[发明专利]无源光网络的动态带宽分配装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光通信领域，特别涉及无源光网络的动态带宽分配装置及方法。

背景技术

无源光网络(Passive Optical Network，简称″PON″)是指光配线网中不含有任何电子器件及电子电源，全部由光分路器等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备的一种光接入网。PON作为一种新兴的覆盖最后一公里的宽带接入光纤技术，其在光分支点不需要节点设备，只需安装一个简单的光分支器即可，因此具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点。PON的低成本已经使其成为光纤到大楼(Fiber To The Building，简称″FTTB″)、光纤到路边(FiberTo The Curb，简称″FTTC″)、光纤到家庭(Fiber To The Home，简称″FTTH″)等FTTx网络的最理想的宽带接入方式。

PON作为目前光接入网的主要类型，主要分为异步传输模式无源光网络(ATM Passive Optical Network，简称″APON″)和以太网无源光网络(Ethernet Passive Optical Network，简称″EPON″)，是点到多点的主从控制结构，如图1所示，光纤线路终端(Optical Line Terminal，简称″OLT″)为主结点设备，通过光分路器与多个光纤网络单元(Optical Network Unit，简称″ONU″)相连，并进行ONU注册、待发数据授权、媒体接入控制子层(MediaAccess Control sub layer，简称″MAC″)消息交互等处理；ONU为从结点设备，响应OLT发现消息，上报待发数据长度，根据授权信息进行各端口数据的发送，并且下挂多个用户终端，支持多业务并行。在光接入网的此种框架结构下，如何合理分配带宽、有效利用网络资源并满足业务需求，成为PON MAC方案中很重要的内容。

光接入网中，带宽分配有两种方式：静态带宽分配(Static BandwidthAllocation，简称″SBA″)和动态带宽分配(Dynamic Bandwidth Allocation，简称″DBA″)。静态带宽分配固定分配各ONU或其端口的带宽，未用时隙不能被抢占，带宽利用率比较低，并且对高突发率的自似然业务适应力不强。动态带宽分配算法是一种基于当前用户业务需求进行快速带宽重分配的机制或算法，可根据ONU突发业务的要求，通过在ONU之间动态调节带宽来提高PON带宽利用率。

目前有多种动态带宽分配方法，比如，以加州大学Davis分校、Alloptic公司雇员Glen Kramer为主提出的称为周期自适应交叉轮循(InterleavedPolling with Adaptive Cycle Time，简称″IPACT″)的PON动态带宽分配方法；国际电信联盟标准部(International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector，简称″ITU-T″)的G.983.4标准提出的一种特别针对APON的DBA协议等。

在美国专利US6546014中描述的IPACT方法的主要思路是来自前一ONU的发送数据到达OLT之前就轮循下一ONU以确定是否授权及授权额度等信息。下面参照图2描述这一方法的某些细节，图中以一个OLT与三个OUN通信为例进行方法描述。假定某轮询周期开始时刻t0，OLT有每个ONU的待发数据长度及环路传输时延(Round Trip Time，简称″RTT″)信息，并存储在轮询表(Polling Table)中。

如图2中(a)所示，OLT在轮询周期开始时，给ONU1发送授权信息，允许其发送6000字节。收到授权信息后，ONU发送数据直到授权窗口结束。在向OLT发送数据的同时，ONU一直从下挂的用户终端接收数据，并做缓存。在发送数据的最后，ONU产生下一轮待发数据信息，并上报。图中为550字节。

如图2中(b)所示，在收到前一个ONU的响应之前，OLT计算前一个ONU数据的最后一个比特到达的时间：第一比特的到达时间(该ONU的RTT)加上该ONU授权的发送数据长度。于是OLT便可根据下一ONU的RTT信息，在确切的时刻发送下一ONU的授权信息，使得前后两个ONU的数据发送窗口仅相差一个保护带。