一种远距离无源光网络带宽动态分配方法
【专利摘要】本发明提供了一种远距离无源光网络带宽动态分配方法，该方法采用实时动态轮询的方法，所述分配方法包括以下步骤：I.系统初始化；II.OLT根据QoS划分ONU优先级；III.ONU向OLT发送带宽申请信息；IV.OLT使用实时动态轮询方法向ONU分配带宽。该方法通过实时的轮询方式，在OLT侧对ONU的上行带宽进行动态分配，保证QoS优先级较高的通信带宽能够得到满足，并减少轮询的时延。
【专利说明】一种远距离无源光网络带宽动态分配方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种无源光网络通信【技术领域】的方法，具体讲涉及一种远距离无源光网络(LR-PON)通信中远距离无通信的实时轮询带宽动态分配的方法。
【背景技术】
[0002]长距离无源光网络(LR-PON)提出一个相较于传统PON更具成本效益的宽带光接入解决方案，LR-PON利用光纤放大器和波分复用技术将传统的20公里覆盖范围扩展到了100公里。一般的LR-PON架构是由一个扩展共享光纤连接的CO和本地用户的交换，然后由CO和光分路器连接的用户共享的纤维。相比传统的PON，LR-PON融合了光线路终端(OLT)和中心局(CO)的角色，从而大大减少了相应的运营支出。一般情况下，LR-PON可以简化网络，减少一些设备的接口，网络元素，甚至节点。
[0003]由光线路终端(OLT)与光网络单元(ONU)通过超长距离的链路传输上行数据。传统无源光纤网络(PON)标准的最大传输范围为20公里，而LR-PON的传输范围为100公里。此外，LR-PON的线路速率为R=10Gb/s，且每个OLT管理2000个至4000个0NU。传统动态带宽分配(DBA)方法需要光网络单元(ONU)首先上传需要的带宽信息(REPORT)至0LT，然后OLT返回给ONU设备GATE信息，授权相应的带宽。这种方法使得传输的时延td RTTmax,而长距离无源光网络(LR-PON)的往返延时(RTT)比传统PON网络更长，因此传统的DBA方法并不能满足远距离PON网络的通信需求，这一特点决定了 LR-PON比常规PON需要更加复杂和高效的带宽分配调度方法，尤其对于业务优先级高的0NU，如继电保护侧，其通信的QoS有着极为重要的意义。
【发明内容】
[0004]为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种远距离无源光网络通信的实时轮询带宽动态分配方法；该方法通过实时的轮询方式，在OLT侧对ONU的上行带宽进行动态分配，首先保证QoS优先级较高的通信带宽能够得到满足，并减少轮询的时延。
[0005]实现上述目的所采用的解决方案为:
[0006]一种远距离无源光网络带宽动态分配方法，其改进之处在于:所述方法采用实时动态轮询的方法，所述分配方法包括以下步骤:
[0007]1、系统初始化；
[0008]I1、OLT根据QoS划分ONU优先级；
[0009]II1、ONU向OLT发送带宽申请信息；
[0010]IV、OLT使用实时动态轮询方法向ONU分配带宽。
[0011]进一步的，所述步骤II包括:
[0012]步骤I)、OLT统计连接的ONU通信优先级情况；
[0013]步骤2)、获得QoS需求高的ONU集合Nttos、QoS需求普通的ONU集合Ntomal,均匀分配ONU的上传时间窗口 Wmax，确定分配ONU的轮询顺序为{N
QoS，Normal0[0014]进一步的，所述步骤III包括:
[0015]步骤1)、0LT根据ONU的初始上传时间窗口 Wmax求和，获得当前时间Teumnt=O的情况下OLT下一次分配带宽所需要的时延Tnext_gMnt = NXffmax ;其中N表示网络中注册的ONU个数；
[0016]步骤2)、设定每个ONU初始带宽为Ob/s，OLT能通过的最大带宽为Bmax，则当前可使用的带宽为B，B e [O, BmaJ ；
[0017]步骤3)、对比当前时间和OLT下次分配带宽所需要的延时时间；
[0018]步骤4)、OLT判断ONU是否属于QoS需求高的0NU，优先分配QoS需求高的0NU。
[0019]进一步的,所述步骤3)包括:判断Tammt = Tnext_grant是否成立,成立则光网络单元ONUi向OLT发送带宽信息，OLT计算获得光网络单元ONUi需要分配的带宽GRANTrailffist,否则
等待 Tcurrent 增加，直到 Teurrent = Tnext_grant。
[0020]进一步的，所述步骤4)包括:0LT判断ONU是否属于QoS需求高的ONU ；
[0021]若是则分配带宽GRANTi给光网络单元ONUi,分配带宽GRANTi =min (GRANTrequest, B)，并计算剩余可使用的带宽B = B-GRANTi ；
[0022]否则带宽需求GRANTi = min(Gthreshold, GRANTrequest);其中，Gttoeshtjld 为当前可用带宽除以剩下未轮询ONU数量，B为可使用带宽。
[0023]进一步的，所述OLT对ONU实时轮询其上行业务量的大小，并根据轮询的结果，进行ONU的带宽动态分配。
[0024]进一步的,所述方法根据ONU的QoS需求进行分类,在保证满足QoS需求高的ONU通信带宽的基础上，根据轮询的顺序，逐个分配剩余的带宽。
[0025]进一步的，所述方法在以传统到达时间决定分配带宽的先后顺序为基础，优先分配优先级高的ONU带宽，后分配优先级普通的ONU带宽。
[0026]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0027](I)本发明的方法摒弃了传统固定轮询周期方式的带宽申请方法，基于实时轮询使OLT能实时分配给光网络单元带宽，而不需要轮询完所有的ONU后再分配，降低了传输时延，提高了工作效率。
[0028](2)本发明的方法对光网络单元的通信服务质量进行分类，优先满足QoS高的光网络单元的带宽需求，降低传输延迟，提高工作效率。
[0029](3)本发明的方法对于有通信服务质量需求的通信，光线路终端在分配带宽上会满足光网络单元的通信需求，而对通信服务质量需求一般的通信，光线路终端根据轮询的顺序进行分配，尽可能满足带宽需求。
[0030](4)本发明采用的上行带宽分配方法能够充分利用带宽资源，优化了长距离PON通信的带宽分配，针对长距离PON的RTT时间长而导致的ONU等待带宽授权时间长的问题，采用了优先分配QoS需求高的ONU的方法。
[0031](5)本发明提供的动态带宽分配方法对ONU做出了区别管理，提高了管理效果，使接入网的带宽与ONU业务的重要性匹配，适用于业务级别较为固定的应用场合。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1为远距离无源光网络通信的实时轮询带宽动态分配方法的流程图；[0033]图2为ONUi和ONUj按照轮询顺序依次发送REPORT消息进入OLT示意图；
[0034]图3为远距离无源光网络带宽动态分配过程产生带宽请求示意图；
[0035]图4为远距离无源光网络带宽动态分配过程传输带宽请求示意图；
[0036]图5为远距离无源光网络带宽动态分配过程按照优先级顺序返回带宽授权示意图。
【具体实施方式】
[0037]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步的详细说明。
[0038]如图1所示，图1为远距离无源光网络通信的实时轮询带宽动态分配方法的流程图；
[0039]一种采用实时动态轮询的远距离无源光网络带宽动态分配方法，所述光线路终端(OLT)对光网络单元(ONU)实时轮询其上行业务量的大小，并根据轮询的结果，进行每个光网络单元的带宽动态分配。OLT根据QoS需求对ONU进行分类，在保证满足QoS需求高的ONU通信带宽的基础上，根据轮询的顺序，逐个分配剩余的带宽。
[0040]一种采用实时动态轮询的远距离无源光网络带宽动态分配方法具体包括以下步骤:
[0041]步骤一、系统初始化，光线路终端根据QoS (服务质量)划分光网络单元；包括以下:
[0042]步骤I)、光线路终端统计连接的光网络单元通信优先级情况；
[0043]步骤2)、获得QoS需求高的光网络单元集合Ntos、QoS需求普通的光网络单元集合Ntomal,均匀分配光网络单元的上传时间窗口 Wmax，确定分配光网络单元的轮询顺序为{NQ()S，NNormal};其中，Nqos表示QoS需求高的ONU集合，Nnotim1表示QoS需求普通的ONU集合。
[0044]步骤二、光网络单元发送带宽申请信息至光线路终端；包括以下:
[0045]步骤I)、光线路终端根据光网络单元的初始上传时间窗口 Wmax求和，获得当前时间Tcmmt=O的情况下光线路终端下一次分配带宽所需要的时延TMxt_gMnt = NXWmax ;其中，Tnext_grant表示光线路终端下一次分配带宽所需要的时延，N表示网络中注册了的ONU个数，Wmax表示光网络单元的初始上传时间窗口。
[0046]步骤2)、设定每个光网络单元初始带宽为Ob/s，光线路终端能通过的最大带宽为Bmax,当前可使用的带宽为B，B e [O, BmaJ ；
[0047]步骤3)、对比当前时间和光线路终端下次分配带宽所需要的延时时间；
[0048]判断Teunent = Tnext_grant是否成立，成立则光网络单元ONUi发送REPORT信息至光线路终端，光线路终端立即计算该光网络单元需要分配带宽GRANTM_st。
[0049]若不成立，则ONU继续等待Teu_增加，直到Teiment= T—。
[0050]步骤4)、光线路终端判断光网络单元是否属于QoS需求高的光网络单元，优先分配QoS需求高的光网络单元；
[0051]光线路终端判断光网络单元是否属于QoS需求高的光网络单元；若是则分配带宽GRANTi给光网络单元ONUi,分配带宽GRANTi = min (GRANTrequest, B)，并计算剩下来可使用的带宽 B = B-GRANTi ;否则带宽需求 GRANTi = min (Gthreshold, GRANTrequest)，其中 Gthresh()ld = B/(N-1)，即当前可用带宽除以剩下未轮询光网络单元数量 RANTraiuest表示光网络单元需要分配带宽，B为当前可使用的带宽。
[0052]步骤三、光线路终端使用实时动态轮询方法分配带宽至光网络单元。
[0053]如图2所示，图2为ONUi和ONUj按照轮询顺序依次发送REPORT消息进入OLT示意图；，ONUi和 按照轮询顺序依次发送带宽消息进入光线路终端，光线路终端立即处理该需求，减少了等待时延。
[0054]如图3、4、5所示，图3、4、5分别为远距离无源光网络带宽动态分配过程产生带宽请求、传输带宽请求和按照优先级顺序返回带宽授权示意图；
[0055]ONUl、0NU2、0NU3连接OLT，OLT统计连接的ONU通信优先级情况；获得QoS需求高的ONU集合Nttos= {0NU1} ,QoS需求普通的ONU集合Nnmto1= {0NU2, 0NU3} Ntomal,均匀分配光网络单元的上传时间窗口 Wmax，确定分配ONU的轮询顺序为{N
QoS， Normal0
[0056]ONUl、0NU2、0NU3产生带宽申请信息至0LT，如图3所示；传输带宽请求至0LT，如图4所示。OLT使用实时动态轮询方法根据优先级情况依次分配0NU1、0NU2、0NU3的带宽。如图5所示。
[0057]最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的【具体实施方式】进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。
【权利要求】
1.一种远距离无源光网络带宽动态分配方法，其特征在于:所述方法采用实时动态轮询的方法，所述分配方法包括以下步骤:1.系统初始化；I1、OLT根据QoS划分ONU优先级；II1、ONU向OLT发送带宽申请信息；IV、OLT使用实时动态轮询方法向ONU分配带宽。
2.如权利要求1所述的一种远距离无源光网络带宽动态分配方法，其特征在于:所述步骤II包括:步骤I)、OLT统计连接的ONU通信优先级情况；步骤2)、获得QoS需求高的ONU集合NQ()S、QoS需求普通的ONU集合Ntomal,均匀分配ONU的上传时间窗口 Wmax，确定分配ONU的轮询顺序为{NQoS，Normal。
3.如权利要求1所述的一种远距离无源光网络带宽动态分配方法，其特征在于:所述步骤III包括:步骤1)、0LT根据ONU的初始上传时间窗口 Wmax求和，获得当前时间Tmt=O的情况下OLT下一次分配带宽所需要的时延Tnext_gMnt = NXffmax ;其中N表示网络中注册的ONU个数；步骤2)、设定每个ONU初始带宽为Ob/s，OLT能通过的最大带宽为Bmax，则当前可使用的带宽为B，B e [O, BmaJ ；步骤3)、对比当前时间和OLT下次分配带宽所需要的延时时间；步骤4)、OLT判断ONU是否属于QoS需求高的0NU，优先分配QoS需求高的0NU。
4.如权利要求3所述的一种远距离无源光网络带宽动态分配方法，其特征在于:所述步骤3)包括:判断Tmt = Tnext_grant是否成立，成立则光网络单元ONUi向OLT发送带宽信息，OLT计算获得光网络单元ONUi需要分配的带宽GRANTrailffist，否则等待Tmt增加，直到T = τ1 current 1 next—grant °
5.如权利要求3所述的一种远距离无源光网络带宽动态分配方法，其特征在于:所述步骤4)包括:0LT判断ONU是否属于QoS需求高的ONU ；若是则分配带宽GRANTi给光网络单元ONUi,分配带宽GRANTi = min (GRANTrequest, B)，并计算剩余可使用的带宽B = B-GRANTi ；否则带宽需求GRANTi = min(Gthreshold, GRANTrequest);其中，Gttoeshtjld为当前可用带宽除以剩下未轮询ONU数量，B为可使用带宽。
6.如权利要求1所述的一种远距离无源光网络带宽动态分配方法，其特征在于:所述OLT对ONU实时轮询其上行业务量的大小，并根据轮询的结果，进行ONU的带宽动态分配。
7.如权利要求1所述的一种远距离无源光网络带宽动态分配方法，其特征在于:所述方法根据ONU的QoS需求进行分类，在保证满足QoS需求高的ONU通信带宽的基础上，根据轮询的顺序，逐个分配剩余的带宽。
8.如权利要求1所述的一种远距离无源光网络带宽动态分配方法，其特征在于:所述方法在以传统到达时间决定分配带宽的先后顺序为基础，优先分配优先级高的ONU带宽，后分配优先级普通的ONU带宽。
【文档编号】H04L12/927GK103441958SQ201310356102
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月15日 优先权日:2013年8月15日
【发明者】沈文, 邓辉, 王玮, 侯功, 吴军民, 张刚, 黄在朝, 黄辉, 陈磊, 吴鹏, 刘川, 陶静, 喻强, 姚启桂, 于海, 虞跃, 张增华, 王向群, 李春龙, 孙晓艳, 王鹤, 于鹏飞, 陈伟, 任杰, 黄治 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院