CN105681092A - 一种混合复用pon中基于业务优先级的波长时隙分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混合复用PON中基于业务优先级的波长时隙分配方法，属于光通信技术领域。本方法首先根据网络负载与带宽容量之间的关系，自适应调整各光网络单元组波长数，以实现资源共享；其次，根据不同业务的带宽授予量，将轮询周期动态划分为两个子周期，使得高优先级业务总在周期的前段传输，实现业务区分服务以满足多业务的服务质量需求；然后，设计混合资源分配方法，并计算往返时延引起的波长空隙，通过在线分配补偿浪费带宽以提高信道利用率；最后，计算额外带宽请求的权重因子，并以离线方式进行剩余带宽分配，实现公平地资源分配。本方法在保证较高信道利用率的前提下，保证了不同优先级业务的服务质量，进一步提高了资源分配的效率及合理性。

Description

一种混合复用PON中基于业务优先级的波长时隙分配方法

技术领域

本发明属于光通信技术领域，涉及一种混合复用PON中基于业务优先级的波长时隙分配方法。

背景技术

随着社会信息化程度的不断提高及大量智能终端的涌现，用户对网络带宽需求不断加大，“三网融合”俨然成为发展趋势。毫无疑问，“光进铜退”成为运营商部署接入网的必要选择。而具有接入带宽高、维护成本低等优点的无源光网络(PassiveOpticalNetwork,PON)成为解决“最后一公里”接入最为理想的技术方案。PON技术的发展已经历了20多年，其技术演进过程可分为用于窄带接入的窄带PON和用于宽带接入的宽带PON，其中宽带PON包括基于异步传输模式传送的BPON(APON)、基于以太网分组传送的EPON及兼顾ATM/Ethernet/TDM综合化的GPON技术。

用户带宽需求将呈长期快速增长的趋势，而现有的基于时分复用的无源光网络(TimeDivisionMultiplexedPassiveOpticalNetwork,TDM-PON)均无法满足未来各种宽带业务发展的需求。对此，有必要推进下一代无源光网络(NextGenerationPassiveOpticalNetwork,NG-PON)技术标准的研究和制定，以解决现有PON技术出现的带宽瓶颈问题。而TWDM-PON由于具有大容量、高带宽、长距离等优势，是广受青睐的接入网解决方案，得到了广泛的研究。而资源分配对TWDM-PON的传输性能至关重要，由于多波长的引入，使得网络进行资源分配需同时考虑波长和时隙，即资源分配具有二维性。在资源分配过程中，为避免不同光网络单元(OpticalNetworkUnit,ONU)之间的上行传输冲突，光线路终端(OpticalLineTerminal,OLT)基于多点控制协议(Multi-PointControlProtocol,MPCP)与各个ONU进行信息交互，但往返时延(RoundTripTime,RTT)的存在会导致上行信道经常出现空闲状态，造成数据传输时延大且信道利用率低。因此，如何高效地实现波长时隙的二维分配，提高信道利用率的同时又兼顾ONU端多业务的服务质量(QualityofService,QoS)保证，已成为研究资源分配方法的热点。

目前，根据授权方式的不同，TWDM-PON资源分配可分为在线分配和离线分配。在线分配指OLT收到ONU的报告消息(REPORT帧)后立即进行资源分配计算，即OLT为任意波长λ_i维护一个时间变量表示截止到该时刻波长λ_i已经分配完成。为获得较高的上行信道高利用率及较低的传输时延，现有算法曾提出基于最早波长可用的在线资源分配方法，即OLT一般选择较小的(如最早可用波长原则)，紧接着已经分配的时隙来分配下一时隙。这种分配方式能够有效降低帧队列的排队时延，但不能充分挖掘多波长的信道优势，传输效率不高。离线分配是指OLT收到所有或部分ONU的报告消息后进行统一带宽分配。这是一种基于轮询周期的请求授权方式，能够较为公平地实现资源分配且信道利用率高，已成为目前带宽分配的主要方式。现有算法针对剩余带宽的分配问题，提出三种动态波长时隙分配机制，较好地实现剩余带宽的公平分配。然而，这种方式由于要等待所有ONU的报告消息到达OLT才统一进行带宽计算，直到ONU收到OLT的授权信息后才开始发送数据，这就会产生一段闲置时间，造成上行带宽的浪费，同时也增加了网络时延。此外，该类资源分配方式由于未基于业务多样性进行考虑，无法满足多业务的服务质量需求。

TWDM-PON作为下一代光接入网，其接入用户数众多，业务呈多样化趋势，不同优先级业务具有不同的QoS需求；同时其多级分光的长距离传输结构使得OLT与ONU之间信息交互的往返时延增大，这都给网络资源的高效分配带来了新的挑战。由此可见，对TWDM-PON来说，联合考虑波长和时隙的二维资源分配，在提高网络的信道利用率，同时减小传输时延并满足不同业务的服务质量要求尤为重要。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种混合复用PON中基于业务优先级的波长时隙分配方法，该方法在保证不同业务服务质量的同时，有效地提高信道利用率，使其成为具有较好公平性的高效动态资源分配方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种混合复用PON中基于业务优先级的波长时隙分配方法，本方法包括基于ONU往返时间的波长分配、基于业务优先级的自适应子周期划分、基于空闲时隙的在线填充和基于权重因子的离线剩余带宽分配四个步骤：

步骤1)：OLT实时统计网络负载与系统，自适应动态调整各光网络单元组波长数，实现资源共享；

步骤2)：根据不同业务带宽授予量，将轮询周期自适应划分为两个子周期，使得高优先级业务总在周期的前段传输，实现业务区分服务以满足多业务的服务质量需求；

步骤3)：设计混合资源分配方法，并计算往返时延引起的波长空隙，通过在线分配补偿浪费带宽，提高信道利用率；

步骤4)：计算额外带宽请求的权重因子，并以离线方式进行剩余带宽分配，实现公平地资源分配。

进一步，在步骤1)中，OLT按往返时延从小到大对所有ONU排序形成集合，并将排序后的ONU集合划分为K(1≤K≤M)组，其中M为波长数；前Z(Z＝NmodK，其中N为ONU总个数))个ONU组含有个ONU，第K-Z个ONU组含有个ONU，且每组分配m(M＝K×m)条波长，其中m为每个ONU组的波长数；设定波长λ_k,j为第k个ONU组第j条波长，每组的共享波长为{λ_k,1,...,λ_k,j,...,λ_k,m-1}，只能传输该ONU组的数据；同时，各组还含有一条组间共享波长λ_k,m(λ_k,m为第K个ONU组的第m条波长)，可动态服务于任意ONU组。

进一步，在步骤2)中，OLT根据ONU_i的EF业务带宽请求量，计算该子周期的授权带宽：其中为ONU_i发送EF业务的带宽请求，为ONU_i的最小保证带宽；同时，根据EF业务的带宽授予量，确定EF子周期大小：其中R为波长传输速率，t_g为ONU之间的保护时隙，然后基于EF子周期确定AF/BE子周期大小：T_AF/BE＝T_cycle-T_EF。

进一步，在步骤3)中，OLT跟踪所有上行波长，设定每条波长数据传输的起始时刻及结束时刻并计算波长λ_k,j空隙大小：

${\mathrm{\Δ}}_{k,j}=(C_{k,j}^{y+1}-\frac{{\mathrm{rtt}}_i}{2})-max(D_{k,j}^y,t+\frac{{\mathrm{rtt}}_i}{2}+t_c),$ 其中t为REPORT帧到达OLT端的时间，rtt_i为ONU_i的往返时间，t_c为GATE帧或REPORT帧的传输时间，为第k个ONU组第j条波长第y+1个传输调度的开始时刻，为第k个ONU组第j条波长第y个传输调度的结束时刻；然后，计算EF业务授权带宽，并以此确定EF业务传输时间其中为第k个ONU组中ONU_i的EF业务授予带宽；同时，比较波长λ_k,j的空隙大小Δ_k,j与传输EF业务时间之间关系，若满足即波长λ_k,j空隙能够容纳ONU_i的EF业务进行数据传输，那么此空隙为合法空隙，并将该波长视为可用于空隙填充的波长；反之，为非法空隙；此时，OLT将选择最早可用合法空隙的波长和最早可用波长其中F_k,j第k个ONU组第j条波长数据传输的结束时刻，并比较两者中最早可用时间较小的波长作为传输EF业务的波长同时，若OLT选择最早可用波长作为EF子周期的传输波长，那么按为波长最早可用的调度顺序)在第y+1个分配上传输EF业务数据；反之，按(为波长空隙填充的调度顺序)在第y+1个分配上传输EF业务数据。

进一步，在步骤4)中，OLT收到所有ONU的请求后，统一进行资源分配并发送下行授予；在EF子周期的完成数据传输后，OLT重新计算ONU_i的最小保证带宽： $B_{k,m,AF/BE}^i=\frac{\[T_{AF/BE}-n\×t_g\]\×m\×R}{n}.$

如果AF/BE子周期低优先级业务的带宽请求量不大于该子周期的可用带宽，即满足：

表示网络未超载，所有带宽请求均能得到满足，将基于波长最早可用原则为ONU_i按需分配带宽；

如果AF/BE子周期低优先级业务的带宽请求量大于该子周期的可用带宽，即满足：

表示网络处于过载状态，将根据ONU的带宽请求量分两类进行处理；轻负载ONU按需分配带宽，重负载ONU按权重因子分配剩余带宽。

本发明的有益效果在于：本发明所述方法在保证较高信道利用率的前提下，保证了不同优先级业务的服务质量，进一步提高了资源分配的效率及合理性。

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往返时间的波长分配示意图；

图2为基于业务优先级的自适应子周期划分示意图；

图3为基于空闲时隙的在线填充示意图；

图4为本发明所述方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

本发明通过实时分析网络负载与系统带宽容量之间关系，自适应调整ONU组的波长数以实现资源共享；同时，根据业务带宽授予量，将轮询周期动态划分为两个子周期，使得高优先级业务总在周期的前段传输，满足ONU端多业务的QoS要求。通过对波长空隙的在线填充解决由信息交互过程产生的资源浪费问题，并保证高优先级的时延性能；最后，根据额外带宽请求的权重因子，采用离线分配对剩余带宽进行有效分配以保证低优先级业务的带宽需求，实现信道利用的最大化。

具体来说：

一、基于ONU往返时间的波长分配

假设TWDM-PON中有N个ONU，M条波长(M≤N)。OLT按RTT值从小到大对所有ONU排序形成集合{ONU₁,ONU₂,…,ONU_N}，并将排序后的ONU集合划分为K(1≤K≤M)组。前Z(Z＝NmodK)个ONU组含有个ONU，第K-Z个ONU组含有个ONU，且每组分配m(M＝K×m)条波长。设定每组的共享波长为{λ_k,1,λ_k,2,...,λ_k,m-1}，只能传输该ONU组的数据；每组还含有一条组间共享波长λ_k,m，可动态服务于任意ONU组，如附图1所示。这样根据网络负载做出灵活调整，可实现组间动态波长共享，提高数据传输效率并减小网络时延。

定义1：ONU组的最大传输容量即根据ONU组内的波长数m，确定在周期T_cycle内m条波长的最大传输容量，如式(1)。

$B_{k,m}^{\max }\[T_{cycle}-2n\×t_g\]\×m\×R---\left(1\right)$

其中，R表示波长传输速率，t_g表示ONU之间的保护时隙。如果业务服务商与用户之间定义的SLA相同，那么每个ONU的最小保证带宽为如式(2)。

$B_{k,m}^i=\frac{\[T_{cycle}-2n\×t_g\]\×m\×R}{n}---\left(2\right)$

假设第k个ONU组任意ONU的带宽请求为那么该组的总带宽请求为如果m-1条波长提供的最大传输容量满足那么组内的m-1条波长即可满足数据的传输，组间波长λ_k,m处于空闲状态，可传输其他ONU组的数据。如果m-1条波长与m条波长提供的最大传输容量满足那么ONU组内和组间的波长均处于工作状态。如果m条波长提供的最大传输容量满足那么不仅ONU组内和组间的波长均处于工作状态，还需分配其他ONU组间的共享波长。因而，基于ONU分组的波长分配机制需满足式(3)。

$\left\{\begin{array}{ccc}{\mathrm{\&lambda;}}_{k,1},{\mathrm{\&lambda;}}_{k,2},\mathrm{...},{\mathrm{\&lambda;}}_{k,m-1}& if& {\&Sigma;}_{i=1}^n{R}_k^i\&le;B_{k,m-1}^{\max }\\ {\mathrm{\&lambda;}}_{k,1},{\mathrm{\&lambda;}}_{k,2},\mathrm{...},{\mathrm{\&lambda;}}_{k,m-1},{\mathrm{\&lambda;}}_{k,m}& if& B_{k,m-1}^{\max }<{\&Sigma;}_{i=1}^n{R}_k^i\&le;B_{k,m}^{\max }\\ {\mathrm{\&lambda;}}_{k,1},{\mathrm{\&lambda;}}_{k,2},\mathrm{...},{\mathrm{\&lambda;}}_{k,m},{\mathrm{\&lambda;}}_{k^{\&prime;},m}& if& B_{k,m}^{\max }<{\&Sigma;}_{i=1}^n{R}_k^i\end{array}\right.---\left(3\right).$

二、基于业务优先级的自适应子周期划分

波长分配机制有效解决了ONU组间资源共享问题，而TWDM-PON可承载优先级最高的加速转发服务(ExpeditedForwarding,EF)、优先级次之的保证转发业务(AssuredForwarding,AF)和优先级最低的尽力而为业务(BestEffort,BE)。其中，EF业务对时延性能敏感，信息量小但服务质量要求高；AF业务对时延不敏感但要求带宽保证；BE业务对时延不敏感且不需要带宽保证。针对上述三种业务特性，本方法将周期动态划分为EF子周期和AF/BE子周期，如附图2所示。通过划分子周期实现业务区分服务，满足多业务的QoS需求

ONU_i发送带宽请求包括和如式(4)。OLT根据ONU_i的EF业务带宽请求量，计算该子周期的授权带宽，如式(5)。

$R_k^i=R_{k,EF}^i+R_{k,AF}^i+R_{k,BE}^i---\left(4\right)$

$G_{k,EF}^i=min(R_{k,EF}^i,B_{k,m}^i)---\left(5\right)$

定义2：业务子周期大小T_EF和T_AF/BE，即用于发送EF业务和AF/BE业务的时间。OLT根据EF业务的授权带宽确定该子周期大小，如式(7)；同时，基于EF子周期确定AF/BE子周期大小，如式(8)。

$T_{EF}=\frac{\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\&Sigma;}}\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{G}_{k,EF}^i}{R}+N\&times;t_g}{M}---\left(7\right)$

T_AF/BE＝T_cycle-T_EF(8)

动态子周期划分机制使得EF子周期和AF/BE子周期交替传输数据，保证了EF业务不受AF业务与BE业务的影响；同时，EF子周期紧接着前一个周期的AF/BE子周期后，周期间仅需要极小的保护时隙，减小了周期间的闲置时间对网络性能的影响，提高信道利用率。

三、基于空闲时隙的在线填充

子周期的划分保证了ONU端多业务的QoS需求，但信息交互过程产生的波长空隙会引起带宽浪费；同时，离线分配的授权等待时间长，而在线分配具有授权等待时间短的优势。因而，EF子周期采用在线分配，即OLT收到ONU_i的请求后，立即计算并发送该子周期EF业务的授权大小和授权分配。ONU_i收到下行授予后，发送缓存中的EF业务数据，但不附带传输REPORT帧。由于EF子周期在AF/BE子周期之前，使得任意周期的EF业务都在AF/BE业务之前传输，保证了EF业务的低时延性能。当所有ONU的EF业务传输完成后，EF子周期到此结束，进入AF/BE子周期。为描述资源分配过程，定义如下参数：

表1变量定义表

信息交互引起的波长空隙是网络中未被利用的传输能力，通过对波长空隙的有效填充，可使其得到高效利用并避免带宽浪费。假设在t时刻REPORT帧到达OLT端，OLT首先查看在t时刻是否存在可用的波长空隙或信道；若存在，将选择最早可用的波长空隙或信道传输EF业务数据。然而，如果OLT不加限制地允许ONU端的EF业务传输完队列中的所有数据包，那么EF业务可能会占用大部分、甚至独占整个上行信道，引起资源分配的不公平。因而，需根据ONU的最小保证带宽确定EF业务的授权带宽，其分配机制如下：

步骤1：OLT跟踪所有上行波长，设定每条波长数据传输的起始时刻及结束时刻并按式(9)计算波长λ_k,j空隙大小Δ_k,j。

${\mathrm{\&Delta;}}_{k,j}=(C_{k,j}^{y+1}-\frac{{\mathrm{rtt}}_i}{2})-max(D_{k,j}^y,t+\frac{{\mathrm{rtt}}_i}{2}+t_c)---\left(9\right)$

其中，表示波长λ_k,j第y+1个分配的起始时刻与第y个分配的结束时刻的时间间隔；表示波长λ_k,j第y+1个分配的起始时刻与ONU_i接收完GATE帧的时间间隔。选择上述两个时间差中的较小值，作为波长λ_k,j空隙大小。

步骤2：OLT通过式(6)计算EF业务授权带宽，并以此确定EF业务传输时间，如式(10)。

$t_{k,EF}^i=\frac{G_{k,EF}^i}{R}---\left(10\right)$

步骤3：OLT比较波长λ_k,j的空隙大小Δ_k,j与传输EF业务时间之间关系，如果满足那么此空隙为合法空隙，并将该波长视为可用于空隙填充的波长；反之，均为非法空隙。

$v_j=\left\{j\right|{\mathrm{\&Delta;}}_{k,j}\&GreaterEqual;t_{k,EF}^i+t_g\}---\left(11\right)$

步骤4：OLT选择最早可用合法空隙的波长和最早可用波长，如式(12)和(13)；比较两者最早可用时刻，并选择较小值作为传输EF业务的波长，如式(14)。如果最早可用的合法空隙波长早于最早可用波长那么OLT选择作为EF业务的传输波长，如附图3-a，；反之，选择最早可用波长作为EF业务的传输波长，如附图3-b。

${\mathrm{\&lambda;}}_{k,j}^{vf}=\arg \underset{(k,j)}{min}\left(D_{k,j}^y\right|D_{k,j}^y\&Element;v_{k,j})---\left(12\right)$

${\mathrm{\&lambda;}}_{k,j}^{eft}=\arg \underset{(k,j)}{min}\left(F_{k,j}\right)---\left(13\right)$

${\mathrm{\&lambda;}}_{k,j}=min({\mathrm{\&lambda;}}_{k,j}^{vf},{\mathrm{\&lambda;}}_{k,j}^{eft})---\left(14\right)$

步骤5：OLT如果选择最早可用波长作为EF子周期的传输波长，那么按式(15)在第y+1个分配上传输EF业务数据；反之，按式(16)在第y+1个分配上传输EF业务数据。

$Y_{k,j}^{eft}=\arg \underset{y}{max}\left(D_{k.j}^y\right)+1---\left(15\right)$

$Y_{k,j}^{vf}=\arg \underset{y}{min}\left(D_{k,j}^y\right)+1,D_{k,j}^y\&Element;v_{k,j}---\left(16\right)$

四、基于权重因子的离线剩余带宽分配

在线填充机制保证EF业务时延的同时提高了信道利用率，但未基于所有ONU的请求信息实现信道的高效利用。当网络处于过载时，若仍采用在线分配会导致资源分配不合理。因而，为最大化信道利用率并保证资源分配的公平性，AF/BE子周期采用离线分配，即OLT收到所有ONU的请求后，统一进行资源分配并发送下行授予。ONU收到下行授予后，发送AF和BE业务数据，并附带传输REPORT帧，向下一个周期提出带宽申请。在EF子周期的完成数据传输后，OLT重新计算ONU_i的最小保证带宽如式(17)。

$B_{k,m,AF/BE}^i=\frac{\&lsqb;T_{AF/BE}-n\&times;t_g\&rsqb;\&times;m\&times;R}{n}---\left(17\right)$

如果AF/BE子周期低优先级业务的带宽请求量不大于该子周期的可用带宽，即满足 $\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}(R_{k,AF}^i+R_{k,BE}^i)\&le;\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{B}_{k,m,AF/BE}^i,$ 表示网络未超载，所有带宽请求均能得到满足。方法基于波长最早可用原则为ONU_i按需分配带宽，如式(18)。

$\left\{\begin{array}{c}{G}_{k,AF}^i=R_{k,AF}^i\\ G_{k,BE}^i=R_{k,BE}^i\end{array}\right.---\left(18\right)$

如果AF/BE子周期低优先级业务的带宽请求量大于该子周期的可用带宽，即满足表示网络处于过载状态，方法将根据ONU的带宽请求量分两类进行处理。如果表示为轻负载ONU，其授权带宽亦为式(18)。此时，OLT按式(19)计算轻负载ONU的剩余带宽。

$B_{k,m}^{total,ex}=\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}(B_{k,m,AF/BE}^i-R_{k,AF}^i-R_{k,BE}^i)---\left(19\right)$

如果表示为重负载ONU。方法根据业务优先级为AF和BE业务分配带宽，如式(20)。

$\{\begin{array}{c}{G}_{k,AF}^i=\min (R_{k,AF}^i,B_{k,m,AF/BE}^i)\\ G_{k,BE}^i=B_{k,m,AF/BE}^i-G_{k,AF}^i\end{array}---\left(20\right)$

OLT计算重负载ONU的AF和BE业务额外带宽请求如式(21)，并按权重因子分配剩余带宽。

$\left\{\begin{array}{c}{R}_{k,AF}^{i,ex}=R_{k,AF}^i-G_{k,AF}^i\\ R_{k,BE}^{i,ex}=R_{k,BE}^i-G_{k,BE}^i\end{array}\right.---\left(21\right)$

定义3：权重因子即在AF/BE子周期ONU_i的低优先级业务额外带宽请求量占该组总额外带宽请求量的比，如式(22)。

${\mathrm{\&omega;}}_{k,AF/BE}^{i,ex}=\frac{R_{k,AF}^{i,ex}+R_{k,BE}^{i,ex}}{\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}(R_{k,AF}^{i,ex}+R_{k,BE}^{i,ex})}---\left(22\right)$

越大，表明ONU_i的低优先级业务额外带宽请求越大；反之，表明ONU_i低优先级业务额外带宽请求越小。OLT根据权重因子计算ONU_i在AF/BE子周期分配的带宽如式(23)，并为AF业务和BE业务分配授权带宽如式(24)。

$G_{k,AF/BE}^{i,ex}=B_{k,m}^{total,ex}\&times;{\mathrm{\&omega;}}_{k,AF/BE}^{i,ex}---\left(23\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{G}_{k,AF}^{i,ex}=G_{k,AF}^i+G_{k,AF/BE}^{i,ex}\&times;\frac{R_{k,AF}^{i,ex}}{R_{k,AF}^{i,ex}+R_{k,BE}^{i,ex}}\\ G_{k,BE}^{i,ex}=G_{k,BE}^i+G_{k,AF/BE}^{i,ex}\&times;\frac{R_{k,BE}^{i,ex}}{R_{k,AF}^{i,ex}+R_{k,BE}^{i,ex}}\end{array}\right.---\left(24\right)$

本方法流程图如附图4所示。

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 (5)

1.一种混合复用PON中基于业务优先级的波长时隙分配方法，其特征在于：本方法包括基于ONU往返时间的波长分配、基于业务优先级的自适应子周期划分、基于空闲时隙的在线填充和基于权重因子的离线剩余带宽分配四个步骤：

步骤1)：OLT实时统计并比较网络负载与系统容量之间的关系，自适应动态调整各光网络单元组波长数，实现资源共享；

步骤2)：根据不同业务的带宽授予量，将轮询周期自适应划分为两个子周期，使得高优先级业务总在周期的前段传输，实现业务区分服务以满足多业务的服务质量需求；

步骤3)：设计混合资源分配方法，并计算往返时延引起的波长空隙，通过在线分配补偿浪费带宽，提高信道利用率；

步骤4)：计算额外带宽请求的权重因子，并以离线方式进行剩余带宽分配，实现公平地资源分配。

2.根据权利要求1所述的一种混合复用PON中基于业务优先级的波长时隙分配方法，其特征在于：

在步骤1)中，OLT按往返时延从小到大对所有ONU排序形成集合，并将排序后的ONU集合划分为K(1≤K≤M)组，其中M为波长数；前Z(Z＝NmodK，其中N为ONU总个数)个ONU组含有个ONU，第K-Z个ONU组含有个ONU，且每组分配m(M＝K×m)条波长，其中m为每个ONU组的波长数；设定波长λ_k,j为第k个ONU组第j条波长，每组的共享波长为{λ_k,1,...,λ_k,j,...,λ_k,m-1}，只能传输该ONU组的数据；同时，各组还含有一条组间共享波长λ_k,m(λ_k,m为第K个ONU组的第m条波长)，可动态服务于任意ONU组。

3.根据权利要求2所述的一种混合复用PON中基于业务优先级的波长时隙分配方法，其特征在于：

在步骤2)中，OLT根据ONU_i的EF业务带宽请求量，计算该子周期的授权带宽：其中为ONU_i发送EF业务的带宽请求，为ONU_i的最小保证带宽；同时，根据EF业务的带宽授予量，确定EF子周期大小：其中R为波长传输速率，t_g为ONU之间的保护时隙，然后基于EF子周期确定AF/BE子周期大小：T_AF/BE＝T_cycle-T_EF。

4.根据权利要求3所述的一种混合复用PON中基于业务优先级的波长时隙分配方法，其特征在于：

在步骤3)中，OLT跟踪所有上行波长，设定每条波长数据传输的起始时刻及结束时刻并计算波长λ_k,j空隙大小 ${\mathrm{\&Delta;}}_{k,j}=(C_{k,j}^{y+1}-\frac{{\mathrm{rtt}}_i}{2})-max(D_{k,j}^y,t+\frac{{\mathrm{rtt}}_i}{2}+t_c),$ 其中t为REPORT帧到达OLT端的时间，rtt_i为ONU_i的往返时间，t_c为GATE帧或REPORT帧的传输时间，为第k个ONU组第j条波长第y+1个传输调度的开始时刻，为第k个ONU组第j条波长第y个传输调度的结束时刻；然后，计算EF业务授权带宽，并以此确定EF业务传输时间其中为第k个ONU组中ONU_i的EF业务授予带宽；同时，比较波长λ_k,j的空隙大小Δ_k,j与传输EF业务时间之间关系，若满足即波长λ_k,j空隙能够容纳ONU_i的EF业务进行数据传输，那么此空隙为合法空隙，并将该波长视为可用于空隙填充的波长；反之，为非法空隙；此时，OLT将选择最早可用合法空隙的波长 ${\mathrm{\&lambda;}}_{k,j}^{vf}=\arg \underset{(k,j)}{min}\left(D_{k,j}^y\right|D_{k,j}^y\&Element;v_{k,j})$ 和最早可用波长 ${\mathrm{\&lambda;}}_{k,j}^{eft}=\arg \underset{(k,j)}{min}\left(F_{k,j}\right),$ 其中F_k,j第k个ONU组第j条波长数据传输的结束时刻，并比较两者中最早可用时间较小的波长作为传输EF业务的波长同时，若OLT选择最早可用波长作为EF子周期的传输波长，那么按(为波长最早可用的调度顺序)在第y+1个分配上传输EF业务数据；反之，按 $Y_{k,j}^{vf}=\arg \underset{y}{min}\left(D_{k,j}^y\right)+1,D_{k,j}^y\&Element;v_{k,j}$ (为波长空隙填充的调度顺序)在第y+1个分配上传输EF业务数据。

5.根据权利要求4所述的一种混合复用PON中基于业务优先级的波长时隙分配方法，其特征在于：

在步骤4)中，OLT收到所有ONU的请求后，统一进行资源分配并发送下行授予；在EF子周期的完成数据传输后，OLT重新计算ONU_i的最小保证带宽： $B_{k,m,AF/BE}^i=\frac{\&lsqb;T_{AF/BE}-n\&times;t_g\&rsqb;\&times;m\&times;R}{n}.$

如果AF/BE子周期低优先级业务的带宽请求量不大于该子周期的可用带宽，即满足：

表示网络未超载，所有带宽请求均能得到满足，将基于波长最早可用原则为ONU_i按需分配带宽；

如果AF/BE子周期低优先级业务的带宽请求量大于该子周期的可用带宽，即满足：

表示网络处于过载状态，将根据ONU的带宽请求量分两类进行处理；轻负载ONU按需分配带宽，重负载ONU按权重因子分配剩余带宽。