专利名称：无源光网络中的集中式拥塞避免的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信网络中的拥塞避免，并且更特别地涉及在无源光 网络中提供集中式的并且动态调节的拥塞避免。
背景技术：
网络拥塞经常发生在该网络中的通信量过度拥挤的时候。术语"通 信量"是指数据包、消息、数据流或者其它适当形式的数据、语音或 其组合。网络拥塞的症状例如可包括网络延迟、服务质量(Q0S)的降 级以及网络容量的极度利用不足。出于该原因，通信系统通常使用多 种4支术来避免当应用超量订购(oversubscription)时的网络拥塞。 术语"超量订购"是指被分配给用户的带宽总量大于实际容量的时候。
发明内容
本发明的方面包括用于在无源光网络中避免拥塞的方法，所述无 源光网络具有与多个光网络终端装置以通信方式连接的光线路终端器 (optical line terminator)。所述方法包4舌由光线路终端器周期 性地向光网络终端装置请求动态带宽分配信息，响应于该请求而从光 网络终端装置接收具有队列填充水平(queue fill level)的动态带 宽分配信息，由光线路终端器来确定针对光网络终端装置的所调节的 带宽分配，由光线路终端器来确定要在光网络终端装置处被采用的丢 包命令，并且将所调节的带宽分配和丢包命令发送给光网络终端装置。 由此，集中地在光线路终端器为多个装置提供动态拥塞避免。
本发明的另一方面包括用于在无源光网络的光网络终端装置中避 免拥塞的方法。所述方法包括根据请求将动态带宽分配信息发送给 光线路终端器，从光线路终端器接收所调节的带宽分配和丢包命令，
并且执行所述丢包命令。由此，为光线路终端器远程提供动态拥塞避 免。
本发明的又一方面包括在无源光网络中提供动态拥塞避免的光线 路终端器。所述光线路终端器包括到多个光网络终端装置的通信连接， 这些光网络终端装置中的每个都具有优先级队列、多个网络避免参数、 动态带宽机制、反馈机制，该动态带宽机制针对光网络终端装置分配 带宽并且动态地更新网络避免参数，该反馈机制分析来自光网络终端 装置的上游通信量并且周期性地将基于所述分析的信息提供给动态带 宽机制，以辅助更新所述参数。由此，集中地在光线路终端器处为多 个装置提供动态拥塞避免。
现在将参考本发明的示例性的和优选的实施例的附图来说明本发 明的上面提及的和其它方案。所说明的实施例意图说明而不是限制本 发明。附图包括以下图，其中贯穿说明书和附图，相同的编号指的是
相同的部件，其中
图1示出现有技术的在G-P0N系统中具有独立的拥塞处理的通信 系统的示例性示意图2示出现有技术的在G-P0N系统中具有独立的拥塞处理的通信 系统的示例性示意图的另 一实施例；
图3示出根据本发明的在G-P0N系统中具有集中式拥塞避免机制 的通信系统的示例性示意图4示出根据本发明的在G-P0N中具有集中式拥塞避免的通信系 统的示例性消息流图5示出根据本发明的在G-P0N中具有集中式拥塞避免的通信系 统的另一示例性消息流图；以及
图6示出根据本发明的通信系统的方法的示例性流程图。
具体实施例方式
这里所描述的发明可以使用一个或多个以下方案。例如， 一个方 案涉及位于光线路终端器(0LT)中的集中式拥塞避免。另一方案涉及 无源光网络(P0N)中的动态拥塞避免。另一方案涉及在0LT将拥塞避
免与动态带宽分配(DBA)机制搭配。另一方案涉及由光网络终端器 (0NT)看来远程定位的拥塞避免.又一方案涉及为了拥塞避免在0NT 中从优先级队列中丢弃数据包。还有另一方案涉及反馈机制，该反馈 机制周期性地提供利于动态更新拥塞避免参数的信息。
本发明在使用吉比特无源光网络(G-P0N)的上下文中被公开。然 而，本发明的原理不限于用在G-P0N之内，而是可以用于其它PON，诸 如用于宽带PON (BP0N)或以太网PON (EP0N)。同样，尽管本发明在 与一个或多个0NT—起使用OLT的上下文中被公开，然而其它的用于 G-P0N的网络终端器(诸如光网络单元(0NU))也可以;故使用。此外， 传输控制协议(TCP)被公开为根据开放系统互连(0SI)参考模型的 传输层。然而，提供了可靠的传输和通信量拥塞机制以便在拥塞期间 使通信慢下来的其它传输协议也可以被使用。本发明还在使用^^改过 的随机早期检测(RED)的上下文中被公开，该修改过的随机早期检测 (RED)用于提供集中式的并且可动态调节的拥塞避免。本领域技术人员 会认识到诸如加权随机早期检测的其他拥塞避免方案可以被修改来 提供集中式的并且可动态调节的拥塞避免。因此，本发明在具有用于 提供集中式的并且可动态调节的拥塞避免的修改过的RED的G-P0N的 上下文的说明和描述仅仅是本发明的一种可能的实施例。
参考图1，示出现有技术的在G-P0N中具有独立的拥塞处理的通信 系统10的示例性示意图。G-P0N包括具有先进先出(FIF0)优先级队 列14的0NT 12、双向通信链路18和0LT 22。双向通信链路18促进 0NT 12和0LT 22之间的通信。双向通信链路16允许0NT 12的用户经 由0NT 12与G-P0N进4亍通信。
优先级队列14存储来自用户的要被发送给0LT 22的数据包。在 图l的示例性例子中，具有数据包B、 C、 G和H的优先级队列14是满 的，其中B在优先级队列14的头部，而H在优先级队列14的尾部。 通信量26从0NT 12净皮发送到0LT 22并且包括先前已在优先级队列14 中的数据包A。通信量24从用户被发送到0NT 12并且包括数据包I。
现在参考图2,示出了现有技术的在G-PON中具有独立的拥塞处理 的通信系统10的另一示例性示意图。随着优先级队列14被充满，拥 塞通过丟弃来自用户的进入的通信量来处理。换句话说，通信量24(图 1)在进入到优先级队列14之前经由0NT 12被丢弃。由于优先级队列
14满了而丢弃通信量(也被称为弃尾)是一种简单且廉价的处理拥塞 的方法。然而，这种方法差，并且在拥塞发生时起作用而且不是避免 拥塞的方法。
通常使用的避免拥塞的方法(诸如RED或WRED)可以独立地被包 括在0NT 12上。RED/WRED使用诸如平均队列大小的多种标准来确定在 进入优先级队列14之前什么时候丟包。然而，将独立的RED/WRED包 括到0NT 12中是昂贵的并且有效性有限。
现在参考图3，示出了根据本发明的在G-P0N中具有集中式拥塞避 免的通信系统110的示例性示意图。G-P0N包括多个0NT 112，每个0NT 112都具有传输容器(T-C0NT) 115、双向通信链路118、无源分路器 130以及具有反馈机制128和DBA机制130的光线路终端器(0LT )122。
经由双向通信链路118和分路器130促进ONT 112与0LT 122之 间的通信。ONT 112的用户经由双向通信链路116净皮连接到ONT 112。 用户朝向0LT 122的方向上的通信是上游通信，而0LT 122朝向用户 的方向上的通信是下游通信。
例如，示出ONT 112包括单个T-C0NT 115。然而，ONT 112可包 括多个T-C0NT 115。通过利用由0LT 122特别给予T-C0NT 115的带 宽，ONT 112使用T-CONT 115来将多路复用的用户数据包朝向OLT 122 传输。T-CONT 115的类型确定由0LT 122所分配的上游带宽的类型， 这些上游带宽包括固定的、保证的(assured)、非保证的以及尽力而 为(best-effort)的带宽。
例如，所示的T-CONT 115包括单个FIFO单个优先级队列114。然 而，T-CONT 115可以包括多个优先级队列114，其中每个优先级队列 针对来自用户的通信量提供优先级的子集。本领域技术人员可以认识 到，对于多个优先级队列114的拥塞处理会需要考虑每个优先级队列 114的优先级类型。
来自用户的数据包被存储在优先级队列114中，并且所述数据包 可以稍后经由双向通信链路118被发送给0LT 122。 ONT 112 (a)包括 具有数据包B和C的优先级队列114 (a)，其中B在优先级队列114 (a)的头部，而数据包C在优先级队列114 (a)的尾部。ONT 112 (b) 包括具有数据包N、 O和P的优先级队列114 (b)，其中N在优先级队 列114 (b)的头部，而P在优先级队列114 (b)的尾部。
G-P0N使用0LT122中的DBA机制130来处理如在下面被进一步详 细描述的由于超量订购而动态分配带宽。此外，DBA才凡制130可以被扩 展来包括拥塞避免参数。示例性的实施例使用RED拥塞避免参数，诸 如最小阈值、最大阈值和最大丢弃概率。
反馈机制128允许通过每次调节之后分析来自ONT 112的整个上 游带宽利用而对拥塞避免参数进行增量调节。整个上游带宽利用可以 根据由ONT 112所提供的队列填充水平来确定。因此，拥塞避免参数 被动态调节。在示例性实施例中，RED拥塞避免参数经T-CONT 115被 动态调节。本领域技术人员可以理解如果WRED被使用，则拥塞避免 参数会经优先级队列114被动态调节。相反，独立方法中的拥塞避免 参数是静态的或者至多是可经由网络运营商管理性地调节。此外，在 独立方法中，动态调节由于缺乏对带宽利用的可见性而是不可能的。 反馈机制128应该被周期性地执行。例如反馈机制128应该每2毫秒 或更短地被周期性执行。优选地，反馈机制128的周期与DBA机制130 的周期相同。
DBA机制130和反馈机制128规定0LT 122中的集中式拥塞避免。 因此，才艮据ONT 112的拥塞避免由0LT 122远程处理。
现在参考图4 ，示出了根据本发明的通信系统110的示例性消息流 图。周期性地，ONT 112 (a)将使与T-CONT 115 (a)相关的信息发 送给OLT 122。 T-CONT信息156被包括在到OLT 122的传输152的动 态带宽报告上游(DBRu)部分1M中。T-CONT信息I"可以例如包括 队列填充水平和T-C0NT115 (a)的标识符。队列填充水平是当前存储 在优先级队列114 (a)中的数据的数量。在T-CONT 1" (a)有多个 优先级队列的情况下，可以理解所存储的数据量可以针对每个优先 级队列被单独报告。
在OLT 122接收到传输152之后，DBA机制130使用T-CONT信息 156来确定针对T-C0NT 115 (a)的所调节的带宽分配。此外，反馈机 制128分析针对每个带宽类型的上游带宽利用。DBA机制130和反馈机 制128中的信息被用来动态更新用于确定数据包是否应被丢弃的参数。
从OLT 122到ONT 112的传输160包括上游带宽映射，所述上游 带宽映射具有包括丢包命令164的T-CONT 115特定的分配结构。丢包 命令164例如可以包括以下内容 -丢弃优先级队列114中的数据包，
-丢弃优先级队列114中的数据包并且开始丢弃所有进入队列 114的数据包，以及
-停止丢弃所有进入队列114的数据包。 本领域技术人员可以理解如果使用多个优先级队列114，则特定的优 先级队列会被指定来处理丢包命令164。
示例性传输160(a)包括丢弃优先级队列114 (a)中的数据包并 且开始丢弃所有进入队列114 (a)的数据包的丢包命令164(a) 。 0NT 112 (a)可丢弃在优先级队列114 (a)的头部的数据包。同样地，0NT 112 (a)可以丢弃在优先级队列114 (a)的尾部的数据包。
现在参考图5，示出了根据本发明的通信系统110的另一示例性消 息流图。图5示出了在由0NT112 (a)执行图4中的丢包命令164 (a) 之后的0NT 112 (a)的更新。在这种情况下，在队列114 (a)的头部 的数据包被丢弃，并且优先级队列114 (a)的头部被更新。
在接收到丢弃进入的数据包的命令之后，0NT 112 (a)继续丟弃 进入的数据包，直到0NT 112 (a)接收到具有随后的丢包命令164 (b) 的传输160 (b)为止。在那个时刻，随后的丢包命令164 (b)被执行。 示例性的传输160(b)包括停止丢弃所有进入的数据包的丢包命令164 ")
现在参考图6，示出根据本发明的通信系统110的方法的示例性流 程图。OLT从每个ONT接收到可用的优先级队列大小，200。可用的队 列大小是在ONT处所规定的大小。
OLT然后初始化每个优先级队列的拥塞避免参数，202。所述初始
化基于所接收到的优先级队列大小并且还可基于网络运营商输入。
接下来，OLT确定每个优先级队列的目标队列大小，204。该确定 基于拥塞避免参数的初始值。优选的目标队列大小使队列处于平衡， 使得可用的带宽数量与上游通信量的调整过的数量成比例。因此，拥 塞被避免。
在ONT等待的T-CONT通信量由OLT检测，206。作为响应，当可 用时，OLT给T-CONT 208分配带宽。这个信息被发送给OLT。 OLT依次 发送对队列填充水平的DBRu请求。OLT接收DBRu状态报告并且更新 T-CONT的带宽分配。
此外，OLT还更新RED拥塞避免参数和目标队列大小，212。此外， 0LT计算平均队列大小并且确定丢包命令，214。平均队列大小被用于 消除瞬态脉沖，因而丢弃命令利用与长期通信量相对应的丢弃概率来 发出。OLT将更新过的带宽分配和丢弃命令发送给ONT， 216。 0NT执行
丢弃命令并且更新带宽118。
本领域技术人员可以理解本方法的各个元素可以被重复。也就 是说，元素可以被完全循环多次。例如，如果0LT接收到多个T-C0NT， 那么元素206 - 218对于每个接收到的T-C0NT都可以;故完全循环。
虽然本发明已利用具有单个优先级队列114的0NT 112来描述， 但是本领域技术人员可以理解0NT112可以包括多个优先级队列114， 在这种情况下，可以使用修改过的WRED机制。此外，DBRu报告的不同 模式可以被用来支持在多个优先级队列情况下包含每个队列的填充水 平的报告。同样，也可能需要定义附加的丢弃命令来对这些命令中的 队列类型进行编码。
虽然本发明已根据某优选实施例和所建议的对其的可能的修改方 案被描述，然而对于本领域普通技术人员来说，其他实施例和修改方 案显然也在本发明的范围内，而不脱离本发明的精神和范围。例如， PON不限于2个ONT或单个分路器。因此，本发明的范围应该基于所附 的权利要求书及其法律等价物而不是上面所描述的特定实施例来确 定。
权利要求
1. 一种用于在无源光网络中避免拥塞的方法，所述无源光网络具有与多个光网络终端装置以通信方式连接的光线路终端器，所述方法包括:由光线路终端器周期性地向光网络终端装置请求动态带宽分配信息；响应于该请求，从光网络终端装置接收具有队列填充水平的动态带宽分配信息；由光线路终端器来确定针对光网络终端装置的所调节的带宽分配；由光线路终端器来确定要在光网络终端装置处被采用的丢包命令；并且将所调节的带宽分配和丢包命令发送给光网络终端装置，由此，集中地在光线路终端器处为多个装置提供动态拥塞避免。
2. 按照权利要求l所述的方法，其中，所述丢包命令指示丢弃优 先级队列中的数据包。
3. 按照权利要求2所述的方法，其中，所述丢包命令还指示开始 丢弃进入队列的数据包并且指示丢弃优先级队列中的数据包。
4. 按照权利要求1所述的方法，其中，所述动态带宽分配信息包 括当前存储在优先级队列中的数据的数量。
5. 按照权利要求1所述的方法，其中，所述丢包命令指示停止丢 弃所述优先级队列中的数据包。
6. 按照权利要求1所述的方法，其中，所述丢包命令的确定包括 基于监控和动态带宽分配信息来调节拥塞避免参数。
7. 按照权利要求6所述的方法，其中，调节基于随机早期检测机 制或加权随机早期检测机制的多个拥塞避免参数。
8. 按照权利要求1所述的方法，其中，所述动态带宽分配信息包括 当前存储在优先级队列中的数据的数量。
9. 一种用于在无源光网络的光网络终端装置中避免拥塞的方法， 所述方法包括根据请求将动态带宽分配信息发送给光线路终端器； 从光线路终端器接收所调节的带宽分配和丢包命令；并且 执行丢包命令，由此，为光线路终端器远程提供动态拥塞避免。
10. 按照权利要求9所述的方法，其中，所述丢包命令指示丢弃优 先级队列中的数据包。
11. 按照权利要求10所述的方法，其中，所述丢包命令还指示开 始丢弃进入队列的数据包并且丢弃优先级队列中的数据包。
12. 按照权利要求9所述的方法，其中，所述丢包命令指示停止丢 弃所述优先级队列中的数据包。
13. 按照权利要求9所述的方法，其中，所述装置为ONT或和ONU。
14. 一种在无源光网络中提供动态拥塞避免的光线路终端器，所述 光线路终端器包括到多个光网络终端装置的通信连接，所述多个光网络终端装置中 的每个都具有优先级队列； 多个网络避免参数；动态带宽机制，该动态带宽机制针对光网络终端装置分配带宽并 且动态地更新网络避免参数；和反馈机制，该反馈机制分析来自光网络终端装置的上游通信量并 且周期性地将基于所迷分析的信息提供给动态带宽机制，以辅助更新 所述参数；由此，集中地在光线路终端器处为多个装置提供动态拥塞避免。
15. 按照权利要求14所述的光线路终端器，还包括 每个优先级队列的目标队列大小；以及 基于所述目标队列大小更新的丢包命令。
16. 按照权利要求14所述的光线路终端器，其中，所述反馈机制 每2微秒或更短地将信息提供给动态带宽机制。
17. 按照权利要求14所述的光线路终端器，其中，所述反馈机制 以所述动态拥塞避免的周期提供。
18. 按照权利要求14所述的光线路终端器，其中，所述丢包命令指示丢弃优先级队列中的数据包，或者 其中，所述丢包命令还指示开始丢弃进入队列的数据包以丟弃优 先级队列中的数据包，或者其中，所述丢包命令指示停止丢弃所述优先级队列中的数据包。
全文摘要
在一方面，提供了一种用于在无源光网络中避免拥塞的方法，所述无源光网络具有与多个光网络终端装置以通信方式连接的光线路终端器。周期性地向光网络终端装置请求动态带宽分配信息，并且光线路终端器接收对该请求的响应。由光线路终端器确定针对光网络终端装置的所调节的带宽分配。光线路终端器确定要在光网络终端装置处被采用的丢包命令。所调节的带宽分配和丢包命令被发送给光网络终端装置。
文档编号H04Q11/00GK101385383SQ200680053247
公开日2009年3月11日 申请日期2006年9月28日 优先权日2006年2月21日
发明者A·王 申请人:诺基亚西门子通信有限责任两合公司