LR‑EPON通信系統及基於LR‑EPON通信系統的通信方法與流程
2023-10-08 23:39:39 2
本發明屬於通信技術領域，特別涉及一種LR-EPON通信系統及基於LR-EPON通信系統的通信方法。
背景技術：
隨著社會的不斷進步與全球經濟的快速發展，氣候變暖、能源危機等全球化問題日益加劇。由於現有網絡系統的能源消耗很大，網絡系統的節能減排已刻不容緩，網絡能耗中佔有較大比重的接入網成為節能技術的重要研究對象。近年來，乙太網無源光網絡(Ethernet Passive Optical Network，EPON)快速發展，被大量部署，業界認為EPON是實現接入網「最後一公裡」的最佳技術選擇。
然而，多媒體技術的普及和推廣導致EPON網絡中多播業務與日劇增，從而加劇了網絡能量浪費。而其中，光網絡單元(Optical Network Unit，ONU)作為EPON系統中重要的耗能設備。由於ONU數量眾多，且EPON系統無法根據各個ONU的網絡情況進行合理的帶寬資源分配，這使得一些需要上報大量資源的ONU無法得到較大的帶寬資源，而一些此時不需要上報資源的ONU卻持續保持工作狀態，從而造成較大的能耗。因此，如何降低多播業務中眾多光網絡單元ONU的額外能耗成為EPON網絡未來發展和演進過程中亟待解決的關鍵問題之一。
技術實現要素：
本發明的一個目的在於，提供一種LR-EPON通信系統及基於LR-EPON通信系統的通信方法，用以實現如何在LR-EPON網絡中結合WDM(波分復用)技術OFDM(正交頻分復用)技術和TDM(時分復用)技術，提供一種LR-EPON通信系統，從而實現節約ONU能耗，降低傳輸延時以及增加帶寬資源吞吐量，提高通信系統性能的目的。
為達到上述目的，第一方面，本發明提供了一種LR-EPON通信系統，包括：OLT、WSS、ONU和分光器；
在數據上行時：
所述ONU，用於在本輪詢周期內，將上行數據幀調製在指定波長指定子載波的指定時隙的上，並經由分光器以及WSS發送至OLT；其中，所述指定波長、指定子載波以及指定時隙均是由ONU接收到的GATE幀所指示的，所述GATE幀是由所述OLT在上一輪詢周期內隨下行數據幀一同下發給ONU的；
所述ONU，還用於在發送上行數據幀的同時，經由分光器以及WSS向OLT發送REPORT幀；其中，所述REPORT幀包含所述ONU的標識信息以及該ONU在下一輪詢周期請求分配的帶寬資源；
所述OLT，用於接收所述上行數據幀，還用於根據REPORT幀中該ONU請求分配的帶寬資源，為該ONU分配下一輪詢周期的帶寬資源；
其中，所述為該ONU分配下一輪詢周期的帶寬資源具體包括：
根據所述REPORT幀中ONU的標識信息判斷該ONU所屬的分組以及所述分組所屬的群落，並在預存的每一個群落對應的兩組預設波長中選擇至少一種波長作為該ONU指定的波長；基於預設的算法並根據該ONU請求分配的帶寬資源，為該ONU分配所述指定波長的指定子載波的指定時隙；
所述OLT，還用於將帶寬資源的分配結果以GATE幀的形式隨本輪詢周期內的下行數據幀一同下發給ONU。
可選地，
在數據下行時：
所述OLT，用於根據自身緩存的城域網中的下行業務數據，為每一個待接收下行數據幀的ONU分配下一輪詢周期的帶寬資源；
其中，所述為每一個待接收下行數據幀的ONU分配下一輪詢周期的帶寬資源具體包括：
根據每一個待接收下行數據幀的ONU的所屬分組以及該分組所屬群落，從預存的每一個群落對應的兩組預設波長中選擇至少一種波長作為該ONU在下一輪詢周期內的指定波長；基於預設的算法並根據向每一個ONU待發送的下行數據幀的數據量，為每一個ONU分配所述指定波長的指定子載波的指定時隙；
所述OLT，還用於將待發送給各個ONU的下行業務幀調製到相應ONU對應的指定波長上並發送至WSS，同時將每個ONU的帶寬資源的分配結果以GATE幀的形式經由WSS以及分光器發送至各個ONU；
所述WSS，用於對接收到的多個波長進行選擇濾波，以使經過濾波之後得到的各個指定波長發送至與各個指定波長對應的各個群落內的分光器上；其中，每一群落內包含兩個ONU組，每一個ONU組對應接入一個分光器上；
所述分光器，用於將接收到波長進行分光，並向該組內的ONU廣播；
所述ONU，用於根據接收到的GATE幀的指示，在指定波長的指定子載波的指定時隙獲取待接收的下行業務幀。
可選地，所述群落是根據各個ONU與OLT之間的距離進行劃分的；所述群落中的兩個ONU組中的其中一組ONU位於城市中的居民區，另一組ONU位於城市中的辦公區。
可選地，所述OLT，還用於判斷各個ONU所屬分組當前的狀態；
若判斷獲知該ONU所屬分組運行在高峰時期，則在下發的GATE幀中攜帶周期內假寐休眠控制指令，以使接收到該GATE幀的ONU在下一輪詢周期內在非接收或非發送數據時間段內進行假寐休眠；
若判斷獲知該ONU所屬分組運行在非高峰時期，則在下發的GATE幀中攜帶周期間休眠控制指令，以使接收到該GATE幀的ONU在接下來的幾個整數的輪詢周期內進行休眠。
可選地，所述ONU還用於在進入周期間休眠狀態時，檢測數據量收發情況，當檢測到需要收發數據時，退出周期間休眠狀態，進行數據收發。
第二方面，本法明提供了一種基於LR-EPON通信系統的通信方法，包括：
在數據上行時：
ONU在本輪詢周期內，將上行數據幀調製在指定波長指定子載波的指定時隙上，並經由分光器以及WSS發送至OLT；其中，所述指定波長、指定子載波以及指定時隙均是由ONU接收到的GATE幀所指示的，所述GATE幀是由所述OLT在上一輪詢周期內隨下行數據幀一同下發給ONU的；
ONU在發送上行數據幀的同時，經由分光器以及WSS向OLT發送REPORT幀；其中，所述REPORT幀包含所述ONU的標識信息以及該ONU在下一輪詢周期請求分配的帶寬資源；
OLT接收所述上行數據幀，還用於根據REPORT幀中該ONU請求分配的帶寬資源，為該ONU分配下一輪詢周期的帶寬資源；
其中，所述為該ONU分配下一輪詢周期的帶寬資源具體包括：
根據所述REPORT幀中ONU的標識信息判斷該ONU所屬的分組以及所述分組所屬的群落，並在預存的每一個群落對應的兩組預設波長中選擇至少一種波長作為該ONU指定的波長；基於預設的算法並根據該ONU請求分配的帶寬資源，為該ONU分配所述指定波長的指定子載波的指定時隙；
OLT還將帶寬資源的分配結果以GATE幀的形式隨本輪詢周期內的下行數據幀一同下發給ONU。
可選地，所述方法還包括：
在數據下行時：
OLT根據自身緩存的城域網中的下行業務數據，為每一個待接收下行數據幀的ONU分配下一輪詢周期的帶寬資源；
其中，所述為每一個待接收下行數據幀的ONU分配下一輪詢周期的帶寬資源具體包括：
根據每一個待接收下行數據幀的ONU的所屬分組以及該分組所屬群落，從預存的每一個群落對應的兩組預設波長中選擇至少一種波長作為該ONU在下一輪詢周期內的指定波長；基於預設的算法並根據向每一個ONU待發送的下行數據幀的數據量，為每一個ONU分配所述指定波長的指定子載波的指定時隙；
OLT還將待發送給各個ONU的下行業務幀調製到相應ONU對應的指定波長上並發送至WSS，同時將每個ONU的帶寬資源的分配結果以GATE幀的形式經由WSS以及分光器發送至各個ONU；
WSS對接收到的多個波長進行選擇濾波，以使經過濾波之後得到的各個指定波長發送至與各個指定波長對應的各個群落內的分光器上；其中，每一群落內包含兩個ONU組，每一個ONU組對應接入一個分光器上；
分光器將接收到波長進行分光，並向該組內的ONU廣播；
ONU根據接收到的GATE幀的指示，在指定波長的指定子載波的指定時隙獲取待接收的下行業務幀。
可選地，所述群落是根據各個ONU與OLT之間的距離進行劃分的；所述群落中的兩個ONU組中的其中一組ONU位於城市中的居民區，另一組ONU位於城市中的辦公區。
可選地，所述方法還包括：
OLT判斷各個ONU所屬分組當前的狀態：
若判斷獲知該ONU所屬分組運行在高峰時期，則在下發的GATE幀中攜帶周期內假寐休眠控制指令，以使接收到該GATE幀的ONU在下一輪詢周期內在非接收或非發送數據時間段內進行假寐休眠；
若判斷獲知該ONU所屬分組運行在非高峰時期，則在下發的GATE幀中攜帶周期間休眠控制指令，以使接收到該GATE幀的ONU在接下來的幾個整數的輪詢周期內進行休眠。
可選地，所述方法還包括：
ONU在進入周期內假寐休眠狀態時，檢測數據量收發情況，當檢測到需要收發數據時，退出假寐休眠狀態，進行數據收發。
本發明實施例提供的LR-EPON通信系統中，在數據上行時，各個ONU可以向OLT上報REPORT幀，該REPORT幀包括該ONU下一輪詢周期需要的帶寬資源。OLT可以基於接收到的REPORT幀並根據實際情況動態地基於預設的算法為各個ONU分配下一輪詢周期帶寬資源；在數據下行時，OLT可以根據預發送給各個ONU的數據信息基於預設的算法為各個ONU動態分配下一輪詢周期帶寬資源，進而使得整個系統的功耗能夠有效降低，此外還可以減少ONU端發射機和接收機的成本，又可以充分利用波長，提高帶寬資源的利用率，降低傳輸延時以及增加帶寬資源吞吐量，提高通信系統性能。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些示例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發明提供的LP-EPON通信系統實施例網絡結構示意圖；
圖2是現有技術中ONU結構示意圖；
圖3是本發明提供的群落化的LP-EPON結構示意圖；
圖4是本發明提供的GATE幀的幀結構示意圖；
圖5是本發明提供的基於ONU端休眠節能機制的帶寬資源分配時序圖；
圖6是本發明提供的基於ONU周期內假寐休眠機制的DBA算法流程圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
為便於理解，首先對本發明提供的通信系統涉及到的專業詞語的英文縮寫進行相應的解釋。
EPON(Ethernet Passive Optical Network)，乙太網無源光網絡；
LR-EPON，長距離以太無源光網絡；
ONU(Optical Network Unit)，光網絡單元；
OLT(optical line terminal)，光線路終端；
WSS(Wavelength Selective Switch)，波長選擇開關；
DBA(Dynamic Bandwidth Allocation)，動態帶寬資源分配。
基於上述內容，第一方面，本發明實施例提供了一種LR-EPON通信系統，如圖1所示，包括：OLT、WSS、分光器和ONU；
在數據上行時：
ONU，用於在本輪詢周期內，將上行數據幀調製在指定波長指定子載波的指定時隙上，並經由分光器以及WSS發送至OLT；其中，指定波長、指定子載波以及指定時隙均是由ONU接收到的GATE幀所指示的，GATE幀是由OLT在上一輪詢周期內隨下行數據幀一同下發給ONU的；
ONU，還用於在發送上行數據幀的同時，經由分光器以及WSS向OLT發送REPORT幀；其中，REPORT幀包含ONU的標識信息以及該ONU在下一輪詢周期請求分配的帶寬資源；
OLT，用於接收上行數據幀，還用於根據REPORT幀中該ONU請求分配的帶寬資源，為該ONU分配下一輪詢周期的帶寬資源；
其中，為該ONU分配下一輪詢周期的帶寬資源具體包括：
根據REPORT幀中ONU的標識信息判斷該ONU所屬的分組以及分組所屬的群落，並在預存的每一個群落對應的兩組預設波長中選擇至少一種波長作為該ONU指定的波長；基於預設的算法並根據該ONU請求分配的帶寬資源，為該ONU分配指定波長的指定子載波的指定時隙；
OLT，還用於將帶寬資源的分配結果以GATE幀的形式隨本輪詢周期內的下行數據幀一同下發給ONU。
在數據下行時：
OLT，用於根據自身緩存的城域網中的下行業務數據，為每一個待接收下行數據幀的ONU分配下一輪詢周期的帶寬資源；
其中，為每一個待接收下行數據幀的ONU分配下一輪詢周期的帶寬資源具體包括：
根據每一個待接收下行數據幀的ONU的所屬分組以及該分組所屬群落，從預存的每一個群落對應的兩組預設波長中選擇至少一種波長作為該ONU在下一輪詢周期內的指定波長；基於預設的算法並根據向每一個ONU待發送的下行數據幀的數據量，為每一個ONU分配指定波長的指定子載波的指定時隙；
OLT，還用於將待發送給各個ONU的下行業務幀調製到相應ONU對應的指定波長上並發送至WSS，同時將每個ONU的帶寬資源的分配結果以GATE幀的形式經由WSS以及分光器發送至各個ONU；
WSS，用於對接收到的多個波長進行選擇濾波，以使經過濾波之後得到的各個指定波長發送至與各個指定波長對應的各個群落內的分光器上；其中，每一群落內包含兩個ONU組，每一個ONU組對應接入一個分光器上；
分光器，用於將接收到波長進行分光，並向該組內的ONU廣播；
ONU，用於根據接收到的GATE幀的指示，在指定波長的指定子載波的指定時隙獲取待接收的下行業務幀。
本發明實施例提供的LR-EPON通信系統中，在數據上行時，各個ONU可以向OLT上報REPORT幀，該REPORT幀可以包括該ONU下一輪詢周期需要的帶寬資源。OLT可以基於接收到的REPORT幀並根據實際情況動態地基於預設的算法為各個ONU分配下一輪詢周期帶寬資源；在數據下行時，OLT可以根據預發送給各個ONU的數據信息基於預設的算法為各個ONU動態分配下一輪詢周期帶寬資源，進而使得整個系統的功耗能夠有效降低，此外還可以減少ONU端發射機和接收機的成本，又可以充分利用波長，提高帶寬資源的利用率，降低傳輸延時以及增加帶寬資源吞吐量，提高通信系統性能。
需要說明的是，這裡的各個群落是按照與OLT的距離來進行區分的。具體來說，假如一個縣城存在一個OLT，該OLT上行用於與城域網進行交互，下行用於與縣城中的各個用戶群進行交互。將各個用戶群中與OLT的距離在一定區間內的用戶群視為一個群落，例如將距離OLT 30千米以內的用戶群作為第一群落，將距離OLT30-50千米的用戶群作為第二群落等等。
如前文所述，每一個群論可以使用兩個波長。由於兩個波長的帶寬資源足夠滿足ONU端收發的要求，因此採用兩個波長的方式還能夠減少ONU波長調諧的開銷以及ONU收發機的成本。且每一群落對應的波長與另一群落對應波長不相同。例如，第一群落GROUP1對應的波長為λ1和λ2，如果此時需要向第一群落中的某一組ONU發送數據，則可以將數據調製在波長為λ1和λ2的光線上並傳輸至第一群落GROUP1包含的至少一組ONU中；第二群落GROUP2對應的波長為λ3和λ4，如果需要向第二群落中的某一組ONU發送數據，則可以將數據調製在波長為λ3和λ4的光線上並傳輸至第二群落GROUP2包含的至少一組ONU中。由此不難看出，本發明實施例提供的通信系統群落與群落之間對應的波長不同，因此可以實現群落與群落之間的帶寬資源分配互不影響，從而能夠提高傳輸的效率。
此外，每個群落中包含兩組ONU。這兩個ONU組中的其中一組ONU位於城市中的居民區，另一組ONU位於城市中的辦公區。例如，第一組ONU為居民區ONU，白天會處於網絡非高峰時期，而夜晚處於網絡高峰時期；而第二組ONU為辦公區ONU，與居民區相反的是，白天會處於網絡高峰時期，而夜晚處於網絡非高峰時期。因此，本發明實施例提供的系統可以根據兩組ONU的潮汐變化為兩組ONU分配不同的帶寬資源，例如在白天為辦公區ONU分配更多的帶寬資源，而夜晚為居民區ONU分配更多的帶寬資源，從而使得帶寬資源能夠充分利用。
在具體實施時，為了能夠進一步降低系統中ONU產生的功耗，本發明提供的系統中OLT還可以用於判斷各個ONU所屬分組當前的狀態：
(1)若OLT判斷獲知該ONU所屬分組運行在高峰時期，則在下發的GATE幀中攜帶周期內假寐休眠控制指令，以使接收到該GATE幀的ONU在下一輪詢周期內在非接收或非發送數據時間段內進行假寐休眠。
也就是說，ONU在處於高峰時期時，在每一個輪詢周期內除了收發數據以外，其他時間段是沒有事情要做的。因此，OLT可以控制ONU在這一時間段內進行休眠。OLT在下發的GATE幀中攜帶了休眠指示，ONU在接收到GATE幀之後，除了在需要收發數據的時間進行收發數據外，其餘的時間可以根據OLT的控制進行假寐休眠，關閉ONU中的部分模塊，從而可以降低整個系統的功耗。
為便於理解，下面解釋一下ONU的各個模塊。如圖2所示，ONU耗能模塊劃分：乙太網模塊、交換模塊、CPU和光收發模塊。
(a)交換模塊：將乙太網模塊的數據轉換並發送至光模塊發送部分，光模塊接收部分將接收到的數據發送至交換模塊經轉換後傳送至乙太網模塊。為了降低功耗業務處理模塊提供獨立的時鐘，在沒有業務時將其時鐘停止，從而使該模塊停止運行達到降低功耗的目的。
(b)光模塊由接收部分和發送部分的組成，光模塊發送部分主要由光纖雷射器和調製電路組成，以MII接口與交換模塊連接，光模塊發送部分將交換模塊轉換完成的乙太網數據經由MII接口接到光纖雷射器的調製電路完成電光轉換後發送出去。光模塊接收部分主要由光電檢測器、放大器、時鐘恢復電路組成，以MII接口與交換模塊連接，光模塊接收部分接收到光信號後完成光電轉換，將電信號MII經接口傳至交換模塊，經交換模塊交換後發送至乙太網模塊。
(c)休眠控制和CPU模塊：協助交換模塊檢測業務口是否有業務傳遞，並通過交換模塊的處理器接口控制交換模塊的時鐘處理，將沒有業務傳遞的業務處理模塊的時鐘停止，從而達到降低功耗的目的。
(c)乙太網模塊：完成乙太網數據的收發功能，在乙太網埠收到數據後保存到發送隊列中等待交換模塊的轉換，在交換模塊將信息傳至乙太網模塊時，乙太網模塊將信息經乙太網埠發送出去。
在對ONU的組成結構的分析和相關器件手冊的數據統計之後得到ONU各模塊的功耗統計信息，如表1所列。分析發現ONU的主要功耗是在光模塊和CPU部分，這些模塊即使在乙太網業務口沒有業務數據時也處在工作狀態而消耗能量，節能ONU中增加的休眠控制模塊，能夠控制ONU的各個模塊在不同的乙太網業務量下在運行或休眠狀態之間轉換，節能機制應該更多的使ONU中耗能比較多的模塊關閉。
表1 ONU各模塊耗能分析
因此，ONU在進行周期間假寐休眠時可以關閉用於進行光收發的光收發模塊以及用於進行路由選擇的交換模塊，從而有效降低功耗。
(2)若OLT判斷獲知該ONU所屬分組運行在非高峰時期，則在下發的GATE幀中攜帶周期間休眠控制指令，以使接收到該GATE幀的ONU在接下來的幾個整數的輪詢周期內進行休眠。
也就是說，若判斷獲知該ONU所屬分組處於非高峰時期，則此時ONU需要收發的數據量非常少，因此，OLT可以在下發的GATE幀中攜帶周期間休眠控制指令。ONU在接收到這一指令後會在接下來的幾個輪詢周期內進行休眠，並關閉用於部分的光收發模塊以及用於進行路由選擇的交換模塊，最大程度的降低ONU的功耗。
當然，不能排除的是某些ONU雖然所屬分組處於非高峰時期，但其本身還在進行著數據的收發，因此ONU還用於在進入周期間休眠狀態時，檢測數據量收發情況，當檢測到需要收發數據時，也即檢測到需要收發的數據量大於閾值時，則退出周期間休眠狀態，進行數據收發，從而在不影響這個系統功耗的前提下保證該ONU的收發正常。
為深入理解本發明實施例提供的通信系統的詳細內容，下面結合附圖對本發明實施例提供的通信系統的工作原理以及工作流程進行詳細說明。
參見圖3，首先對圖3中的各個標識進行解釋說明，其中：OLT代表光鏈路終端；WSS代表波長選擇開關；splitter代表分光器；Team1，Team 2，Team 3，Team 4，Team 5，Team 6分別代表分組1，分組2，分組3，分組4，分組5，分組6。Group1，Group2，Group3分別代表群落1，群落2，群落3。
如圖3所示，本實施例中有1個OLT，64個ONU，這些ONU被分成6個Teams，業務具有潮汐效應並且與OLT的距離在相同的範圍的兩個Teams組成一個Group，同一個Group中的兩個Teams共用一組波長。
這是一個WDM-OFDM-TDM-EPON系統，OLT根據ONU所在分組，把下行數據調製在對應分組的波長上。當下行數據到達WSS後，WSS把不同的波長組路由到不同的埠，發往對應的splitter，下行數據到達splitter後,廣播發送到各ONU。從ONU發送來的上行數據在splitter進行匯聚，到達WSS後和其它分組的上行數據進行二次匯聚後發往OLT。
本實施例提出的DBA中涉及ONU端的多種業務類型：
(1)Expedited Forwarding(EF)：主要用於低延遲、抖動和丟包率的業務，這類業務一般運行一個相對穩定的速率，需要快速轉發。
(2)Assured Forwarding(AF)：這類業務在沒有超過最大允許帶寬資源時能夠確保轉發。
(3)Best Effort(BE)：盡力轉發，主要用於對時延、抖動和丟包不敏感的業務；
本實施例提出的DBA中主要通過上述所述的GATE控制幀來實現OLT與ONU之間的控制幀通信。圖2示出了用於前述的含有三種業務類型的基於ONU休眠機制的DBA的GATE控制幀的幀結構。
GATE幀中主要包括源地址，目的地址，三種業務的帶寬資源分配結果，包括每種業務開始上傳的起始時間和所用波長、頻隙、時隙、可上傳的數據量，下行數據所在波長和下行數據的接收起始時刻。指定ONU的睡眠時長。
圖4示出了基於ONU周期內實現假寐休眠機制的DBA算法時序圖。其中，在每個輪詢周期OLT廣播下發GATE幀，所有ONU同時收到GATE幀，確定自己下個輪詢周期下行數據的接收時刻和上行數據的發送時刻。為了保證ONU在一個周期內可以連續進行休眠，一般ONU在接收完下行數據後立即上傳上行數據，上下行數據全部傳輸完後再進入休眠狀態。
圖5示出了基於ONU周期內假寐休眠機制的DBA算法流程圖。其中，ONU各個Group之間具有獨立性，帶寬資源分配互不影響。帶寬資源分配分為兩個步驟，(1)當OLT收到一個Group中所有ONU的REPORT幀後，先判斷是否有需要進入長周期休眠的ONU，如有給該ONU下髮長周期休眠GATE幀；(2)給剩下的ONU進行帶寬資源分配。帶寬資源分配的最終結果如公式(1)(3)(4)所示：
其中，式(1)-(4)中，各個符號的含義如下：
B0assured:分給SLA0業務的總保證帶寬資源；
Rg,k,i:第k個Group中ONUi的SLAg(g＝0,1,2)的業務請求帶寬資源；
Fk,i:第k個Group中ONUi的休眠標誌(0代表該ONU處於休眠狀態，1代表該ONU沒有處於休眠狀態)；
Wg,k,i:第K個Group中ONUi的SLAg(g＝0,1,2)業務分配到的帶寬資源；
Btotal:兩個波長的總共帶寬資源；
Rextralk,i:第k個Group中ONUi的SLA1業務的額外請求帶寬資源；
S1:SLA1業務的帶寬資源權重；
S2:SLA2業務的帶寬資源權重。
本發明實施例提供的系統中，ONU睡眠節能分為周期內假寐休眠和周期間休眠，周期間休眠會造成延時增加，僅僅周期內休眠又不能最大限度降低能耗；因為該LR-PON的群落分組具有潮汐效應，所以結合兩種休眠模式。集中一段時間內某些Teams中業務量較大，此時採用周期內假寐休眠，在不影響數據延時的情況下最大限度節能；同樣時間段內某些Teams幾乎沒有上下行流量，這時由OLT控制ONU進入長周期休眠，既可以達到節能的效果又不會增加數據延時，到達OLT控制的指定休眠周期後，自動退出休眠模式。如果在長周期休眠期間某個ONU產生突發業務，ONU會自動退出休眠模式，恢復與OLT的通信。
而傳統的研究方法假設上行和下行業務量相等，卻忽略了下行數據是廣播，這會造成ONU的接收機和檢測電路工作的一部分時間浪費。假設一個ONU在本輪詢周期內沒有要接收的下行數據，因為下行廣播，ONU不知道該輪詢周期內有沒有自己的下行數據需要接收，該ONU需要一直接收數據並進行判斷，這不僅增加了ONU不必要的工作負擔，還造成了ONU能耗的浪費；該LR-PON下行根據OLT中的緩存，通過GATE包指明ONU下行數據的接收時刻和接收波長。由於ONU知道自己下行數據什麼時候到達，在到達的前一刻開啟收信機，ONU只負責發送和接收自己的數據，因此採用本發明提供的系統進行收發信息可以有效減輕ONU的工作量，同時也可以減少下行數據的接收時間，有利於ONU周期內睡眠時間的延長，降低整個EPON系統的能耗。
不難理解的是，ONU收到的下行數據只和自己相關，上行數據也只和自己相關，因此這樣接收機和發射機的工作時間基本一致。ONU在發送完上行數據並且接收完下行數據後就進入休眠狀態，直到下一個周期到來，若ONU檢測到自己有上行數據或者有下行數據就退出休眠狀態，若沒有上行和下行數據就接著休眠。
第二方面，本發明實施例還提供了一種基於EPON通信系統的通信方法，具體包括：
在數據上行時：
ONU在本輪詢周期內，將上行數據幀調製在指定波長指定子載波的指定時隙上，並經由分光器以及WSS發送至OLT；其中，所述指定波長、指定子載波以及指定時隙均是由ONU接收到的GATE幀所指示的，所述GATE幀是由所述OLT在上一輪詢周期內隨下行數據幀一同下發給ONU的；
ONU在發送上行數據幀的同時，經由分光器以及WSS向OLT發送REPORT幀；其中，所述REPORT幀包含所述ONU的標識信息以及該ONU在下一輪詢周期請求分配的帶寬資源；
OLT接收所述上行數據幀，還用於根據REPORT幀中該ONU請求分配的帶寬資源，為該ONU分配下一輪詢周期的帶寬資源；
其中，所述為該ONU分配下一輪詢周期的帶寬資源具體包括：
根據所述REPORT幀中ONU的標識信息判斷該ONU所屬的分組以及所述分組所屬的群落，並在預存的每一個群落對應的兩組預設波長中選擇至少一種波長作為該ONU指定的波長；基於預設的算法並根據該ONU請求分配的帶寬資源，為該ONU分配所述指定波長的指定子載波的指定時隙；
OLT還將帶寬資源的分配結果以GATE幀的形式隨本輪詢周期內的下行數據幀一同下發給ONU。
在數據下行時：
OLT根據自身緩存的城域網中的下行業務數據，為每一個待接收下行數據幀的ONU分配下一輪詢周期的帶寬資源；
其中，所述為每一個待接收下行數據幀的ONU分配下一輪詢周期的帶寬資源具體包括：
根據每一個待接收下行數據幀的ONU的所屬分組以及該分組所屬群落，從預存的每一個群落對應的兩組預設波長中選擇至少一種波長作為該ONU在下一輪詢周期內的指定波長；基於預設的算法並根據向每一個ONU待發送的下行數據幀的數據量，為每一個ONU分配所述指定波長的指定子載波的指定時隙；
OLT還將待發送給各個ONU的下行業務幀調製到相應ONU對應的指定波長上並發送至WSS，同時將每個ONU的帶寬資源的分配結果以GATE幀的形式經由WSS以及分光器發送至各個ONU；
WSS對接收到的多個波長進行選擇濾波，以使經過濾波之後得到的各個指定波長發送至與各個指定波長對應的各個群落內的分光器上；其中，每一群落內包含兩個ONU組，每一個ONU組對應接入一個分光器上；
分光器將接收到波長進行分光，並向該組內的ONU廣播；
ONU根據接收到的GATE幀的指示，在指定波長的指定子載波的指定時隙獲取待接收的下行業務幀。
本發明實施例提供的通信方法中，在數據上行時，各個ONU可以向OLT上報REPORT幀，該REPORT幀可以包括該ONU下一輪詢周期需要的帶寬資源。OLT可以基於接收到的REPORT幀並根據實際情況動態地基於預設的算法為各個ONU分配下一輪詢周期帶寬資源；在數據下行時，OLT可以根據預發送給各個ONU的數據信息基於預設的算法為各個ONU動態分配下一輪詢周期帶寬資源，從而使得上行時需要上報較多數據的ONU可以分配到較大的帶寬資源，而不上報數據的ONU可以進行休眠，下行時需要接收較多數據的ONU可以分配到較大的帶寬資源，而不接收數據的ONU同樣可以進行休眠，進而使得整個系統的功耗能夠有效降低，此外還可以減少ONU端發射機和接收機的成本，又可以充分利用波長，提高帶寬資源的利用率，降低延時。
在具體實施時，所述群落是根據各個ONU與OLT之間的距離進行劃分的；所述群落中的兩個ONU組中的其中一組ONU位於城市中的居民區，另一組ONU位於城市中的辦公區。
在具體實施時，OLT判斷各個ONU所屬分組當前的狀態：
若判斷獲知該ONU所屬分組運行在高峰時期，則在下發的GATE幀中攜帶周期內假寐休眠控制指令，以使接收到該GATE幀的ONU在下一輪詢周期內在非接收或非發送數據時間段內進行假寐休眠；
若判斷獲知該ONU所屬分組運行在非高峰時期，則在下發的GATE幀中攜帶周期間休眠控制指令，以使接收到該GATE幀的ONU在接下來的幾個整數的輪詢周期內進行休眠。
在具體實施時，ONU還在進入周期內假寐休眠狀態時，檢測數據收發情況，當檢測到需要收發數據時，退出假寐休眠狀態，進行數據收發。
由於前文中對於通信系統進行了詳細的說明，為節約篇幅，在此不再對具體的通信方法進行贅述。
在此處所提供的說明書中，說明了大量具體細節。然而，能夠理解，本發明的實施例可以在沒有這些具體細節的情況下實踐。在一些實例中，並未詳細示出公知的方法、結構和技術，以便不模糊對本說明書的理解。
類似地，應當理解，為了精簡本公開並幫助理解各個發明方面中的一個或多個，在上面對本發明的示例性實施例的描述中，本發明的各個特徵有時被一起分組到單個實施例、圖、或者對其的描述中。然而，並不應將該公開的方法解釋成反映如下意圖：即所要求保護的本發明要求比在每個權利要求中所明確記載的特徵更多的特徵。更確切地說，如下面的權利要求書所反映的那樣，發明方面在於少於前面公開的單個實施例的所有特徵。因此，遵循具體實施方式的權利要求書由此明確地併入該具體實施方式，其中每個權利要求本身都作為本發明的單獨實施例。
本領域那些技術人員可以理解，可以對實施例中的設備中的模塊進行自適應性地改變並且把它們設置在與該實施例不同的一個或多個設備中。可以把實施例中的模塊或單元或組件組合成一個模塊或單元或組件，以及此外可以把它們分成多個子模塊或子單元或子組件。除了這樣的特徵和/或過程或者單元中的至少一些是相互排斥之外，可以採用任何組合對本說明書(包括伴隨的權利要求、摘要和附圖)中公開的所有特徵以及如此公開的任何方法或者設備的所有過程或單元進行組合。除非另外明確陳述，本說明書(包括伴隨的權利要求、摘要和附圖)中公開的每個特徵可以由提供相同、等同或相似目的的替代特徵來代替。
此外，本領域的技術人員能夠理解，儘管在此的一些實施例包括其它實施例中所包括的某些特徵而不是其它特徵，但是不同實施例的特徵的組合意味著處於本發明的範圍之內並且形成不同的實施例。例如，在下面的權利要求書中，所要求保護的實施例的任意之一都可以以任意的組合方式來使用。
本發明的某些部件實施例可以以硬體實現，或者以在一個或者多個處理器上運行的軟體模塊實現，或者以它們的組合實現。本領域的技術人員應當理解，可以在實踐中使用微處理器或者數位訊號處理器(DSP)來實現根據本發明實施例的網關、代理伺服器、系統中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本發明還可以實現為用於執行這裡所描述的方法的一部分或者全部的設備或者裝置程序(例如，電腦程式和電腦程式產品)。這樣的實現本發明的程序可以存儲在計算機可讀介質上，或者可以具有一個或者多個信號的形式。這樣的信號可以從網際網路網站上下載得到，或者在載體信號上提供，或者以任何其他形式提供。
應該注意的是上述實施例對本發明進行說明而不是對本發明進行限制，並且本領域技術人員在不脫離所附權利要求的範圍的情況下可設計出替換實施例。在權利要求中，不應將位於括號之間的任何參考符號構造成對權利要求的限制。單詞「包含」不排除存在未列在權利要求中的元件或步驟。位於元件之前的單詞「一」或「一個」不排除存在多個這樣的元件。本發明可以藉助於包括有若干不同元件的硬體以及藉助於適當編程的計算機來實現。在列舉了若干裝置的單元權利要求中，這些裝置中的若干個可以是通過同一個硬體項來具體體現。單詞第一、第二、以及第三等的使用不表示任何順序。可將這些單詞解釋為名稱。