[发明专利]基于线性预测的时分波分复用无源光网络资源分配机制

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于线性预测的时分波分复用无源光网络(TWDM-PON，Time and Wavelength Division Multiplexed-PON)资源分配机制，属于无源光网络(PON，Passive Optical Network)技术领域。 

背景技术

在现有的光网络中，接入网已经成为整个通信网络的“瓶颈”。如何解决这个瓶颈问题已经成为专家学者们以及各大设备商和运营商的关注焦点。在这种情况下，无源光网络(PON)技术开始浮出水面，并以其优势给人们解决这一问题带来了很高的期望。 

无源光网络(PON)是一种树状结构的全光纤分配网络，由局端的光线路终端(OLT)、用户端的光网络单元(ONU)和光分配网络(ODN)组成。ODN不含有任何电子器件、电源和有源光器件，全部由光纤、光分路器、光连接器等无源光器件组成，是一种“无供电、免维护”的入户方案。 

随着带宽需求的不断增长，无源光网络(PON)技术已经成为目前全球各个电信运营商关注的热门技术之一，也是运营商实施“宽带提速”、“光进铜退”工程的技术基础。近几年，由美国电气和电子工程师协会(IEEE)标准化的EPON和由国际电信联盟电信标准化部门/全业务接入网论坛(ITU-T/FSAN)标准化的GPON成为FTTH的两大主流技术，并得到规模部署。为了进一步提高系统能力，满足高带宽业务发展的需求，IEEE和ITU-T/FSAN也分别于2009年9月和2010年6月制定完成了10Gbit/s EPON标准IEEE 802.3av和XG-PON标准G.987。10Gbit/s EPON和XG-PON1的产业化也在快速进行，10Gbit/s PON技术已经成熟，开始在网络中规模部署。 

目前交互式网络电视(IPTV)、高清晰度电视(HDTV)、网络游戏、视频业务等大流量、大宽带业务的开展和普及，每用户的带宽需求预计将以每3年一个数量级的趋势递增，从未来运营商长期发展趋势分析，每用户的带宽需求将会在50～100Mbit/s。为了满足更远期用户对带宽的需求，业界开始了后10Gbit/s PON的技术研究和标准化工作。FSAN定义了NG-PON2，目标是研究具有技术跨越性的新型PON系统，例如利用WDM、OFDM、CDMA等技术设计的多点光接入系统。NG-PON2阶段的PON系统不要求与现有EPON或GPON系统共存。 现阶段来看，NG-PON2仍然处于技术研究探索阶段，主流技术包括TWDM-PON(Time and Wavelength Division Multiplexed-PON)、WDM-PON(Wavelength Division Multiplexed-PON)、OFDM-PON(Orthogonal Frequency Division Multiplexed-PON)等。 

TWDM-PON系统是将TDM-PON与WDM-PON进行混合而成的PON结构，经过不断的演进与发展，2012年4月TWDM-PON被国际标准组织FSAN选定为NG-PON2的唯一发展方向。TWDM-PON结合了时分无源光网络和波分无源光网络的优点，非常适合于从时分无源光网络到波分无源光网络的过渡阶段部署。 

目前有关TWDM-PON资源分配算法的研究尚处于起步阶段，大多是在原有EPON动态带宽分配算法的基础上进行了波长扩展，因此大多属于无预测的、无优先级区分的统计时分复用算法。OLT根据ONU的REPORT帧所报告的ONU缓存中等待队列的长度信息对ONU进行带宽分配。但是，ONU发出的REPORT帧中所包含的等待队列长度信息是生成REPORT帧时ONU中的等待队列信息，从这一时间点起，ONU仍然在不断的接收着用户端发来的数据，到ONU接收到OLT授权，在所授权的发送时间点开始发送数据的时候，又有很多数据帧进入ONU缓存。这部分数据帧在接下来的授权时隙就没机会被发送，即使在网络流量不大的情况下，它们还是要等到下一次生成REPORT帧时才有机会被申请授权，再等到下一周期的发送时隙里才有机会被发送。因此，数据帧端到端延迟比较大。 

如果可以较好地预测ONU等待时间内进入ONU缓存的数据量，OLT在授权时考虑到这一部分数据量并对之进行授权，就可以较好的解决上述问题。本算法就是考虑在资源调度时引入线性预测算法，在上行发送REPORT帧时将预测值也加进去，进一步提高网络的资源利用率，降低包时延。 

发明内容