一种twdm pon系统中的上行波长带宽分配方法
【专利摘要】本发明公开了一种在TWDM PON系统中的上行波长带宽分配方法。为了支持差异化QoS，TWDM PON系统可支持4种类型的业务容器（T-CONT）：T-CONT1对应固定带宽分配，光网络单元（ONU）轮流分配波长；T-CONT2对应保证带宽分配，采用基于预测的带宽分配，分配与所属ONU的T-CONT1类型一样的波长；T-CONT3没有时延要求，它的授权带宽就是请求带宽；波长分配原则是：将4条波长按负载率分为高负载组和低负载组，将属于低负载组的波长分配给T-CONT3；T-CONT4的授权带宽也是请求带宽，波长总是选择负载率最低的波长。本发明可以减少每个ONU调制波长的次数，提高波长的带宽利用率，降低传输延迟。
【专利说明】-种TWDM PON系统中的上行波长带宽分配方法
【技术领域】
[0001] 本发明是一种在TWDM Ρ0Ν系统中的上行波长带宽分配方法，涉及宽带接入网方面 的【技术领域】。
【背景技术】
[0002] XG-P0N技术的特点是上行方向支持40Gbps、下行方向支持lOGbps，被认为是未来 接入网技术主要解决方案，TWDM Ρ0Ν是XG-P0N的主要实现形式。TWDM Ρ0Ν是由一个光线 路终端（0LT)和多个光网络单元（0NU)组成，在上下行方向各有4条波长进行传输。0LT有 一个可以接收和发送多个波长的接收/发送器。0NU有一个可以调制到上行4个波长中任 何1个的可调谐发射器和一个可以接收下行4个波长中任何1个的可调谐接收器。
[0003] XG-P0N是一种带宽综合接入网，在XG-P0N的上行传输方向，多个0NU共享传输信 道。随着各种高带宽需求业务的发展，用户对带宽需求也将增加，因此如何根据用户的业务 类型与需求合理分配信道带宽尤为重要，动态波长带宽分配（DWBA)的作用就是对系统上 行数据传输的控制和管理。[M. S. Han, "Performance Evaluation of Dynamic Bandwidth Allocation Algorithm for TWDM PON", JCIT，vol. 8, no. 13, pp. 282-288, 2013·]中提出的 TWDM PON系统只定义了一种业务等级。但是，TWDM PON为了支持QoS，必须能够支持多种 业务等级。
[0004] DWBA方法的研究已经有彳艮多，文献[A. Dixit, B. Lannoo, D. Colle, M. Pickavert, and P.Demeester, "Dynamic Bandwidth Allocation with Optimal Wavelength Switching in TTOM-PONs"，15th International Conference on Transparent Optical Networks(ICT0N)，pp. 1-4,2013.]提出了能够减少激光调制时间开销的DWBA 方法，文献[Abhishek Dixit, Bart Lannoo, Didier Colle, Mario Pickavet, and Piet Demeester, "Trade-off between End_t0-End Reliable and Cost-Effective TDMA/ WDM Passive Optical Networks，'，4th International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems and Workshops, pp. 691-697, 2012.]提出了一 种在保护和连接具有可靠性的TWDM PON系统。但是其中大多数是基于传统ΕΡ0Ν系统的。 ΕΡ0Ν与XG-P0N在许多方面有不同。首先ΕΡ0Ν是一个非同步系统，而XG-P0N是一个同步系 统；其次，XG-P0N可以把数据帧进行拆分，而ΕΡ0Ν不行。因此，基于ΕΡ0Ν的TWDM Ρ0Ν系统 的DWBA方法不能直接用于基于XG-P0N的TWDM Ρ0Ν系统。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术方案中，0NU在一个轮询周期内频 繁调制不同波长而导致的波长利用率低、延迟大的问题，提供一种在TWDM Ρ0Ν系统中支持 QoS的波长带宽分配方法，对每种类型的数据采用不同的波长带宽分配方法，减少每个0NU 调制波长的次数，提高每个波长的带宽利用率，降低传输延迟。
[0006] 具体有以下步骤：
[0007] (1)对每个0NU内的T-C0NT1类型进行波长带宽分配，对于T-C0NT1，它的带宽每 次都是固定分配，所有ONI 0NU2，…，0NUn依次轮流占用波长；
[0008] (2)分配每个0NU内T-C0NT2的波长带宽，T-C0NT2采用基于预测的带宽分配，尽 量分配与所属0NU的T-C0NT1类型一样的波长；
[0009] (3)分配每个0NU内的T-C0NT3类型的波长和带宽，它的授权带宽就是请求带宽， 对于T-C0NT3分配波长时，将4条波长的负载率从低到高排序，负载较低的两条波长属于低 负载组，负载较高的两条波长属于高负载组，将低负载组的波长分配给T-C0NT3 ;当该0NU 的T-C0NT1、T-C0NT2使用的波长属于低负载组时，T-C0NT3优先使用该波长；
[0010] (4)分配每个0NU内的T-C0NT4类型的波长和带宽，它的授权带宽就是请求带宽； 为了均衡各条波长的负载率，每次选用负载率最低的波长。
[0011] TWDMP0N在上下行方向各有4条波长进行传输，上行方向的4条波长分别是：λ μ λ i，λ 2, λ 3。0LT有一个可以接收和发送多个波长的接收/发送器。0NU有一个可以调制 到上行4个波长中任何1个的可调谐发射器和一个可以接受下行4个波长中任何1个的可 调谐接收器。
[0012] 为了支持QoS，假设TWDM Ρ0Ν系统支持4种类型的业务容器（T-C0NT)。每个0NU 分别有4个队列对应于T-C0NT1，2,3,4。每个队列有一个分配标示符（AllocID)。T-C0NT1 对应固定带宽分配，时延要求被严格控制。T-C0NT2对应保证带宽分配，即在特定范围内的 带宽需求都能得到满足但却存在一定时延，用于VoIP、视频点播业务。T-C0NT3提供了确保 带宽和非确保带宽，同时拥有最小带宽的确保和最大带宽的约束，适用于既需要服务保证 要求同时又有较大突发流量的业务。T-C0NT4的特点是无带宽保证，系统的拥塞状况直接影 响带宽的分配，适用于对丢包、时延和抖动要求都不高的业务。
[0013] T-C0NT1的带宽是固定分配的，同时为避免出现4个上行波长负载不均衡的情况， 所以ONUp 0NU2,…，0NUn依次轮流占用波长λ。，λ i，λ 2, λ 3 (N为0NU数量）。T-C0NT2对 应保证带宽分配，该类型的业务对时延有一定的要求，为了避免同一个0NU内的数据因频 繁调制产生调制的时间造成延时过大的风险，要求T-C0NT2尽量分配与所属0NU的T-C0NT1 类型一样的波长。而且，由于0LT与0NU之间的轮询机制会使得0NU产生等待时间，如果 在0NU等待时间内新到了大量数据而没被报告给0LT时，这些数据只能等到下一个轮询周 期才能被发送，因此也会增加网络延迟，所以对于T-C0NT2采用基于预测的带宽分配。由 于QoS对于T-C0NT3没有时延要求，在为了提高每条波长的利用效率的同时，尽量要求传输 T-C0NT3时使用的波长与传输T-C0NTU2 -致。因此，在给T-C0NT3分配波长时，将4条波 长的负载率从低到高排序，负载较低的两条波长属于低负载组，负载较高的两条波长属于 高负载组。当该0NU的T-C0NTU2使用的波长属于低负载组时，T-C0NT3也使用该波长；当 波长属于高负载组时，T-C0NT3使用负载最低的那个波长。T-C0NT4适用于对丢包、时延和 抖动要求都不高的业务，因此T-C0NT4每次选用负载率最低的波长，均衡各条波长的负载 率。
[0014] 相比现有技术，本发明具有以下有益效果：
[0015] (1)本发明提出的波长分配方法采用了静态和动态相结合的办法，不仅减少了在 一个0NU内波长调制的次数，降低了传输时延，而且使每个波长可以负载均衡。
[0016] (2)本发明对于T-C0NT2的数据，采用基于历史的流量预测方法，把0NU的缓冲数 据实时反映到请求帧中，降低了传输时延。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1为本发明的各数据类型采用的波长带宽分配方法。
[0018] 图2为本发明的基于轮询机制定义的针对T-C0NT2的预测带宽分配方法。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：
[0020] 步骤1 :对每个0NU内的T-C0NT1类型进行波长带宽分配。由于该类型的数据带宽 是被固定分配的，因此只需考虑波长分配。为了避免出现波长负载不均衡的情况，上行4个 波长轮流分配给各个0NU，4个波长编号为m = 0, 1，2, 3，
【权利要求】
1. 一种TWDM PON系统中的上行波长带宽分配方法，其特征在于，有以下步骤： (1) 对每个0NU内的T-C0NT1类型进行波长带宽分配，对于T-C0NT1，它的带宽每次都 是固定分配，所有ON%，0NU 2，…，0NUn依次轮流占用波长； (2) 分配每个0NU内T-C0NT2类型的波长带宽，T-C0NT2采用基于预测的带宽分配，尽 量分配与所属0NU的T-C0NT1类型一样的波长； (3) 分配每个0NU内的T-C0NT3类型的波长和带宽，它的授权带宽就是请求带宽，对于 T-C0NT3分配波长时，将4条波长的负载率从低到高排序，负载较低的两条波长属于低负 载组，负载较高的两条波长属于高负载组，将低负载组的波长分配给T-C0NT3 ;当该0NU的 T-C0NTUT-C0NT2使用的波长属于低负载组时，T-C0NT3优先使用该波长； (4) 分配每个0NU内的T-C0NT4类型的波长和带宽，它的授权带宽就是请求带宽；为了 均衡各条波长的负载率，每次选用负载率最低的波长。
【文档编号】H04Q11/00GK104301258SQ201410477897
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2014年9月18日
【发明者】沈建华, 华祝骏 申请人:南京邮电大学