TWI415402B - A Passive Optical Network Simulation Analysis System and Its Application to Bandwidth Assignment - Google Patents

A Passive Optical Network Simulation Analysis System and Its Application to Bandwidth Assignment Download PDF

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TWI415402B TW96147568A TW96147568A TWI415402B TW I415402 B TWI415402 B TW I415402B TW 96147568 A TW96147568 A TW 96147568A TW 96147568 A TW96147568 A TW 96147568A TW I415402 B TWI415402 B TW I415402B
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乙太被動式光纖網路模擬分析系統及其應用於頻寬指配之方法
本發明係關於一種乙太被動式光纖網路模擬分析系統，特別是指使用OPNET Modeler模擬發展工具，設計能模擬乙太被動式光纖網路傳送效能之軟體平台，並應用該平台開發具備預測光終端單元封包功能動態式(Dynamic algorithm)頻寬指配演算方法，使頻寬使用率達到最佳化設計。
在本案之前的OPNET Modeler軟體平台並無確切之模擬程式可達到此效果，亦無預測光終端用戶封包功能動態式(Dynamic)之頻寬指配演算方法設計。鑑於未來乙太被動式光纖網路系統可能應用於FTTH(Fiber-To-The-Home)結構之光網路型態，實需一軟體模擬平台來模擬各種可能之用戶訊務與系統傳輸效能；同時為因應傳統之時間分割多重接取與可調插入式輪詢時間頻寬指配方法之不足，設計出預測光終端用戶封包與動態式(Dynamic algorithm)頻寬指配演算方法，以滿足提高乙太被動式光纖網路效能之需求。
由此可見，上述習用方式仍有諸多缺失，實非一良善之設計，而亟待加以改良。
本案發明人鑑於上述習用OPNET Modeler與其他類似 之模擬工具，並無任何程式可模擬EPON系統效能，乃亟思創新設計模擬程式平台，並經多年苦心潛心研究光終端用戶封包預測與動態式(Dynamic)頻寬指配演算方法，終於成功研發完成本件乙太被動式光纖網路模擬分析系統及其應用之動態頻寬指配方法。
本發明之目的即在於提供一種乙太被動式光纖網路模擬分析系統平台，以及光終端用戶封包預測與動態式(Dynamic)之頻寬指配演算方法，係將IEEE 802.3ah標準制定之乙太被動式光纖網路，以OPNET Modeler軟體開發工具，設計出EPON網路效能模擬程式，並提出改良傳統EPON系統以時間分割多重接取(TDMA)與可調插入式輪詢時間之頻寬指配設計，發明光終端用戶封包預測與動態式(Dynamic algorithm)之頻寬指配演算法則，提高頻寬使用率，以及未來可利用此軟體平台進一步模擬各種頻寬指配演算方法。
達成上述發明目的之乙太被動式光纖網路模擬分析系統及其應用於頻寬指配之方法，係採用OPNET Modeler軟體開發工具，使用狀態導向(state-oriented)之技術，以C語言設計分析系統之應有功能。其中包括：
1.提供模擬IEEE 802.3ah標準之乙太被動式光纖 網路模型平台工具，包含(1)設計光主控終端網路單元模型與光終端單元網路單元模型、(2)乙太被動式光纖網路上下行傳送封包格式(frame structure)設計、(3)乙太被動式光纖網路媒介接取控制層的信息溝通程式設計、(4)光主控終端/光終端單元封包產生模型(source node model)程式設計、(5)光主控終端/光終端單元傳送上下行封包之狀態模型(State diagram)程式設計、(6)光終端單元註冊程序程式設計、(7)光主控終端量測光終端單元測距(Ranging)與計算往返時間(Round trip time，RTT)程式設計等功能。
2.提供光終端用戶封包預測頻寬演算方法，乃改良傳統時間分割多重接取(TDMA)與可調插入式輪詢時間頻寬指配設計，使頻寬使用率達最佳化。
3.提供動態式(Dynamic)頻寬控制演算方法，改良傳統時間分割多重接取與可調插入式輪詢時間頻寬指配設計，使頻寬使用率最佳化。
本發明乙太被動式光纖網路模擬分析系統提供之功能包括：(1)設計光主控終端網路單元模型與光終端單元網路單元模型、(2)乙太被動式光纖網路上下行傳送封包格式(frame structure)設計、(3)乙太被動式光纖網路媒 介接取控制層的信息溝通程式設計、(4)光主控終端/光終端單元封包產生模型(source node model)程式設計、(5)光主控終端/光終端單元傳送上下行封包之狀態模型(State diagram)程式設計、(6)光終端單元註冊程序程式設計、(7)光主控終端量測光終端單元測距(Ranging)與計算往返時間(Round trip time，RTT)程式設計等。各功能之實施方式說明於下：
(1)設計光主控終端網路單元模型與光終端單元網路單元模型：
請參閱圖一所示，為本發明乙太被動式光纖網路模擬分析系統所提供在OPNET Modeler開發工具建立之光主控終端網路單元模型與光終端單元網路單元模型之乙太被動式光纖網路元件的代表符號(symbol)。本系統採用狀態導向(State-oriented)技術，建立各種基本元件代表符號(如光主控終端，光終端單元，匯流排)的基本特性。
請參閱圖二所示，為本發明乙太被動式光纖網路模擬分析系統所提供之乙太被動式光纖網路架構示意圖，此網路共有32個光終端單元，光主控終端以匯流排(Bus)架構連結32個光終端單元，散佈距離從5公里至20公里，藍色匯流排表示下行路由，紅色匯流排表示上行路由，傳送速率為1 Gbit/s，光纖傳輸延遲為每公里5 * 10-9 sec。
(2)乙太被動式光纖網路上下行傳送封包格式(frame structure)設計：
請參閱圖三所示，為本發明乙太被動式光纖網路模擬分析系統所提供之乙太被動式光纖網路封包格式示意圖，主要有控制用封包與資料封包兩種：封包之格式(format)乃是用OPNET Modeler的封包編輯器(Packet Editor)功能模組來設計。光主控終端與光終端單元間所送收封包的格式，在IEEE 802.3ah稱為多點控制協定資料單元(Multi_Point Control Protocol Data Unit，MPCPDU)，由光主控終端送至各光終端單元的控制封包稱為門檻封包信息(GATE MPCPDU)，由光終端單元送回至光主控終端端的控制封包稱為回應封包信息(REPORT MPCPDU)；另外光終端單元在註冊(Register)過程中使用註冊封包信息(REGISTER MPCPDU)，共有要求註冊(Register_request)，回應註冊(Register_ack)，刪除註冊(De_register)，重新註冊(Re_register)與確認註冊(Register_confirm)等功能。
(3)乙太被動式光纖網路媒介接取控制層的信息溝通之程式設計：
本發明乙太被動式光纖網路模擬分析系統所提供之乙太被動式光纖網路媒介接取控制層的信息溝通方式，乃 是由光主控終端送出允許傳送封包信息(GRANT MPCPDU)給各個光終端單元，光終端單元則依據該允許傳送封包信息所給定的頻寬與光信號起止時間，來傳送各光終端單元之上行資料，各光終端單元並在其上行資料封包的最後一欄附加上回應封包信息(REPORT MPCPDU)，一方面回應通知光主控終端，一方面告知光主控終端該光終端單元所剩於尚未傳送之封包數量，向光主控終端要求下一次輪詢時間的頻寬。
(4)光主控終端/光終端單元封包產生模型(source node model)程式設計：
本發明乙太被動式光纖網路模擬分析系統所提供之光終端單元端模擬用戶產生封包的方式為乙太(Ethernet)封包，長度有64 Byte(產生機率設為0.4 possibility)，512 Byte(產生機率為0.25 possibility)，1518 Byte(產生機率為0.35 possibility)；在OPNET程式中設定每個光終端單元具備無限佇列長度，並在程式中給定光主控終端以輪詢(round_rubin)方式輪流詢問光終端單元所需傳送封包數，光終端單元並以標準乙太網路封包方式傳送資料，直到無法送完最後一個完整的封包。
所提供之光主控終端與光終端單元封包產生模型，其封包產生的速率變化從0.02 sec至0.00005 sec區間 (共有十次變化)，機率分佈模型採用常數分佈(Constant distribution)或自然函數分佈(Exponential distribution)。在各光終端單元傳送資訊之間隔時間，設計以5 us的預留時間(Guard time)作為雷射光源啟動與關閉的預熱(warm-up)時間，而每個光終端單元給予16.384 us作為處理封包的時間(packet processing time)。
(5)光主控終端/光終端單元傳送上下行封包之節點模型(Nodal model)與狀態模型(state diagram)程式設計：
請參閱圖四所示，為本發明乙太被動式光纖網路模擬分析系統所提供之光主控終端與光終端單元的節點模型(Nodal model)示意圖，主要是設計模擬光主控終端與光終端單元的媒介接取控制層溝通規約(Protocol)，其中匯流排(Bus)為光主控終端/光終端單元MAC層雙向送收鍊結(Link)結構，“Source”ICON表示光終端單元的資料產生源，可依據(4)封包產生模型之功能，設定成各種機率分布與封包產生速率，所產生之封包送往”ONU Mac”ICON；“video_server”ICON代表模擬視訊頭端產生視訊流的方式，所產生之封包送往”OLT Mac”ICON，並可於內部(將該ICON點開)做更詳細之模擬參數設定， 執行視訊封包傳送之模擬(如Video downloading，on-line watching等)。
請參閱圖五所示，為本發明乙太被動式光纖網路模擬分析系統所提供之光主控終端(OLT Mac)與光終端單元(ONU Mac)狀態模型(State Diagram)設計示意圖，主要是做IEEE 802.3ah乙太被動式光纖網路媒介接取控制層多點控制MPCP(Multi-Point Control Protocol)通信規約的程式設計，將乙太被動式光纖網路每一個封包(包括控制封包與資料封包)的送收方式以程式逐一模擬，以計算乙太被動式光纖網路傳送封包效能。
(6)光終端單元註冊程序程式設計：
請參閱圖六所示，為本發明乙太被動式光纖網路模擬分析系統所提供之光主控終端發現新增光終端單元以及光終端單元註冊登入光主控終端程序示意圖。首先由光主控終端發送一廣播式的門檻封包信息(GATE MPCPDU)，送出該訊息後啟動計時器(Discovery_window timer)計時，門檻封包信息內容為要求收到本信息但尚未註冊(register)之光終端單元，送出註冊信息(此廣播式門檻封包信息原則上每固定時間發送一次，以免漏失需要新增之光終端單元)；光終端單元收到後等待一段時間(每個光終端單元之等待時間長短不一，稱為隨機延遲(random delay)後，送出要求註冊(Register_request)信息給光主控終端。光主控終端每次選擇一個於最短時間(在計時器時間內)回應之光終端單元做註冊動作，並將該光終端單元之媒介接取控制位址(MAC address)給予一邏輯鍊結身份證(Logic Link ID，LLID)，然後光主控終端在此訊息外，加送出一個允許封包信息(GRANT MPCPDU)；光終端單元在收到註冊訊息後回應一完成註冊(Register_ack)訊息給光主控終端，完成整個註冊程序。
(7)光主控終端量測光終端單元測距(Ranging)與計算往返時間(Round trip time，RTT)程式設計：
請參閱圖七所示，為本發明乙太被動式光纖網路模擬分析系統所提供之光主控終端量測光終端單元測距(Ranging)與計算往返時間(Round trip time，RTT)示意圖，在每一個光終端單元註冊完成後，由光主控終端送允許封包信息給光終端單元，同時啟動計時器計算送收時間，光終端單元收到允許封包信息(GRANT MPCPDU)後立即送出回應封包信息給光主控終端，光主控終端收到後計算往返時間，並推算該光終端單元離光主控終端之距離長度。
本發明另提出應用乙太被動式光纖網路模擬分析系統，設計不同於IEEE 802.3ah標準之頻寬指配演算方法， 使頻寬使用率達到最佳化設計。其實施方式說明於下：
1. 光終端用戶封包預測頻寬演算方法
本發明所提供之時間分割多重接取參考對照版設計為：光主控終端傳送允許封包信息給光終端單元時，每次最多可給4個時槽(Timeslot)，每個時槽可給光終端單元帶來最大約1 ms(1 Mbits)*長度的頻寬，因此時間分割多重接取參考對照版的設計以4 ms的固定長度平均給每個光終端單元頻寬以傳送資料，而一個輪詢時間則為32 * 4 ms=128 ms，所以每128 ms後可循環回至原始光終端單元，使服務不至於中斷。
然而分割多重接取或可調插入式輪詢時間會產生以下的盲點：當光終端單元在某個時間點已送完所有資料，因此該光終端單元用”REPORT MPCPDU=0”回應至光主控終端，於是在下一個輪詢時間中該光終端單元將無頻寬可用(依據時間分割多重接取或可調插入式輪詢時間方法，光主控終端會給該光終端單元的時槽=0)，而經過某些時間，若該光終端單元又有封包產生，需要傳送時，但是在下一個輪詢時間裡該光終端單元無頻寬可用(因為時槽=0)，只能以回應封包信息重新向光主控終端要求頻寬，於是該光終端單元的用戶資料封包必須等待至少2~3個輪詢時間才能被傳送出去。因此，本發明另提出光終端 用戶封包預測頻寬演算法則使用在每一個輪詢時間，可解決此一情形並提升效能。
本發明所提供之光終端用戶封包預測頻寬演算方法為：定義一預測封包數(P)，這個預測封包數的預測數值是光主控終端預測該光終端單元在一個輪詢時間內所來到的封包數。
其演算程序如下：
a.在光主控終端設定每個光終端單元的保留頻寬預測值(default reserve value)。
b.在系統啟動後，光主控終端依據光終端單元所回應封包信息所要求之頻寬，再加上預測封包數，將加總後的數值置入允許封包信息送到各個光終端單元。
c.預測封包數的計算方式：預測封包數的預測數值是預測任一光終端單元在一個輪詢時間內所來到的封包數，基本值設為64 kbits至1 Mbits的區間範圍，以每64 kbits為基本增加減單位。
d.計算趨勢變化值(Trend value，參數設為T)：為每一次輪詢時間的P值變化，計算光終端單元封包產生速率與佇列堆疊的程度，其計算方式為輪詢時間1之P值(P1)減輪詢時間2之P值(P2)，即T1=P1-P2，T2=P2-P3，T3=P3-P4，…，以此類推。
e.(R，T)相關係數：R=T1-T2，當R值增加，表示T向上增加，封包將累積堆疊於光終端單元的佇列上，因此需加大上下行傳送頻寬，增加P值。反之，則減少P值。
- (R，T)正相關：P值為正相關係數，0<P<1。
- (R，T)負相關：P值為負相關係數，-1<P<0。
f. R=0時的處理：
- 當R=0一次：設P=64 kbits；- R=0連續二次：設P=0 kbits；- R=0連續三次及以上：P=0 kbits，但以exponential backoff演算法隨機不定期設定P=64 kbits。
- 離開設定(Time_out)：當R=0超過10分鐘或10,000次時，表示該光終端單元無資料傳送，要求該光終端單元做光終端單元刪除註冊(De_register)動作，將頻寬保留給其他需要傳送資料之光終端單元，直到該光終端單元又有資料需傳送(此時應進入重新註冊(Re-register)程序)。
g.使用自動迴歸動態平均(Auto Regressive Moving Average，ARMA)(p，q)模型來計算P值： P=Zt=a0+a1*Zt-1+a2*Zt-2+……+b1*Qt-1+ b2*Qt-2+…+bt
p值使用自動迴歸(Auto Regressive，AR)模型公式產生，q值使用動態平均(Moving Average，MA)模型公式產生。
2. 動態式(Dynamic)頻寬控制演算方法
除前述之光終端用戶封包預測頻寬演算法則外，本發明另提供三種動態式頻寬控制方法之規則，來改善時間分割多重接取或可調插入式輪詢時間方法的缺點，包括：
(1)吃到飽(All You Can Eat，AYCE)：光主控終端依據每個光終端單元所要求之頻寬給予允許封包信息，不限定其頻寬上下限值。
(2)最大傳輸值(MTW)上下限：改良(1)之公平性(Fairness)，讓光主控終端依據每個光終端單元所要求之頻寬給予，但限定光終端單元所要求之頻寬上限值(MTW,maximum transmission window)為12 ms，下限值為64 Kbits。
(3)預測式限定上下值(Predicted MTW)：由光主控終端預測光終端單元所要求之頻寬，再加上預測封包數，給予允許封包信息，同時限定光終端單元的最大傳輸值上下值。
本發明所提供之乙太被動式光纖網路模擬分析系統 及其應用於頻寬指配之方法，與其他習用技術相互比較時，更具有下列優點：
1.整個電腦模擬程式平台設計參考現有的IEEE 802.3ah標準，可模擬各種演算方法。
2.將以前耗時耗力的人工系統評估測試改以快速準確計算的電腦，減少人力與時間的浪費，並增加模擬結果的精確度與可信度。
3.將公式中一些特殊函數，利用OPNET本身擁有的特殊函數功能來撰寫成電腦程式語言，而非採用展開式近似，可以達到相當高的精確度之電腦模擬結果。
4.透過預測器(Predictor)計算公式的回饋機制(Feedback)檢查電腦模擬程式，以便計算(預測)出正確且實際的結果。
5.利用此電腦模擬程式可以快速精確計算出最佳的頻寬指配與預測行為之準確性。
6.可解決時間分割多重接取或可調插入式輪詢時間方法的盲點：當光終端單元在某個時間點已送完所有資料，因此該光終端單元用”REPORT MPCPDU=0”回應至光主控終端，於是在下一個輪詢時間中該光終端單元將無頻寬可用(依據時間分割多重接取或可調插入式輪詢時間方法，光主控終端會給該光終端單元的時槽=0)，而經過 某些時間，若該光終端單元又有封包產生，需要傳送時，但是在下一個輪詢時間裡該光終端單元無頻寬可用(因為時槽=0)，只能以回應封包信息重新向光主控終端要求頻寬，於是該光終端單元的用戶資料封包(最糟時)必須等待至少2~3個輪詢時間才能被傳送出去。
上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。
中英文對照
Auto Regressive：自動迴歸
Auto Regressive Moving Average：自動迴歸動態平均
AYCE：吃到飽(All You Can Eat)
Bus：匯流排
Constant distribution：常數分佈
Cycle time：輪詢時間
DBA：動態頻寬指配演算方法
De_register：刪除註冊
Discovery_window timer：計時器
EPON：乙太被動式光纖網路
Ethernet：乙太網路
Exponential distribution：自然函數分佈
Frame structure：封包格式
GATE MPCPDU：門檻封包信息
Grant packet message：允許傳送封包信息
Guard time：預留時間
IPACT：可調插入式輪詢時間
Logic Link ID：邏輯鍊結身份證
MAC：媒介接取控制
Moving Average：動態平均
MPCP：多點控制通信規約
MPCPDU：多點控制協定資料單元
MTW：最大傳輸值
OLT：光主控終端
ONU：光終端單元
Packet Editor：封包編輯器
Packet processing time：處理封包時間
Random delay：隨機延遲
Ranging：測距
REGISTER MPCPDU：註冊封包信息
Register：註冊
Re_register：重新註冊
Register_ack：完成註冊
Register_confirm：確認註冊
Register_request：要求註冊
REPORT MPCPDU：回應封包信息
REPORT packet message：回應報告封包信息
Round_rubin：輪詢
RTT：往返時間
State diagram：狀態模型
State-oriented：狀態導向
TDMA：時間分割多重接取
Timeslot：時槽
Warm-up：預熱留時間
請參閱有關本發明之詳細說明及其附圖，將可進一步瞭解本發明之技術內容及其目的功效；有關附圖為：圖一為本發明乙太被動式光纖網路模擬分析系統之網路元件模型圖；圖二為該乙太被動式光纖網路模擬分析系統之乙太被動式光纖網路架構示意圖；圖三為該乙太被動式光纖網路模擬分析系統之控制用多點控制協定資料單元與資料封包格式圖；圖四為該乙太被動式光纖網路模擬分析系統之光主控終端/光終端單元節點模型(Nodal model)示意圖；圖五為該乙太被動式光纖網路模擬分析系統之光主控終端與光終端單元之狀態模型(State Diagram)示意圖；圖六為該乙太被動式光纖網路模擬分析系統之光主控終端發現光終端單元以及光終端單元註冊登入光主控終端程序示意圖；以及圖七為該乙太被動式光纖網路模擬分析系統之光主控終端量測光終端單元測距(Ranging)與計算往返時間(Round trip time，RTT)示意圖。

Claims (8)

  1. 一種乙太被動式光纖網路模擬分析系統，係將IEEE 802.3ah標準制定之乙太被動式光纖網路，以軟體工具與程式語言，用狀態導向技術，設計出網路效能模擬程式平台，其特徵包括：a.相關乙太被動式光纖網路元件的代表符號(symbol)，以及光主控終端網路單元模型與光終端單元網路單元模型；b.乙太被動式光纖網路上下行傳送封包格式(frame structure)；c.乙太被動式光纖網路媒介接取控制層的信息溝通程式，以作為該光主控終端與光終端單元之間的信息溝通；d.光主控終端/光終端單元封包產生模型(source node model)程式，以定義光終端單元端模擬用戶產生封包的方式，封包產生的速率變化以及機率分佈模型；e.光主控終端/光終端單元傳送上下行封包之狀態模型(state diagram)程式；f.光主控終端與光終端單元的節點模型(Nodal model)程式；g.光終端單元發現與註冊登入光主控終端程序之 程式，以透過該光主控終端連接該光終端單元進行註冊登入；以及h.光主控終端量測光終端單元距離(Ranging)與計算往返時間(round trip time)程式，以在該光主控終端送允許封包信息給光終端單元時計算送收時間與，並推算光終端單元離光主控終端之距離長度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之乙太被動式光纖網路模擬分析系統，其中該光主控終端/光終端單元封包產生模型之特徵包括：a.光終端單元端模擬用戶產生封包的方式為乙太(Ethernet)封包，長度有64 Byte，512 Byte及1518 Byte；以及b.封包產生的速率變化從0.02 sec至0.00005 sec區間(共有十次變化)，機率分佈模型採用常數分佈(Constant distribution)或自然函數分佈(Exponential distribution)。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之乙太被動式光纖網路模擬分析系統，其中該光主控終端與光終端單元的節點模型(Nodal model)程式設計之特徵包括：a.可模擬光主控終端與光終端單元的媒介接取控制層溝通規約(Protocol)； b.光終端單元的資料產生源，可設定成各種機率分布與封包產生速率；以及c.可模擬模擬視訊頭端產生視訊流的方式。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之乙太被動式光纖網路模擬分析系統，其中該光主控終端/光終端單元傳送上下行封包之狀態模型(state diagram)程式設計之特徵包括：a.可模擬IEEE 802.3ah乙太被動式光纖網路媒介接取控制層多點控制MPCP(Multi-Point Control Protocol)通信規約；以及b.可模擬乙太被動式光纖網路每一個封包(包括控制封包與資料封包)的送收方式，以計算乙太被動式光纖網路傳送封包效能。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之乙太被動式光纖網路模擬分析系統，其中該光終端單元發現與註冊登入光主控終端程序之程式設計之特徵包括：a.光主控終端可定時發送一廣播式的門檻封包信息(GATE MPCPDU)，以要求收到該信息但尚未註冊(register)之光終端單元，送出註冊信息；b.可啟動計時器(Discovery_window timer)計時光終端單元送出要求註冊之隨機延遲(random delay) 時間；c.光主控終端每次選擇一個於最短時間(在計時器時間內)回應之光終端單元做註冊動作，並將該光終端單元之媒介接取控制位址(MAC address)給予一邏輯鍊結身份證(Logic Link ID，LLID)；d.光主控終端在完成註冊動作後，會送出一個允許封包信息(Grant MPCPDU)給光終端單元；以及e.光終端單元在收到註冊訊息後回應一完成註冊(Register_ack)訊息給光主控終端，完成整個註冊程序。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之乙太被動式光纖網路模擬分析系統，其中該光主控終端量測光終端單元距離(Ranging)與計算往返時間(round trip time)程式設計之特徵包括：a.光主控終端送允許封包信息給光終端單元，可同時啟動計時器計算送收時間；以及b.光主控終端可藉由計算往返時間，推算光終端單元離光主控終端之距離長度。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之乙太被動式光纖網路模擬分析系統，其中該乙太被動式光纖網路媒介接取控制層的信息溝通程式之特徵包括： a.光主控終端送出允許傳送封包信息(GRANT MPCPDU)給各個光終端單元，光終端單元則依據該允許傳送封包信息所給定的頻寬與光信號起止時間，來傳送各光終端單元之上行資料；b.各光終端單元在其上行資料封包的最後一欄附加上回應封包信息(REPORT MPCPDU)，告知光主控終端該光終端單元所剩餘佇列中尚未傳送之封包數量。
  8. 一種應用乙太被動式光纖網路模擬分析系統之頻寬指配方法，其特徵為利用預測光終端用戶封包數演算方法及動態式(Dynamic)頻寬控制方法，使乙太被動式光纖網路模擬分析系統之頻寬使用率達到最佳化設計；其中該光終端用戶封包預測封包數演算方法係由光主控終端預測該光終端單元在一個輪詢時間內所來到的封包數，其步驟包括：a.在光主控終端設定每個光終端單元的保留頻寬預測值(default reserve value)；b.在系統啟動後，光主控終端依據光終端單元所回應封包信息所要求之頻寬，再加上預測封包數，將加總後的總數值置入允許封包信息送到各個光終端單元；c.光主控終端計算封包數的預測數值，以預測任一光終端單元在一個輪詢時間內所來到的封包數，其中該 預測數值之基本值設為64 kbits至1 Mbits的區間範圍，以每64 kbits為基本增加減單位；d.光主控終端計算預測封包數之趨勢變化值(Trend value，參數設為T)，透過每一次輪詢時間的P值變化，光主控終端計算光終端單元封包產生速率與佇列堆疊的程度，其計算方式為輪詢時間1之P值(P1)減輪詢時間2之P值(P2)，即T1=P1-P2，T2=P2-P3，T3=P3-P4，…，以此類推；e.光主控終端計算(R，T)相關係數，其中R=T1-T2，當R值增加，表示趨勢變化值T向上增加，封包將累積堆疊於光終端單元的佇列上，則必須加大給予之上下行傳送頻寬，增加P值，反之則減少P值，其特徵包括：- (R，T)正相關：P值為正相關係數，0<P<1；- (R，T)負相關：P值為負相關係數，-1<P<0；f. R=0時的處理，其處理方式包括：- 當R=0一次：設P=64 kbits；- R=0連續二次：設P=0 kbits；- R=0連續三次及以上：P=0 kbits，但以exponential backoff演算法隨機不定期設定P=64 kbits； - 離開設定(Time_out)：當R=0超過10分鐘或10,000次時，表示該光終端單元無資料傳送，光主控終端將強制要求該光終端單元執行光終端單元刪除註冊(De_register)動作，光主控終端將把原設定給該光終端單元之頻寬保留給其他需要傳送資料之光終端單元，直到該光終端單元又有資料需傳送(此時應進入重新註冊(Re-register)程序)；g.使用自動迴歸動態平均(Auto Regressive Moving Average，ARMA)(p，q)模型來計算預測封包數P值，P=Zt=a0+a1*Zt-1+a2*Zt-2+……+b1*Qt-1+b2*Qt-2+…+bt其中p值可使用自動迴歸(Auto Regressive，AR)模型公式產生，而q值可使用動態平均(Moving Average，MA)模型公式產生；其中該動態式(Dynamic)頻寬控制演算方法之步驟包括：a.光主控終端依據每個光終端單元所要求之頻寬給予允許封包信息，不限定其頻寬上下限值；b.將最大傳輸值(MTW)限定上下限，讓光主控終端依據每個光終端單元所要求之頻寬給予，但限定光終 端單元所要求之頻寬上限值(MTW)為12 ms，下限值為64 Kbits；c.預測式限定上下值(Predicted MTW)，由光主控終端預測光終端單元所要求之頻寬，再加上預測封包數值於給予允許封包信息，同時限定光終端單元的最大傳輸值上下值。
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