[发明专利]一种上下行窗口匹配的无源光网络节能带宽分配方法

说明书

本发明公开了一种上下行窗口匹配的无源光网络节能带宽分配方法，包括：光线路终端OLT在接收到与之相连的光网络单元ONU发送来的报告帧之后，得到上行数据带宽请求；同时根据本地下行数据缓存情况，得到相应ONU的下行数据带宽请求，并计算该光网络单元ONU的上下行数据带宽的差值。随后OLT根据ONU的上下行数据带宽的差值，对所有的ONU进行两两配对，并计算出每一对ONU的带宽差值之和。最后OLT按照给定的时隙窗口分配规则，通过向每一个ONU发送门帧，为每一对ONU分配一个共用的上下行时隙窗口。在此窗口期间，ONU进行上下行数据的传输。本发明通过匹配上下行时隙窗口，可以减小轮询周期，保证用户的带宽需求，缩短ONU处于活跃状态的时间，减少能耗。

技术领域

本发明属于光纤通信技术领域，涉及一种上下行窗口匹配的无源光网络节能带宽分配方法。

背景技术

无源光网络系统，采用一个局端设备，即光线路终端(Optical Line Terminal，OLT)，通过远端节点(Remote Node，RN)连接多个远端设备，即光网络单元(Optical NetUnit，ONU)，构成一个点对多点的树型拓扑结构，如图2所示。

在无源光网络中，由于光分配网的方向特性，任何一个ONU在进行上行数据传输时，只能将数据包传输到OLT，不能传送到其他的ONU，换句话来说，无源光网络在上行方向上的行为特性与点到点的网络相同。为了保证数据包传送的准确性，人们提出了一种“非冲突”的机制，这一机制授权ONU在一段时间(一般称之为时隙窗口)内独占网络资源，即在上行数据传输时采用时分多址技术(Time Division Multiple Access，TDMA)。所有的ONU都与一个公共的参考时钟同步，而且每一个ONU具体使用某个时隙均由OLT统一分配和管理。ONU把从用户收到的数据包先缓存起来，直到它的发送时隙到来，再把它缓存的数据包以全线速率“突发”发送，这样就可以避免OLT与多个ONU之间传输的数据发生碰撞。

当前，无源光网络大部分所采用的带宽分配的方法是动态带宽分配DynamicBandwidthAllocation(DBA)。在该方法中，上行数据带宽请求采用的是时分多址复用的技术，而下行数据带宽请求采用的是广播的方式，即光线路终端OLT向所有的光网络单元ONU发送数据，而ONU选择性接收。在中国专利申请号CN1614944A的文献记载中，提出了一种无源光网络上行带宽的动态分配控制方法，该方法是在OLT、光分配网和多个ONU组成的无源光网络上进行上行带宽的动态分配控制。这种广播式下行数据发送方式，要求每一个ONU的接收机必须始终处于活跃状态，造成不必要的能源浪费。

Y.Yan等人在2010 IEEE International Conference on Communications(ICC2010)上发表了题为″Energy Management Mechanism for Ethernet Passive OpticalNetworks(EPONs)″的文章，提出了两种带宽调度方法，分别是以上行为中心的调度Upstream Centric Scheduling(UCS)和以下行为中心的调度Downstream CentricScheduling(DCS)。在UCS中，每个ONU的时隙窗口的大小仅仅取决于上行数据带宽请求。这一调度方法存在一个明显的缺点：如果下行数据带宽请求较大，那么下行数据就不能在当前ONU时隙窗口内传输完毕，必须等到下个轮询周期，乃至下下个轮询周期，这一调度方法不适合于对延迟要求敏感的业务。但是，DCS模式采用的是一种灵活的方式传输下行数据，这与UCS截然相反。在DCS中，OLT会给ONU传送一个类似于门帧的控制帧(GATE_DC)，它指明ONU何时接收下行数据，即使ONU处于睡眠模式，也必须被唤醒以接收下行数据。这一方法能够使得OLT对下行业务队列进行调度以最小化延迟，但是会增大整个OLT轮询的周期，降低带宽资源的利用效率。这两种调度方法没有同时考虑上下行数据的匹配情况，可能造成不必要的能源浪费或者带宽资源浪费。