基于带宽借贷的以太网无源光网络动态带宽分配方法

摘要

本发明提供了一种基于带宽借贷的以太网无源光网络带宽分配方法，包括：OLT接收ONU上报的带宽分配请求，根据ONU的负载情况进行带宽分配。因此，通过轻载ONU将带宽借贷给重载ONU或者通过重载ONU将收回借贷出的带宽来满足每一个ONU的带宽授权，从而实现每一个ONU公平接收带宽授权。

说明书

技术领域

本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种基于带宽借贷的以太网无源光网络动态带宽分配方法。

背景技术

无源光网络技术一直被认为是宽带光接入网中最具应用前景的技术，它打破了传统的点到点光纤接入解决方法，为网络用户提供了一种经济的、面向未来的、多业务宽带接入方案。PON作为宽带接入网技术的发展方向，深得通信行业专家和广大运营商的认可。自从20世纪80年代被标准化并投入使用至今为止，无源光网络技术已经历经几个发展阶段，国际电信标准化组织和设备制造商开发了多种协议和技术，以便使PON解决方案能更好的满足接入网市场要求，形成了APON/BPON、EPON、GPON等一系列标准规范。其中，EPON技术由于既具有以太网的广泛使用和低成本优势，又具有无源光网络的简便易维护、高带宽优势，因此和其他类型的PON技术相比具有更好的性价比，而得到越来越多的关注和应用。

图1是一个典型的EPON以太网无源光网络接入网络，它由局端设备光线路终端(OLT)101、光分支器无源光分路器(POS)102、以及远端设备光网络单元(ONU)103-n(n＝1，2，3，4......)、终端用户104-n(n＝1，2，3，4......)和若干光纤组成，构成一个点到多点的树型拓扑结构，实现一个局端设备(OLT)通过一根光纤与多个远端设备(ONU)进行双向高速通信。其下行通信为连续方式，OLT发送的以太网数据帧中带有各个ONU的逻辑链路标识(Logic Link Identifier，LLID)，通过ODN网络广播发送给每个ONU，在ONU设备中根据LLID来选择性接收其中发给自己的数据帧，而丢弃不属于自己的数据帧；上行通信为突发方式，各个ONU采用时分复用访问(TimeDivision Multiple Access，TDMA)方式进行传输，每个ONU在由OLT统一调度分配的时隙中发送数据帧，从而避免了各个ONU之间的数据碰撞。例如，在图1中下行方向，ONU103-1接收到具有LLID＝1、2、3标识的数据帧，但只将LLID＝1的数据帧发送给终端用户104-1；反之在上行方向，ONU103-1根据OLT101的调度，安排在某个时隙内发送其LLID＝1的数据帧，而ONU103-2和ONU103-3的数据帧只能等待其传送完毕后再进行发送。

OLT通过对ONU的上行传输时隙的控制，实现了EPON网络上行的有效传输，这种机制称为带宽分配方法。在EPON系统的上行带宽分配过程中，为有效利用系统带宽，往往采取动态带宽分配(Dynamic Bandwidth Allocation，DBA)进行时隙的动态调整和分配，以提高带宽的利用效率。在动态带宽分配过程中，各个ONU将其需要上行传输的数据量等状态信息上报给OLT，OLT根据这些状态信息进行DBA计算，安排每个ONU的具体传输时间和传输时长，然后给每个ONU发送下行授权信息。每个ONU根据收到的授权信息在OLT指定的时刻按照分配的传输时长进行上行数据的传送。

在实际应用过程中，每个ONU在向OLT注册时会报告其购买带宽(即保证带宽)，但由于动态带宽分配的关系，每个周期中ONU实际请求得到的带宽有可能会大于其购买带宽。因此在实际网络中，若某个ONU总是请求超过其实际购买的带宽，将可能导致其他ONU无法保证其购买带宽，带来公平性问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的ONU会请求超过其实际购买的带宽导致其他ONU无法保证其购买带宽的问题，本发明提供了一种基于带宽借贷的以太网无源光网络动态带宽分配方法，从而实现带宽的相互借贷，保证ONU都能公平的得到购买带宽。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于带宽借贷的以太网无源光网络带宽分配方法，该方法包括：

OLT接收ONU上报的带宽分配请求，当确定所述ONU的负载是轻载且历史借贷量大于零时，执行第一带宽分配；当确定所述ONU的负载是重载时，执行第二带宽分配。

进一步地，所述ONU的负载是轻载是根据所述ONU上报的带宽分配请求和所述ONU购买的带宽进行比较结果为小于等于来确定的。

进一步地，所述ONU的负载是重载是根据所述ONU上报的带宽分配请求和所述ONU购买的带宽进行比较结果为大于来确定的。

进一步地，所述执行第一带宽分配为所述OLT向所述ONU发送带宽授权。

进一步地，所述执行第二带宽分配为：

所述OLT将轻载的ONU的可借带宽借贷给重载的所述ONU，并分别统计和更新各个ONU的可借带宽和历史借贷量。

进一步地，在统计和更新各个ONU的可借带宽和历史借贷量之后还包括：

确定还存在重载ONU，并且所述ONU的历史借贷量大于零时，所述OLT将安排负债的所述ONU将偿还带宽；

所述OLT顺序给每一个所述ONU下发带宽授权。

进一步地，所述OLT给安排偿还带宽的负债的所述ONU下发的带宽授权为保障带宽大小的带宽。

因此，通过轻载ONU将带宽借贷给重载ONU或者通过重载ONU将收回借贷出的带宽来满足每一个ONU的带宽授权，从而实现每一个ONU公平接收带宽授权。

附图说明

图1是基本EPON网络拓扑图；

图2是本发明基于带宽借贷的以太网无源光网络带宽分配方法的流程图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述。

本发明提供了一种以太网无源光网络中使用的上行动态带宽分配方法，基于带宽借贷的公平性动态带宽分配方法。OLT根据各ONU上报的带宽分配请求，将ONU分成轻载ONU，其中轻载为实际请求带宽小于等于其购买带宽和重载ONU，其中重载为实际请求带宽大于其购买带宽两类。在每个轮询周期(Cycle Time)内，OLT将轻载ONU的多余带宽“借贷”给同一周期内的重载ONU。OLT对各个ONU的借贷情况进行记录，并统计各个ONU的历史借贷量，即该ONU贷出带宽减去借入带宽的差值，将借贷量为正的ONU记为债权ONU，借贷量为负的ONU记为负债ONU，借贷量为零的ONU记为正常ONU。若在某一个轮询周期内，轻载ONU的多余带宽不足以满足重载ONU的带宽需求，则OLT将安排负债ONU偿还带宽给债权ONU，以保证债权ONU的带宽请求。当负债ONU的借贷量变为零时，该ONU成为正常ONU。

下面将详细介绍以太网无源光网络带宽分配方法的详细流程，如图2所示，为本发明基于带宽借贷的以太网无源光网络带宽分配方法的流程图。如图所示，该方法包括：

步骤201，OLT接收ONU上报的带宽分配请求Rⁱ；

步骤202，确定所述ONU的负载情况，当确定所述ONU的负载是轻载即可借带宽$B_{\mathrm{exess}}^i=B^i-R^i=B_{\mathrm{exess}}^i\ge 0,$且历史借贷量Lⁱ大于零时，执行步骤203第一带宽分配；当确定所述ONU的负载是重载$B_{\mathrm{exess}}^i<0$时，执行步骤204第二带宽分配；

步骤203，所述OLT向所述ONU发送带宽授权Gⁱ＝Rⁱ；其中，还包括当带宽分配请求$R^i{\le B}_{\mathrm{safe}}^i$时，其中B_safeⁱ为ONU保障带宽，满足$B_{\mathrm{safe}}^i<B^i;$执行步骤203；

步骤204，所述OLT将轻载$B_{\mathrm{exess}}^i>0$的ONU的可借带宽借贷给重载$B_{\mathrm{exess}}^i<0$的所述ONU，并分别统计和更新各个ONU的可借带宽B_exessⁱ和历史借贷量Lⁱ；

步骤205，确定还存在重载$B_{\mathrm{exess}}^i<0$ONU，并且所述ONU的历史借贷量Lⁱ大于零时，即该ONU为债权ONU，所述OLT将安排负债Lⁱ＜0的所述ONU将偿还带宽；

步骤206，根据上述两个步骤可计算出所有ONU的带宽授权Gⁱ，然后按照序号i从小到大逐一给每个ONU下发带宽授权Gⁱ。其中注意，被安排偿还带宽的负债ONU的带宽授权$G^i=B_{\mathrm{safe}}^i.$

本发明为EPON网络提供一种动态带宽分配方法，基于带宽借贷的以太网无源光网络动态带宽分配方法。该EPON网络包括一个局端设备OLT(光线路终端)和经由ODN(光分配网络)连接到OLT的多个ONU(光网络单元)，OLT和ONU之间的最大距离为20Km。本发明的方法用来控制OLT根据ONU的购买带宽和实际请求带宽给每个ONU进行带宽分配，实现有效的上行数据传输。

因此，本发明提供一种基于带宽借贷的以太网无源光网络动态带宽分配方法，该方法能够有效解决上述提到的带宽分配公平性问题，是一种实用性很强的动态带宽分配算法。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。