CN105025400A - 无源光网络(pon)中的概率性带宽控制 - Google Patents

无源光网络(pon)中的概率性带宽控制 Download PDF

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Abstract

本公开涉及无源光网络(PON)中的概率性带宽控制，实施方式提供了用于概率性报告模式的系统和方法，其中，仅当ONU具有要发送的数据时，光网络单元(ONU)发送REPORT消息。从ONU缺失的REPORT消息通过光线路终端(OLT)被视为指示在ONU处传输的数据缺失。在另一方面中，实施方式包括用于非请求突发模式的系统和方法，其中，ONU可被配置为以非请求的方式在上行中传输数据。非请求突发模式包括确保由于ONU之间的潜在冲突不会丢失数据的机制。

Description

无源光网络(PON)中的概率性带宽控制
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年4月18日提交的美国临时申请第61/981,529号和于2014年5月29日提交的美国专利申请第14/290,468号的权益，其全部内容通过引用结合于本文中。
技术领域
本公开大体涉及在无源光网络(PON)系统中降低延迟并且提高能量效率。
背景技术
现有的无源光网络(PON)系统采用周期性轮询报告方案，其中，GATE消息在下行(downstream，下游)中不断通过光线路终端(OLT)传输并且对应的REPORT消息在上行(upstream，上游)中不断被对向的光网络单元(ONU)，甚至通过没有上行数据流量(闲置的ONU)的ONU进行传输。尽管GATE/REPORT消息的上行/上行传输时间相对较短，但是传输仍然可以消耗相当数量的带宽和电力，尤其在存在多个ONU时。
发明内容
本公开提供了一种光网络单元(ONU)，包括：存储器，被配置为存储逻辑指令；以及处理器电路，通过执行所述逻辑指令被配置为：从光线路终端(OLT)接收GATE消息；确定所述GATE消息是否包括广播逻辑链路标识符(LLID)或多播逻辑链路标识符；以及如果所述GATE消息包括所述广播逻辑链路标识符或所述多播逻辑链路标识符，则当启用概率性报告(PR)模式并且数据能够用于所述光网络单元处的上行传输时，响应于所述GATE消息将REPORT消息传输至所述光线路终端。
在上述光网络单元中，所述多播逻辑链路标识符对应于包括所述光网络单元的多播组。
在上述光网络单元中，所述处理器电路被进一步配置为：确定所述GATE消息是否包括单播逻辑链路标识符；如果所述GATE消息包括所述单播逻辑链路标识符，则确定所述GATE消息的报告标志是否被设置；以及如果所述GATE消息的所述报告标志不被设置，若所述概率性报告模式被禁用则在所述光网络单元处启用所述概率性报告模式；以及当所述数据能够用于所述光网络单元处的上行传输时，响应于所述GATE消息，将所述REPORT消息传输至所述光线路终端。
在上述光网络单元中，所述处理器电路被进一步配置为：如果所述GATE消息的所述报告标志被设置，若所述概率性报告模式被启用则在所述光网络单元处禁用所述概率性报告模式；以及响应于所述GATE消息，将所述REPORT消息传输至所述光线路终端。
在上述光网络单元中，如果所述GATE消息的所述报告标志被设置，则所述处理器电路被配置为无论所述数据是否能够用于所述光网络单元处的上行传输，均将所述REPORT消息传输至所述光线路终端。
在上述光网络单元中，所述处理器电路被配置为响应于所述GATE消息，在所述光网络单元处设置所述概率性报告模式。
在上述光网络单元中，所述处理器电路被配置为独立于所述光线路终端而在所述光网络单元处设置所述概率性报告模式。
在上述光网络单元中，所述处理器电路被配置为基于当日时间在所述光网络单元处设置所述概率性报告模式。
本公开提供了一种通过共享光学介质连接至多个光网络单元(ONU)的光线路终端(OLT)，包括：存储器，被配置为存储逻辑指令；以及处理器电路，通过执行所述指令被配置为：从所述多个光网络单元中的第一光网络单元检测第一非请求数据突发；响应于检测到所述第一非请求数据突发而广播TX REFRAIN消息，所述TX REFRAIN消息指示所述多个光网络单元中的其他光网络单元以抑制传输；以及在所述非请求数据突发结束时广播TX RESUME消息。
在上述光线路终端中，所述处理器电路被进一步配置为：检测所述共享光学介质上的闲置状态；以及响应于所述闲置状态，暂停所述共享光学介质上的GATE消息的传输。
在上述光线路终端中，所述处理器电路被进一步配置为：检测所述多个光网络单元中的第二光网络单元的第二非请求突发与所述多个光网络单元中的第三光网络单元的第三非请求突发之间的冲突；响应于检测到所述冲突而广播TX SUSPEND消息，所述TX SUSPEND消息指示所述多个光网络单元以抑制传输；以及广播BACK-OFF和RETRY消息，指示所述多个光网络单元以在随机退避后尝试传输。
在上述光线路终端中，所述处理器电路被进一步配置为：从所述多个光网络单元中的第二光网络单元检测第二非请求数据突发；响应于检测到所述第二非请求数据突发而广播TX REFRAIN消息，所述TX REFRAIN消息指示所述多个光网络单元中的其他光网络单元以抑制传输；以及将TX SUSPEND消息传输至所述第二光网络单元，所述TX SUSPEND消息指示所述第二光网络单元以暂停所述第二非请求数据突发的传输。
在上述光线路终端中，所述TX SUSPEND消息指示所述非请求数据突发的数据包边界或字节边界，所述第二光网络单元在所述数据包边界或字节边界处暂停传输。
在上述光线路终端中，所述处理器电路进一步被配置为：在所述TXSUSPEND消息的所述传输后将GATE消息发送至第三光网络单元；响应于所述GATE消息，从所述第三光网络单元接收REPORT消息；以及将TX RESUME消息发送至所述第二光网络单元，所述TX RESUME消息指示所述第二光网络单元以恢复所述第二非请求数据突发的传输。
本公开还提供了一种通过共享光学介质连接至多个光网络单元(ONU)的光线路终端(OLT)，包括：存储器，被配置为存储逻辑指令；以及处理器电路，通过执行所述逻辑指令被配置为：确定所述多个光网络单元中的第一光网络单元的上行活动等级；以及将第一单播GATE消息传输至所述第一光网络单元，所述第一单播GATE消息被配置为响应于所述第一光网络单元的所确定的上行活动等级来设置所述第一光网络单元的报告模式。
在上述光线路终端中，所述第一单播GATE消息被配置为当所述第一光网络单元的所述上行活动等级低于阈值时，将所述第一光网络单元的所述报告模式设置为概率性报告(PR)模式，并且当所述第一光网络单元的所述上行活动等级高于所述阈值时将所述第一光网络单元的所述报告模式设置为周期性轮询模式。
在上述光线路终端中，所述第一单播GATE消息被配置为当所述第一光网络单元的所述上行活动等级低于阈值时，将所述第一光网络单元的所述报告模式设置为非请求突发模式，并且当所述第一光网络单元的所述上行活动等级高于所述阈值时，将所述第一光网络单元的所述报告模式设置为周期性轮询模式。
在上述光线路终端中，所述处理器电路被进一步配置为：确定当日时间；以及将第二单播GATE消息传输至所述多个光网络单元中的第二光网络单元，所述第二单播消息被配置为响应于所述当日时间来设置所述第二光网络单元的所述报告模式。
在上述光线路终端中，所述处理器电路被进一步配置为：确定所述多个光网络单元中的第二光网络单元的上行流量的优先级；以及将第二单播GATE消息传输至所述多个光网络单元中的第二光网络单元，所述第二单播消息被配置为响应于所述第二光网络单元的上行流量的所述优先级来设置所述第二光网络单元的所述报告模式。
在上述光线路终端中，所述第一光网络单元的所述上行活动等级对应于与所述第一光网络单元相关联的多个逻辑链路标识符(LLID)中的第一逻辑链路标识符，并且其中，所述第一单播GATE消息被配置为设置所述第一光网络单元的所述报告模式以仅用于所述第一逻辑链路标识符。
附图说明
结合到本文中且构成说明书的一部分的附图示出了本公开内容，并且结合本描述进一步用于说明本公开内容的原理并且使相关领域中的技术人员能够实施和使用本公开内容。
图1示出了其中可实施或实践实施方式的示例性无源光网络(PON)。
图2示出了根据周期性轮询模式的PON的操作。
图3示出了由光网络单元(ONU)传输REPORT消息的示例性上行突发。
图4示出了根据实施方式的示例性过程。
图5示出了根据实施方式的另一个示例性过程。
图6示出了根据实施方式的ONU的示例性组合。
图7示出了根据实施方式的为共享GATE消息分配的示例性上行窗口。
图8示出了根据实施方式的减少为共享GATE消息分配的上行窗口的示例性方案。
图9示出了根据周期性轮询模式的PON的操作。
图10示出了根据实施方式的PON的示例性操作。
图11示出了根据实施方式的PON的示例性操作。
图12示出了根据实施方式的PON的示例性操作。
将参考附图描述本公开内容。通常，附图中首次出现的元素经常由对应参考标号中的最左侧的数字表示。
具体实施方式
为了此讨论，术语“模块”应当理解为包括软件、固件和硬件(诸如，一个或多个电路、微芯片、处理器或设备或者其任何组合)中的至少一个以及它们的任何组合。此外，应当理解的是，每个模块均可包括实际装置内一个或多个组件，并且形成所述模块的一部分的每个组件可以协作地或独立地形成模块的一部分的任何其他组件行使功能。相反，本文中所描述的多个模块可以表示实际装置内的单个组件。进一步地，模块内的组件可以在单个装置中或者以有线或无线的方式分布于多个装置中。
为了此讨论，术语“处理器电路”应理解为包括一个或多个电路、处理器或其组合。例如，电路可以包括模拟电路、数字电路、状态机逻辑、其他结构的电子硬件或者其组合。处理器可以包括微处理器、数字信号处理器(DSP)或者其他硬件处理器。处理器可以是使用根据本文中所描述的实施方式的对应功能的指令“难以编码”的。可替代地，当由处理器执行指令时，处理器可以访问内部存储器或外部存储器以提取存储在存储器中的指令，执行与处理器相关联的对应功能。
仅为了描述，本文中使用了以太网无源光网络(EPON)术语。如基于本文中的教导本技术领域中的人员应当理解的，本公开内容同样地应用其他无源光网络(PON)技术，例如包括吉比特无源光网络(GPON)和宽带无源光网络(BPON)。
图1示出了其中可以实践或实现实施方式的示例性PON 100。示例性PON 100被提供为仅用于说明的目的并不旨在限制实施方式。如图1中所示，示例性PON 100包括OLT 102和多个光网络单元(ONU)104a、104b和104c。
ONU 104a、104b和104c经由各自的光链路114a、114b和114c、分光器112和共享光链路110耦接至OLT 102。ONU 104a、104b和104c各自均可以用作一个或多个用户装置。例如，如图所示，ONU 104a用作多个用户装置116a，ONU 104b用作单个用户装置116以及ONU 104c用作多个用户装置116c。
在一种实施方式中，在没有限制的情况下，OLT 102包括处理器电路102、存储器108和光收发器122。为了执行本文中所描述的OLT功能，存储器108可以存储由处理器电路106执行的逻辑指令。光收发器122包括通过光链路110进行传送和接收光信号的光发送器和接收器。类似地，在实施方式中，在没有限制的情况下，每个ONU 104a、104b和104c均可包括处理器电路120、存储器118和光收发器124。为了执行本文中所描述的ONU功能，存储器118可以存储由处理器电路120执行的逻辑指令。
现今，大部分PON部署实施时分多址(TDMA)以允许多个ONU共享用于与OLT通信的上行光链路(例如，共享光链路110)。具体地，如图2中所示，实施周期性轮询方案以分配上行时间许可给ONU。仅为了说明的目的，周期性轮询方案针对示例性PON 100被示出在图2中。然而，这不应被用于限制本文所描述的实施方式。
如图2中所示，在下行中，OLT 102分别周期性地将GATE消息202a、202b和202c发送至ONU 104a、104b和104c。每个GATE消息均包括预期ONU的单播逻辑链路标识(LLID)，并且指示由上行传输开始时间和上行传输持续时间所定义的上行时间许可。响应于GATE消息，ONU根据上行时间许可传输由REPORT消息跟随的数据突发。例如，ONU 104a通过传输由REPORT消息206a跟随的数据突发204a来响应GATE消息202a。类似地，ONU 104b通过传输由REPORT消息206b跟随的数据突发204b来响应GATE消息202b等。
REPORT消息向OLT指示保留的要在ONU处发送的数据量(例如，字节)，并且不管ONU是否具有任何保留数据通常都被发送。如果ONU具有要发送的保留数据，则发送至ONU的随后的GATE消息指定上行时间许可足够大(达到最大的上行时间许可大小)以容纳从ONU传输至OLT的保留数据。否则，随后的GATE消息指定上行时间许可仅足够大以容纳从ONU发送至OLT的另一REPORT消息。
此周期性轮询报告方案的重要性在于，即使当ONU没有上行数据流量(闲置ONU)时，GATE消息也在下行中不断地被传输并且对应的REPORT消息在上行中不断地被传输。当GATE/REPORT消息的下行/上行传输时间相对较短时，尤其在存在多个ONU时，该传输可能消耗相当数量的带宽和电力。这还因为上行REPORT消息具有如下将描述的图3中所示的明显的突发开销。
图3示出了由ONU传输REPORT消息的示例性上行突发。如图3中所示，上行突发包括激光开启时间TON 302、自动增益控制(AGC)时间TAGC 304、时钟与数据恢复(CDR)时间TCDR 306、REPORT消息传输时间308和激光关闭时间TOFF 310。在TAGC 204和TCDR 306期间，ONU传输允许OLT适当地接收在时间208期间随后传输的REPORT消息的同步前导。如图3中所示，同步前导的传输时间可以大于REPORT消息本身的传输时间308，从而导致在上行中与REPORT消息的发送相关联的非常大的开销(在带宽和电力方面)。类似地，OLT在处理功率方面引发用于接收和处理REPORT消息的很大成本。
随着闲置的ONU的服务消耗周期性轮询中的大量资源，PON系统的性能可能被降级，且活跃的ONU经历更高延迟。如以下进一步描述，实施方式提供了用于概率性报告模式的系统和方法，其中，当ONU具有要发送数据时，ONU发送REPORT消息。从ONU缺失的REPORT消息通过OLT被视为表示在ONU处传输的数据缺失。在另一方面中，实施方式包括用于非请求(unsolicited，主动)突发模式的系统和方法，其中，ONU可被配置为在上行非请求中传输数据，即，在不响应于专用GATE消息或共享GATE消息的情况下。如以下进一步描述，非请求突发模式包括确保由于ONU之间的潜在冲突而不会丢失数据的机制。
现将参考图4至图8描述概率性报告模式。在概率性报告模式中，OLT暂停(suspend，挂起)PON中的一个或多个或所有ONU的周期性轮询。相反，OLT在下行中周期性地产生和传输共享GATE消息。不同于周期性轮询中使用的GATE消息(该GATE消息是引导至单个具体LLID的单播消息并且仅通过与具体LLID相关联的ONU读取)，该共享GATE消息包括广播LLID并且因此由PON中的所有ONU读取。在实施方式中，共享GATE消息指定共享上行时间许可(上行传输时间、上行传输持续时间)，在该共享上行时间许可期间接收共享GATE消息的任何ONU均可以使用REPORT消息进行响应。例如，这可以包括之前为闲置但是现在具有要传输的数据的ONU。ONU可以在不需要调度REPORT消息的专用GATE消息的情况下，在共享上行时间许可中传输REPORT消息。
图4示出了根据实施方式的示例性过程400。提供的示例性过程400仅用于说明的目的，并不旨在限制实施方式。示例性过程400可以通过ONU执行(诸如ONU 104a、104b或104c)在PON中实施周期性报告模式。应注意的是，OLT可以在实施概率性报告的同时对一些ONU继续执行周期性轮询。示例性过程400在该PON中对应于由ONU执行的过程。
如图4中所示，过程400在步骤402中开始，该步骤402包括等待接收GATE消息。当GATE消息被接收时，过程400进入步骤404，其包括确定GATE消息是否包括单播或广播LLID类型。如果GATE消息包括单播LLID(以及单播LLID与ONU相关联)，则过程400进入步骤406，其包括响应于GATE消息来发送REPORT消息。由于OLT的周期性轮询，这对应于GATE消息的情况。不管ONU是否具有在上行中要传输的数据，该ONU都发送REPORT消息。
否则，如果GATE消息包括广播LLID，则过程400进入步骤408，其包括确定数据是否存在于传输至OLT的上行中。如果不存在(例如，ONU是闲置的)，则过程400返回至步骤402。否则，如果数据存在，则过程400进入步骤406，其包括响应于GATE消息来发送REPORT消息。这根据概率性报告模式对应于GATE消息是共享GATE消息时。REPORT消息在通过共享GATE消息指定的共享上行时间许可中被发送。
根据过程400，如果OLT暂停对ONU的周期性轮询，则闲置的ONU不发送任何REPORT消息。因此，可以明显节省轮询和报告资源。并且在ONU通常为闲置的情况下，共享上行时间许可中的REPORT消息之间的冲突概率非常低。然而，即使OLT已经意识到它本身的队列状态并且打算为它发布传输其数据的专用许可，占用的ONU(具有队列数据的ONU)也将响应每一个共享GATE消息。这尤其在存在多个占用的ONU时可能是效率低的，使得REPORT冲突的概率增加。
在另一实施方式中，OLT可以如所期望那样限制向ONU的子集的概率性报告。例如，OLT在概率性报告模式中仅可以配置闲置的ONU或者具有低上行流量的ONU。因此，只有该配置的ONU将响应共享GATE消息。在实施方式中，ONU保持概率性报告模式状态，其可以设置为真/假以启用/禁用在ONU处的概率性报告模式。在另一实施方式中，OLT使用GATE消息的字段以将报告标志发信号至ONU。当报告标志被设置时(例如，为1)，ONU在周期性轮询模式中操作并且如果之前被启用，则禁用概率性报告模式。否则，当报告标志不被设置时，ONU在概率性报告模式中操作并且如果之前被禁用，则启用概率性报告模式。
图5示出了根据实施方式的示例性过程500。提供的示例性过程500仅用于说明的目的，并不旨在限制实施方式。如以上所描述，示例性过程500可以通过ONU执行(诸如ONU 104a、104b或104c)在PON中实施周期性报告。
如图5中所示，过程500在步骤502中开始，该步骤502包括设置ONU的概率性报告模式状态(PR_模式)为假(否)以在ONU处禁用概率性报告模式。随后，过程500进入步骤504，其包括等待从OLT接收GATE消息。
当GATE消息被接收时，过程500进入步骤506，其包括确定GATE消息是否包括单播或广播LLID类型。在又一实施方式中，如以下进一步描述，共享GATE消息可以具有取代或者除广播LLID之外的多播LLID类型，并且因此步骤506包括确定GATE消息是不是单播对广播或多播。在又一实施方式中，步骤506进一步包括使用单播或广播GATE消息以保持其MPCP(多点控制协议)时钟同步。
如果GATE消息包括单播LLID(以及单播LLID与ONU相关联)，则过程500进入步骤508，其包括确定GATE消息的报告标志是否被设置。在实施方式中，报告标志在GATE消息的Force_report字段中被信号发送。在EPON标准中，当在GATE消息中设置Force_report时，需要ONU在对应的许可中发射REPORT消息。
如果报告标志被设置(Force_report＝是)，则过程500进入步骤512，其包括如果PR模式被启用，则将ONU的PR_模式设置为假以禁用在ONU处的概率性报告模式。然后，过程500进入步骤516，其包括响应于GATE消息，在返回至步骤504之前将REPORT消息传输至OLT。应注意的是，在此情况下，无论ONU是否具有可用于上行传输至OLT的数据，ONU都传输REPORT消息。
如果报告标志不被设置(Force_report＝否)，则过程500进入步骤514，其包括如果PR模式被禁用，则将ONU的PR_模式设置为真以在ONU处启用概率性报告模式。然后，过程500进入步骤518，其包括确定数据是否可用于ONU处的上行传输。如果是这样，过程500进入步骤516，其包括响应于GATE消息，在返回至步骤504之前发送REPORT消息。否则，处理500返回步骤504。
返回至步骤506，如果GATE消息包括广播(或多播)LLID，则过程500进入步骤510，其包括通过检查PR_模式状态来确定ONU的概率性报告模式是不是被启用或者禁用。如果概率性报告模式被禁用(PR_模式为假)，则过程500返回至步骤504。否则，过程500进入步骤518，其中如以上所描述，ONU确定是否其具有可用于上行传输的数据。
根据示例性过程400和500，在概率性报告模式中操作的闲置ONU将不会把任何REPORT消息传输至OLT。在实施方式中，为容纳MPCP保持活动机制，ONU可以进一步被配置为周期性地传输REPORT消息。仅作为MPCP保持活动机制的目的所需，REPORT消息可以以非常低的速率传输。
根据实施方式，OLT可以在由共享GATE消息分配的相同上行窗口中检测由不同ONU传输的REPORT消息之间的冲突。例如，冲突可以在OLT处导致损坏的REPORT消息。在实施方式中，当OLT检测到过度的冲突(例如，具有冲突的N个持续时隙)时，OLT可以将一些ONU切换至周期性轮询模式以允许它们在上行中传输它们的队列数据。类似地，如果冲突较低，则OLT可以为概率性报告配置更多的ONU。
如以上所描述，在示例性过程500中，ONU响应于通过OLT传输的单播GATE消息设置(启用/禁用)它自己的概率性报告模式。因此，OLT在概率性报告模式中控制ONU的构造。然而，实施方式并不限于此。例如，在其他实施方式中，ONU可以独立于OLT而设置ONU的概率性报告模式。例如，ONU可以检查其自己的上行传输队列并且相应地设置其概率性报告模式。然后，ONU可以停止响应于来自OLT的单播GATE消息以信号告知OLT其进入概率性报告模式，并且作为响应，OLT可以暂停对ONU的周期性轮询。在另一实施方式中，ONU可以基于当日时间(time of day，一天中的时间)或者基于当前流量类型来设置其概率性报告模式。
如上所述，在其他实施方式中，可以使用多播GATE消息执行用于在PON中启用概率性报告的示例性过程400和示例性过程500。不同于对于PON中的所有ONU可见的广播GATE消息，多播GATE消息可被配置为仅由PON中的ONU的子集接收，其中，ONU的子集与GATE消息的多播LLID相关联。
在实施方式中，使用多播共享GATE消息允许将PON中的ONU池分为几个组，使得每个组仅响应其各自的多播共享GATE消息。这在图6中被示出，该图示出了示例性PON 600，包括OLT 102和多个ONU 104a-e。在实施方式中，例如，ONU 104a、104b和104d被分配第一多播LLID以形成第一组，以及ONU 104c和104e被分配第二多播LLID以形成第二组。应注意的是，根据实施方式ONU可以属于一个或多个组。
在实施方式中，OLT 102周期性地传输具有第一多播LLID的GATE消息以及具有第二多播LLID的GATE消息。具有第一多播LLID的GATE消息可以由属于第一组的ONU 104a、104b和104d(当它们各自的概率性报告模式被启用时)进行响应，并且具有第二多播LLID的GATE消息可以由属于第二组的ONU 104c和104e(当它们各自的概率性报告模式被启用时)进行响应。在实施方式中，GATE消息的两种类型以相同的速率传输。在另一实施方式中，GATE消息的两种类型可以以不同的速率传输。例如，在实施方式中，第一组可对应于服务的第一种类(例如，视频)，并且第二组可对应于服务的第二种类(例如，数据)。因此，具有第一多播LLID的GATE消息可以以比具有第二多播LLID的GATE消息更高的速率发布。
通过减少可以响应给定共享GATE消息的ONU的数量，PON中冲突的概率性被减少。使用多播共享GATE消息的另一个优势在于多播GATE消息如同用于另一ONU的常规专用GATE消息一般出现于遗留ONU。因此，遗留ONU将简单地忽略此消息。相反，遗留ONU可以理解广播LLID，并且因此将在没有合理地处理它的能力的情况下读取广播共享GATE消息。
在另一实施方式中，多播共享GATE消息可以基于到达OLT的距离而被用于分开概率性报告ONU池，允许减少响应于共享GATE消息所需要保留的上行窗口。参照图7和图8在以下描述中示出了此种情况。
图7是示出响应于共享GATE消息708所保留的上行窗口710的实例700。仅为了说明，假设PON包括OLT 702、近ONU 704和远ONU 706。PON还可以包括图7中未示出的其他ONU。ONU 704被假设为从可用的ONU中在距离上最接近OLT 702，以及ONU 706被假设为从可用的ONU中在距离上距OLT 702最远。换言之，ONU 704和706对应于在所有可用的ONU中具有最大往返时间(RTT)差异的ONU对。
如图7中所示，OLT 102将共享GATE消息708同时传输至ONU 704和ONU 706。共享GATE消息708可以为广播或多播。因为更靠近OLT702，ONU 704在ONU 706之前接收GATE消息708。如果ONU 704具有要传输的数据，则ONU 704将响应于GATE消息708来传输REPORT消息。来自ONU 704的REPORT消息将在最小RTT 712(对应于OLT 702与ONU 704之间的RTT)之后通过OLT 702从GATE消息708的传输中接收。类似地，如果ONU 706具有要传输的数据，则ONU 706将传输REPORT消息，其将在最大RTTR 714(对应于OLT 702与ONU 706之间的RTT)之后通过OLT 702从GATE消息708的传输中接收。
因为ONU 704和ONU 706中的任何一个或两者可响应GATE消息708，如图7中所示，OLT 702必须确保所分配的窗口710通常等于W＝REPORT时隙大小+(最大RTT-最小RTT)。换言之，所分配的窗口710必须达到PON中的最大RTT差异。应注意的是，该实例假设ONU 704和706在它们的本机MPCP时钟的相同值处开始它们各自的REPORT消息的传输，使得由于不同的传播延迟，REPORT消息在不同的时间到达。
然而，由于响应于GATE消息，ONU 704和ONU 706不可能一直具有要传输的数据，因此通过此保留方法可能浪费带宽。例如，在一些情况下，响应于GATE消息只有一个ONU可具有要传输的数据。但是，响应于GATE消息，该方法将仍然分配很大的窗口以适应ONU 704和ONU 706均传输的情况。
在实施方式中，为了减少需要为共享GATE消息而保留的上行窗口，PON中的ONU基于到OLT的距离被分为多个组，并且多播LLID被分配给每一个组。OLT为每一个组传输分开的多播共享GATE消息。图8是示出关于具有8个ONU(ONU#1、ONU#2、……、ONU#8)的示例性PON的该实施方式的实例800。基于到OLT的距离，OLT创建三个组，其中，每个组均包括到OLT具有相似距离(RTT)的ONU。例如，第一组包括ONU#3、#6和#8，第二组包括ONU#2和#5以及第三组包括ONU#1、#4和#7。
如图8中所示，OLT将分开的多播共享GATE消息802、804和806分别分发至第一组、第二组和第三组。在每个组内，多播共享GATE消息由组中的ONU在基本相同的时间接收。假设所有ONU以它们各自的本机MPCP时钟的相同值传输(假设都具有要传输的数据)，则如图8中所示，它们各自的传输(在较短窗口内)将被密集地一起在OLT处被接收。更具体地，必须为组的传输保留的窗口等于REPORT时隙大小加上组的最大RTT差异，因为ONU具有到OLT的相似的RTT，因此该差异是较小值。
在实施方式中，OLT可以(例如，通过设置它们各自的上行传输时间)配置多播共享GATE消息802、804和806，使得ONU的每个组在分开的窗口响应。因此，OLT将为每个组保留分开的上行窗口。在另一实施方式中，OLT可以配置多播共享GATE消息802、804和806，使得所有ONU的一个或多个组在相同的保留窗口内响应。例如，如图8中所示，GATE消息802、804和806可被配置为使得所有ONU在保留的上行窗口808内响应。
在另一实施方式中，例如，如果ONU不能基于距离分组，则OLT可以将共享GATE消息传输至具有各自上行传输时间的每一个ONU，各自的上行传输时间被配置为使来自ONU的REPORT消息在OLT处的共用窗口中被接收。例如，共用窗口可以仅等于REPORT时隙大小。因此，所有被配置为概率性报告的ONU将尝试在相同共用窗口中报告。
如以上所描述，在另一方面中，实施方式包括用于非请求突发模式的系统和方法，其中，ONU可被配置为在上行非请求中传输数据，即，在不响应于专用GATE消息或共享GATE消息的情况下。以下将参考图10至图12描述非请求突发模式的示例性实施方式。仅用于说明，首先参考图9描述通过当前PON系统使用的周期性轮询模式。如图9中所示，并且如以上所描述，在周期性轮询模式中，ONU使用专用GATE消息循环地轮询可用的ONU。每一个ONU使用REPORT消息响应其各自的专用GATE消息。即使当ONU闲置并且没有上行流量时，也是这种情况。如果ONU报告在变为活动后的第一REPORT消息中存在数据流量，则OLT将另一专用GATE消息发送至ONU，将上行传输时隙分配至ONU。然后ONU可以在分配的上行传输时隙中发送其数据，遵循如以上参考图2所描述的REPORT消息。如上所述，当大量ONU闲置时，周期性轮询模式是浪费的。
图10示出了根据实施方式的非请求突发模式中的PON的示例性操作。提供的该实例仅为了说明目的并且并不限制实施方式。图10中所描述的OLT操作可以由OLT执行，诸如以上所描述的图1中的OLT 102。图10中所描述的ONU操作可以由ONU执行，诸如以上所描述的图1中的ONU 104。
如图10中所示，在实施方式中，根据被动突发模式，OLT在PON的闲置阶段期间暂停带宽控制消息的交换。这包括暂停GATE消息的下行传输，其导致在上行中没有正被传输的REPORT消息。因此，在低电力状态中操作PON。
当上行数据流量成为在任何ONU处可用时，ONU开始以非请求突发的方式在上行中传输。例如，如图10中所示，ONUi一旦具有可用数据就以非请求的方式开始传输1002。当OLT从ONUi检测到传输1002时，OLT在下行中广播TX REFRAIN消息1004。通过所有ONU接收该TXREFRAIN消息1004。当ONUi已经传输了其传输1002时，响应于TXREFRAIN消息1004，除ONUi之外的所有ONU均保持安静，直到TXRESUME消息1006被OLT广播。
然而，在相同情况下，在ONUi之后但是在OLT传输TX REFRAIN消息1004之前，另一ONU可以开始传输。为避免数据冲突，在另一实施方式中，如图11中所示，非请求突发模式还包括冲突检测和管理机制以在尝试同时上行传输的多个ONU之中进行调整。根据该模式，ONU被配置为预先考虑其具有延长的前导的传输。延长的前导被配置为变得足够长以使得OLT可以在任何一个ONU开始传输数据流量之前检测任何两个或更多个ONU之间的冲突。在另一实施方式中，延长的前导可以使用传输请求消息替换，响应于该传输请求消息OLT可以清楚要发送的消息。
例如，在图11中，假设ONUj在ONUi之后但是在OLT传输TXREFRAIN消息之前开始传输。然而，在该实施方式中，ONUi和ONUj以传输各自的前导1102和1004而不是数据流量为开始。当OLT检测到前导的冲突时，OLT在下行中广播TX SUSPEND消息1106，在PON上暂停任何上行传输。响应于TX SUSPEND消息1106，ONUi和ONUj均停止各自的传输。
随后，OLT发送BACK-OFF和RETRY消息1108。响应于BACK-OFF和RETRY消息1108，每一个具有可用数据的ONU计算随机退避时间并且在随机退避时间之后开始传输。在图11的实例中，响应于BACK-OFF和RETRY消息1108，ONUj首先开始传输并且没有其他竞争的ONU，使得OLT可以检测到延长的前导1004并且可以在下行中广播TX REFRAIN消息1110。TX REFRAIN消息1110保留上行至ONUj，ONUj可以完成由数据突发1112跟随的前导1104的传输。
在ONUj结束其传输后，OLT广播再次为所有ONU打开上行的TXRESUME消息1114。ONUi然后可以如图11所示地捕获上行以便以关于以上所描述的图10的相同方式传输其数据。
在又一实施方式中，非请求突发模式还可以包括可以用于保护时间敏感的流量的抢占机制，实施服务级别协议(SLA)和服务质量(QoS)要求，提高效率和/或确保ONU之间的公平。这在图12中被示出，其示出了抢占机制被用于QoS实施的非请求突发模式的实例。
如图12中所示，例如，该实例以开始大文件的上行传输1204的ONUi为开始。OLT检测在传输1204之前的前导1202并且广播TX REFRAIN消息1206，保留上行至ONUi。为了防止ONUi长时间独占上行，在由ONUi连续上行传输的预定持续时间后，OLT发送TX SUSPEND消息1208。
响应于TX SUSPEND消息1208，ONUi停止传输。然后OLT执行其他ONU的周期性轮询一段时间。例如，如图12中所示，OLT可以将专用的GATE消息1210.1-1210.n发送至要求队列状态的ONU。ONU采用各个REPORT消息1212.1-1212.n回复GATE消息。在另一实施方式中，一些ONU可被设置在概率性报告模式中，并且OLT可将共享GATE消息发送至这些ONU。如果任何ONU具有要传输的数据，则OLT可以将随后的GATE消息发送至分配上行传输时隙的ONU并且该ONU可以在分配的上行传输时隙中传输其数据。在另一实施方式中，直接取代执行周期性轮询，OLT可以发送TX RESUME消息并且可以监测上行冲突，指示在不止一个ONU处存在的上行流量。如果冲突被检测到，则OLT可以广播TXSUSPEND消息，且然后轮询ONU。
一旦其他ONU已经具有在上行中传输的机会，OLT就发送允许ONUi恢复其传输1204的TX RESUME消息1214。在实施方式中，一旦接收到TX SUSPEND消息1208，则ONUi可以在数据包边界处或者一个或n个字节边界处停止传输。
根据实施方式，概率性报告、非请求突发和/或周期性轮询模式可以共同用在单个PON中，其中，ONU的第一设置可被配置为概率性报告，ONU的第二设置可被配置为非请求突出，和/或根据周期性轮询可以操作ONU的第三设置。在实施方式中，该配置以LLID为基础进行应用，其中，与相同ONU相关联的多个LLID均可以被配置为独立于其他LLID的各个模式。可以以OLT的控制或者通过独立于OLT的ONU执行配置。在下文中，参考图1的示例性PON 100将描述一些示例性配置情景。这些示例性配置情景仅用于说明的目的并不限于实施方式。例如，示例性情景描述以OLT控制执行的配置。在其他实施方式中，相同的配置可以通过独立于OLT控制的ONU实施。此外，如以上所描述，这些配置中的每一个可以以ONU为基础或以LLID为基础进行应用。
在实施方式中，OLT 102可以基于其上行活动的各个等级选择性地将ONU 104a、104b和104c中的任何一个配置为概率性报告模式、非请求突发模式或周期性轮询模式。例如，在实施方式中，OLT 102的处理器电路106可被配置为确定ONU 104a的上行活动等级，并且响应于所确定的ONU 104的上行活动等级将单播GATE消息传输至设计为设置ONU 104a的报告模式的ONU 104a。
在一个实施方式中，单播GATE消息可被配置为当ONU 104a的上行活动等级低于阈值时将ONU 104a的报告模式设置为概率性报告或非请求突发模式，并且当ONU 104a的上行活动等级高于阈值时将ONU 104a的报告模式设置为周期性轮询模式。在实施方式中，处理器电路106可以确定报告无上行数据的ONU 104a是否可用在最后N(例如，10)个REPORT消息中并且相应地可以确定上行活动等级是否高于或低于阈值。在另一实施方式中，ONU 104a的上行活动等级对应于与ONU 104a相关联的多个LLID的第一LLID，并且因此，第一单播GATE消息仅为第一LLID配置ONU 104a的报告模式。
独立于ONU 104a的配置之外，OLT 102可以基于它们各自的上行活动等级配置ONU 104b和/或ONU 104c。例如，OLT 102可以确定ONU 104b已经闲置并且可以配置其为概率性报告模式，以及该ONU 104c已经占用并且可以配置其为周期性轮询模式。基于本文中的教导，根据实施方式的其他可能性配置对于本领域的技术人员应该是显而易见的。
在另一实施方式中，OLT 102可以基于与其上行流量相关联的优先级选择性地将ONU 104a、104b和104c中的任何一个配置为概率性报告模式、非请求突发模式或周期性轮询模式。例如，在实施方式中，OLT 102的处理器电路106可被配置为确定ONU 104b的上行流量的优先级，并且响应于ONU 104b的上行流量的优先级将单播GATE消息传输至设计为设置ONU 104b的报告模式的ONU 104b。
例如，上行数据流量可以归类为高优先级、中优先级和低优先级。该归类可以基于流量类型(例如，视频、声音、数据)。在实施方式中，ONU104b当其上行流量属于高优先级时被配置为周期性轮询，当其上行流量属于中优先级时被配置为概率性报告，并且当其上行流量属于低优先级时被配置为非请求突发。基于本文中的教导，根据实施方式的其他可能性配置对于本领域的技术人员应该是显而易见的。
在又一实施方式中，OLT 102可以基于当日时间选择性地将ONU104a、104b和104c中的任何一个配置为概率性报告模式、非请求突发模式或周期性轮询模式。例如，在实施方式中，OLT 102的处理器电路106可被配置为确定当日时间并且响应于当日时间，将单播GATE消息传输至设计为设置ONU 104c的报告模式的ONU 104c。例如，OLT 102可以配置ONU 104c为概率性报告或在午夜开始的概率性报告，然后在7AM将其重新配置为周期性轮询。基于本文中的教导，根据实施方式的其他可能性配置对于本领域的技术人员应该是显而易见的。
以上已经结合示出具体功能及其关系的实施过程的功能构建块来描述实施方式。本文中为了便于描述，任意地限定了这些功能构建块的边界。只要适当执行具体功能及其关系，就可以限定可替换的边界。
具体实施方式的以上说明将充分揭示本公开内容的一般实质，使得在不脱离本公开内容的一般构思的情况下，通过应用本领域技术范围内的知识，人们可以针对各种应用容易地修改和/或调整这些具体实施方式，而无需进行过度的试验。因此，基于本文中所给出的教导和指示，这样的适配和修改旨在处于所公开的实施方式的等效意义和范围之内。应当理解的是，本文中的短语或术语是为了进行描述而非限制，使得本说明书的术语或短语要由技术人员在考虑该教导和指示的情况下进行解释。
本公开内容的实施方式的广度和范围不应限于以上所描述的示例性实施方式中任何一个，而是基于本文中的教导，其他实施方式对于本领域技术人员应当是显而易见的。

Claims (10)

1.一种光网络单元(ONU)，包括：
存储器，被配置为存储逻辑指令；以及
处理器电路，通过执行所述逻辑指令被配置为：
从光线路终端(OLT)接收GATE消息；
确定所述GATE消息是否包括广播逻辑链路标识符(LLID)或多播逻辑链路标识符；以及
如果所述GATE消息包括所述广播逻辑链路标识符或所述多播逻辑链路标识符，
则当启用概率性报告(PR)模式并且数据能够用于所述光网络单元处的上行传输时，响应于所述GATE消息将REPORT消息传输至所述光线路终端。
2.根据权利要求1所述的光网络单元，其中，所述处理器电路被进一步配置为：
确定所述GATE消息是否包括单播逻辑链路标识符；
如果所述GATE消息包括所述单播逻辑链路标识符，则确定所述GATE消息的报告标志是否被设置；以及
如果所述GATE消息的所述报告标志不被设置，
若所述概率性报告模式被禁用则在所述光网络单元处启用所述概率性报告模式；以及
当所述数据能够用于所述光网络单元处的上行传输时，响应于所述GATE消息，将所述REPORT消息传输至所述光线路终端。
3.一种通过共享光学介质连接至多个光网络单元(ONU)的光线路终端(OLT)，包括：
存储器，被配置为存储逻辑指令；以及
处理器电路，通过执行所述指令被配置为：
从所述多个光网络单元中的第一光网络单元检测第一非请求数据突发；
响应于检测到所述第一非请求数据突发而广播TXREFRAIN消息，所述TX REFRAIN消息指示所述多个光网络单元中的其他光网络单元以抑制传输；以及
在所述非请求数据突发结束时广播TX RESUME消息。
4.根据权利要求3所述的光线路终端，其中，所述处理器电路被进一步配置为：
检测所述多个光网络单元中的第二光网络单元的第二非请求突发与所述多个光网络单元中的第三光网络单元的第三非请求突发之间的冲突；
响应于检测到所述冲突而广播TX SUSPEND消息，所述TXSUSPEND消息指示所述多个光网络单元以抑制传输；以及
广播BACK-OFF和RETRY消息，指示所述多个光网络单元以在随机退避后尝试传输。
5.根据权利要求3所述的光线路终端，其中，所述处理器电路被进一步配置为：
从所述多个光网络单元中的第二光网络单元检测第二非请求数据突发；
响应于检测到所述第二非请求数据突发而广播TX REFRAIN消息，所述TX REFRAIN消息指示所述多个光网络单元中的其他光网络单元以抑制传输；以及
将TX SUSPEND消息传输至所述第二光网络单元，所述TXSUSPEND消息指示所述第二光网络单元以暂停所述第二非请求数据突发的传输。
6.一种通过共享光学介质连接至多个光网络单元(ONU)的光线路终端(OLT)，包括：
存储器，被配置为存储逻辑指令；以及
处理器电路，通过执行所述逻辑指令被配置为：
确定所述多个光网络单元中的第一光网络单元的上行活动等级；以及
将第一单播GATE消息传输至所述第一光网络单元，所述第一单播GATE消息被配置为响应于所述第一光网络单元的所确定的上行活动等级来设置所述第一光网络单元的报告模式。
7.根据权利要求6所述的光线路终端，其中，所述第一单播GATE消息被配置为当所述第一光网络单元的所述上行活动等级低于阈值时，将所述第一光网络单元的所述报告模式设置为概率性报告(PR)模式，并且当所述第一光网络单元的所述上行活动等级高于所述阈值时将所述第一光网络单元的所述报告模式设置为周期性轮询模式。
8.根据权利要求6所述的光线路终端，其中，所述第一单播GATE消息被配置为当所述第一光网络单元的所述上行活动等级低于阈值时，将所述第一光网络单元的所述报告模式设置为非请求突发模式，并且当所述第一光网络单元的所述上行活动等级高于所述阈值时，将所述第一光网络单元的所述报告模式设置为周期性轮询模式。
9.根据权利要求6所述的光线路终端，其中，所述处理器电路被进一步配置为：
确定当日时间；以及
将第二单播GATE消息传输至所述多个光网络单元中的第二光网络单元，所述第二单播消息被配置为响应于所述当日时间来设置所述第二光网络单元的所述报告模式。
10.根据权利要求6所述的光线路终端，其中，所述处理器电路被进一步配置为：
确定所述多个光网络单元中的第二光网络单元的上行流量的优先级；以及
将第二单播GATE消息传输至所述多个光网络单元中的第二光网络单元，所述第二单播消息被配置为响应于所述第二光网络单元的上行流量的所述优先级来设置所述第二光网络单元的所述报告模式。
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