专利名称：一种应用于epon系统的上行带宽动态分配方法
技术领域：
本发明涉及光纤通信领域，特别涉及EPON领域，具体是指一种上行带宽的动 态分配方法。
背景技术：
基于以太网的无源光网络，简称EPON是一种采用点到多点(P2MP)结构的单 纤双向光接入网络。EPON系统由局侧的光线路终端、简称OLT、用户侧的光网络单元、 简称ONU和光分配网络、简称ODN组成，为单纤双向系统。EPON系统作为一种主要 的FTTH解决方案，目前得到了广泛的应用，EPON系统的示意如附图1所示。EPON系统中，上行传输(ONU-OLT)采用时分复用的方式(TDMA)。 由OLT 来统一分配各个ONU上行传输的时隙。各个ONU在属于自己的时隙里采用突发传输的 方式完成数据传输；时隙分配的算法和实现方式在IEEE802.3ah标准里并没有做出具体的 规定，目前主要有静态带宽分配(SBA)和动态带宽分配(DBA)两种方法。静态带宽分 配的主要思想是，根据系统管理员对各个ONU的带宽配置情况，进行固定的带宽分配， 并不考虑ONU的业务负载情况；动态带宽分配与静态带宽分配的区别在于，在带宽的分 配过程中，需要考虑ONU具体的业务负载情况；ONU的业务负载情况通过MPCP Report 帧来报告需要上传的数据量。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种动态带宽分配的算 法，基于此算法可以实现对多个ONU上行带宽的精确控制，具有带宽控制精度高，带 宽配置颗粒度小，带宽利用率高，易于实现的应用于EPON系统的上行带宽动态分配方 法。本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，所述的方法包括1、自动发现 部分，自动发现完成自动发现时隙的申请，从而使得未注册ONU可以动态加入EPON系 统；2、带宽配置部分该带宽部分主要用于和CPU进行通信的带宽配置部分，以获取 各个在线ONU的带宽配置参数，时隙分配周期，自动发现的周期值，最大支持的ONU 数量；3、带宽计算部分带宽计算完成对各个在线ONU的时隙分配和离线ONU的自动 发现时隙分配。本发明在上述自动发现部分中，还包括a、自动发现定时器，定时器计到发现 周期后，向带宽计算模块发起一次自动发现时隙申请，同时将定时器清零，开始新的一 轮计时过程；b、自动发现周期调整器，自动发现的初始周期从CPU获取，随着ONU数 量的增加，自动发现的周期会动态调整，当在线ONU的数量达到系统所能支持的最大 ONU个数后，将会停止自动发现。本发明所述的上述带宽配置部分中，还包括a、APB_SLAVE,与CPU的交
互，完成对各个参数的动态配置。本发明选用的CPU总线是AMBA总线，带宽配置部分挂在APB Bus上。但本发明并不限制带宽配置部分仅能挂在APB Bus上；b、配置参 数寄存器，完成对各个参数的存储。主要参数包括各个ONU的FIR，CIR, PIR,自 动发现周期的初始值，自动发现时隙长度的配置值，注册响应时隙长度的配置值，时隙 分配周期，支持最多ONU的个数，时隙保护带配置值，支持最远RTT配置值。本发明在上述带宽计算部分中，还包括a、自动发现时隙计算，完成自动发 现时隙的开始时间，结束时间的计算，这个时隙窗口用于ONU发送注册请求帧；b、自 动发现时隙计算，完成自动发现时隙的开始时间，结束时间的计算，这个时隙窗口用于 ONU发送注册请求帧；b、注册响应时隙计算，完成对正在MPCP发现过程中的ONU的 时隙窗口计算，这个时隙窗口用于ONU发送注册响应帧；C、传输窗口计算，完成对已 经完成MPCP发现的ONU的时隙窗口计算；
基于本发明的上述部分，在实现动态带宽分配时，主要包括两个过程自动发现时 隙申请，动态带宽计算。所述的自动发现时隙申请过程包含两个状态一是在SO状态下，自动发现定时 器正常计时，当定时器到达动态调整后的自动发现周期时，进入Sl状态；二是在Sl状态 下，将自动发现定时器清0，发出自动发现时隙申请，返回SO状态；
所述动态带宽计算部分包含如下六个状态
一是在SO状态下，等待带宽分配的申请，并获取各个ONU的上报情况。如果有自 动发现申请，进入Sl状态；如果有注册响应时隙的申请，进入S2状态；如果时隙分配 周期定时器超时，进入S3状态；
二是在Sl状态，完成自动发现时隙的分配，返回SO状态；
gate_start_time (时隙的开始时刻)=Tsdialukd(时隙已分配完毕的时刻)+ Tguard (时隙保护 带配置值)；gatejength(时隙的长度)为自动发现时隙长度的配置值； 三是在S2状态，完成注册响应时隙的分配，返回SO状态； gate_start_time (时隙的开始时刻)=Tscheduled+ Tguard-RTT (ONU 的 RTT 测量值)； gate_length(时隙的长度)为注册响应时隙长度的配置值；
四是在S3状态，完成已完成MPCP注册的ONU的保证带宽时隙分配，如果保证带 宽分配完毕后，本轮可分配的剩余时隙为Q或者所有ONU上报值都得到满足，则走流程 Pl进入S5状态；如果保证带宽分配完毕后，还存在ONU的上报值没有完全满足并且本 轮分配的剩余时隙不为O，则走流程P2进入S4状态；
对于本发明所述的保证带宽的分配有如下几种情况
当ONU的Report值小于等于FIR时，ONU获得FIR大小的时隙窗口 ；
当ONU的Report值大于FIR且小于等于QR时，ONU获得Report大小的时隙窗
Π ；
当ONU的Report值大于QR时，ONU获得CIR大小的时隙窗口，Report-CIR的
值参与尽力而为带宽的分配。五是在S4状态，完成在S3状态中，上报值没有得到完全满足的ONU的尽力而 为带宽的分配，进入S5状态；
如果本轮的剩余窗口无法满足所有参与尽力而为带宽分配的ONU的需求，采用 Round-Robin的方法来选择服务的0NU。对于尽力而为带宽的分配有如下2种情况当ONU的Report-CIR小于或等于PIR-CIR时，ONU获得Report-CIR大小的时隙窗
Π ；
当ONU的Report-CIR大于PIR-CIR时，ONU获得PIR-CIR大小的时隙窗口；
六是在S5状态，将各个ONU在S3状态和S4状态获得的时隙窗口合并，并顺序的 排列在授权时间轴上，同时记录下一轮授权时隙分配计算的开始时刻，返回SO状态。在如何确定下一轮授权时隙分配时刻的问题上，本发明在这里引入了一种错位 机制，避免了现有机制中，需要获取上一轮所有ONU的上报信息后，才可以发起新的一 轮时隙分配计算，从而导致在时隙分配计算过程中，没有ONU发送上行数据的情况，避 免了带宽浪费。当本轮授权里第一个ONU的Report帧到达OLT时，即开始进行新的一 轮时隙计算，参与计算的Report值是上一轮的Report值和本轮第一个ONU的Report值结合。本发明可以实现对多个ONU上行带宽的精确控制，单个ONU的上行带宽可以 达到960Mbps,带宽精度在95%以上，最小可配带宽为512Kbps,颗粒度为256Kbps ；它具
有带宽控制精度高，带宽配置颗粒度小，带宽利用率高，易于实现等特点。
图1是本发明的EPON系统的结构框图。图2是本发明的动态带宽分配示意框图。图3是本发明的自动发现时隙申请过程的状态跳变示意框图。图4是本发明的动态带宽计算的状态跳变示意框图。
具体实施例方式下面将结合附图对本发明做详细的介绍本发明所涉及到的专业术语介绍在附 表1中，并将其作为本实施方式的内容。附表 权利要求
1.一种应用于EPON系统的上行带宽动态分配方法，其特征在于所述的方法包括 1、自动发现部分，自动发现完成自动发现时隙的申请，从而使得未注册ONU可以动态 加入EPON系统；2、带宽配置部分该带宽部分主要用于和CPU进行通信的带宽配置 部分，以获取各个在线ONU的带宽配置参数，时隙分配周期，自动发现的周期值，最大 支持的ONU数量；3、带宽计算部分带宽计算完成对各个在线ONU的时隙分配和离线 ONU的自动发现时隙分配。
2.根据权利要求1所述的应用于EPON系统的上行带宽动态分配方法，其特征在于 所述的在上述自动发现部分中，还包括a、自动发现定时器，定时器计到发现周期后， 向带宽计算模块发起一次自动发现时隙申请，同时将定时器清零，开始新的一轮计时过 程；b、自动发现周期调整器，自动发现的初始周期从CPU获取，随着ONU数量的增 加，自动发现的周期会动态调整，当在线ONU的数量达到系统所能支持的最大ONU个 数后，将会停止自动发现。
3.根据权利要求1所述的应用于EPON系统的上行带宽动态分配方法，其特征在于所 述的上述带宽配置部分中，还包括a、APB_SLAVE,与CPU的交互，完成对各个参数 的动态配置，选用的CPU总线是AMBA总线，带宽配置部分挂在APB Bus上；b、配置 参数寄存器，完成对各个参数的存储，主要参数包括各个ONU的FIR，CIR, PIR,自 动发现周期的初始值，自动发现时隙长度的配置值，注册响应时隙长度的配置值，时隙 分配周期，支持最多ONU的个数，时隙保护带配置值，支持最远RTT配置值。
4.根据权利要求1所述的应用于EPON系统的上行带宽动态分配方法，其特征在于在 上述带宽计算部分中，还包括a、自动发现时隙计算，完成自动发现时隙的开始时间， 结束时间的计算，这个时隙窗口用于ONU发送注册请求帧；b、注册响应时隙计算，完 成对正在MPCP发现过程中的ONU的时隙窗口计算，这个时隙窗口用于ONU发送注册 响应帧；C、传输窗口计算，完成对已经完成MPCP发现的ONU的时隙窗口计算。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的应用于EPON系统的上行带宽动态分配方法， 其特征在于在实现动态带宽分配时，主要包括两个过程自动发现时隙申请，动态带宽 计算；其中所述的自动发现时隙申请过程包含两个状态一是在SO状态下，自动发现定 时器正常计时，当定时器到达动态调整后的自动发现周期时，进入Sl状态；二是在Sl状 态下，将自动发现定时器清0，发出自动发现时隙申请，返回SO状态。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的应用于EPON系统的上行带宽动态分配方法， 其特征在于所述动态带宽计算部分包含如下六个状态一是在SO状态下，等待带宽分配的申请，并获取各个ONU的上报情况； 如果有自动发现申请，进入Sl状态；如果有注册响应时隙的申请，进入S2状态； 如果时隙分配周期定时器超时，进入S3状态；二是在Sl状态，完成自动发现时隙的分配，返回SO状态；gate_start_time (时隙的开始时刻)=Tsdialukd(时隙已分配完毕的时刻)+ Tguard (时隙保护 带配置值)；gatejength(时隙的长度)为自动发现时隙长度的配置值； 三是在S2状态，完成注册响应时隙的分配，返回SO状态； gate_start_time (时隙的开始时刻)=Tscheduled+ Tguard-RTT (0NU 的 RTT 测量值)； gate_length(时隙的长度)为注册响应时隙长度的配置值；四是在S3状态，完成已完成MPCP注册的ONU的保证带宽时隙分配，如果保证带 宽分配完毕后，本轮可分配的剩余时隙为Q或者所有ONU上报值都得到满足，则走流程 Pl进入S5状态；如果保证带宽分配完毕后，还存在ONU的上报值没有完全满足并且本 轮分配的剩余时隙不为O，则走流程P2进入S4状态；对于本发明所述的保证带宽的分配有如下几种情况当ONU的Report值小于等于FIR时，ONU获得FIR大小的时隙窗口 ；当ONU的Report值大于FIR且小于等于CIR时，ONU获得Report大小的时隙窗Π ；当ONU的Report值大于QR时，ONU获得CIR大小的时隙窗口，Report-CIR的值参与尽力而为带宽的分配；五是在S4状态，完成在S3状态中，上报值没有得到完全满足的ONU的尽力而为带 宽的分配，进入S5状态；如果本轮的剩余窗口无法满足所有参与尽力而为带宽分配的ONU的需求，采用 Round-Robin的方法来选择服务的ONU ；对于尽力而为带宽的分配有如下2种情况当ONU的Report-CIR小于或等于PIR-CIR时，ONU获得Report-CIR大小的时隙窗Π ；当ONU的Report-CIR大于PIR-CIR时，ONU获得PIR-CIR大小的时隙窗口；六是在S5状态，将各个ONU在S3状态和S4状态获得的时隙窗口合并，并顺序的 排列在授权时间轴上，同时记录下一轮授权时隙分配计算的开始时刻，返回SO状态。
全文摘要
一种应用于EPON系统的上行带宽动态分配方法，基于此算法可以实现对多个ONU上行带宽的精确控制，具有带宽控制精度高，带宽配置颗粒度小，带宽利用率高，易于实现的应用于EPON系统的上行带宽动态分配方法；本发明可以实现对多个ONU上行带宽的精确控制，单个ONU的上行带宽可以达到960Mbps,带宽精度在95%以上，最小可配带宽为512Kbps,颗粒度为256Kbps；它具有带宽控制精度高，带宽配置颗粒度小，带宽利用率高，易于实现等特点。
文档编号H04L12/56GK102014319SQ20101056886
公开日2011年4月13日 申请日期2010年12月2日 优先权日2010年12月2日
发明者胡力佳 申请人:杭州开鼎科技有限公司