实时业务完毕并转入睡眠的时间：

$t_9=T_{\mathrm{DBA}}+\frac{L_G}{R_d}+\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}(\frac{{\mathrm{DB}}_{\mathrm{dRP},k}^n}{R_d}+T_g)+\underset{k=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}(\frac{{\mathrm{DB}}_{\mathrm{dNP},k}^n}{R_d}+T_g)+\frac{{\mathrm{RTT}}_i}{2}---\left(15\right)$

由此可得到第n个周期内ONU_i下行模块的工作时间为：

$T_{\mathrm{da},i}^n=\frac{L_G+{\mathrm{DB}}_{\mathrm{dRP},i}^n+{\mathrm{DB}}_{\mathrm{dNP},i}^n}{R_d}+{3T}_{\mathrm{ov}}---\left(16\right)$

则第n个周期内ONU_i下行模块的睡眠时间为：

$T_{\mathrm{ds},i}^n{=T}_{\mathrm{cycle}}-T_{\mathrm{da},i}^n---\left(17\right)$

可得所有ONU下行模块的能耗：

$E_d=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}(P_{\mathrm{da}}\×T_{\mathrm{da},i}^n+P_{\mathrm{ds}}\×T_{\mathrm{ds},i}^n)---\left(18\right)$

②上行方向

t₅为ONU_i唤醒上行模块发送实时业务时间：

$t_5=T_{\mathrm{DBA}}+\frac{L_G}{R_d}+\underset{k=1}{\overset{i-1}{\mathrm{\Σ}}}(\frac{{\mathrm{UB}}_{\mathrm{uRP},k}^n}{R_u}+T_g)+\frac{{\mathrm{RTT}}_i}{2}-T_{\mathrm{ov}}---\left(19\right)$

t₇为ONU_i上行模块实时业务发送完毕并转入睡眠的时间：

$t_7=T_{\mathrm{DBA}}+\frac{L_G}{R_d}+\underset{k=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}(\frac{{\mathrm{UB}}_{\mathrm{uRP},k}^n}{R_u}+T_g)-\frac{{\mathrm{RTT}}_i}{2}---\left(20\right)$

t₁₀为ONU_i唤醒上行模块发送非实时业务时间：

$t_{10}=T_{\mathrm{DBA}}+\frac{L_G}{R_d}+\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}(\frac{{\mathrm{UB}}_{\mathrm{uRP},k}^n}{R_u}+T_g)+\underset{k=1}{\overset{i-1}{\mathrm{\Σ}}}(\frac{{\mathrm{UB}}_{\mathrm{uNP},k}^n}{R_u}+\frac{L_R}{R_u}+T_g)-\frac{{\mathrm{RTT}}_i}{2}-T_{\mathrm{ov}}---\left(21\right)$

t₁₁为ONU_i上行模块非实时业务发送完毕并转入睡眠的时间：

$t_{11}=T_{\mathrm{DBA}}+\frac{L_G}{R_d}+\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}(\frac{{\mathrm{UB}}_{\mathrm{uRP},k}^n}{R_u}+T_g)+\underset{k=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}(\frac{U{B}_{\mathrm{uNP},k}^n}{R_u}+\frac{L_R}{R_u}+T_g)-\frac{{\mathrm{RTT}}_i}{2}---\left(22\right)$

第n个周期内ONU_i上行模块的工作时间为：

$T_{\mathrm{ua},i}^n=\frac{L_R+{\mathrm{UB}}_{\mathrm{uRP},i}^n+{\mathrm{UB}}_{\mathrm{uNP},i}^n}{R_u}+{2T}_{\mathrm{ov}}---\left(23\right)$

则第n个周期内ONU_i上行模块的睡眠时间为：

$T_{\mathrm{us},i}^n{=T}_{\mathrm{cycle}}-T_{\mathrm{ua},i}^n---\left(24\right)$

可得所有ONU上行模块的能耗：

$E_u=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}(P_{\mathrm{ua}}\×T_{\mathrm{ua},i}^n+P_{\mathrm{us}}\×T_{\mathrm{us},i}^n)---\left(25\right)$

(3)GATE帧设计

由于普通PON系统上行采用TDMA方式，下行采用广播方式，因此普通GATE帧只包含各ONU上行开始时间与上行长度信息，为实现所提方法，使ONU上/下行模块得到相关工作时隙信息，需重新设计GATE帧。因此可在802.3ah规定的多点控制协议(MPCP)帧基本结构与框架下，在GATE帧中添加ONU上/下行时隙信息，从而使得ONU在接收到GATE帧后，可以得到与各模块相关的时隙信息，修改后结构如表2。

表2 修改后的GATE帧结构

如图1所示，本发明详细步骤如下：

Step1：每周期开始时，OLT统计各ONU实时/非实时业务带宽请求及OLT缓存队列中将发往各ONU的实时/非实时业务数据量；

Step2：分配各ONU实时/非实时业务带宽。考虑到ONU之间的公平性，为各ONU设置保证带宽；采用剩余带宽回收策略，并将剩余带宽分配给重负载ONU，提高带宽利用率。

Step3：ONU进行相关数据的收发与睡眠。在前一子周期收发实时业务，后一子周期收发非实时业务。ONU相关模块在所分配的时隙内收发数据，其他时隙则转入睡眠状态。

Step4：完成一个轮询周期的数据收发，回到Step1。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种基于ONU模块化的无源光网络节能方法，其特征在于：在该方法中，将光网络单元ONU进行模块化，将ONU划分为上行模块、下行模块及基础模块，通过ONU的模块化，使得ONU相关模块能够根据网络业务状况独立地转入睡眠或唤醒状态，尽可能地增大睡眠时间，减少网络能耗；同时，统计各ONU的实时/非实时业务带宽请求及OLT缓存中将发往各ONU的数据量，按比例为各ONU实时/非实时业务设置保证带宽，同时采用带宽回收策略将轻负载ONU剩余带宽分配给重负载ONU，既保证了带宽按需动态分配，又提高了带宽利用率。

2.根据权利要求1所述的一种基于ONU模块化的无源光网络节能方法，其特征在于：采用不连续收发数据方式，ONU上/下行模块根据所分配的时隙，在各自的时隙内只发送/接收属于自己的数据，其他时隙则转入睡眠状态，避免了因接收无用数据而造成的能耗。

3.根据权利要求1所述的一种基于ONU模块化的无源光网络节能方法，其特征在于：在所述方法中，将一个完整的轮询周期分为两个子周期，各子周期长度根据网络中实时/非实时业务负载占总负载的比例确定，前一子周期用于收发实时业务数据，后一子周期用于收发非实时业务数据，从而尽可能地减少实时业务时延，提升网络整体服务质量。

4.根据权利要求3所述的一种基于ONU模块化的无源光网络节能方法，其特征在于：其中实时业务包括VoIP、IPTV、VOD等时延敏感业务；非实时业务指E-mail、文件下载等对时延不敏感的业务；在每个轮询周期中，先收发实时业务数据，再收发非实时业务数据。

5.根据权利要求1所述的一种基于ONU模块化的无源光网络节能方法，其特征在于：通过将ONU收发相关种类业务时隙信息加载到GATE帧中，使得ONU各相关模块能够根据时隙信息独立地转入睡眠/唤醒状态，从而实现数据收发与睡眠。

6.根据权利要求1所述的一种基于ONU模块化的无源光网络节能方法，其特征在于：ONU的模块化能耗模型如下：

$E=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}(P_{\mathrm{ua}}\×T_{\mathrm{ua},i}^n+P_{\mathrm{us}}\×T_{\mathrm{us},i}^n+P_{\mathrm{da}}\×T_{\mathrm{da},i}^n+P_{\mathrm{ds}}\×T_{\mathrm{ds},i}^n+P_{\mathrm{base}}\×T_{\mathrm{cycle}})$

其中：E表示PON中所有ONU的总能耗，N表示轮询周期数，K为ONU个数，P_ua/P_da表示ONU上/下行模块处于工作状态下的功耗，P_us/P_ds表示ONU上/下行模块处于睡眠状态下的功耗，表示ONU_i在第n个轮询周期内上/下行模块处于工作状态的时间，表示ONU_i在第n个轮询周期内上/下行模块处于睡眠状态的时间，P_base表示ONU基础模块的功耗，T_cycle表示轮询周期的长度。