帶寬分配設備及方法

2023-05-27 15:28:51 1

專利名稱：帶寬分配設備及方法
技術領域：
本發明涉及無源光網絡(PON: passive optical network)，特別 涉及PON中的動態帶寬分配(DBA: dynamic bandwidth allocation)方法及其設備。
背景技術：
隨著光接入網技術的快速發展，無源光網絡技術因為其寬帶、 高效率和業務質量(QoS: quality-of-service)保證而得到廣泛應用。 以往，在PON系統中，廣播下行幀並通過檢査某些特定標識來過濾 下行幀，而光線路終端(OLT: optical line terminal)根據用戶的帶寬 請求和業務級別協議(SLA: service level agreement)將上行幀分配 給不同用戶。並且，OLT用於帶寬分配的算法可以是靜態帶寬分配(SBA: static bandwidth allocation)或動態帶寬分配(DBA: dynamic bandwi她allocation)。但是，由於在帶寬分配的算法為SBA時，向每個光網絡單元(ONU: optical network unit)分配固定的帶寬，導致帶寬浪費，所 以在實際系統中廣泛研究和應用DBA來獲得靈活的帶寬分配和帶寬 統計增益。但是，在某些DBA算法中，無限制地(或限制等於線速)分配 帶寬(BW: bandwidth)，以至於由於一個或幾個"忙碌用戶"使系 統性能嚴重退化。例如，在ITU-T G.983.4 Appendix I中的現有技術 中，通過計算無源光網絡鏈路上等待傳輸的數據量來分配帶寬。對 於每個通信流，周期性地執行下列步驟1. ONU監瀰每個通信流緩存中的隊列長度。同時OLT基於之前收到的隊列信息計算帶寬分配並發送所述帶寬分配；2. ONU收到來自OLT的帶寬分配；3. ONU根據所收到的帶寬分配發送數據和隊列長度信息。 上面步驟1中的帶寬分配算法可以進一步包括以下步驟1.1. 分配固定帶寬；1.2. 分配保證帶寬；1.3. 與用戶的保證帶寬成比例地向所有"擁塞用戶"分配非保 證帶寬；1.4. 檢查並保證分配的帶寬沒有超過個體帶寬限制；1.5. 最後分配盡力而為帶寬。在步驟1.2和1.3中，未使用的帶寬會在下一步中被重新使用， 也就是說， 一個用戶的保證帶寬可以被其它用戶的非保證帶寬或盡 力而為帶寬重新使用。在步驟1.4中，用個體帶寬限制來限制給每 個用戶的帶寬分配。此機制防止了 "忙碌用戶"佔用過多資源，但 是，當用於基於組群的業務(例如視頻會議)時，由於在組群中往 往是組內的個別用戶的業務量較大，但很少有組內的所有用戶都為 "擁塞用戶"的情況，所以根據以往的沒有考慮到組群因素的帶寬 分配方法，帶寬分配的效率仍然不高。另外，在現有的DBA機制中，ONU只能向OLT發送帶寬請 求，因此OLT不能從ONU得到除了隊列長度以外的更多信息。所 以每個用戶的帶寬合同必須是預設的或者從OLT方面設置，所以導 致了在用戶方面業務變化時的低效率。發明內容本發明是鑑於上述技術問題面完成的，其目的在於提供一種可 以提高PON系鎌在亞##鑭是組群業務動態變化時的效率的帶寬分配方法及其設備。在本發明的帶寬分配方法中，由光線路終端向光網絡單元分配帶寬，光線路終端存儲有表示通信流ID和業務質量參數之間的對應 關係的帶寬合同表；所述帶寬分配方法包括下述步驟從光網絡單 元向光線路終端發送業務質量請求消息，該業務質量請求消息包括 標識與光網絡單元之間的通信流的通信流ID以及業務質量參數；光 線路終端基於所述業務質量參數更新帶寬合同表，根據所述帶寬合 同表對相應的通信流ID所表示的通信流進行帶寬分配。根據本發明的帶寬分配方法，OLT可以從用戶得到業務質量請 求信息，基於業務質量請求信息進行帶寬分配，從而使用戶動態共 享帶寬限制，因此使具有該光線路終端的PON系統具有在包括不同 保證帶寬參數的用戶間為非保證帶寬提供更靈活公平機制的能力。 並在基於組群的應用中使系統更高效。此外，在上述技術方案中，優選為，所述業務質量參數是定義 了一組所述通信流的組群ID以及給每個組群ID的群帶寬限制。此外，在上述技術方案中，優選為，所述業務質量請求消息包 括定義了創建或鵬除組群的動作ID;所述光線路終端基於所述業務 質量參數中包括的所述動作ID創建或刪除組群，來更新所述帶寬合 同表。此外，在上述技術方案中，優選為，所述業務質量請求消息包 括組群ID以及定義了加入/離開組群的動作ID;所述光線路終端基 於所述業務質量參數中的組群ID和所述動作ID,增加或刪除組群 ID中的所述通信流ID指定的通信流，來更新所述所述帶寬合同 表。此外，在上述技術方案中，優選為，所述業務質量請求消息包 括通信優先級，在所述通信優先級下，多個終端利用相同通信ID和 帶寬限鑭與光網絡單元進行通信。此外，在上述技術方案中，優選為，所述業務質量請求消息包 括定義了所述多個終端的增加或減少的動作ID;所述光線路終端基 於所述業務質量參數中的所述動作ID增加或減少與所述通信流ID和通信優先級對應的所述終端個數，來更新所述所述帶寬合同表。 此外，在上述技術方案中，優選為，所述光線路終端在進行帶寬分配時，檢査一個組群中所有保證帶寬和非保證帶寬分配之和是 否小於等於該組群的群帶寬限制，在該組群的保證帶寬和非保證帶 寬之和超過所對應的群帶寬限制的情況下，將所對應的群帶寬限制 作為該組群的全部帶寬，在該組群中按每個用戶的保證帶寬參數成 比例重新計算非保證帶寬。此外，本發明中的帶寬分配設備是一種光線路終端，與多個光網絡單元相連接，包括網絡接口，從所連接的光網絡單元接收業 務質量請求消息，該業務質量請求消息包括標識與光網絡單元之間 的通信流的通信流ID以及業務質量參數；存儲單元，存儲表示通信 流ID和業務質量參數之間的對應關係的帶寬合同表；控制單元，基 於所述業務質量參數更新帶寬合同表，根據所述帶寬合同表對相應 的通信流ID所表示的通信流進行帶寬分配。根據本發明的光線路終端，OLT可以從用戶得到業務質量請求 信息，基於業務質量請求信息進行帶寬分配，從而使用戶動態共享 帶寬限制，因此使具有該光線路終端的PON系統具有在包括不同保 證帶寬參數的用戶間為非保證帶寬提供更靈活公平機制的能力。並 在基於組群的應用中使系統更高效。


圖1是本發明第一實施例的具有業務質量請求消息的PON系統 的原理圖；圖2是本發稱第一實施例的具有群帶寬分配的PON系統的原理圖；圖3是本發明第二實施例的具有用戶數量變化通知的PON系統 的原理圖；圖4是表示本發明第一實施例中的ONU和OLT結構及其連接 的框圖；圖5是表示本發明第一實施例的從ONU到OLT的UsBW一MS 消息的幀結構圖；圖6是表示本發明第一實施例中的從ONU到OLT的 UsBW一Group一U消息的幀結構圖；圖7是表示本發明第一實施例中的從ONU到OLT的 UsBW_Group_M消息的幀結構圖；圖8是表示本發明第二實施例中的從ONU到OLT的 UsBW一UAmtC一U消息的幀結構圖；圖9是表示本發明第二實施例中的從BS到ONU的 UAmtC_Notify消息的幀結構圖；圖10是本發明第一實施例的PON部分群帶寬分配的傳輸容器 (T-CONT: Transmission Container)組群原理圖；圖11是表示本發明第一實施例中的OLT從上行(US: upstream)幀中提取UsBW一MS消息並分析UsBW一MS消息中的信 息的過程的流程圖；圖12是說明本發明第一實施例中的用戶加入和離開用戶組及其 帶寬分配的過程；圖13是說明本發明第一實施例中的用戶增加或刪除用戶組及其 帶寬分配的過程；圖14是表示本發明第一實施例中的OLT從上行幀的物理層操 作管理維護(PLOAM: physicd layer operations, administration and mainten敏ce)中提取並處理UsBW一Gro邵一U消息的流程圖；圖15是表示本發明第一實施例中的當收到UsBW—Group—U消 息時的OLT操作的流程圖；圖16是表示本發明第一實施例中的OLT群帶寬分配算法的流 程圖；圖17是表示本發明第三實施例中的在其中應用了群帶寬分配的 本地PON網絡上的視頻會議組(VCG: video conference group)業 務及其連接的城域網的示意圖；圖18是表示本發明第三實施例中的OLT中帶寬請求表的圖；圖19是表示本發明第三實施例中的OLT中記錄群合同參數的 帶寬合同表的圖；圖20是表示本發明第四實施例中的連接到可以從接入點(AP: access point )接收UAmtC一Notify消息並向 OLT發送 UsBW—UAmtC_U消息的ONU的無線接入網的示意圖；圖21是表示本發明第四實施例中的在OLT中記錄每個優先級 的用戶數量的帶寬合同表的圖。
具體實施方式
下面參照附圖來詳細說明本發明的實施例。對於下面引用的本 領域技術人員所熟知的函數和結構，由於是公知的現有技術，並且 不是本發明的實質性內容，所以省略對這些函數和結構的詳細說 明。(第一實施例)圖1是具有業務質量請求消息的無源光網絡(PON)系統的原 理圖，其中，PON系統包括光線路終端(以下簡稱OLT: optical line terminal) 11、光網絡單元(以下簡稱ONU: optical network unit) 12和用戶終端(以下簡稱UT: user terminals) 15。 ONU12通過樹形 拓撲的光分路器13和光纖14與OLT 11相連，OLT 11具有PON接口 (以下簡稱PON-IF: PON interface) 110， 二層交換機(L2 SW: layer2 switch) 111和吉比特乙太網接口 (GE-IF: Gigabit Ethernet interface) 112。在下行方向，OLT11可以向ONU 12發送帶寬分配消息M1來 分配帶寬。在上行方向，ONU 12可以經由光分路器13和光纖14 發送帶寬(BW: bandwidth)請求消息M2來請求帶寬和上行帶寬消 息(UsBW_MS: upstream bandwidth message) M3，作為給OLT 11 的業務質量請求。圖2是具有群帶寬分配的PON系統的原理圖。其中，PON系統 包括OLT 11、 ONU 12以及可以被劃分到不同組群16中的用戶終 端15。 OLT 11具有PON-IF 110， L2 SW 111和連接到網際網路10 的GE-IF 112， ONU 12經由樹形拓撲的光分路器13和光纖14和 OLT 11相連。在下行方向，OLT 11可以向ONU 12發送帶寬分配消息M1來 分配帶寬。在上行方向，ONU 12可以經由光分路器13和光纖14 向OLT 11發送帶寬請求消息M2來請求帶寬、UsBW—Group_U消 息M31和UsBW—Group—M消息M32， UsBW—Group—U消息M31 是表示加入/離開組群的通知，UsBW—Group_M消息M32是表示增 加/刪除組群的通知。圖4表示ONU 12和OLT 11的結構及其連接的框圖。在圖4 中，OLT 11包括PON IF 110,用於發射/接收信號、成幀/提取、 帶寬分配等；吉比特乙太網接口 (以下簡稱GE-IF: Gigabit Ethernet interface) 112，用於通過乙太網和業務端通信；時分復用接口 (以 下簡稱TDM IF: ti咖division multiplexing interface ) 113 ，用於通過 時分復用和業務端通信；L2 SW 111,與GE-IF 112、 TDM IF 113 及PON IF IIO相連接，用於使GE-IF 112、 TDM IF 113及PON IF IIO交叉連接；控制(Ctrl: control)單元114，具有用於接收帶寬請求和向用戶分配帶寬的帶寬調度器(以下簡稱BWS: bandwidth scheduler) 1141;存儲器115,具有用於存儲用戶帶寬請求的帶寬 請求表和用於存儲用戶帶寬合同信息的帶寬合同表；以及電源單元 116。另一方面，ONU 12包括PON IF 120，用於發射/接收信號、 成幀/提取、帶寬分配等；100BAST-T接口 122，用於通過乙太網和 用戶端通信；TDM IF 123,用於通過時分復用和業務端通信；復用/ 解復用121，與100BAST-T接口 122、 TDM IF 123及PON IF 120 相連接，用於對100BAST-T接口 122、 TDM IF 123及PON IF 120 進行復用/解復用(MUX/ DEMUX: multiplexing/ demultiplexing); 控制單元124，具有用於發送UsBW_MS和帶寬請求的帶寬控制器 (BWC: bandwidth controller) 1241;存儲器125,具有用於存儲每 個隊列長度的隊列長度表和用於存儲用戶終端變化信息的用戶終端 變化表；以及電源單元126。此外，OLT 11的PON IF 110通過樹形拓撲的光分路器13和光 纖14連接到ONU 12的PON IF 120。下面具體說明群帶寬分配中的UsBW—MS消息。圖5是表示 UsBW一MS消息的幀結構圖，所述UsBW一MS消息可以作為US幀 物理層操作管理維護(PLOAM: PHYSICAL LAYER OPERATIONS, ADMINISTRATION AND MAINTENANCE)的消息數據來發送，並 根據消息ID (例如，00001010, 00001011等)來區別。特別的， UsBW—MS消息可以包括用於標識用戶連接的Alloc-ID (allocation identifier ， 2位元組)，其他參數(PI, P2，...， Pn， 0~8位元組)和未定 義補丁 (0~8位元組)，總共長10位元組。作為在UsBW一MS中使用的 不同的參數，UsBW—MS可以被特別地定義，例如，可以定義為 UsBW—Group—U, UsBW—Group_M或UsBW—UAmtC—U。以下參照圖6， 7的幀結構分別詳細說明UsBW_Group—U和UsBW—Group—M。圖6是表示UsBW一Group一U消息的幀結構圖，所述 UsBW—Group—U消息可以作為US幀PLOAM的消息數據來發送， 並根據消息ID(例如00001010 )來區別。特別是， UsBW—Group—U消息可以包括用於標識用戶連接的AUoc-ID (2 字節)，用於標識組群的Group-ID (1位元組)，用於標識加入/離 開操作的加入/離開(1位元組)和6位元組補丁，總共長10位元組。圖7是表示UsBW—Group—M消息的幀結構圖。特別是， UsBW一MS消息可以包括用於標識用戶連接的Alloc-ID (2字 節)，用於標識組群的Group-ID (1位元組)，用於標識增加/刪除 操作的增加/刪除(1位元組)，用於標識帶寬分配群合同的固定帶寬/ 保證帶寬/群帶寬限制(FB/ AB/ GBL: fixed bandwidth/ assured bandwidth/ group bandwidth limitation,各1位元組)，和3位元組補 丁，總共長10位元組。以下參照圖10,在原理上說明PON部分群帶寬分配的傳輸容器(T-CONT: Transmission Container)組群。在圖10中，PON部分 20可以被定義為OLT 11和ONU 12之間的通信通道，並可以通過 用例如GPON封裝方法 (GEM: Gigabit PON encapsulation method)被分為T-CONT 201。所有T-CONT 201用分配標識(Alloc-ID: allocation identifier)來區分，並可以被進一步分為用端 口標識(Port-ID: port identifier)來區分的不同通路202。根據ITU-T標準G.984.3, T-CONT 201是帶寬分配的基本單元。在本發明的 第一實施例中，幾個T-CONT被綁定成為用戶組200,代替T-CONT201用於帶寬分配。以下根據具體的UsBW一MS消息的種類，來分析群帶寬分配過程o圖12中示出了用戶加入或離開用戶組的過程及相應的帶寬分配。在圖12中，以ONU 1312和OLT 1311的動作為例進行說明。 首先，在ONU 1312加入任何組群之前，OLT 1311在現有技術的 個體合同下分配帶寬(步驟SlOl，參考非專利文獻ITU-T G.983.4 Appendix I)，並發送個體合同下的許可給ONU 1312 (步驟 S102)。當用戶使用組群業務時，首先，ONU 1312向OLT 1311發 送UsBW_Group_U消息(參考圖6的消息結構)，通知加入組群(步驟S103)，接著，OLT 1311發送相對應的確認(ACK: acknowledge)消息(步驟S104)，並更新帶寬合同表(步驟 S105)。然後，OLT 1311開始在群合同下為ONU 1312分配帶寬(步驟S106，參考圖16的詳細流程圖)。在處於群合同下的時 期，當要求ONU 1312發送報告或從ONU 1312收到請求時(步驟 S108) ， OLT 1311在群合同下發送許可(步驟S107) 。 OLT 1311 保持與ONU 1312在群合同下的通信，直到ONU 1312發送 UsBW_Group—U消息來離開該組為止(步驟S109)。在收到表示 離開該組的UsBW一Group一U消息後，OLT 1311發送對應的確認(步驟S110) 並更新帶寬合同表(步驟Sill)。然後，OLT 1311又開始在個體合同下為ONU 1312分配帶寬(步驟S112)。圖13中示出了用戶增加或刪除用戶組的過程及相應的帶寬分 配。在圖13中，以ONU 1412、 ONU 1413和OLT 1411的動作為例 進行說明。首先，當用戶開始新增組群業務時，ONU 1413通過檢 査虛擬區域網標識(VLAN-ID: virtual local access network identifier)來發現新組的信息，並向OLT 1411發送 UsBW—Group一M消息(參考圖7的消息結構)，通知增加一個組 群的消息和對應於新組群的合同參數(FB， AB和GBL)(步驟 S201),接受到UsBW一Group一M消息的OLT 1411根據消息中的 內容更新相應的帶寬合同表(步驟S202,參考圖19的詳細表格結 構)。如果用戶要求加入這個組群，所對應的ONU 1412向OLT1411發送UsBW_Group_U消息通知加入組群(步驟S203)。這 裡，ONU 1413和ONU 1412可以是相同的ONU或者不同的 ONU。然後，OLT 1411開始在群合同下為ONU 1412分配帶寬(步 驟S204，參考圖16的詳細流程圖)。OLT 1411保持與ONU 1412 在群合同下的通信，直到收到通知離開的UsBW一Group一U消息為止(步驟S205)。在所有用戶離開該組群後，當ONU 1413發送 UsBW一Group—M消息來通知OLT 1411刪除組群時(步驟 S206) , OLT 1411更新帶寬合同表(步驟S207)。此外，如果在 接收到UsBW—Group—M消息時，在該組群中還存在用戶，則用於 刪除的UsBW—Group一M消息將被OLT 1411忽略。以下參考圖11、圖14、圖15和圖16來說明本發明中OLT 11 在群帶寬分配中處理Us一MS消息以及帶寬分配的動作流程。圖11是表示OLT 11從上行(US: upstream)幀中提取 UsBW_MS消息並分析UsBW_MS消息中的信息的流程圖。在步驟 S700中，OLT 11從ONU 12收到上行幀，並判斷幀頭是否正確(步驟S701)，在步驟S701的判斷結果為幀頭不正確時，結束動 作；在步驟S701的判斷結果為幀頭正確時，進一步判斷在上行幀 中是否具有UsBW一MS消息(步驟S702)。如果具有UsBW—MS 消息，例如具有 UsBW—Group—U , UsBW_Group—M 或 UsBWJJAmtC—U (參考圖6， 7， 8的詳細幀結構)，貝ij OLT 11從 上行幀中提取UsBW一MS消息(步驟S703),並分析所接收到的 消息(步驟S704，詳細過程在以下參考圖15進行說明)，根據分 析結果更新存儲器115中存儲的帶寬合同表(步驟S705)。如果在 步驟S702中判斷為沒有UsBW一MS消息，則OLT 11直接轉到其他 的幀分析過程(步驟S706，參考非專利文獻ITU-T G.984.3)。圖14是表示OLT 11從上行幀的PLOAM中提取並處理 U必W—Group一U消息的流程圖。首先，OLT 11收到US幀(步驟S300),並判斷幀頭是否正確，在判斷結果為幀頭不正確時，結束 動作；在判斷結果為幀頭正確時，進一步判斷在US幀中是否具有 PLOAM消息，如果具有PLOAM消息，則從幀頭中提取PLOAM 消息(步驟S301)。然後，OLT 11通過檢査MS-ID，來判斷所接 收到的PLOAM消息是否為UsBW一Group—U (步驟S302)。如果 步驟S302的判斷結果為"是"，則OLT 11繼續進行 UsBW—Group_U消息分析(步驟S303,詳細過程參照圖15),並 更新帶寬合同表(步驟S304)。如果步驟S302的判斷結果為 "否"，則OLT 11直接進入其它PLOAM處理(非專利參考文獻: ITU-T G.984.3)。圖15表示當收到UsBW_Group—U消息(步驟S400)時OLT 11的操作的流程圖。在確認收到UsBW—Group一U消息時，首先判 斷是否存在該組群(步驟S401),若存在，則直接進入步驟 S404,如果不存在，OLT 11先創建該組群作為一個新組群(步驟5402) ，並將群帶寬限制設置為該用戶的個體帶寬限制(步驟5403) 之後，進入步驟S404。如果組群存在(在步驟S401中的 "是")或者OLT 11已經設置了群帶寬限制(步驟S403)，則OLT 11檢査所收到的消息是否為加入通知(步驟S404)。在步驟 S404為"是"的情況下，OLT 11在帶寬合同表中增加所收到的消 息中的AUoc-ID (步驟S405)，並通過從個體合同表中複製來設置 所對應的FB和AB (步驟S406)，接著進入步驟S408。在步驟 S404為"否"的情況下，表示所收到的消息表明離開組群，因此 OLT 11刪除所對應組群中的該AUoc-ID (步驟S407)接著進入步 驟S408。然後，OLT 11檢査該組群是否為NULL (空)(步驟 S408)，在不是NULL組群時，結束動作，在為NULL組群時，刪 除該組群(步驟S409)再結束動作，其中，NULL表示沒有成員的 空組群。以下參考圖16的流程圖詳細說明步驟106和步驟S204的流 程。圖16是表示OLT ll所進行的群帶寬分配算法的流程圖。步驟 S500表示出OLT 11的帶寬調度器1141的操作。首先，在生成下行 幀之後，帶寬調度器1141在步驟S510為所有用戶分配FB帶寬， 接著在步驟S520分配AB,其中，在步驟S520中，首先判斷用戶 i (i為整數)的當前BW Req. (i)是否小於合同參數AB (i)(步 驟S521),在BW Req. (i)小於AB (i)時，分配帶寬等於請求 Req. (i)(步驟S522)。在BW R叫(i)不小於AB (i)時，分 配帶寬等於AB (i)(步驟S523),並進入步驟S524，將Non-AB 請求更新為(BWReq. (i) -AB (i))的值。從而進入步驟S525， 判斷是否已為所有用戶進行了分配。如果判斷結果為"否"，則對i 進行遞增，並轉到步驟S521，對下一個用戶繼續進行分配，從而重 復步驟S521 步驟S525的循環，直到步驟S525的判斷結果變成 "是"為止。在完成為所有用戶分配AB後(在步驟S525中為 "是")，進入步驟S526,更新剩餘帶寬接著，分配Non-AB (步 驟S530)。至此，步驟S530之前所進行的帶寬分配算法與以往的 個體合同下的分配算法相同，並且，在確認了已為所有用戶預先分 配AB的情況下，也可以省略以上帶寬分配算法，而直接進入Non-AB 的分配。接下來說明步驟S530的分配算法。在分配Non-AB的步驟 S530中，首先，OLT 11可以按每個用戶的AB參數成比例計算 Non-AB (非專利參考文獻ITU-T G.983.4附錄I)並得到結果作 為Non-AB (i)(步驟S531)。然後，OLT 11判斷組群(Group) j (j為整數)中的所有AB (i)和Non-AB (i)之和是否小於該組 群的群帶寬限制GBL (j)(步驟S532)。在Sum (AB (i) + Non-AB (i) ) |(ieGroup(j))超過GBL (j)的情況下，帶寬調度器 1141在組群j中使用GBL (j)作為該組群的總帶寬，從而按每個用戶的AB參數成比例重新計算Non-AB (步驟S533)。在步驟 S532的判斷結果為"是"時，帶寬調度器1141在步驟S534判斷 是否檢査了所有的組群，如果判斷結果為"否"，則返回步驟 S533,對j遞增，來繼續判斷下一組，直到步驟S534的判斷結果 成為"否"為止。在檢査完所有組群後，OLT 11還可以進一步檢査在步驟S524 中更新的當前Non-AB Req. (i)是否小於從步驟S531至步驟S534 計算得到的當前Non-AB (i),並在Non-AB Req. (i)小於Non-AB (i)時，分配帶寬等於請求(步驟S538);在Non-AB Req.(i)不小於Non-AB (i)時，分配帶寬等於Non-AB (i)(步驟 S536),並將BE請求更新為(Non-AB R叫(i) -Non-AB (i)) 的值(步驟S537)。同樣，進入步驟S539，判斷是否已為所有用 戶進行了分配。如果判斷結果為"否"，則對i進行遞增，並轉到 步驟S535,對下一個用戶繼續進行分配，從而重複步驟S535 步驟 S539的循環，直到步驟S539的判斷結果變成"是"為止。在完成 為所有用戶分配Non-AB後(在步驟S539中為"是")，OLT 11 結束步驟530並接下來更新剩餘帶寬(步驟540)，接著，還可以 在步驟S550中分配BE，即在具有BE請求的所有用戶中分發剩餘 BW，在完成所有的帶寬分配之後，按常規進行分配求和並計算帶寬 許可(步驟S560)。最後向每個用戶輸出具有帶寬分配的下行幀。對於本領域的技術人員來說可知，以上的各判斷步驟可以更加 優化帶寬分配，但對某些判斷步驟的省略並不影響本發明的實施， 並且，本發明中所說明的各判斷步驟的判斷順序是已一般慣用的順 序為例進行的說明，但也可以對判斷步驟的前後順序進行變更。在本發明的第一實施例中，通過在步驟S532中使用GBL來檢 査帶寬限制和檢査組群的帶寬之和而不是每個用戶的，可以保證當 同一個組群中的用戶動態分享最大帶寬/帶寬限制，使得在同一個組群中的用戶分配的帶寬不超過該組群的GBL。 (第二實施例)第二實施例中的ONU和OLT結構及其連接與第一實施例相 同，對於與第一實施例相同的結構，賦予相同的標號，並省略詳細 的說明。以下參照附圖3來說明本發明的第二實施例與第一實施例不同 之處。圖3是具有用戶數量變化通知的PON系統的原理圖，其中， PON系統包括OLT 11、 ONU 12以及具有連接到基站(BS: base station) 18的用戶終端17， OLT 11具有PON-IF 110、 L2 SW 111 和連接到網際網路10的GE-IF 112。此外，ONU 12通過樹形拓撲的 光分路器13和光纖14和OLT 11相連接，所述BS 18和ONU 12相 連接。在下行方向，OLT 11向ONU 12發送帶寬分配消息M1來分配 帶寬。在上行方向，ONU 12經由光分路器13和光纖14向OLT 11 發送帶寬請求消息M2來請求帶寬、以及在從BS 18收到表示用戶 終端17數量變化的UAmtC一Notify消息時所發送的 UsBW—UAmtC—U消息M33,作為用戶數量變化的通知。圖8是表示UsBW一UAmtC—U消息的幀結構圖。特別是， UsBW—UAmtC一U消息可以包括用於標識用戶連接的Alloc-ID (2 字節)，用於標識變化UT優先級的優先級(2比特)，用於標識用 戶數量增加/減少的增加/減少(1比特)，用於標識一個基站下用戶 數量變化數目的用戶數量變化(UAmtC: user amount change, 5比 特)，和7位元組補丁，總共長10位元組。圖9是表示UAmtC—Notify消息的幀結構圖，所述 UAmtC_Notify消息長度為1位元組，並可以被嵌入到從BS 18到 ONU 12的以太幀中。特別是，UAmtC一Notify消息可以包括用於標 識變化UT優先級的優先級(2比特)，用於標識用戶數量增加/減少的增加/減少(1比特)，用於標識一個基站下用戶數量變化數目的UAmtC (5比特)，總共長1位元組。由於在第二實施例中，ONU12還可以與基站18連接，將來自 BS 18的UsBW一UAmtC—U消息M33作為UsBW一MS消息，進行如 第一實施例中的圖ll所示的流程，從而可以合理分配組群帶寬。 (第三實施例)圖17表示了本發明第三實施例中應用了上述群帶寬分配的本地 PON網絡上的視頻會議群(VCG: video conference group)業務及其 連接的城域網。這裡，用戶通過有線接入線各自連接到區域網(LAN: local access network) LANL 1501和LANR 1502,兩者都通過接入網關 (AGW: access gateway) 1504連接到城域網1503，從而本地用戶 (用戶1-1 1505、用戶2-l 1506等)可以用VCG伺服器1509提供 的VCG業務和遠端用戶(用戶R-l 1507、用戶R-2 1508等)通 信，或者可以使用VoD伺服器1510提供的視頻點播(VoD: video on command)業務。每個用戶終端對應自己的T-CONT，用於PON 部分的帶寬分配。本地用戶被分為使用光纖到樓(FTTB: fiber-to-the-building)的 商業用戶和使用光纖到戶(FTTH: fiber-to-the-home)的居民用戶。 使用同樣VCG業務的用戶加入同一個虛擬區域網(VLAN: virtual LAN),同時其它用戶可以加入其它VLAN或者保持獨立，例如用 戶1-1 1505、用戶2-1 1506和用戶2-2 1511加入VLAN-1 1512。當 用戶1-1 1505、用戶2-1 1506和用戶2-2 1511加入VLAN-1 1512 後，ONU1 1513、 ONU2 1514和ONU10 1515向OLT 1516發送 UsBW—Group—M來創建組群，並向OLT 1516發送UsBW_Group—U 來加入該組群，以便OLT 1516可以根據VLAN-1 1512的群合同分 配帶寬許可，且當他們使用VCG業務時，用戶1-1 1505、用戶2-11506和用戶2-2 1511可以動態共享最大帶寬/帶寬限制。如果用戶 1-1 1505、用戶2-l 1506和用戶2-2 1511中的一個請求離開VLAN-1 1512，對應的ONU也可以向OLT 1516發送UsBW—Group—U來 結束其群帶寬分配。圖18示例地表示了 OLT中帶寬請求表，其同樣可適用於其他 各實施例。其中，T-CONT標識(AUoc-ID)用於PON部分的帶寬 分配，T-CONT類型表示在ITU-T標準G.984.3中定義的相應類 型，Group-ID表明用戶加入的哪一個組群，右邊兩列分別是FB和 AB + Non-AB + BE通信量的隊列長度。值得注意的是在OLT 11的 帶寬請求表中可以使用連接的其它標識和類型參數代替特別用於 GPON的Alloc-ID和T-CONT類型。例如，在EPON中應該用邏輯 鏈路標識(LLID: logical link identifier)來說明用戶連接。在圖18 中，T-CONT 0x2、 0x3和0x5分別被用戶1-1 1505、用戶2-1 1506 和用戶2-2 1511使用。T-CONT 0x1、 0x2、 0x3、 0x4、 0x5和0x6 對應的T-CONT類型分別是Type 1、 Type 3、 Type 3、 Type 3、 Type 3和Type 5 (非專利參考文獻ITU-T G.984.3) ， T-CONT 0x1、 0x2、 0x3、 0x4、 0x5和0x6對應的FB隊列長度是5k、 0、 0、 0、 0和3k，而T-CONT 0x1、 0x2、 0x3、 0x4、 0x5和0x6對應 的非FB隊列長度(也即是，AB + Non-AB + BE的隊列長度)是 0、 20k、 15000k、 41000k、 50k和20000k。對T-CONT 0x2、 0x3 和0x5, Group-ID是200，說明這三個T-CONT加入了同一個VCG 組群，同時T-CONT 0x4加入組群-201,而T-CONT 0x1和0x6保 持獨立。圖19表示了 OLT 1516中記錄群合同參數的帶寬合同表，其同 樣可適用於其他各實施例。其中，Group-ID和T-CONT具有和圖18 中相同的含義，而在群合同參數FB、 AB和群帶寬限制(GBL: group BW limitation)中給出了固定帶寬、保證帶寬和組群的帶寬限制，用於帶寬分配(參考圖15和圖16的分配流程圖)。這裡T-CONT 0x2、 0x3和0x5具有它們自己的FB/ AB參數，並分享相同 的群帶寬限制，所述群帶寬限制被OLT 1516用於群帶寬分配以便 T-CONT 0x2、 0x3和0x5動態共享最大帶寬/帶寬限制。 (第四實施例)圖20表示了本發明第四實施例中的連接到可以從接入點(AP: access point )接收UAmtC—Notify消息並向 OLT發送 UsBW—UAmtC一U消息的ONU的無線接入網。這裡，在LANL 1601中，OLT 1602連接了 32個ONU (例如 ONU1 1603和ONU32 1604)並通過這些ONU連接了 AP (例如 API 1605和AP32 1606)。移動用戶(例如用戶1-2 1607和用戶1-3 1608)通過無線空中接口和PON系統被接入到LANL 1601。每個 用戶終端對應自己的T-CONT,用於PON部分的帶寬分配。根據預 設的合同，用戶可以被分為高優先級(H_priority) 1609,中優先級 (M_priority) 1610和低優先級(L_priority) 1611。 AP用 UAmtC_Notify向ONU報告每個優先級等級中的用戶數量變化，而 ONU用UsBW一UAmtC一U向OLT報告這個信息。例如，用戶1-2 1607和用戶1-3 1608從AP32 1606所覆蓋的區域移動到API 1605 所覆蓋的區域時。API 1605和AP32 1606分別向ONU1 1603和 ONU32 1604發送UAmtC_Notify來通知H_priority 1609中的用戶數 量增加/減少了 2個，而ONU1 1603和ONU32 1604向OLT 1602發 送UsBW—UAmtC—U來通知H_priority 1609中的用戶數量增加/減少 了2個。因此OLT 1602更新它的帶寬合同表(參考圖21的詳細表 格結構)並根據新的帶寬合同為ONU1 1603和ONU32 1604分配帶 寬。通過使用UsBW一UAmtC一U消息，OLT 1602可以得到關於每個 ONU下的移動用戶的動態變化信息，因此OLT 1602可以有效的分 配帶寬。圖21表示了 OLT中記錄每個優先級的用戶數量的帶寬合同 表，其中，T-CONT用於PON部分的帶寬分配，優先級等級說明每 個T-CONT的優先級等級，用戶數量(UAmt: user amount)說明每 個T-CONT下的用戶數量，而在帶寬合同參數FB、 AB和帶寬限 制中給出了固定帶寬、保證帶寬和帶寬限制，用於帶寬分配。這裡 T-CONT 0x1、 0x2和0x3具有它們自己的FB/ AB/帶寬限制，被 OLT用於帶寬分配。以上根據附圖和具體實施方式
，詳細說明了本發明的幾個實施 方式，但是，本發明並不限於這些實施方式，當然也可以在不脫離 本發明的發明構思的基礎上進行各種變形。例如，UsBW_MS消息並不僅限於上述的幾種具體的消息，只 要是能在帶寬分配中表明業務質量需求變化的消息，則都可以用作 對OLT通知的消息。
權利要求
1. 一種光線路終端，與多個光網絡單元相連接，其特徵在於，包括網絡接口，從所連接的光網絡單元接收業務質量請求消息，該業務質量請求消息包括標識與光網絡單元之間的通信流的通信流ID以及業務質量參數；存儲單元，存儲表示通信流ID和業務質量參數之間的對應關係的帶寬合同表；控制單元，基於業務質量請求消息中所包含的所述業務質量參數更新帶寬合同表，根據所述帶寬合同表對相應的通信流ID所表示的通信流進行帶寬分配。
2. 如權利要求1所述的光線路終端，其特徵在於，所述業務質 量參數是定義了一組所述通信流的組群ID以及給每個組群ID的群 帶寬限制。
3. 如權利要求1所述的光線路終端，其特徵在於， 所述業務質量請求消息包括定義了創建或刪除組群的動作ID; 所述控制單元基於所述業務質量參數中包括的所述動作ID創建或刪除組群，來更新所述帶寬合同表。
4. 如權利要求1所述的光線路終端，其特徵在於， 所述業務質量請求消息包括組群ID以及定義了加入/離開組群的動作ID;所述控制單元基於所述業務質量參數中的組群ID和所述動作 ID，增加或刪除組群ID中的所述通信流ID指定的通信流，來更新 所述所述帶寬合同表。
5. 如權利要求1所述的光線路終端，其特徵在於，所述業務質 量請求鱅息包括通信優先級，在所述通信優先級下，多個終端利用相同通信流ID和帶寬限制與光網絡單元進行通信。
6. 如權利要求5所述的光線路終端，其特徵在於， 所述業務質量請求消息包括定義了所述多個終端的增加或減少的動作ID;所述控制單元基於所述業務質量參數中的所述動作ID增加或減 少與所述通信流ID和通信優先級對應的所述終端個數，來更新所述 所述帶寬合同表。
7. 如權利要求1至4中任一項所述的光線路終端，其特徵在於，所述控制單元在進行帶寬分配時，檢査一個組群中所有保證帶 寬和非保證帶寬分配之和是否小於等於該組群的群帶寬限制，在該 組群的保證帶寬和非保證帶寬之和超過所對應的群帶寬限制的情況 下，將所對應的群帶寬限制作為該組群的全部帶寬，在該組群中按 每個用戶的保證帶寬參數成比例重新計算非保證帶寬。
8. —種帶寬分配方法，由光線路終端向光網絡單元分配帶寬， 其特徵在於，光線路終端存儲有表示標識光線路終端與光網絡單元之間的通 信流的通信流ID和業務質量參數之間的對應關係的帶寬合同表；所述帶寬分配方法包括下述步驟從光網絡單元向光線路終端發送業務質量請求消息，該業務質量請求消息包括通信流ID以及業務質量參數；光線路終端基於業務質量請求消息中所包含的所述業務質量參數更新帶寬合同表，根據所述帶寬合同表對相應的通信流ID所表示的通信流進行帶寬分配。
9. 如權利要求8所述的帶寬分配方法，其特徵在於，所述業務 質量參數是定義了一組所述通信流的組群ID以及給每個組群ID的 群帶寬限制。
10. 如權利要求8所述的帶寬分配方法，其特徵在於，所述業務質量請求消息包括定義了創建或刪除組群的動作ID;所述光線路終端基於所述業務質量參數中包括的所述動作ID創 建或刪除組群，來更新所述帶寬合同表。
11. 如權利要求8所述的帶寬分配方法，其特徵在於， 所述業務質量請求消息包括組群ID以及定義了加入/離開組群的動作ID;所述光線路終端基於所述業務質量參數中的組群ID和所述動作 ID,增加或刪除組群ID中的所述通信流ID指定的通信流，來更新 所述所述帶寬合同表。
12. 如權利要求8所述的帶寬分配方法，其特徵在於，所述業 務質量請求消息包括通信優先級，在所述通信優先級下，多個終端 利用相同通信ID和帶寬限制與光網絡單元進行通信。
13. 如權利要求8所述的帶寬分配方法，其特徵在於， 所述業務質量請求消息包括定義了所述多個終端的增加或減少的動作ID;所述光線路終端基於所述業務質量參數中的所述動作ID增加或 減少與所述通信流ID和通信優先級對應的所述終端個數，來更新所 述所述帶寬合同表。
14. 如權利要求8至11中任一項所述的帶寬分配方法，其特徵 在於，所述光線路終端在進行帶寬分配時，檢査一個組群中所有保證 帶寬和非保證帶寬分配之和是否小於等於該組群的群帶寬限制，在 該組群的保證帶寬和非保證帶寬之和超過所對應的群帶寬限制的情 況下，將所對應的群帶寬限制作為該組群的全部帶寬，在該組群中 按每個用戶的保證帶寬參數成比例重新計算非保證帶寬。
全文摘要
本發明涉及無源光網絡，特別涉及PON中的動態帶寬分配方法及其設備。本發明的帶寬分配方法中，由光線路終端向光網絡單元分配帶寬，其特徵在於，光線路終端存儲有表示標識光線路終端與光網絡單元之間的通信流的通信流ID和業務質量參數之間的對應關係的帶寬合同表；所述帶寬分配方法包括下述步驟從光網絡單元向光線路終端發送業務質量請求消息，該業務質量請求消息包括通信流ID以及業務質量參數；光線路終端基於業務質量請求消息中所包含的所述業務質量參數更新帶寬合同表，根據所述帶寬合同表對相應的通信流ID所表示的通信流進行帶寬分配。
文檔編號H04B10/12GK101257347SQ20071008438
公開日2008年9月3日 申請日期2007年2月28日 優先權日2007年2月28日
發明者吉內英也, 池田博樹, 穎 石 申請人:株式會社日立製作所