TWI474656B

TWI474656B - 光網路單元及其方法

Info

Publication number: TWI474656B
Application number: TW101131989A
Authority: TW
Inventors: Ryan Edgar Hirth; Glen Kramer; Mitchell Gordon Mcgee
Original assignee: Broadcom Corp
Priority date: 2012-01-06
Filing date: 2012-09-03
Publication date: 2015-02-21
Also published as: KR20130094158A; KR101333013B1; US20130177313A1; US8942560B2; HK1182868A1; TW201330538A

Description

光網路單元及其方法

該申請總的來說涉及上行佇列的保持，並且更具體地涉及無源光網路(PON)中上行佇列的保持。

從中心局至終端使用者位置的公用網絡部分稱為接入網路或“最後一英里”。接入網路通過中心局連接終端使用者至骨幹或核心網路。為了跟上增加的語音流量、資料流程量和視頻流量的步伐，在許多區域中，網路工作人員通過將光纖更深一步地部署在最後一英里中以縮短現存銅線網路和共軸網路的長度來升級現存的接入網路。在不同的競爭光網路技術中，無源光網路(PON)已成為此類新生代接入網路的一個優先選擇。利用大頻寬的光纖，PON能夠容納頻寬密集的聲音、資料和視頻服務。

圖1示出示意性PON 100，其通訊地連接中心局110至單個住戶單元(SFU)120和多住戶單元(MDU)130(即，容納兩個以上住宅單元或業務單元的結構)。PON 100內的傳輸具體是在中心局110處的光線路終端(OLT)與SFU 120和MDU 130處的光網路單元(ONU)之間、在跨越它們之間的距離的光纖上執行。中心局110處的OLT在其終端處將PON 100連接至骨幹或核心網路(未示出)，骨幹或核心網路可以是外部網路，例如，屬於互聯網服務提供者(ISP)或本地交換運營商。此外，SFU 120處的ONU和MDU 130處的ONU還在它們的終端將PON 100連接至家庭或企業網路(也未示出)。此網路結構可允許SFU 120和MDU 130 內連接至家庭或企業網路的終端使用者裝置在PON 100上發送資料至骨幹或中心網路或從其接收資料。

離中心局110最近的PON 100部分通常被稱作饋送區150。該區包括一根或多根饋送線纜，每根具有多根光纖。無源光分路器/合路器140被用於將饋送線纜的獨立的光纖分成落在PON 100的第二部分內的多重分佈光纖，該第二部分通常被稱為分佈區160。此類分佈光纖然後進一步由附加的無源光學分路器/合路器140分為延伸至SFU 120和MDU 130的多條引入光纖。此類引入光纖位於PON 100的第三和最終部分，其通常被稱為引入區170。

值得注意，PON 100僅示出一個示意性PON和光纖分佈拓樸(即，樹狀拓樸)，並且其他的點對多點的光纖分佈拓撲也是可以的，如環型拓撲和網格拓撲。

在現有接入網路中，分佈區160和/或引入區170均使用銅電纜或共軸電纜進行部署。通過將光纖電纜延伸至接入網路更深一直到，例如，家庭、建築、或路邊，PON 100可容納先前的接入網路不能處理的頻寬密集的聲音、資料和視頻服務。如圖1所示，中心局110與SFU 120和MDU 130處的終端使用者裝置之間的可能未光學連接的剩餘部分僅在局域網中的此類位置(即，在金屬區180內)。在銅線和/或共軸佈線的此類較短的距離上，當前局域網拓撲一般能提供足夠的頻寬。

在圖1示出的接入網路操作期間，由中心局110處的OLT在PON 100的三個部分上向下游傳輸的信號通過分路器/合路器140分離並在SFU 120和MDU 130處由ONU接收。相反地，由SFU 120和DMU 130處的ONU在PON 100 的三個部分向上游傳輸的信號由無源光學分路器/合路器140組合並由中心局110處的OLT接收。為防止在上行方向的衝突並公平地共用PON 100的上行容量，中心局110處的OLT和SFU 120和MDU 130處的ONU實施某些形式的仲裁機制。

例如，許多PON實施基於非競爭的介質接入方案，其許可每個ONU在限定的時間間隔內接入共用的介質，以向上游傳輸資料。該限定的時間間隔通常被稱為時隙。圖2示出根據此類基於非競爭介質接入方案在PON上向上游傳輸的資料的實例。圖2中，每個ONU 1~N與公共時間基準同步並且被分配有時隙，用於傳輸一個或多個資料包向上游至OLT。更具體地，每個ONU 1~N對從連接的終端使用者(使用者)接收的資料包進行緩衝，並且當指定的時隙到達時突發一個或多個緩衝的資料包向上游至OLT。例如，ONU1從連接的使用者1接收兩個資料包、緩衝此兩個資料包、然後在分配給ONU1的第一時隙期間向上游突發此兩個數據包。ONU2從連接的使用者2接收單個資料包、緩衝該資料包、然後在分配給ONU2的第二時隙期間向上游突發該單個數據包。如可從圖2中看出，時隙被分配給ONU，使得它們不在時間上重疊，從而防止上行衝突。

除了分配時隙使它們在時間上不重疊，在此類基於非競爭介質接入方案中何時以及多少容量被許可給特定ONU的具體方法可極大的影響PON的性能。在大部分傳統的PON中，每個ONU或者被分配重複間隔內固定容量的靜態時隙(即，根據靜態TDMA方案)或者被動態地分配基於由ONU緩衝的暫態資料量的變化容量的時隙(即，根據動態頻寬分配(DBA)方案)。

靜態TDMA方法是有利的，因為ONU確保了預定的、固定量的上行頻寬。然而，使用靜態TDMA分配至每個ONU的上行頻寬量無彈性通常導致上行頻寬的使用效率低，沒有或很少資料向上傳輸的ONU仍分配有固定份額的頻寬，即使其他ONU可能在等待發送大量的資料至上游。換句話說，靜態TDMA不允許未使用的上行頻寬轉移給可利用剩餘頻寬的ONU。另一方面，DBA方案能夠基於需要或其他因素，允許上行頻寬更有效地分配至ONU或由ONU共用。

在執行DBA方案的PON中，OLT負責分配上行許可(或時隙)至每個ONU。ONU推遲其上行傳輸，直到其接收到來自OLT的許可。為接收許可，ONU生成並傳輸上行消息至OLT，該消息被稱作REPORT消息，其向OLT通知其各自的上行佇列狀態。OLT使用從每個ONU發送的請求上行頻寬的資訊，以生成並傳輸GATE消息至此類ONU。每個GATE消息基於其上行頻寬需求和其他ONU上行頻寬需求分配上行傳輸許可至ONU。

在乙太網PON(EPON)中，由ONU的上行佇列緩衝的資料包是乙太網框，其一般是不能被分片的。因此，如果OLT分配少於由其上行佇列緩衝的資料總量的上行傳輸許可至ONU，或分配未落在其上行佇列中乙太網框邊界上的上行傳輸許可，某些上行頻寬可能被浪費。圖3提供此的具體說明，其中ONU具有少於由其上行佇列320緩衝的資料總量的上行傳輸許可310並且未落在其上行佇列320 的乙太網框的邊界上。該上行傳輸許可310足以傳輸上行佇列320中的框1-3的全部，但不足以傳輸框4的全部。由於上行佇列320中的框不能分片，因此出現上行頻寬損耗330。

(1)一種光網路單元(ONU)，包括：先進先出(FIFO)佇列，配置為儲存多個元素，所述多個元素中的各元素與各自的框和各自的累加計數值相關聯；以及，子佇列長度檢測模組，配置為通過檢索所述多個元素中的最靠近所述先進先出佇列的末端並且具有小於閾值的各自的累加計數值的元素來確定所述先進先出佇列中的子佇列的長度，其中，與所述多個元素中的各特定元素相關聯的所述各自的累加計數值是基於與所述多個元素中的比所述特定元素儲存得離所述先進先出佇列的首端更近的元素相關聯的各自的框的長度總和來確定的。

(2)根據(1)所述的光網路單元，其中與所述多個元素中的各特定元素相關聯的所述各自的累加計數值還基於與所述特定元素相關聯的所述各自的框的長度確定。

(3)根據(1)所述的光網路單元，其中所述子佇列長度檢測模組被配置為使用二分檢索法檢索元素。

(4)根據(1)所述的光網路單元，其中所述先進先出佇列包括多個子佇列。

(5)根據(1)所述的光網路單元，還包括：無源光網路(PON)控制器，配置為向光線路終端(OLT)報告所述子佇列的長度。

(6)根據(1)所述的光網路單元，其中與所述多個元素中的各元素相關聯的所述各自的框是乙太網框。

(7)根據(1)所述的光網路單元，其中所述多個元素中的各元素包括至其各自的框的指標。

(8)根據(1)所述的光網路單元，其中所述多個元素中的各元素包括其各自的框。

(9)一種方法，包括：將多個元素儲存在先進先出(FIFO)佇列中，所述多個元素中的各元素與各自的框和各自的累加計數值相關聯；以及，通過檢索所述多個元素中的離所述先進先出佇列的末端最近且具有小於閾值的各自的累加計數值的元素，確定所述先進先出佇列中的子佇列的長度，其中，與所述多個元素中的各特定元素相關聯的所述各自的累加計數值是基於與所述多個元素中的比所述特定元素儲存得離所述先進先出佇列的首端更近的元素相關聯的框的長度總和來確定的。

(10)根據(9)所述的方法，還包括：向光線路終端(OLT)報告所述子佇列的長度。

(11)根據(9)所述的方法，其中與所述多個元素中的各元素相關聯的所述各自的框是乙太網框。

(12)一種光網路單元(ONU)，包括：第一子佇列，配置為儲存均與框相關聯的第一組元素，其中，與所述第一組元素相關聯的框的長度總和被限制為小於或等於第一閾值；第二子佇列，配置為儲存均與框相關聯的第二組元素，其中，與所述第二組元素相關聯的框的長度總和被限制為小於或等於第二閾值；第一累加器，配置為基於與被添加至所述第一子佇列的元素相關聯的框的長度來增加第一計數，並且基於與從所述第一子佇列移除的元素相關聯的框的長度來減少所述第一計數；以及，第二累加器，配置為基於與被添加至所述第二子佇列的元素相關聯的框的長度來增加第二計數，並且基於與從所述第二子佇列移除的元素相關聯的框的長度來減少所述第二計數。

(13)根據(12)所述的光網路單元，其中，所述第一子佇列的首端連接至所述第二子佇列的末端。

(14)根據(13)所述的光網路單元，還包括：無源光網路(PON)控制器，配置為如果與額外元素相關聯的框的長度和所述第二計數的總和小於或等於第二閾值，則添加所述額外元素至所述第二子佇列的末端。

(15)根據(14)所述的光網路單元，其中所述額外元素被從所述第一子佇列的首端移除。

(16)根據(15)所述的光網路單元，其中所述無源光網路控制器還被配置為如果與所述額外元素相關聯的框的長度和所述第二計數的總和小於或等於所述第二閾值，則從所述第一子佇列的首端移除所述額外元素。

(17)根據(13)所述的光網路單元，其中，所述無源光網路控制器配置為向光線路終端(OLT)報告所述第一計數和所述第二計數。

(18)根據(12)所述的光網路單元，其中與所述第一組元素中的各元素相關聯的框對應於乙太網框。

(19)根據(12)所述的光網路單元，其中與所述第二組元素中的各元素相關聯的框對應於乙太網框。

包含於此並構成本說明書的一部分的附圖示出本公開的實施方式，並且與說明書一起，用於解釋實施方式的原理並允許本領域的技術人員製造和使用此類實施方式。

將參考附圖說明本公開的實施方式。元件首次在其中出現的附圖通常由對應參考數位中最左邊的數位表示。

在以下說明中，說明了大量具體細節，以提供本公開實施方式的透徹理解。然而，對本領域技術人員顯而易見，包括結構、系統、方法的實施方式可在沒有此類具體細節下實施。此處的說明和展示是本領域的技術人員傳達他們的工作內容至其他本領域技術人員的通常方式。在其他情況下，在細節中未說明可能使本發明模糊的公知技術、程式、元件或電路。

說明書中參考“一個實施方式”、“實施方式”、“示意性實施方式”等，表示說明的實施方式可包括具體的特徵、結構或特性，但並非所有實施方式均需要包括該具體特徵、結構或特性。此外，此類詞語無需指代相同的實施方式。此外，需指出的是，當關於一個實施方式說明了具體的特徵、結構或特性，無論是否明確說明，其可影響其他實施方式中的此類特徵、結構或特性，這在本領域技術人員的知識範圍內。

I.概述

在至少一個實施方式中，本公開涉及一種方法和裝置，用於在ONU處保持子佇列，並且用於保持對儲存於每個子佇列的資料量的計數。該子佇列代表由ONU使用的以緩衝待傳輸至上游的資料包的先進先出(FIFO)佇列中的分區。此類子佇列串聯連接，使得第一子佇列的輸出饋送第二子佇列的輸入，第二子佇列的輸出饋送第三子佇列的輸入等。每個子佇列具有設定其可緩衝的資料最大量的預定閾值。

在EPON的實施中，由子佇列緩衝的資料包是乙太網框。為減少由上述分片問題導致的上行頻寬損耗，本方法和裝置不添加乙太網框至子佇列，直到在子佇列中有足夠的空間可用於整個、額外的乙太網框(即，在子佇列的定義的閾值下有足夠的空間用於整個、額外的乙太網框)。結果，當ONU報告儲存在一個或多個子佇列中的資料量的計數至OLT時，為每個子佇列報告的資料量落在乙太網框的邊界上。OLT可使用該報告的資訊，以有效的許可上行頻寬至ONU，以傳輸儲存在一個或多個其子佇列中的資料。

本公開的方法和裝置的其他特徵和實施方式將關於圖4至圖9進行說明。

II.示意性ONU

現參考圖4，其示出了可實施本公開實施方式的示意性ONU 400。ONU 400包括使用者網路介面(UNI)405、分類器410、下行佇列模組415、上行佇列模組420、PON控制器425、光收發模組430、以及子佇列長度檢測模組435。

在下行方向上，光收發模組430接收在PON上從OLT傳輸的光信號。資料包形式的資料被從光信號恢復，並以電氣格式提供至PON控制器425。PON控制器425例如通過檢查每個資料包的邏輯鏈路位址(LLID)，確定是否將資料包發送至ONU 400。如果資料包的LLID與分配至ONU 400的LLID(或LLID中的一個)相匹配，該資料包被接受並傳遞至下行佇列模組，以進行緩衝。另一方面，如果該資料包與分配至ONU 400的LLID(或LIID中的一個)不匹配，則該資料包被PON控制器425丟棄。在下行佇列模組415中緩衝的資料包隨後通過UNI 405傳輸至使用者網路。

在上行方向上，將要在PON上傳輸至OLT的資料包最初通過UNI 405從使用者網路接收。分類器410(較佳包含於ONU 400中)根據資料包攜帶的內容類別型分類資料包的優先順序。例如，載有聲音或視頻資料的資料包被分類為具有傳輸延遲小的特徵的優先順序(例如，高優先順序)，而載有除聲音或視頻外的其他資料的資料包可被分類為具有需最大努力才能傳輸的特徵的優先順序(例如，低優先順序)。

假設分類器410包含於ONU 400中，上行佇列模組420將包括多個上行佇列，每個具有指定的優先順序。分類器410可將從使用者網路接收的資料包通過UNI 405插入具有對應於資料包優先順序分類的指定優先順序的一個上行佇列。此類資料包被插入上行佇列的末端，並且以它們被插入的順序被從上行佇列的首端移除。換句話說，包含於上行佇列模組420中的上行佇列是先進先出(FIFO)佇列。

一旦資料包從上行佇列移除，其一般在連接至ONU 400的PON上被輸送至上游。然而，如以上簡要提到的，PON(諸如連接至ONU 400的PON)的通道容量在上行方向上通常由多個ONU共用。結果，來自每個附接至PON的ONU的上行傳輸被仲裁，以避免衝突。該仲裁可通過使OLT分配許可(也稱作時隙)至每個ONU來實現。在該方案中，ONU延遲上行資料傳輸，直到其從OLT接收到許可。為接收許可，ONU生成並傳輸上行消息至OLT，該消息被稱作REPORT消息，其向OLT通知其上行佇列的各自狀態。OLT使用從每個ONU發送的請求上行頻寬的資訊，以生成並傳輸GATE消息至這些ONU。基於其上行頻寬需求和其他ONU上行頻寬需求，每個GATE消息分配上行傳輸許可至ONU。

在ONU 400中，PON控制器425生成上述REPORT消息，並將其向上游傳輸至其連接的OLT。PON控制器425在其REPORT消息中具體包括儲存於分區中的資料量的計數，上行佇列模組420中包括的一個或多個上行佇列的這些分區也被稱為子佇列。上行子佇列的子佇列串聯連接，使得第一個子佇列的輸出饋送第二個子佇列的輸入，第二個子佇列的輸出饋送第三個子佇列的輸入等。每個子佇列具有設定其可緩衝的資料最大量的預定閾值。

帶有預定閾值的子佇列的使用可有助於減少例如乙太網PON(EPON)(其中上行資料包通常不能分片)中分片問題導致的上行頻寬浪費。不添加乙太網框至子佇列，直到子佇列中具有足夠的空間用於整個、額外的乙太網框。結果，當ONU 400將儲存在子佇列中的乙太網框的資料量的計數報告至OLT時，子佇列的所報告的乙太網框資料的量落在乙太網框邊界上。OLT可使用包含於REPORT消息中的該資訊，以有效地許可上行頻寬至ONU 400，用於傳輸儲存於子佇列中的乙太網框資料至上游。

子佇列長度檢測模組435被具體配置為保持每個子佇列的、反應儲存於具體子佇列中的乙太網框資料的量的計數，並且提供用於一個或多個子佇列的計數至PON控制器425，用於包含於REPORT消息中。

以下進一步說明的是上行佇列模組420和子佇列長度檢測模組435的兩個示意性實現方式。

III.第一實現方式

圖5示出根據本公開的實施方式的上行佇列模組420和子佇列長度檢測模組435的第一實現方式500。如示出，上行佇列模組420包括兩個獨立的上行佇列：第一上行佇列，包括子佇列1-1、1-2和1-3；以及第二上行佇列，包括子佇列2-1、2-2和2-3。

子佇列1-1、1-2和1-3串聯連接，使得子佇列1-3的輸出饋送(feed)子佇列1-2的輸入，並且子佇列1-2的輸出饋送子佇列1-1的輸入。子佇列1-3的輸入形成包含於上行佇列模組420中的第一上行佇列的末端，並且子佇列1-1的輸出形成包含於上行佇列模組420中的第一上行佇列的首端。在實施方式中，該第一上行佇列被指定為具有第一優先順序，並且被配置為儲存從分類器410接收的、具有對應於第一優先順序的優先順序的資料元素。此類元素被插入第一上行佇列的末端並且以與它們被插入的順序相同的順序從第一上行佇列的首端移除。因此，第一上行佇列是FIFO佇列。

類似地，子佇列2-1、2-2和2-3串聯連接，使得子佇列2-3的輸出饋送子佇列2-2的輸入，並且子佇列2-2的輸出饋送子佇列2-1的輸入。子佇列2-3的輸入形成包含於上行佇列模組420中的第二上行佇列的末端，並且子佇列2-1的輸出形成包含於上行佇列模組420中的第二上行佇列的首端。在實施方式中，該第二上行佇列被指定為具有第二優先順序，並且被配置為儲存從分類器410接收的、具有對應於第二優先順序的優先順序的資料元素。此類元素被插入第二上行佇列的末端，並且以與它們被插入的順序相同的順序從第二上行佇列的首端移除。因此，第二上行佇列是FIFO佇列。

插入第一和第二上行佇列以及從第一和第二上行佇列移除的元素與資料包相關聯。元素可例如通過包括到記憶體中資料包所儲存的位址的參考(例如，指針)和/或通過包括實際的資料包來與資料包相關聯。在實施方式中，與插入第一和第二上行佇列並從其中移除的元素相關的資料包是乙太網框，其不能被分片為用於在PON上傳輸至上游的多個更小的框。

上行佇列模組420中的每個子佇列具有預定閾值，其設定由子佇列緩衝的元素能夠相關聯的資料包資料的最大長度、累加長度(例如，以位元組或比特為單位)。換句話說，與儲存在子佇列中的元素相關的資料包的總的長度不能超過子佇列的預定閾值。如圖5中示出，子佇列1-1具有預定閾值T1-1、子佇列1-2具有預定閾值T1-2，子佇列1-3具有預定閾值T1-3等。

PON控制器425被配置為控制在上行佇列模組420中元素在子佇列中的插入和移除。如果元素被添加至子佇列不會使得與儲存於子佇列中的元素相關的資料包的長度總和超過該子佇列的預定閾值，則PON控制器將使一個元素插入子佇列。如果元素添加至子佇列使得與儲存於子佇列中的元素相關的資料包的長度總和超過該子佇列的預定閾值，那麼該元素不會被插入，直到儲存在子佇列中的元素被移除，從而在閾值下為額外的元素創建足夠的空間。結果，當ONU 400報告與儲存在子佇列中的元素相關聯的資料包的累加長度的計數(由子佇列檢測模組435中的累加器保持)至OLT時，所報告的計數落在資料包的邊界上。OLT可使用包含於REPORT消息的該資訊，以有效地許可上行頻寬至ONU 400，用於將儲存於子佇列中的、或與儲存在子佇列中的元素相關聯的資料包傳輸至上游。例如，在資料包是乙太網框的實施方式中，此方案可防止由於乙太網框不允許被分片而導致的上行頻寬損耗。

現參考子佇列長度檢測模組435，此模組被配置為為上行佇列模組420中的一個或多個子佇列保持與儲存在子佇列中的元素相關的資料包的累加長度的計數。例如，子佇列長度檢測模組435使用累加器1-1保持與儲存在子佇列1-1中的元素相關的資料包的累加長度計數。當元素被插入子佇列1-1的末端時，由累加器101保持的計數基於與所插入的元素相關聯的資料包的長度而增加。相反地，當元素從子佇列1-1的首端移除時，由累加器101保持的計數基於與所移除的元素相關聯的資料包的長度而減少。由累加器1-1保持的計數可被提供至PON控制器425，用於報告至OLT。此外，由累加器1-1保持的計數可被提供至PON控制器425，以確定是否可添加額外的元素至上述子佇列1-1。

累加器1-2、1-3、2-1、2-2以及2-3被配置為以與累加器1-1相似的方式保持與儲存在它們對應的子佇列中的元素相關聯的資料包的累加長度的計數。所保持的計數值可進一步與累加器1-1保持的計數相似的方式進行使用。

值得注意，在上行模組420中示出的每個上行佇列中包括的上行佇列數量和子佇列數量僅用於示出的目的。本領域的技術人員應當理解，或多或少的上行佇列可包含於上行佇列模組420，並且每個上行佇列可包括或多或少子佇列。還值得注意，在子佇列儲存乙太網框的實施方式中，由子佇列長度檢測模組435為每個子佇列保持的計數值可包括或反應與乙太網框相關聯的開銷資料的量(例如以位元組或比特為單位)。與乙太網框相關聯的開銷資料可具體包括，例如，導碼和框間間隔(IFG)。

IV.第二實現方式

圖6示出根據本公開的實施方式的上行佇列模組420和子佇列長度檢測模組435的第二實現方式600。如示出，上行佇列模組420包括兩個獨立的上行佇列：第一上行佇列，包括子佇列1-1、1-2和1-3；以及第二上行佇列，包括子佇列2-1、2-2和2-3。

與圖5中示出的上行佇列模組420的第一實現方式不同，圖6中示出的上行佇列模組420不包括每個子佇列的獨立的資料結構。而是，每個上行佇列的子佇列包含在單個資料結構中。具體地，子佇列1-1、1-2和1-3包含於第一資料結構610，並且子佇列2-1、2-2和2-3包含於第二資料結構620。

子佇列1-1、1-2和1-3串聯連接，使得子佇列1-3的輸出饋送子佇列1-2的輸入，並且子佇列1-2的輸出饋送子佇列1-1的輸入。子佇列1-3的輸入形成包含於上行佇列模組420中的第一上行佇列的末端，並且子佇列1-1的輸出形成包含於上行佇列模組420中的第一上行佇列的首端。在實施方式中，該第一上行佇列被指定為具有第一優先順序，並且被配置為儲存從分類器410接收的具有對應於第一優先順序的優先順序的資料元素。此類元素被插入第一上行佇列的末端並且以與它們被插入的順序相同的順序從第一上行佇列的首端移除。因此，第一上行佇列是FIFO佇列。

類似地，子佇列2-1、2-2和2-3串聯連接，使得子佇列2-3的輸出饋送子佇列2-2的輸入，並且子佇列2-2的輸出饋送子佇列2-1的輸入。子佇列2-3的輸入形成包含於上行佇列模組420中的第二上行佇列的末端，並且子佇列2-1的輸出形成包含於上行佇列模組420中的第二上行佇列的首端。在實施方式中，該第二上行佇列被指定為具有第二優先順序，並且被配置為儲存從分類器410接收的具有對應於第二優先順序的優先順序的資料元素。此類元素被插入第二上行佇列的末端並且以與它們被插入的順序相同的順序從第二上行佇列的首端移除。因此，第二上行佇列是FIFO佇列。

被插入上行佇列模組420以及從上行模組420移除的元素與資料包相關聯。元素可例如通過包括對記憶體中資料包所儲存的位址的參考(例如，指針)和/或通過包括實際的資料包來與資料包相關聯。在實施方式中，與插入第一和第二上行佇列並從其中移除的元素相關的資料包是乙太網框，其不能被分片為用於在PON上傳輸至上游的多個更小的框。

除了與資料包相關聯，被插入上行佇列模組420的子佇列並從其中移除的元素與累加的計數值相關聯。與元素相關聯的累加計數值基於與元素中的比該特定元素儲存得離上行佇列首端更近的那些元素相關聯的資料包的長度總和來確定。例如，可基於與所儲存的最靠近上行佇列首端的兩個元素相關聯的資料包的長度總和，來確定與儲存得第三靠近上行佇列首端的元素相關聯的累加計數值。元素可例如通過包括至記憶體中累加計數值所儲存的位址的參考(例如，指針)和/或通過包括實際的累加計數值來與累加計數值相關聯。值得注意，在資料包是乙太網框的實施方式中，累加計數值可包括或反應與乙太網框相關的開銷資料的量(例如，以位元組或比特為單位)。與乙太網框相關聯的開銷資料可具體包括，例如，導碼和框間間隔(IFG)。

上行佇列模組420中的每個子佇列具有預定閾值，其設定能夠與由子佇列緩衝的元素相關聯的資料包資料的最大長度、累加長度(例如，以位元組或比特為單位)。換句話說，與儲存在子佇列中的元素相關聯的資料包的總的長度不能超過子佇列的預定閾值。如圖5中示出，子佇列1-1具有預定閾值T1-1，子佇列1-2具有預定閾值T1-2，子佇列1-3具有預定的閾值T1-3等。

圖6中示出的子佇列檢測模組435被配置為通過在子佇列的上行佇列中檢索一個元素，即：(1)最靠近上行佇列的末端，以及(2)具有小於子佇列的預定閾值的相關聯累加計數值，來確定與儲存在子佇列中的元素相關聯的資料包當前的、累加的長度。參照實例可最好地理解由子佇列長度檢測模組435執行的該檢索過程。

為此目的，圖7示出表示與儲存在上行佇列模組420中的第一上行佇列中的系列元素相關聯的累加計數值的表700。假設第一上行佇列中的第一子佇列具有的預定閾值為2000位元組，子佇列長度檢測模組435可通過在第一上行佇列的內容中檢索一元素，即：(1)最靠近第一上行佇列的末端，並且(2)具有小於第一子佇列的預定閾值2000 位元組的相關聯累加計數值，來確定與儲存在第一子佇列中的元素相關聯的資料包的當前的、累加的長度，如表700所示。子佇列長度檢測模組435可檢索儲存在第一上行佇列中且具有以上提到的兩種特性的元素，例如使用二分檢索法或任何其他適用的檢索方法。

在檢索後，子佇列長度檢測模組435將發現上行佇列中儲存在指標25處的元素是(1)最靠近第一上行佇列末端的元素，並且(2)具有少於2000位元組(即，少於第一子佇列的預定閾值)的相關聯累加計數值的元素。與儲存在指標25處的元素相關聯的累加計數值是，在至少本實例中，與儲存在第一子佇列中的元素相關聯的資料包的當前的、累加的長度。因此，與儲存在第一子佇列中的元素相關聯的資料包的累加長度等於1400位元組。該相同的檢索過程可通過子佇列長度檢測模組435為上行佇列中的每個子佇列來執行。

應當理解，由於搜索過程由子佇列長度檢測模組435對於子佇列來執行，所以基於儲存於剛剛前一個子佇列中的最後元素的相關聯累加計數值或從子佇列移除的最後元素的相關聯累加計數值，可(並且一般“應該”)向下調整儲存於上行佇列中的元素的相關聯累加計數值。因此，再次以以上討論的表700為例，假設最後從第一上行佇列中的第一子佇列讀取的元素的相關聯累加計數值是400而不是0，第一子佇列中的每個元素的相關聯累加計數值應向下調整400。

與儲存於上行佇列模組420的子佇列中的元素相關聯的資料包的當前的、累加的長度被提供至PON控制器425，用於包含在REPORT消息中，以向上游發送至如以上說明的OLT。例如，對於第一上行佇列，子佇列1-1的累加長度可包含於REPORT消息，子佇列1-1的累加長度加上子佇列1-2的累加長度可包含於REPORT消息，並且子佇列1-1的累加長度加上子佇列1-2的累加長度加上子佇列1-3的累加長度可包含於REPORT消息。

值得注意，在上行佇列模組420中示出的包含於每個上行佇列的上行佇列數以及子佇列數僅用於示出的目的。本領域的技術人員應當理解，或多或少的上行佇列可包含於上行佇列模組420，並且每個上行佇列可包括一個或多個子佇列。

V．電腦系統實現方式實例

對本領域的技術人員顯而易見的是，本發明的各種元素和特徵，如文中描述的，可使用類比和/或數位電路在硬體中實施、在軟體中通過一個或多個通用或專用處理器的指令的執行來實施、或在軟體和硬體的組合中實施。

通用電腦系統的以下說明是用於使本說明更完整。本發明的實施方式可以以硬體、或軟體和硬體的組合實施。因此，本發明的實施方式可在電腦系統或其他處理系統環境下實施。此類電腦系統800的實例在圖8中示出。

電腦系統800包括一個或多個處理器，如處理器804。處理器804可以是專用或通用數位訊號處理器。處理器804連接至通訊基礎設施802(例如，匯流排或網路)。關於此示意性電腦系統說明各種軟體實現方式。在閱讀了本說明書之後，本領域的技術人員將理解如何使用其他電腦系統和/或電腦構造來實施本發明。

電腦系統800包括主記憶體806、較佳隨機存取記憶體(RAM)、並且也可包括次級記憶體808。次級記憶體808可包括，例如，硬碟驅動器810和/或可移動儲存驅動器812(代表軟碟機、磁帶驅動器、光碟驅動器等)。可移動儲存驅動器812以公知方式讀取可移動儲存單元816和/或寫入可移動儲存單元816。可移動儲存單元816代表軟碟、磁帶、光碟等，其可由可移動儲存驅動器812讀取或寫入。本領域的技術人員應當理解，可移動儲存單元816包括其中儲存有電腦軟體和/或資料的電腦可用儲存介質。

在替代實現方式中，次級記憶體808可包括其他類似裝置，用於允許電腦程式或其他指令被載入電腦系統800。此類裝置可包括，例如，可移動儲存單元818和介面814。此類裝置的實例可包括程式卡帶和卡帶介面(如可在視頻遊戲裝置可見的)、可移動儲存器晶片(如EPROM、或PROM)以及相關聯的插座、指狀驅動器和USB埠，以及允許軟體和資料從可移動儲存單元818傳輸至電腦系統800的其他可移動儲存單元818和介面814。

電腦系統800也可包括通訊介面820。通訊介面820允許軟體和資料在電腦系統800和外部裝置之間傳輸。通訊介面820的實例可包括數據機、網路介面(例如乙太網卡)、通訊連接埠、PCMCIA槽和卡等。通過通訊介面820傳輸的軟體和資料可以是以信號的形式，可以是電子的、電磁的、光的、或能由通訊介面820接收的其他信號。此類信號通過通訊路徑822提供至通訊介面820。通訊路徑822運載信號且可使用線纜或電線、光纖、電話線、蜂窩電話鏈路、RF鏈路和其他通訊通道來實施。

如文中所使用的，術語“電腦程式介質”和“電腦可讀介質”用於通常指有形儲存介質，諸如可移動儲存單元816和818或安裝於硬碟驅動器810的硬碟。這些電腦程式產品是用於提供軟體至電腦系統800的裝置。

電腦程式(也被稱為電腦控制邏輯)儲存於主記憶體806和/或次級記憶體808。電腦程式也可通過通訊介面820被接收。當這樣的電腦程式被執行時，可允許電腦系統800如文中討論的那樣實施本發明。特別地，當執行電腦程式時，可允許處理器804實施本發明的處理，如文中描述的任何方法。因此，此類電腦程式代表電腦系統800的控制器。本發明在使用軟體實現的情況下，軟體可儲存於電腦程式產品並可使用可移動儲存驅動器812、介面814或通訊介面820加載入電腦系統800。

在其他實施方式中，本發明的特徵主要以硬體實現，例如，使用硬體元件，如專用積體電路(ASIC)和閘陣列。硬體狀態機來執行文中描述的功能的實現方式對本領域技術人員來說也是顯而易見的。

IV.結論

以上已借助於示出本公開的具體功能和關係的實現方式的功能性構件塊對本公開進行了說明。為方便說明，這些功能構件塊的邊界是任意定義的。只要本公開的指定功能和關係可被適當地執行，也可定義替換的邊界。

100‧‧‧PON

110‧‧‧中心局

120‧‧‧住戶單元

130‧‧‧多住戶單元

140‧‧‧無源光分路器/合路器

150‧‧‧饋送區

160‧‧‧分佈區

170‧‧‧引入區

180‧‧‧金屬區

310‧‧‧上行傳輸許可

320‧‧‧上行佇列

330‧‧‧上行頻寬損耗

400‧‧‧ONU

405‧‧‧使用者網路介面

410‧‧‧分類器

415‧‧‧下行佇列模組

420‧‧‧上行佇列模組

430‧‧‧光收發模組

435‧‧‧子佇列長度檢測模組

610‧‧‧第一資料結構

620‧‧‧第二資料結構

700‧‧‧累加計數值的表

800‧‧‧電腦系統

804‧‧‧處理器

806‧‧‧主記憶體

810‧‧‧硬碟驅動器

812‧‧‧可移動儲存驅動器

814‧‧‧介面

816‧‧‧可移動儲存單元

818‧‧‧可移動儲存單元

820‧‧‧通訊介面

822‧‧‧通訊路徑

圖1示出示意性PON。

圖2示出根據基於非競爭介質接入方案在PON向上游傳輸的資料。

圖3示出由於上行傳輸的乙太網框不能分片而導致的PON中的頻寬損耗。

圖4示出根據本公開的ONU的示意性方框圖。

圖5示出根據本公開實施方式的ONU中的子佇列長度檢測模組和ONU中的上行佇列的方框圖。

圖6示出根據本公開實施方式的ONU中的子佇列長度檢測模組和ONU中的上行佇列的另一個方框圖。

圖7示出根據本公開實施方式的ONU中的FIFO佇列的示意性內容。

圖8示出能夠執行本公開各方面的電腦系統實例。

420‧‧‧上行佇列模組

435‧‧‧子佇列長度檢測模組

Claims

一種光網路單元(ONU)，包括：先進先出(FIFO)佇列，配置為儲存多個元素，所述多個元素中的各元素與各自的框和各自的累加計數值相關聯；以及子佇列長度檢測模組，配置為通過檢索所述多個元素中的最靠近所述先進先出佇列的末端並且具有小於閾值的各自的累加計數值的元素來確定所述先進先出佇列中的子佇列的長度，其中，與所述多個元素中的各特定元素相關聯的所述各自的累加計數值是基於與所述多個元素中的比所述特定元素儲存得離所述先進先出佇列的首端更近的元素相關聯的各自的框的長度總和來確定的。
如申請專利範圍第1項所述的光網路單元，其中與所述多個元素中的各特定元素相關聯的所述各自的累加計數值還基於與所述特定元素相關聯的所述各自的框的長度確定。
如申請專利範圍第1項所述的光網路單元，還包括：無源光網路(PON)控制器，配置為向光線路終端(OLT)報告所述子佇列的長度。
如申請專利範圍第1項所述的光網路單元，其中與所述多個元素中的各元素相關聯的所述各自的框是乙太網框。
一種用於光網路單元的方法，包括：將多個元素儲存在先進先出(FIFO)佇列中，所述多個元素中的各元素與各自的框和各自的累加計數值相關聯；以及通過檢索所述多個元素中的離所述先進先出佇列的末端最近且具有小於閾值的各自的累加計數值的元素，確定所述先進先出佇列中的子佇列的長度，其中，與所述多個元素中的各特定元素相關聯的所述各自的累加計數值是基於與所述多個元素中的比所述特定元素儲存得離所述先進先出佇列的首端更近的元素相關聯的框的長度總和來確定的。
如申請專利範圍第5項所述的方法，其中與所述多個元素中的各元素相關聯的所述各自的框是乙太網框。
一種光網路單元(ONU)，包括：第一子佇列，配置為儲存均與框相關聯的第一組元素，其中，與所述第一組元素相關聯的框的長度總和被限制為小於或等於第一閾值；第二子佇列，配置為儲存均與框相關聯的第二組元素，其中，與所述第二組元素相關聯的框的長度總和被限制為小於或等於第二閾值；第一累加器，配置為基於與被添加至所述第一子佇列的元素相關聯的框的長度來增加第一計數，並且基於與從所述第一子佇列移除的元素相關聯的框的長度來減少所述第一計數；以及第二累加器，配置為基於與被添加至所述第二子佇列的元素相關聯的框的長度來增加第二計數，並且基於與從所述第二子佇列移除的元素相關聯的框的長度來減少所述第二計數。
如申請專利範圍第7項所述的光網路單元，其中所述第一子佇列的首端連接至所述第二子佇列的末端。
如申請專利範圍第8項所述的光網路單元，還包括：無源光網路(PON)控制器，配置為如果與額外元素相關聯的框的長度和所述第二計數的總和小於或等於第二閾值，則添加所述額外元素至所述第二子佇列的末端。
如申請專利範圍第7項所述的光網路單元，其中與所述第一組元素和所述第二組元素中的各元素相關聯的框對應於乙太網框。