TWI692948B

TWI692948B - 光網路單元與傳送動態頻寬報告上行資訊的方法

Info

Publication number: TWI692948B
Application number: TW108127464A
Authority: TW
Inventors: 林鴻文; 許木榮
Original assignee: 瑞昱半導體股份有限公司
Priority date: 2019-08-02
Filing date: 2019-08-02
Publication date: 2020-05-01
Also published as: US11026003B2; US20210037300A1; TW202107868A

Abstract

本發明揭露了一種光網路單元，能夠依據一緩衝器中待傳送之上行資料的資料量的變化，來回報一當前動態頻寬報告上行（Dynamic Bandwidth Report upstream, DBRu）資訊給一光線路終端，該光網路單元包含：該緩衝器，用來暫存該待傳送之上行資料；一暫存器電路，用來記錄一先前資料量資訊，其中該先前資料量資訊相關於一先前時間點該緩衝器的資料量，該先前時間點早於一當前時間點；一DBRu資訊產生電路，用來依據一當前資料量以及一設定值產生該當前DBRu資訊，其中該當前資料量代表於該當前時間點該緩衝器的資料量，該設定值相依於一當前資料量資訊，該當前資料量資訊相依於該當前資料量；以及一傳送電路，用來傳送該當前DBRu資訊給該光線路終端。

Description

光網路單元與傳送動態頻寬報告上行資訊的方法

本發明是關於被動式光網路（Passive Optical Network, PON），尤其是關於用於PON的光網路單元與傳送動態頻寬報告上行資訊的方法。

圖1顯示一已知的十億位元被動式光網路（Gigabit Passive Optical Network, GPON）架構的示意圖。圖1之GPON架構100包含複數個光網路單元（Optical Network Unit, ONU）110、一光分配網路（Optical Distribution Network, ODN）120包含一或多個被動式光分配器（Passive Optical Splitter）、以及一光線路終端（Optical Line Terminal, OLT）130，其中光網路單元110連接至用戶裝置，光線路終端130連接至網際網路。

於GPON架構100下，當一光網路單元110要傳送資料至光線路終端130時，該光網路單元110只能在光線路終端130提前許可的時隙內，依據光線路終端130所分配的頻寬傳送資料，以避免多個光網路單元110同時傳送封包所導致的封包碰撞。更詳細地說，如圖2所示，在一光線路終端210許可的時隙開始前，一光網路單元220的上行資料須等候（queue）於光網路單元220的緩衝器230中，於該時隙開始後，光網路單元220才能依據光線路終端210的分配頻寬，送出緩衝器230中的資料。若光線路終端210的動態頻寬分配（Dynamic Bandwidth Allocation, DBA）的模式為狀態回報（Status Report, SR）模式，光網路單元220須回報動態頻寬分配上行（Dynamic Bandwidth Allocation upstream, DBRu）資訊給光線路終端210，以供光線路終端210將此資訊作為頻寬分配的依據；若該DBRu資訊所要求的資料量為0，光線路終端210可能分配一最小頻寬（例如：16位元組（bytes））給光網路單元220。上述DBRu資訊定義於國際電信組織之電信標準部門（International Telecommunications Union-Telecommunication Standardization Sector, ITU-T）的G.984.3標準規範。DBRu資訊用來回報光網路單元220之上行資料量（封包總量）的資訊；為便於瞭解，圖2~3之DBRu資訊所要求之資料量的單位為位元組，然而實際DBRu資訊所要求的資料量可能是以佇列長度來表示，該佇列長度等於緩衝器230之待傳送的上行資料的資料量（封包總量）（例如：X個位元組）除以一回報區塊大小（Reporting Block Size）（例如：48位元組）。

承上所述，於SR模式下，光線路終端210依據各個光網路單元220的DBRu資訊來分配頻寬給各光網路單元220。然而，如圖3所示，當光網路單元220要連續地傳送大量資料（例如：19000位元組à3×19000位元組à4×19000位元組）給光線路終端210，且待傳送資料的增加率無法及時反應於最近一次的DBRu資訊時，該待傳送資料的總量可能會超過光網路單元220之緩衝器230的容量，導致封包遺失（packet loss）。圖3之代號DBRu資訊所要求的資料量“max”代表緩衝器230的最大儲存量。

為解決上述問題，目前的GPON系統通常採用下列作法的其中之一：（1）加快光線路終端之動態頻寬分配的計算與分配速度；（2）光線路終端使用預測爆發性增量（burst）的演算法；（3）加大光網路單元的緩衝器容量。然而，對已部署完成的GPON系統而言，光線路終端通常不便升級，因此難以採用上述作法（1）、（2）；至於上述作法（3），其會造成光網路單元的成本與耗電量增加。

本發明之一目的在於提供一種光網路單元與傳送動態頻寬報告上行資訊的方法，以避免先前技術的問題。

本發明揭露了一種光網路單元，能夠依據一緩衝器中待傳送之上行資料的資料量的變化，來回報一當前動態頻寬報告上行（Dynamic Bandwidth Report upstream, DBRu）資訊給一光線路終端，該光網路單元的一實施例包含該緩衝器、一暫存器電路、一DBRu資訊產生電路、以及一傳送電路。該緩衝器用來暫存該待傳送之上行資料。該暫存器電路包含一第一暫存器，該第一暫存器用來記錄一先前資料量資訊，其中該先前資料量資訊相依於一先前資料量，該先前資料量代表於一先前時間點該緩衝器的資料量，該先前時間點早於一當前時間點。該DBRu資訊產生電路用來依據一當前資料量以及一設定值產生該當前DBRu資訊，其中該當前資料量代表於該當前時間點該緩衝器的資料量，該設定值相依於一當前資料量資訊與該先前資料量資訊之間的差異，該當前資料量資訊相依於該當前資料量。該傳送電路用來傳送該當前DBRu資訊給該光線路終端。

本發明另揭露一種傳送DBRu資訊給一光線路終端的方法，是由一光網路單元來執行，該方法的一實施例包含下列步驟：使用一緩衝器，以暫存待傳送之上行資料；記錄一先前資料量資訊，其中該先前資料量資訊相依於一先前資料量，該先前資料量代表於一先前時間點該緩衝器的資料量，該先前時間點早於一當前時間點；依據一當前資料量以及一設定值產生一當前DBRu資訊，其中該當前資料量代表於該當前時間點該緩衝器的資料量，該設定值相依於一當前資料量資訊與該先前資料量資訊之間的差異，該當前資料量資訊相依於該當前資料量；以及傳送該當前DBRu資訊給該光線路終端。

有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作較佳實施例詳細說明如下。

本發明之揭露內容包含光網路單元（Optical Network Unit, ONU）與傳送動態頻寬報告上行（Dynamic Bandwidth Report upstream, DBRu）資訊的方法，該光網路單元與方法能夠依據一緩衝器中待傳送之上行資料的資料量的變化，來回報一DBRu資訊給一光線路終端（Optical Line Terminal, OLT），從而避免該待傳送之上行資料的爆量（burst）造成該緩衝器無法儲存所有待傳送的上行資料。

圖4顯示本發明之光網路單元的一實施例。圖4之光網路單元400包含一緩衝器410、一暫存器電路420、一DBRu資訊產生電路430、以及一傳送電路440。

請參閱圖4。緩衝器410（例如：先進先出儲存電路）用來暫存待傳送之上行資料。暫存器電路420包含一第一暫存器422、一第二暫存器424、與一第三暫存器426。第一暫存器422用來記錄一先前資料量資訊，該先前資料量資訊相依於一先前資料量，該先前資料量代表於一先前時間點緩衝器410之待傳送的上行資料的資料量；第二暫存器424用來記錄一當前資料量資訊，該當前資料量資訊相依於一當前資料量，該當前資料量代表於一當前時間點緩衝器410之待傳送的上行資料的資料量，該當前時間點晚於該先前時間點；第三暫存器426用來記錄該當前資料量資訊與該先前資料量資訊之間的資訊差異。在其他實施例中，若該當前資料量資訊可即時地被取得及/或該資訊差異可即時地被求出，第二暫存器424及/或第三暫存器426可選擇性地被省略。由於本領域具有通常知識者可依本揭露利用已知或自行開發的電路來實現緩衝器410與暫存器電路420，冗餘的說明在此省略。

請參閱圖4。DBRu資訊產生電路430用來依據該當前資料量以及一設定值產生一當前DBRu資訊，該設定值相依於該當前資料量資訊與該先前資料量資訊之間的資訊差異，該當前DBRu資訊用來要求一光線路終端分配一傳輸量，該傳輸量相當於該當前資料量加上一額外資料量，該額外資料量相依於該設定值（例如：該額外資料量等於該設定值乘以一回報區塊大小（Reporting Block Size）），且依實施需求可大於或不大於該當前資料量；在本實施例中，DBRu資訊產生電路430可從暫存器電路420得知該當前資料量，因此DBRu資訊產生電路430可不耦接緩衝器410，如圖4之虛線所示，在其他實施例中，DBRu資訊產生電路430可改由緩衝器410得知當前資料量。傳送電路440用來傳送該當前DBRu資訊以及緩衝器410之待傳送的上行資料給該光線路終端。由於本領域具有通常知識者可依本揭露利用已知或自行開發的電路來實現DBRu資訊產生電路430與傳送電路440，冗餘的說明在此省略。

於一實作範例中，前述先前時間點可選擇性地被設定為DBRu資訊產生電路430產生先前DBRu資訊的時間點，因此，DBRu資訊產生電路430是依據該先前資料量或依據該先前資料量與一先前設定值，產生該先前DBRu資訊，以供傳送電路440傳送該先前DBRu資訊給該光線路終端。該先前設定值相依於該先前資料量資訊與一在先資料量資訊之間的差異，該在先資料量資訊相關於一在先時間點緩衝器410之待傳送的上行資料的資料量，該在先時間點早於該先前時間點。於一實作範例中，該先前與當前DBRu資訊為連續的DBRu資訊。

於一實作範例中，緩衝器410之待傳送的上行資料的資料量（例如：X個位元組）等於一佇列長度（Queue Length）乘以一回報區塊大小（例如：48位元組）。該佇列長度落於底下表1之八個佇列長度範圍的其中之一，該八個佇列長度範圍規範於國際電信組織之電信標準部門（International Telecommunications Union-Telecommunication Standardization Sector, ITU-T）的G.984.3標準規範的Table 8-1。為能快速地依據該佇列長度產生前述設定值，該八個佇列長度範圍可用八個回報等級（Report Level）來代表；因此，於此實作範例中，當前資料量資訊與先前資料量資訊分別以一當前資料量等級與一先前資料量等級來表示，例如當前資料量等級R_Level _CURRENT=5，且先前資料量等級R_Level _PREVIOUS=2，當前資料量資訊與先前資料量資訊之間的差異為該當前與先前資料量等級之間的等級差異（例如：R_Level _INCREASE=R_Level _CURRENT- R_Level _PREVIOUS=5-2=3）；該設定值與該等級差異之間的關係如底下表2所示，其中當該等級差異為7時（亦即：該當前與先前資料量等級分別為7與0），該第七設定值為0。在其他實施例中，第七設定值與第一設定值都固定為0，以節省電路，這是因為光網路單元400光是依據該當前資料量（>8191）所回報之該當前DBRu資訊的佇列長度就已達到回報上限，如G.984.3標準規範的Table 8-1所示。在本實施例中，當“R_Level _CURRENT- R_Level _PREVIOUS>0”時，R_Level _INCREASE被設為0。本領域具有通常知識者能夠依實施需求來修改表1與表2；舉例而言，佇列長度範圍可擴增為更多種範圍，設定值也可被調整。表1

表2

請參閱圖4與表1~2。於一實作範例中，於不同時間點（Time）緩衝器410之待傳送的上行資料的資料量所對應的佇列長度（QL _INITIAL）如底下表3所示。隨著表3之佇列長度（QL _INITIAL）的變化，前述當前資料量等級、先前資料量等級、等級差異、以及當前DBRu資訊所記載的佇列長度（QL _FINAL）也會跟著變化，如表3所示。該當前DBRu資訊所記載的佇列長度代表光網路單元400向該光線路終端要求的傳輸量。表3

圖5顯示本發明之光網路單元的另一實施例。相較於圖4，圖5之光網路單元500進一步包含一轉換電路510。轉換電路510用來執行下列步驟的至少其中之一：依據該先前時間點緩衝器410的資料量產生該先前資料量資訊（例如：表1之回報等級）；依據該當前時間點緩衝器410的資料量產生該當前資料量資訊（例如：表1之回報等級）；依據該先前資料量資訊與該當前資料量資訊產生該資訊差異（例如：表1之等級差異）；以及依據該資訊差異產生該設定值。值得注意的是，轉換電路510可選擇性地包含於DBRu資訊產生電路430中。另值得注意的是，轉換電路510可直接從緩衝器410得知該先前與當前時間點緩衝器410的資料量；暫存器電路420視實施需求可耦接或不耦接DBRu資訊產生電路430，如圖5之虛線所示。由於本領域具有通常知識者可依本揭露利用已知或自行開發的電路（例如：查表電路）來實現轉換電路510，冗餘的說明在此省略。

圖6顯示本發明之光網路單元的又一實施例。相較於圖4，圖6之光網路單元600進一步包含一計算電路610。計算電路610用來執行下列步驟：依據該先前資料量資訊與該當前資料量資訊計算一增加率（Burst Ratio）；以及將該增加率乘以一預設資料量以產生該設定值，其中該預設資料量為固定的或可調的。舉例而言，該先前資料量資訊為於該先前時間點緩衝器410之資料量所對應的佇列長度（QL _PREVIOUS），該當前資料量資訊為於該當前時間點緩衝器410之資料量所對應的佇列長度（QL _CURRENT），該增加率為

，該預設資料量等於

，其中M為正數，例如為不小於一的正整數。值得注意的是，計算電路610可選擇性地包含於DBRu資訊產生電路430中。另值得注意的是，計算電路610可直接從緩衝器410得知該先前與當前時間點緩衝器410的資料量，以產生該前與當前資料量資訊；暫存器電路420視實施需求可耦接或不耦接DBRu資訊產生電路430，如圖6之虛線所示。由於本領域具有通常知識者可依本揭露利用已知或自行開發的電路（例如：減法器、除法器、與乘法器）來實現計算電路510，冗餘的說明在此省略。

圖7顯示本發明之傳送DBRu資訊的方法的一實施例，是由一光網路單元（例如：前述光網路單元400/500/600）來執行，該方法包含下列步驟：步驟S710：使用一緩衝器，以暫存待傳送之上行資料；步驟S720：記錄一先前資料量資訊，其中該先前資料量資訊相依於一先前資料量，該先前資料量代表於一先前時間點該緩衝器的資料量，該先前時間點早於一當前時間點；步驟S730：依據一當前資料量以及一設定值產生一當前DBRu資訊，其中該當前資料量代表於該當前時間點該緩衝器的資料量，該設定值相依於一當前資料量資訊與該先前資料量資訊之間的差異，該當前資料量資訊相依於該當前資料量；以及步驟S740：傳送該當前DBRu資訊給一光線路終端。

由於本領域具有通常知識者能夠參酌圖4~6之實施例的揭露來瞭解圖7之實施例的細節與變化，亦即圖4~6之實施例的技術特徵可合理應用於圖7之實施例中，因此，重複及冗餘之說明在此予以節略。

請注意，在實施為可能的前提下，本技術領域具有通常知識者可選擇性地實施前述任一實施例中部分或全部技術特徵，或選擇性地實施前述複數個實施例中部分或全部技術特徵的組合，藉此增加本發明實施時的彈性。

綜上所述，本發明能夠依據一緩衝器中待傳送之上行資料的資料量的變化，來回報一DBRu資訊，藉此避免封包遺失。

雖然本發明之實施例如上所述，然而該些實施例並非用來限定本發明，本技術領域具有通常知識者可依據本發明之明示或隱含之內容對本發明之技術特徵施以變化，凡此種種變化均可能屬於本發明所尋求之專利保護範疇，換言之，本發明之專利保護範圍須視本說明書之申請專利範圍所界定者為準。

100:十億位元被動式光網路（GPON）架構

110:ONU（光網路單元）

120:ODN（光分配網路）

130:OLT（光線路終端）

210:OLT（光線路終端）

220:ONU（光網路單元）

230:緩衝器

max:緩衝器的最大儲存量

400:光網路單元

410:緩衝器

420:暫存器電路

422:第一暫存器

424:第二暫存器

426:第三暫存器

430:DBRu資訊產生電路

440:傳送電路

500:光網路單元

510:轉換電路

600:光網路單元

610:計算電路

S710~S740:步驟

［圖1］顯示一GPON架構；［圖2］顯示一GPON架構的運作；［圖3］顯示一GPON架構的運作發生封包遺失；［圖4］顯示本發明之光網路單元的一實施例；［圖5］顯示本發明之光網路單元的另一實施例；［圖6］顯示本發明之光網路單元的又一實施例；以及［圖7］顯示本發明之傳送DBRu資訊的方法的一實施例。