[发明专利]一种基于阀值比较的EPON动态节能方法

说明书

技术领域

本发明涉及接入网的节能技术领域，特别涉及基于EPON终端的动态节能。 

背景技术

目前，用户对带宽服务的需求不断增加，无源光网络（PON-Passive Optical Network）以其高带宽、多用户和接入方便等优点逐渐成为有线宽带接入的最佳选择之一。另外，以太网依靠其简单实用、价格低廉和适宜承载IP数据包等特性，逐渐向接入网和骨干网渗透。以太网和无源光网络相结合得到的基于以太网的无源光网络（EPON-Ethernet Passive Optical Network）同时具备了两者的优点，已经成为了光接入网领域中的热门技术。与此同时，根据有关绿色网络的研究发现，在构成网络的所有组成部分中，接入网的能耗大致占了整个网络能耗的75%，并且考虑到宽带接入网的快速扩展性，以及未来用户的数量和可预见的数据传输速率应该是不断地增加，所以，相信未来接入网的能耗一定是向着越来越高的趋势发展。因此，接入网节能在网络节能中已经成为了一个重要的分支，是近年来互联网领域备受关注的前沿方向和研究热点，其在各方面的应用已经成为学术界和工业界共同关注的一个焦点。近年来，通过研究人员不懈地努力，接入网节能领域涌现出了大量新颖的节能机制，将接入网的节能效率一次又一次地提高，向着经济环保实用的方向不断迈进。当前，基于以太网的无源光网络节能方法的研究较之以前已经取得了很大的进步，但是绝大部分的节能机制在减少能耗的过程中都或多或少地会损坏服务质量QoS。这主要是因为以往的算法都没有考虑到从服务网络接口SNI下行发送到OLT端的数据帧的情况，导致了OLT端缓存器中数据帧出现大量冗余，造成了服务质量的损害，特别是数据延迟的增加。 

从研究的切入点来看，当前的研究方法大致可分为两类：第一类是基于接入网中ONU端的节能机制。在通常情况下，ONU端的发送机和接收机都是一直处于工作状态，其中，在上行方向上，ONU端在接收到GATE授权帧之后，会在分配给自己的时隙中向OLT端发送数据，在下行方向上，OLT端以广播的形式把数据发送给所有的ONU，ONU在整个时间内都会保持醒来的状态以便监听OLT端的信息，对于和自己相匹配的下行数据给予接收并且完成同步的操作。该节能机制致力于使得ONU端只在需要向OLT端发送上行数据时处于工作状态，在不需要发送上行数据时处于睡眠状态，从而降低ONU端的能耗；第二类是基于接入网中OLT端的节能机制。该节能机制致力于对现有OLT结构进行改造，在OLT的内部增加一种称之为光线路卡（Optical Line Card）的装置，使得OLT端能够根据ONU端上报的信息实时地改变处于工作状态的光线路卡的数量，在满足网络交互通信的前提下，只打开必要数量的光线路卡，从而降低OLT端的能耗。当前的主流研究方向是立足于ONU端的节能工作机制。 

尽管基于以太网的无源光网络节能已经取得了很大的突破，但和工业上所期望的节能效果还存在一定的差距，还有一些问题没有解决，需要我们不懈地努力与探索。主要难点有：1）ONU端时隙请求的数据形式问题。ONU端可以把数据带宽请求封装在REPORT报告帧中，也可以把数据帧长请求封装在REPORT报告帧中，然而对于封装信息的不同形式，OLT端处理的时间开销和空间开销都不一样，产生的能耗也不一样；2）OLT端数据延迟问题。OLT端在给ONU端分配时隙的时候，不考虑本地缓存器中临时存储的数据帧，这往往会造成下行数据帧的大量冗余，使得对数据敏感性要求较高的用户的需求得不到保证，从而出现以牺牲大量服务质量为代价的网络节能情况。 

发明内容

一种基于阀值比较的EPON动态节能方法，能够充分考虑到OLT端数据延迟和ONU端睡眠机制之间的关系，能够在不过多违反网络服务质量的前提下尽最大可能减少能耗。本发明运用分类讨论的数学思想，充分考虑了从服务网络接口（SNI）来的并临时存储在OLT端缓存器中的下行数据帧的情况；又考虑了ONU端的时隙请求信息。因此，本发明既能缓解以往算法中所存在的数据延迟严重、网络服务质量低的问题，又能使得ONU端的睡眠时间尽可能的多，从而提高节能效率。本发明方法包括以下步骤： 

步骤1，OLT端和ONU端之间互发MPCP数据帧，完成ONU的加入注册。 

步骤2，OLT端记录所有ONU的状态信息（开始发送上行数据的时刻、开始进入睡眠状态的时刻、开 始进入醒来状态的时刻、在下一个周期中请求的时隙长以及OLT实际给ONU分配的时隙长）并形成一张表，在准备发送GATE授权帧之前，周期性地轮训检测本地的ONU状态信息表。