專利名稱：光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)帶寬分配的方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與網(wǎng)絡(luò)接入，特別是無(wú)源光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。
背景技術(shù)：
由于因特網(wǎng)的爆發(fā)式膨脹，以及為最終用戶提供多種通訊和娛樂(lè)服務(wù)的渴求，產(chǎn)生了對(duì)能夠改善最終用戶接入效果的寬帶網(wǎng)構(gòu)架的需要。雖然在最近幾年主干網(wǎng)帶寬得到了顯著的增加，但是相對(duì)來(lái)看網(wǎng)絡(luò)的接入帶寬基本沒(méi)有改變。這樣“最后一里”仍然是高容量局域網(wǎng)或家庭網(wǎng)與基礎(chǔ)主干網(wǎng)之間的瓶頸。
DSL數(shù)字專線和CM電纜調(diào)制解調(diào)器技術(shù)與更傳統(tǒng)的“最后一里”的解決方案相比有所改進(jìn)。然而，這些技術(shù)仍然不能提供足夠的帶寬來(lái)支持新出現(xiàn)的視頻點(diǎn)播與雙向視頻會(huì)議等服務(wù)。另外，由于距離上的限制，不是所有用戶都能夠使用DSL與CM技術(shù)。
單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)無(wú)源光學(xué)網(wǎng)絡(luò)PON，是一種寬帶接入的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，能夠?yàn)椤白詈笠焕铩眴?wèn)題提供一種解決方案。單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)無(wú)源光學(xué)網(wǎng)絡(luò)PON，是一種光學(xué)接入的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，能夠利用純無(wú)源光學(xué)分配網(wǎng)絡(luò)，協(xié)助光學(xué)線路終端OLT與多個(gè)遠(yuǎn)程光學(xué)網(wǎng)絡(luò)單元ONUs之間的寬帶通訊。單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)PON使用無(wú)源光纖分離器與合并器，在OLT與遠(yuǎn)程ONUs之間無(wú)源的分發(fā)光學(xué)信號(hào)。


圖1A和圖1B所示為單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)PON中的網(wǎng)絡(luò)流量管理。示例中，PON包括一個(gè)OLT102與三個(gè)ONUs104、106和108，而PON中還可以包括另外的ONUs。如圖1A所示，OLT中包括一個(gè)光學(xué)發(fā)射器110用于向ONUs發(fā)送包含有ONU識(shí)別信息塊1、2和3的下行數(shù)據(jù)流。下行數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)一個(gè)無(wú)源光學(xué)分合器112轉(zhuǎn)發(fā)成三個(gè)分離的信號(hào)，每個(gè)信號(hào)中都含有所有ONU識(shí)別信息塊。ONUs 104、106和108中分別包括光學(xué)接收器114、116和118，用來(lái)接收由OLT發(fā)送的所有信息塊。然后，每個(gè)ONU開始處理各自相應(yīng)的信息塊并刪除其它ONU的信息塊。例如，ONU-1接收信息塊1、2和3，但是只將信息塊1傳送給最終用戶1。同樣ONU-2只將信息塊2傳送給最終用戶2，ONU-3只將信息塊3傳送給最終用戶3。
如圖1B所示，ONUs 104，106和108中也分別包括光學(xué)發(fā)射器120、122和124，用來(lái)向OLT 102傳送上行數(shù)據(jù)流。上行數(shù)據(jù)流用時(shí)分多元訪問(wèn)協(xié)議(TDMA)管理，其中特定的傳送時(shí)隙只用于相應(yīng)各ONUs。這種ONU特定時(shí)隙是同步的，所以在公共光纖接口進(jìn)行合并時(shí)，ONUs所發(fā)出的上行數(shù)據(jù)流中不同信息塊之間不會(huì)互相干擾。例如，ONU-1在第一個(gè)ONU特定時(shí)隙傳送信息塊1，ONU-2在第二個(gè)ONU特定時(shí)隙傳送信息塊2，而ONU-3在第三個(gè)ONU特定時(shí)隙傳送信息塊3。然后，這些時(shí)分多元上行數(shù)據(jù)流由OLT的光學(xué)接收器126接收。
對(duì)TDMA PON需要注意的是，由于網(wǎng)絡(luò)流量呈現(xiàn)典型的高度突發(fā)形式，在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，PON帶寬并非總是被有效的利用。這種突發(fā)式的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量可能會(huì)導(dǎo)致盡管在數(shù)據(jù)流量很少的情況下某些傳輸時(shí)隙仍然會(huì)連續(xù)溢出。另外，這種突發(fā)式的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量可能會(huì)導(dǎo)致某些傳輸時(shí)隙在網(wǎng)絡(luò)總負(fù)荷很大時(shí)卻得不到充分利用。
出于上述考慮，于是有了基于PON技術(shù)的接入網(wǎng)絡(luò)具有需求，該網(wǎng)絡(luò)能通過(guò)減少因傳輸時(shí)隙未被填滿至最大容量而浪費(fèi)掉的帶寬，來(lái)有效地利用現(xiàn)有帶寬，發(fā)明概述光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)中光學(xué)數(shù)據(jù)的傳輸使用交叉存取循環(huán)檢測(cè)的方式來(lái)有效地利用網(wǎng)絡(luò)有效帶寬的方法。交叉存取循環(huán)檢測(cè)方式的使用允許一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中央終端，根據(jù)遠(yuǎn)程終端等待傳送到OLT的數(shù)據(jù)量，來(lái)動(dòng)態(tài)的分配網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程終端到中央終端的上行數(shù)據(jù)流帶寬。在一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)可基于無(wú)源光學(xué)網(wǎng)絡(luò)PON技術(shù)構(gòu)建。在另一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)使用以太網(wǎng)協(xié)議來(lái)包裝數(shù)據(jù)在以太網(wǎng)構(gòu)架中傳輸.可在以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)可以使用以太網(wǎng)協(xié)議來(lái)進(jìn)行打包。這樣，在這些實(shí)施例中，光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)能夠包括所有這些與PON技術(shù)或以太網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有關(guān)的優(yōu)勢(shì)。另外，由于上行數(shù)據(jù)流帶寬的分配是根據(jù)需要進(jìn)行的，這樣因時(shí)隙不能得到充分利用而導(dǎo)致的帶寬損失可以得到有效減少。
根據(jù)這項(xiàng)發(fā)明，一種在光學(xué)網(wǎng)絡(luò)傳輸光學(xué)數(shù)據(jù)的方法中包括下列步驟生成包含有當(dāng)前多個(gè)遠(yuǎn)程終端等待向中央終端傳輸數(shù)據(jù)量的報(bào)表，有選擇的向遠(yuǎn)程終端傳送許可消息，從遠(yuǎn)程終端接收經(jīng)過(guò)授權(quán)的數(shù)據(jù)量和響應(yīng)許可消息的包含有更新后的遠(yuǎn)程終端當(dāng)前等待發(fā)送數(shù)據(jù)量信息的請(qǐng)求消息，以及根據(jù)從遠(yuǎn)程終端接收包含有更新信息的請(qǐng)求消息進(jìn)行報(bào)表更新。每個(gè)許可消息用來(lái)根據(jù)報(bào)表中目標(biāo)遠(yuǎn)程終端的有關(guān)信息，為特定遠(yuǎn)程終端傳輸經(jīng)過(guò)授權(quán)數(shù)據(jù)量的等待數(shù)據(jù)提供許可。在一種實(shí)現(xiàn)方案中，該光學(xué)網(wǎng)絡(luò)為無(wú)源光學(xué)網(wǎng)絡(luò)PON，即可能為基于以太網(wǎng)的PON。
在一個(gè)實(shí)施例中，報(bào)表中包括關(guān)于當(dāng)前多個(gè)遠(yuǎn)程終端等待傳送數(shù)據(jù)量的信息，此外還包括關(guān)于中央終端與遠(yuǎn)程終端間傳輸往返時(shí)間的信息。在這個(gè)實(shí)施例中，可能包括計(jì)算遠(yuǎn)程終端循環(huán)往返時(shí)間的步驟，其中包括監(jiān)測(cè)中央終端發(fā)送許可消息的傳輸時(shí)間和從遠(yuǎn)程終端接收授權(quán)數(shù)據(jù)量的接收時(shí)間，以及使用計(jì)算當(dāng)前循環(huán)往返時(shí)間的方法來(lái)更新數(shù)據(jù)傳輸往返時(shí)間信息。
在一個(gè)實(shí)施例中，更新報(bào)表包括從目標(biāo)遠(yuǎn)程終端的一個(gè)新記錄中減去一個(gè)數(shù)值的步驟。這一數(shù)值與上述目標(biāo)遠(yuǎn)程終端的實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸量相對(duì)應(yīng)，而新記錄則與包含在目標(biāo)遠(yuǎn)程終端請(qǐng)求消息中的更新信息相對(duì)應(yīng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，這一方法還可能包括為許可消息安排傳送時(shí)間的步驟，這樣保證在傳輸時(shí)遠(yuǎn)程終端的數(shù)據(jù)與更新信息不會(huì)重疊。許可消息的傳輸時(shí)間充分定義了中央終端接收請(qǐng)求消息的時(shí)間。安排傳輸時(shí)間的步驟中可能包括當(dāng)原始傳輸時(shí)間與另外許可消息中其它的傳輸時(shí)間發(fā)生沖突時(shí)，重新安排許可消息的原始傳輸時(shí)間為更改的傳輸時(shí)間。
在一個(gè)實(shí)施例中，此方法進(jìn)一步包括檢測(cè)未連接遠(yuǎn)程終端，及降低向未連接遠(yuǎn)程終端發(fā)送許可消息頻率的步驟。檢測(cè)未連接遠(yuǎn)程終端的步驟中可能包括等待一段預(yù)先設(shè)定的時(shí)間，以便使未連接的遠(yuǎn)程終端響應(yīng)向其發(fā)送的許可消息的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的一種光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)遠(yuǎn)程終端與一個(gè)中央終端。在一個(gè)實(shí)施例中，這種光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)是基于以太網(wǎng)的PON。網(wǎng)絡(luò)中的遠(yuǎn)程終端接收和發(fā)送光學(xué)數(shù)據(jù)。每個(gè)遠(yuǎn)程終端設(shè)置為可以傳送請(qǐng)求消息，以及傳送根據(jù)遠(yuǎn)程終端接收到的許可消息所授權(quán)的在遠(yuǎn)程終端等待的數(shù)據(jù)量。請(qǐng)求消息中包括關(guān)于當(dāng)前遠(yuǎn)程終端等待數(shù)據(jù)量的更新信息，而許可消息中包括指定授權(quán)數(shù)據(jù)量的信息。網(wǎng)絡(luò)的中央終端與遠(yuǎn)程終端通過(guò)光學(xué)設(shè)備相匹配，來(lái)發(fā)送與接收光學(xué)數(shù)據(jù)。
中央終端中包括存有當(dāng)前遠(yuǎn)程終端等待數(shù)據(jù)量最新信息報(bào)表的存儲(chǔ)器，以及用來(lái)向遠(yuǎn)程終端發(fā)送根據(jù)報(bào)表中最新信息來(lái)指明授權(quán)允許發(fā)送數(shù)據(jù)量的相應(yīng)許可消息的處理器。中央終端中的這一處理器還具有根據(jù)許可消息從遠(yuǎn)程終端接收請(qǐng)求消息，以及根據(jù)請(qǐng)求消息中的更新信息來(lái)更新存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)報(bào)表的功能。
在一個(gè)實(shí)施例中，中央終端的這一處理器能夠通過(guò)減去所選中的向中央終端發(fā)送請(qǐng)求消息的遠(yuǎn)程終端新記錄中數(shù)值的方法，來(lái)更新存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)報(bào)表。此數(shù)值與所選中的遠(yuǎn)程終端實(shí)際發(fā)送的數(shù)據(jù)量相對(duì)應(yīng)，而新記錄則與請(qǐng)求消息中的更新信息相對(duì)應(yīng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，中央終端的處理器還用來(lái)安排發(fā)送許可消息的傳送時(shí)間。這樣，在傳送過(guò)程中，遠(yuǎn)程終端的數(shù)據(jù)與請(qǐng)求消息就不會(huì)發(fā)生重疊。在這種實(shí)現(xiàn)方案中，處理器還可能用來(lái)實(shí)現(xiàn)當(dāng)原始傳送時(shí)間與不同許可消息的另一個(gè)傳送時(shí)間發(fā)生沖突時(shí)，重新安排一特定許可消息的原定傳輸時(shí)間為更新傳輸時(shí)間。
在一個(gè)實(shí)施例中，中央終端的處理器用來(lái)通過(guò)鑒別遠(yuǎn)程終端是否在設(shè)定時(shí)間內(nèi)響應(yīng)許可消息，檢測(cè)未連接遠(yuǎn)程終端。在這個(gè)實(shí)施例中，處理器可以被設(shè)置成降低向未連接終端發(fā)送許可消息的頻率。
在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)報(bào)表中還可能包括數(shù)據(jù)在中央終端與遠(yuǎn)程終端間往返傳輸時(shí)間的信息。在這個(gè)實(shí)施例中，中央終端的處理器可能用來(lái)通過(guò)監(jiān)測(cè)許可消息從中央終端發(fā)送的時(shí)間和對(duì)遠(yuǎn)程終端請(qǐng)求消息的接收時(shí)間，來(lái)計(jì)算遠(yuǎn)程終端的當(dāng)前往返時(shí)間，并用當(dāng)前往返時(shí)間來(lái)更新關(guān)于往返時(shí)間的信息。
這一發(fā)明其它方面的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，將通過(guò)對(duì)這項(xiàng)發(fā)明的原理舉例說(shuō)明的方式，結(jié)合相應(yīng)的圖示通過(guò)下面的詳細(xì)描述來(lái)闡明。
附圖簡(jiǎn)述圖1A表示一個(gè)單點(diǎn)到多點(diǎn)PON中從OLT到多個(gè)ONUs的下行數(shù)據(jù)流。
圖1B表示一個(gè)單點(diǎn)到多點(diǎn)PON中從ONUs到OLT的上行數(shù)據(jù)流。
圖2為本發(fā)明的一個(gè)基于PON技術(shù)的光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)框圖。
圖3-8為光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)的循環(huán)檢測(cè)方式。
圖9為使用OLT出口編碼方式嵌入許可消息的以太網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
圖10為OLT與許可消息計(jì)劃發(fā)生沖突的有關(guān)操作流程圖。
圖11為OLT對(duì)未連接ONUs的探測(cè)和循環(huán)檢測(cè)過(guò)程流程圖。
圖12為根據(jù)本發(fā)明在光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)中傳送光學(xué)數(shù)據(jù)方法的處理流程圖。
發(fā)明詳細(xì)描述圖2所示為一個(gè)根據(jù)本發(fā)明交叉存取循環(huán)檢測(cè)方法的光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)202。這一光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)基于無(wú)源光學(xué)網(wǎng)絡(luò)PON技術(shù)。因此，這一光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)具有PON技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。另外，光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)使用交叉存取循環(huán)檢測(cè)的方法，可以根據(jù)需要分配帶寬，來(lái)充分利用網(wǎng)絡(luò)有效帶寬。
在一個(gè)典型實(shí)施例中，光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)202使用IEEE 802.3協(xié)議(即通常所指的以太網(wǎng))為在以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)中傳送數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)包裝。雖然光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)202中可能使用其它協(xié)議，比如ATM數(shù)據(jù)連接協(xié)議，但以太網(wǎng)絡(luò)協(xié)議應(yīng)為首選。目前，大約95％的局域網(wǎng)使用以太網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。因此，基于以太網(wǎng)的PON比基于ATM的PON更加適合于鏈接以太網(wǎng)絡(luò)。另外，可變長(zhǎng)度IP單元增加了ATM對(duì)基元的使用，是因?yàn)榇笥?8字節(jié)的IP單元必須使用兩個(gè)或多個(gè)ATM基元來(lái)傳送。隨著ATM基元數(shù)量的增加，片頭信息占用的帶寬也相應(yīng)增加。另外，ATM設(shè)備比以太設(shè)備昂貴。
光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)202包括一個(gè)光學(xué)線路終端(OLT)204，可被當(dāng)作網(wǎng)絡(luò)中的中央終端，以及多元光學(xué)網(wǎng)絡(luò)單元(ONUs)206、208和210，可被當(dāng)作網(wǎng)絡(luò)中的遠(yuǎn)程終端。為了表達(dá)方便，這一光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)中只包括3個(gè)ONU，但是實(shí)際上可以包括更多ONUs。另外，雖然這一光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)表示為樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但是也可以為環(huán)形或總線型等其它的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這項(xiàng)發(fā)明對(duì)光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)沒(méi)有特別要求。
光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)202中的每個(gè)ONU206、208或210都包括一個(gè)緩沖器212、一個(gè)光學(xué)收發(fā)器214和一個(gè)ONU處理器216。每個(gè)ONUs的緩沖器作為臨時(shí)存儲(chǔ)介質(zhì)來(lái)保存將要向OLT204發(fā)送的數(shù)據(jù)字節(jié)。緩沖器存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)字節(jié)中包括相應(yīng)ONU支持的最終用戶數(shù)據(jù)(圖中未表示)。每個(gè)ONUs的光學(xué)收發(fā)器用來(lái)以光學(xué)信號(hào)的形式向OLT傳送以太網(wǎng)幀形式存于緩沖器中的部分或全部數(shù)據(jù)。另外，每個(gè)光學(xué)收發(fā)器用來(lái)接收來(lái)自O(shè)LT的光學(xué)信號(hào)。ONUs的每個(gè)ONU處理器用來(lái)進(jìn)行不同操作以保證相應(yīng)的ONU都正常運(yùn)作。另外，每個(gè)ONU處理器以光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)交叉存取循環(huán)檢測(cè)的方式執(zhí)行以下將要詳細(xì)介紹的步驟。
光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)202中的OLT204包括一個(gè)光學(xué)收發(fā)器218、一個(gè)OLT存儲(chǔ)器220和一個(gè)OLT處理器222。OLT的光學(xué)收發(fā)器與ONUs206，208和210的光學(xué)收發(fā)器214相似。OLT的光學(xué)收發(fā)器用來(lái)向ONUs發(fā)送光學(xué)信號(hào)，并接收來(lái)自O(shè)NUs的光學(xué)信號(hào)。OLT存儲(chǔ)器220用來(lái)存儲(chǔ)循環(huán)檢測(cè)表224，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)光學(xué)網(wǎng)絡(luò)接入的交叉存取循環(huán)檢測(cè)。OLT存儲(chǔ)器可以是DRAM或FPGA等任意類型的存儲(chǔ)介質(zhì)。雖然圖2中所示的OLT存儲(chǔ)器是獨(dú)立于OLT處理器的部件，但是OLT存儲(chǔ)器也可以內(nèi)置于OLT處理器中。圖中的循環(huán)檢測(cè)表包含有特定的示例數(shù)據(jù)。循環(huán)檢測(cè)表中所包含的關(guān)于ONUs的信息由OLT支持。循環(huán)檢測(cè)表中的“ONU”字段所在列表示ONU信息。循環(huán)檢測(cè)表中也包括關(guān)于每個(gè)ONUs所緩沖等待向OLT傳送的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)的信息。循環(huán)檢測(cè)表中的“Bytes”字段所在列表示緩沖數(shù)據(jù)信息。另外循環(huán)檢測(cè)表中還包括關(guān)于OLT與ONUs間數(shù)據(jù)傳送往返時(shí)間RTTs的信息。循環(huán)檢測(cè)表中的“RTT”字段所在列表示RTT信息。循環(huán)檢測(cè)表中的RTT值表示實(shí)際的RTT，也包括處理與生成控制消息所需的時(shí)間。循環(huán)檢測(cè)表保存在OLT的存儲(chǔ)器中，供OLT處理器以循環(huán)隔行掃描的方式來(lái)有效的控制OLT與ONUs間的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量。
光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)202中還包括至少一個(gè)光學(xué)分合器226以及提供OLT204與ONUs206、208、210之間通過(guò)光學(xué)分合器連接的光纖228、230、232和234。光纖228連接OLT與光學(xué)分合器。光纖230、232與234分別連接光學(xué)分合器與ONUs206、208和210。光纖228、230、232與234可以用來(lái)進(jìn)行OLT向ONUs的下行數(shù)據(jù)傳輸和ONUs向OLT的上行數(shù)據(jù)傳輸。作為一種可以替代的選擇，這些光纖可以用來(lái)只作單向數(shù)據(jù)傳輸使用。在這種情況下，光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)中需要包括雙光纖才能進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸。
光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)202對(duì)下行數(shù)據(jù)流量管理的操作與傳統(tǒng)以太網(wǎng)中遍及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)廣播方式類似。在下行數(shù)據(jù)流方向，光學(xué)以太網(wǎng)幀通過(guò)OLT204播出，然后由目標(biāo)ONU基于幀中的媒體訪問(wèn)控制(MAC)地址進(jìn)行選擇接收。因此，在下行數(shù)據(jù)流方向由于OLT是唯一的數(shù)據(jù)發(fā)送源，所以不會(huì)產(chǎn)生帶寬使用競(jìng)爭(zhēng)的問(wèn)題。這樣，在下行數(shù)據(jù)流方向上幾乎全部有效帶寬都能得到充分利用。然而，在上行數(shù)據(jù)流方向，多個(gè)ONUs必須分享光纖228的通道容量和其它資源。光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)的上行數(shù)據(jù)流帶寬明顯的受ONUs 206，208和210接入率峰值RD總和的限制，超過(guò)受PON吞吐量或上行數(shù)據(jù)流通道容量的限制。另外，由于網(wǎng)絡(luò)流量具有典型的高幅突發(fā)性，一個(gè)時(shí)隙固定的時(shí)分多元接入TDMA系統(tǒng)不能充分利用上行數(shù)據(jù)流帶寬。在TDMA系統(tǒng)中，突發(fā)的網(wǎng)絡(luò)流量甚至在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很小時(shí)也可能會(huì)導(dǎo)致一些傳輸時(shí)隙連續(xù)溢出。另外，突發(fā)的網(wǎng)絡(luò)流量甚至在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載總量很大時(shí)也可能會(huì)導(dǎo)致一些傳輸時(shí)隙得不到充分利用。
與時(shí)隙固定的時(shí)分多元接入TDMA系統(tǒng)相比，光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)202通過(guò)循環(huán)隔行掃描的方式來(lái)管理上行數(shù)據(jù)流，能夠最大限度的利用上行數(shù)據(jù)流帶寬。光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)的循環(huán)方式見圖3-8，示例中使用了具體的數(shù)值，例如ONUs緩沖器中數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)和每個(gè)ONU的RTT值。
如圖3所示，OLT204初始化后，對(duì)于給定的時(shí)間值t＝0，OLT存儲(chǔ)器220中的循環(huán)表302可認(rèn)為是最新的。即循環(huán)表中包括關(guān)于工作的ONUs的更新信息，每個(gè)ONU緩沖器中等待的字節(jié)數(shù)和每個(gè)ONU的往返時(shí)間RTT。當(dāng)t＝0時(shí)，當(dāng)前循環(huán)表中包括下列信息。對(duì)于ONU-1，緩沖器212中有1200字節(jié)的等待發(fā)送數(shù)據(jù)，RTT為200μs。對(duì)于ONU-2，緩沖器212中有400字節(jié)的等待發(fā)送數(shù)據(jù)，RTT為170μs。對(duì)于ONU-3，緩沖器212中有2500字節(jié)的等待發(fā)送數(shù)據(jù)，RTT為120μs。
如圖3所示，在t＝0時(shí)OLT204發(fā)送一個(gè)ONU控制消息304到ONU-1，授權(quán)ONU-1發(fā)送當(dāng)前在ONU-1緩沖器212中的1200字節(jié)數(shù)據(jù)。這里，這種消息將被作為許可消息。如許可消息304的圖示，由于OLT的數(shù)據(jù)通過(guò)廣播發(fā)送到所有下行數(shù)據(jù)流方向的ONUs，許可消息中需要包括一個(gè)目標(biāo)ONU的識(shí)別字段NID(節(jié)點(diǎn)識(shí)別)306，以及用字節(jié)數(shù)表示許可窗口大小的字段WS(窗口大小)308。在t＝t1時(shí)，許可消息304被ONU-1接收。t1大約為ONU-1 RTT值的一半。當(dāng)許可消息被ONU-1接收時(shí)，另外的數(shù)據(jù)字節(jié)可能已經(jīng)被ONU-1的緩沖器所接收。例如，ONU-1可能已經(jīng)接收到另外3100字節(jié)的數(shù)據(jù)。這樣，ONU-1的緩沖器中共有4300(1200+3100)字節(jié)的數(shù)據(jù)。
如圖4所示，在接收許可消息304時(shí)，ONU-1向OLT204發(fā)送一條OLT控制消息402。這一消息在這里被作為請(qǐng)求消息。與許可消息類似，請(qǐng)求消息中也包括NID字段404和WS字段406。WS字段中包括在該請(qǐng)求消息生成時(shí)，當(dāng)前特定ONU緩沖器中的等待字節(jié)數(shù)。這樣，請(qǐng)求消息402就會(huì)指明有4300字節(jié)的數(shù)據(jù)正在ONU-1的緩沖器212中等待發(fā)送。請(qǐng)求消息向OLT說(shuō)明，在請(qǐng)求消息生成時(shí)，當(dāng)時(shí)在ONU-1的緩沖器中等待發(fā)送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。ONU-1也按照許可窗口的大小發(fā)送緩沖器中的數(shù)據(jù)408。示例中，ONU-1發(fā)送緩沖器中1200字節(jié)的數(shù)據(jù)。
在OLT204接收到ONU-1發(fā)送的請(qǐng)求消息之前，OLT就已經(jīng)獲得了ONU-1發(fā)送數(shù)據(jù)最后一位到達(dá)OLT的時(shí)間t1last。根據(jù)當(dāng)前循環(huán)表302中的RTT信息，OLT得知ONU-1發(fā)送數(shù)據(jù)的第一位何時(shí)到達(dá)OLT。此第一位數(shù)據(jù)正好在ONU-1的RTT之后到達(dá)。另外，由于OLT通過(guò)許可消息304授權(quán)ONU-1發(fā)送特定字節(jié)數(shù)的數(shù)據(jù)，所以O(shè)LT知道有多少字節(jié)的數(shù)據(jù)將要到達(dá)OLT。這樣，時(shí)間t1last可以通過(guò)下面公式推導(dǎo)出t1last=t1G+RTT1+WS1Line_Rate=0+200μs+1200bytes×8bitsbyte109bitssec=209.6μs]]>在上面的公式中，t1G是當(dāng)向ONU-1發(fā)送許可消息時(shí)的時(shí)刻，RTT1是ONU-1的RTT，WS1是許可的窗口大小，Line Rate是光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)202的數(shù)據(jù)傳送速度。
如圖5所示，由于OLT 204知道ONU-1發(fā)送的最后一位數(shù)據(jù)的到達(dá)時(shí)刻，所以這一OLT能夠向ONU-2發(fā)送許可消息502，這樣ONU-2發(fā)送的第一位數(shù)據(jù)將會(huì)緊隨ONU-1發(fā)送的最后一位數(shù)據(jù)到達(dá)。OLT向ONU-2發(fā)送許可消息的時(shí)間t2G可以通過(guò)下面公式計(jì)算t2G=t1last-RTT2+Guard_Band=209.6-170+5=44.6μs]]>在上面的公式中，加入了一個(gè)時(shí)間緩沖間隔，例如5μs，來(lái)保證ONU-2發(fā)送的數(shù)據(jù)不會(huì)與ONU-1發(fā)送的數(shù)據(jù)沖突。通常，這一緩沖時(shí)間能夠?yàn)镺NUs RTTs的波動(dòng)和控制消息的處理時(shí)間提供保護(hù)。
如圖6所示，在t＝t2時(shí)，根據(jù)OLT的許可消息304，ONU-1的數(shù)據(jù)到達(dá)OLT204。時(shí)間t2大約等于當(dāng)前ONU-1的RTT值。本例中，t2為199μs。由于ONU-1的請(qǐng)求消息402首先發(fā)送，所以這一消息比在ONU-1的緩沖器212的數(shù)據(jù)408在先被OLT接收。請(qǐng)求消息402中WS字段所含的信息，如當(dāng)請(qǐng)求消息發(fā)出時(shí)ONU-1緩存器中的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，被OLT用來(lái)更新循環(huán)表。請(qǐng)求消息402中的NID使OLT獲知要對(duì)循環(huán)表中的哪一條記錄進(jìn)行更新。這樣，示例中對(duì)于ONU-1的更新記錄可以通過(guò)下面公式進(jìn)行updated_entry＝new_entry-old_entry＝4300-1200＝3100bytes.如圖6中更新過(guò)的循環(huán)表602所示，ONU-1的“Byte”記錄被更新為3100。然而可能會(huì)出現(xiàn)ONU數(shù)據(jù)沒(méi)有填滿許可窗口的情況。例如，如果一個(gè)或者多個(gè)具有較高優(yōu)先權(quán)的數(shù)據(jù)包，在請(qǐng)求消息發(fā)送之后到達(dá)ONU，這一ONU可能在發(fā)送其它緩存器數(shù)據(jù)之前發(fā)送具有較高優(yōu)先權(quán)的數(shù)據(jù)包。具有較高優(yōu)先權(quán)的數(shù)據(jù)包可能具有不同的長(zhǎng)度，可能與許可窗口長(zhǎng)度不能夠恰好符合。如果ONU請(qǐng)求的窗口大于發(fā)送窗口的最大值時(shí)，同樣的問(wèn)題也將會(huì)發(fā)生，這一情況將在下面討論。如果數(shù)據(jù)包無(wú)法被分割，那么ONU將發(fā)送少量數(shù)據(jù)而將其余數(shù)據(jù)留在緩沖器中。使用上述公式更新循環(huán)表，將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)對(duì)updated_entry的不足估計(jì)值。一個(gè)OLT更新循環(huán)表的替代方法是，當(dāng)接收完給定ONU的所有數(shù)據(jù)后，使用下面的公式進(jìn)行計(jì)算updated_entry＝new_entry-bytes_received.
除了為給定ONU更新當(dāng)前緩沖器中的數(shù)據(jù)，OLT還不斷監(jiān)視許可消息與相應(yīng)請(qǐng)求被收到的時(shí)間。OLT使用這一信息不斷更新各ONUs的RTT記錄。本例中，ONU-1的實(shí)際RTT為199μs。這樣就將循環(huán)表302中ONU-1的RTT記錄從200μs更新到199μs。如循環(huán)表602的更新過(guò)程所示。
現(xiàn)在再來(lái)看ONU-2，OLT204采用上面所描述與ONU-1的相同方法，計(jì)算最后一位數(shù)據(jù)將要到達(dá)OLT的時(shí)間。因此OLT就會(huì)得知何時(shí)將許可消息發(fā)送到ONU-3，這樣ONU-3的數(shù)據(jù)就會(huì)隨ONU-2的數(shù)據(jù)稍后到達(dá)OLT。如圖7所示，在t＝t3時(shí)ONU-2的數(shù)據(jù)到達(dá)OLT。當(dāng)OLT接收到ONU-2的請(qǐng)求消息后，最新循環(huán)表602中關(guān)于ONU-2的信息就會(huì)得到更新，如更新后的循環(huán)表702所示。本例中，由于請(qǐng)求消息報(bào)告的數(shù)據(jù)與實(shí)際被發(fā)送到OLT字節(jié)數(shù)相同，所以O(shè)NU-2的請(qǐng)求消息指明ONU-2的緩沖器為空。
以相似的方式，OLT204計(jì)算ONU-3最后一位數(shù)據(jù)發(fā)送到OLT的時(shí)間，并且向ONU-1發(fā)送下一個(gè)許可消息，開始一個(gè)新的循環(huán)周期。同時(shí)，OLT接收到ONU-3的一個(gè)請(qǐng)求消息與數(shù)據(jù)。如圖8所示，OLT使用ONU-3的請(qǐng)求消息將最近的循環(huán)表702更新為802。當(dāng)下一個(gè)周期中處理ONU-2時(shí)，由于ONU-2最新的“Bytes”記錄為0，許可消息中的許可數(shù)據(jù)量為0字節(jié)。為響應(yīng)許可消息，ONU-2再次發(fā)送一個(gè)包含最后在ONU-2緩沖器中等待的字節(jié)數(shù)的請(qǐng)求消息。然而，由于許可消息中許可數(shù)據(jù)量為0字節(jié)，所以沒(méi)有數(shù)據(jù)從ONU-2的緩沖器中發(fā)送到OLT。如果ONU-2的緩沖器在上一個(gè)請(qǐng)求消息發(fā)送后，接收到另外的數(shù)據(jù)，那么ONU-2會(huì)被授權(quán)在下一個(gè)循環(huán)周期中發(fā)送這些數(shù)據(jù)。
對(duì)于光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)202這種循環(huán)方式的一個(gè)考慮是，如果OLT204授權(quán)每個(gè)ONU一次發(fā)送緩沖器中的全部數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量大的ONUs可能會(huì)獨(dú)占全部帶寬。為了避免這種壟斷情況發(fā)生，可以設(shè)定一個(gè)每次發(fā)送數(shù)據(jù)量的最大限額。這樣，OLT發(fā)送許可消息時(shí)可以使用這一最大限額。因此，每個(gè)ONU將被授權(quán)發(fā)送上個(gè)周期請(qǐng)求發(fā)送的緩沖器中不大于最大限度的數(shù)據(jù)量。這一最大限度可以為固定值。例如固定最大限度值可以基于每個(gè)ONU的服務(wù)水平協(xié)議來(lái)確定。另一種方案中，這一最大限度可以為動(dòng)態(tài)值。例如，動(dòng)態(tài)最大限度值可以根據(jù)平均網(wǎng)絡(luò)流量確定。
在典型實(shí)施例中許可消息與請(qǐng)求消息被嵌入以太網(wǎng)幀之間或在使用出口序列的以太網(wǎng)幀之中。在以太網(wǎng)絡(luò)IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)下，千兆以太網(wǎng)使用8至10位的編碼，就是說(shuō)在介質(zhì)上傳輸之前，每個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)被編為10位的編碼。然而，并非所有的10位編碼都能夠有效轉(zhuǎn)換為8位編碼。其中一個(gè)或多個(gè)無(wú)效的編碼可被選作出口編碼。一個(gè)許可消息或請(qǐng)求消息可以附于一個(gè)出口編碼。出口編碼用來(lái)通知接收單元許可消息或請(qǐng)求消息的出現(xiàn)。圖9所示為OLT204嵌入許可消息。以及一個(gè)傳輸中的以太網(wǎng)絡(luò)幀902。以太網(wǎng)絡(luò)幀的字節(jié)C的末端與發(fā)送許可消息904的傳輸時(shí)間tG同時(shí)。如一個(gè)嵌入以太網(wǎng)絡(luò)幀908所示，OLT在以太網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的字節(jié)C的末端插入一個(gè)出口編碼906和一個(gè)許可消息904。以類似的方式，一個(gè)請(qǐng)求消息也可以被ONU嵌入以太網(wǎng)幀之間或以太網(wǎng)幀之中。通過(guò)讀取出口編碼，接收單元將會(huì)識(shí)別控制序列的開始部分。然后在向標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接收器傳送其余接收到的數(shù)據(jù)之前，接收單元能夠提取控制消息，例如跟隨在出口編碼后的三(3)個(gè)字節(jié)。
OLT204發(fā)送的許可消息通過(guò)下面的公式進(jìn)行計(jì)劃。
其中Gj[i]-當(dāng)?shù)趈個(gè)(jth)許可將要向第i個(gè)(ith)ONU發(fā)出的時(shí)刻(注意Gj[i]+r[i]是第i個(gè)(ith)ONU發(fā)出的第j個(gè)(jth)請(qǐng)求被收到的時(shí)刻)r[i]-第i個(gè)(ith)ONU的往返時(shí)間(RTT)wj[i]-第i個(gè)(ith)ONU的第j個(gè)(jth)窗口大小Ru-傳輸速率(波特率)B-緩沖帶寬(μs)上述公式中括號(hào)里的上標(biāo)，通過(guò)下面公式來(lái)標(biāo)志ONU[x]＝(xMOD N)+1.
公式(1)中的上面一行表示發(fā)送去第i+1個(gè)ONU的許可消息是被這樣安排的這樣相應(yīng)的請(qǐng)求消息在第i個(gè)ONU發(fā)送窗口與緩沖時(shí)間結(jié)束之后到達(dá)。公式(1)中的下面一行表示許可消息不能在同一個(gè)ONU的上一個(gè)請(qǐng)求消息接收之前發(fā)送，就是說(shuō)發(fā)往同一ONU遞次的許可消息之間的間隔至少為此ONU的RTT。由于許可消息中需要上一請(qǐng)求消息中請(qǐng)求窗口大小的信息，所以這一要求是必須的。
從公式(1)可以看出，如果下面不等式成立的話，發(fā)往第i+1個(gè)ONU的許可消息，應(yīng)該在發(fā)往第i個(gè)ONU的許可消息之前發(fā)送。
r[i+1]>r[i]+Wj[i]Ru+B.--(2)]]>因此，許可消息的順序通常與請(qǐng)求消息的順序不同。在每個(gè)周期中，如果有的話，來(lái)自O(shè)NUs的請(qǐng)求消息與數(shù)據(jù)將按照相同的順序到達(dá)OLT。然而，由于許可消息是根據(jù)相應(yīng)的RTT與許可窗口的大小計(jì)劃的，所以每個(gè)周期中許可消息的順序可能不同。
由于每個(gè)周期中許可消息排列的順序是在許可消息的實(shí)際發(fā)送之前設(shè)定的，所以第i+1個(gè)ONU的許可消息排在第i個(gè)ONU的許可消息之前不成問(wèn)題。然而，使用公式(1)來(lái)排列許可消息可能會(huì)導(dǎo)致許可消息計(jì)劃發(fā)生沖突。沖突發(fā)生在當(dāng)不等式(2)左項(xiàng)與右項(xiàng)之差的絕對(duì)值小于許可消息的發(fā)送時(shí)間時(shí)。
光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)202的OLT204，用來(lái)通過(guò)重新排列當(dāng)前許可消息傳送計(jì)劃的方法，來(lái)解決許可消息計(jì)劃沖突問(wèn)題。圖10所示為OLT解決許可消息計(jì)劃沖突的操作。在步驟1002，ONUs206、208和210之一被OLT選中來(lái)安排一個(gè)許可消息的傳送時(shí)間。ONU的選擇可以通過(guò)固定的順序事先定義，或根據(jù)規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。接下來(lái)，在步驟1004，向所選ONU發(fā)送許可消息的傳送時(shí)間暫時(shí)用公式(1)計(jì)算。在步驟1006，再?zèng)Q定暫時(shí)計(jì)算的傳送時(shí)間與其它ONU已有的許可消息傳送時(shí)間是否沖突。
如果發(fā)生沖突，處理過(guò)程轉(zhuǎn)到步驟1008，在這里暫時(shí)計(jì)算的傳送時(shí)間被延遲，直到相沖突的許可消息發(fā)送時(shí)間結(jié)束。就是說(shuō)，向選中ONU發(fā)送許可消息的時(shí)間暫時(shí)安排到相沖突的許可消息發(fā)送完成時(shí)。當(dāng)向選中的ONU發(fā)送許可消息得到暫時(shí)安排后，處理過(guò)程返回到步驟1006，在這里再一次檢測(cè)暫時(shí)計(jì)算的傳送時(shí)間與其它ONU已有的許可消息傳送時(shí)間是否沖突。以這種方式，向選中的ONU發(fā)送許可消息的時(shí)間能夠得到暫時(shí)安排，直到?jīng)]有計(jì)劃沖突為止。
但是如果步驟1006沒(méi)有檢測(cè)到計(jì)劃沖突，處理過(guò)程轉(zhuǎn)到步驟1010，在這里為選定ONU暫時(shí)安排的最新傳送時(shí)間，最終被作為向選定ONU傳送許可消息的計(jì)劃傳送時(shí)間。然后處理過(guò)程回到步驟1002，在這里下一個(gè)ONU被選中，并為向這一ONU發(fā)送許可消息安排傳送時(shí)間。
使用這種方法解決許可消息計(jì)劃沖突的一種后果如示例中所示。本例中，當(dāng)前許可消息Gj[h]與計(jì)劃中的許可消息Gi[k]發(fā)生沖突。當(dāng)OLT204檢測(cè)到許可計(jì)劃沖突時(shí)，許可消息Gj[h]的發(fā)送將會(huì)被安排在許可消息Gi[k]發(fā)送完成后的時(shí)間。例如，假設(shè)傳輸速度為每秒鐘一千兆位，這樣每個(gè)許可消息的傳送時(shí)間為32ns。因此，許可消息Gj[h]最多會(huì)被延遲32ns。許可消息Gj[h]被安排在許可消息Gi[K]之后的事實(shí)，意味著在周期j中來(lái)自O(shè)NU-h的數(shù)據(jù)應(yīng)該在周期i中ONU-k的數(shù)據(jù)之后到達(dá)，無(wú)論是j＞i或者j＝i和[h]＞[k]同時(shí)成立。這樣，許可消息Gj[h]的延遲將會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)緩沖時(shí)間的增加。如果延遲的許可消息Gj[h]與其它許可消息發(fā)生沖突的話，這一緩沖時(shí)間可能會(huì)進(jìn)一步增加。在極端的情況下，許可消息Gj[h]最多可能與N-1個(gè)許可消息發(fā)生沖突，其中N為光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)202中ONUs的個(gè)數(shù)。在N＝16、緩沖時(shí)間為5μs的情況下，最大延遲時(shí)間為0.48μs，小于緩沖時(shí)間的10％。因?yàn)樵黾覱NUs的數(shù)目只會(huì)造成緩沖時(shí)間的增加，所以上述沖突解決方案的優(yōu)勢(shì)在于它不會(huì)引入任何N值引起的幅度問(wèn)題。
使用上述的循環(huán)檢測(cè)方式，OLT204的上行數(shù)據(jù)流通道利用率幾乎可以達(dá)到100％。然而，OLT的某些上行數(shù)據(jù)流通道帶寬會(huì)被嵌入到傳送數(shù)據(jù)之間的請(qǐng)求消息所占用。另外，不同ONUs的數(shù)據(jù)傳送之間的緩沖時(shí)間也會(huì)占用一些OLT上行數(shù)據(jù)流通道帶寬。緩沖時(shí)間中包括重新調(diào)整OLT接收器從不同距離的ONUs接收光學(xué)信號(hào)的靈敏度的時(shí)間(突發(fā)接收模式)。
光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)202的運(yùn)行過(guò)程中，一個(gè)或多個(gè)ONUs可能會(huì)由于故障或斷電而斷開連接。因此，在一實(shí)施例中，OLT204中設(shè)計(jì)了檢測(cè)未連接ONUs，并降低向未連接ONUs發(fā)送許可消息頻率的功能。參考圖11，以下將描述對(duì)斷開的ONUs的OLT檢測(cè)與循環(huán)過(guò)程。在步驟1102，從OLT向目標(biāo)ONU發(fā)送一個(gè)許可消息。接下來(lái)，在步驟1104，OLT等待目標(biāo)ONU的請(qǐng)求消息，直到特定時(shí)間間隔結(jié)束。如果在該時(shí)間間隔內(nèi)，接收到了目標(biāo)ONU的請(qǐng)求消息，而目標(biāo)ONU正常連接，這樣處理過(guò)程返回到步驟1102，在這里另一個(gè)許可消息在下一個(gè)循環(huán)周期中發(fā)送到目標(biāo)ONU。然而，在步驟1106，如果在特定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有接收到來(lái)自目標(biāo)ONU的請(qǐng)求消息，這個(gè)目標(biāo)ONU就會(huì)被認(rèn)為未連接。接下來(lái)在步驟1108，對(duì)未連接的ONU，跳過(guò)事先定義的循環(huán)周期個(gè)數(shù)。舉例來(lái)說(shuō)，事先定義的循環(huán)周期個(gè)數(shù)可以安排為對(duì)未連接的ONU每一分鐘只循環(huán)處理一次。然后處理過(guò)程返回到步驟1102，在這里另一個(gè)許可消息被發(fā)送到目標(biāo)ONU來(lái)檢測(cè)目標(biāo)ONU是否仍處于未連接狀態(tài)。如圖11中的處理流程所示，如果OLT從一個(gè)被標(biāo)記為未連接的ONU接收到一個(gè)請(qǐng)求消息，那么這一ONU就被標(biāo)記為活躍狀態(tài)，并加入下一循環(huán)周期的處理過(guò)程中。這一過(guò)程也可以在光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)冷啟動(dòng)時(shí)使用。
在本實(shí)施例中，向ONUs發(fā)送的許可消息通過(guò)下面的公式來(lái)安排 其中 上述公式(3)為修改后的公式(1)。由于可能包括有ONU重新定位等原因，對(duì)于未連接的ONU，其最后所知的RTT不能作為有效的RTT值來(lái)使用。公式(3)允許OLT安排向未知的RTT未連接的ONU發(fā)送許可消息。這樣公式(3)允許光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)202在某些ONUs的RTT未知時(shí)，使用隔行掃描的方式工作。
修改后的公式(3)保證了OLT204不會(huì)向未連接的ONU(含未知的RTT)發(fā)送許可消息，直到OLT接收到前一個(gè)ONU發(fā)送的完整消息。因此，來(lái)自未連接ONU突然激活的RTT值很小的數(shù)據(jù)不會(huì)與來(lái)自上一循環(huán)的ONU數(shù)據(jù)發(fā)生沖突。另外，即使未連接ONU仍然保持未連接狀態(tài)，OLT也能夠安排向下一個(gè)ONU發(fā)送許可消息(即保證OLT管線滿載)。這是由于來(lái)自未連接ONU的消息只能在設(shè)定時(shí)間內(nèi)接收，因此來(lái)自下一個(gè)ONU的數(shù)據(jù)能夠在設(shè)定時(shí)間結(jié)束后安全到達(dá)，而無(wú)論未連接ONU得到激活還是仍然處于未連接狀態(tài)。
使用交叉存取循環(huán)檢測(cè)方式工作的光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)202的一個(gè)好處在于不需要使用同步ONUs。另外不需要進(jìn)行長(zhǎng)途修正(距離/延遲修正)。而且，由于所有的安排與裁決均由OLT204完成，光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化方便實(shí)時(shí)的改變計(jì)劃安排，而不需要與ONUs協(xié)商并對(duì)新參數(shù)取得一致；由于ONUs受OLT發(fā)送的許可消息驅(qū)動(dòng)，ONUs也不需要同步轉(zhuǎn)換到新的設(shè)置。
本發(fā)明中，一種在光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)202中傳輸光學(xué)信號(hào)的方法如圖12所示。在步驟1202，通過(guò)圖11中介紹的冷啟動(dòng)過(guò)程，OLT204的處理器222在存儲(chǔ)器220中生成一個(gè)循環(huán)表。這一循環(huán)表中包括ONUs206，208和210中等待向OLT發(fā)送的當(dāng)前數(shù)據(jù)量信息。在步驟1204，許可消息的發(fā)送時(shí)間得到安排。接下來(lái)在步驟1206，根據(jù)安排的發(fā)送時(shí)間，許可消息被有選擇的發(fā)送到ONUs。每個(gè)許可消息用來(lái)指明相應(yīng)ONU授權(quán)向OLT發(fā)送的數(shù)據(jù)量。授權(quán)數(shù)據(jù)量根據(jù)循環(huán)表中的信息確定。在步驟1208，許可消息被ONUs接收。在步驟1210，根據(jù)許可消息，相應(yīng)的ONUs發(fā)送請(qǐng)求消息和等待發(fā)送的授權(quán)數(shù)據(jù)量。請(qǐng)求消息中包括關(guān)于相應(yīng)ONUs中當(dāng)前等待發(fā)送數(shù)據(jù)量的更新信息。接下來(lái)，在步驟1212，請(qǐng)求消息與授權(quán)數(shù)據(jù)量被OLT接收。在步驟1214，循環(huán)表被OLT處理器根據(jù)請(qǐng)求消息中的更新信息更新。在步驟1214之后，這一方法根據(jù)更新后的循環(huán)表，重復(fù)執(zhí)行步驟1204-1214。
權(quán)利要求
1.一種在光學(xué)網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)的方法包括生成一個(gè)包含當(dāng)前等待從多個(gè)遠(yuǎn)程終端傳輸?shù)街醒虢K端數(shù)據(jù)量信息的表格；有選擇性地傳輸許可消息到上述遠(yuǎn)程終端，每個(gè)許可消息代表從目標(biāo)遠(yuǎn)程終端傳輸允許數(shù)量的上述等待于上述目標(biāo)遠(yuǎn)程終端的數(shù)據(jù)的許可，上述許可的數(shù)量取決于包含在與目標(biāo)遠(yuǎn)程終端有關(guān)的表中的信息；從上述遠(yuǎn)程終端接收授權(quán)的數(shù)據(jù)量以回應(yīng)上述許可消息，包括包含有當(dāng)前在遠(yuǎn)程終端等待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量的更新后的信息的請(qǐng)求消息；和使用上述包含從遠(yuǎn)程終端接收到的含有更新后信息的請(qǐng)求消息的表格。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，更新所述數(shù)據(jù)表的所述步驟包括從上述目標(biāo)遠(yuǎn)程終端的新記錄中減去一個(gè)值，該值對(duì)應(yīng)于從上述目標(biāo)遠(yuǎn)程終端傳送數(shù)據(jù)的實(shí)際數(shù)量，上述新記錄對(duì)應(yīng)于上述目標(biāo)遠(yuǎn)程終端發(fā)出的請(qǐng)求消息中所包含的更新信息。
3.如權(quán)利要求1所述的方法還包括計(jì)劃上述許可消息傳輸時(shí)間的步驟，從而使上述遠(yuǎn)程終端的所述數(shù)據(jù)和所述更新信息在傳輸中沒(méi)有重疊，上述許可消息的上述傳輸時(shí)間充分的定義了所述請(qǐng)求消息在所述中央終端的接收時(shí)間。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述計(jì)劃上述傳輸時(shí)間的步驟包括計(jì)劃所述傳輸時(shí)間，這樣在所述中央終端接收到所述特定遠(yuǎn)程終端在先發(fā)送的請(qǐng)求消息之前，到此遠(yuǎn)程終端的許可消息不會(huì)被發(fā)送。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述計(jì)劃上述傳輸時(shí)間的步驟包括當(dāng)上述原始傳輸時(shí)間與不同許可消息的另一傳輸時(shí)間發(fā)生沖突時(shí)，對(duì)許可消息的原始傳輸時(shí)間重新計(jì)劃到新的傳輸時(shí)間。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述重新計(jì)劃步驟包括更改所述許可消息的所述原始傳輸時(shí)間，使重新計(jì)劃的傳輸時(shí)間在不同的許可消息傳送之后。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括檢測(cè)斷開的遠(yuǎn)程終端，和降低對(duì)所述斷開的遠(yuǎn)程終端傳送的許可消息的頻率。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述檢測(cè)斷開的遠(yuǎn)程終端的步驟包括在預(yù)定時(shí)間內(nèi)等待所述斷開遠(yuǎn)程終端對(duì)傳送到該斷開遠(yuǎn)程終端的許可消息的響應(yīng)。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在以太網(wǎng)幀間或上述以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)內(nèi)嵌入該許可消息，每條許可消息被嵌入在不被用于以太網(wǎng)編碼的以太網(wǎng)幀之后，上述編碼被用作出口編碼。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述選擇性的傳輸所述許可消息的步驟中，所述授權(quán)量小于預(yù)先定義的最大數(shù)量。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，上述光學(xué)網(wǎng)是一種無(wú)源光學(xué)網(wǎng)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，上述光學(xué)網(wǎng)是一種基于以太網(wǎng)的無(wú)源光學(xué)網(wǎng)。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，每條上述許可消息和上述請(qǐng)求消息均包括一個(gè)識(shí)別碼字段和一個(gè)窗口大小字段。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，每條上述許可消息的窗口大小字段定義了在一遠(yuǎn)程接收終端可傳輸?shù)氖跈?quán)數(shù)據(jù)量。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，每條上述請(qǐng)求消息的窗口大小字段定義了在一遠(yuǎn)程發(fā)送終端等待中央終端傳輸?shù)漠?dāng)前數(shù)據(jù)量。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，上述數(shù)據(jù)表還包括在所述中央終端和遠(yuǎn)程終端之間有關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐禃r(shí)間信息。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括計(jì)算到上述遠(yuǎn)程終端的當(dāng)前往返時(shí)間，包括監(jiān)視中央終端發(fā)出的上述許可消息的傳送時(shí)間和遠(yuǎn)程終端發(fā)出的相應(yīng)授權(quán)數(shù)據(jù)量的接收時(shí)間；和根據(jù)計(jì)算出的當(dāng)前往返時(shí)間來(lái)更新數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐禃r(shí)間信息。
18.一種在單點(diǎn)到多點(diǎn)光學(xué)網(wǎng)中傳輸光信號(hào)的方法包括生成一個(gè)數(shù)據(jù)表，此表包含當(dāng)前從多個(gè)遠(yuǎn)程終端傳輸?shù)街醒虢K端的等待數(shù)據(jù)量；傳輸從中央終端到第一遠(yuǎn)程終端的第一許可消息，此第一許可消息代表許可從此第一遠(yuǎn)程終端傳輸一特定數(shù)量的等待于該第一遠(yuǎn)程終端的數(shù)據(jù)，所述特定數(shù)據(jù)量取決于所述表格中含所述第一遠(yuǎn)程終端的記錄；響應(yīng)所述第一許可消息，在所述中央終端接收從所述第一遠(yuǎn)程終端傳送的所述特定量的數(shù)據(jù)，包括了含有更新后的當(dāng)所述第一請(qǐng)求消息發(fā)出時(shí)，在所述第一遠(yuǎn)程終端等待的當(dāng)前數(shù)據(jù)量信息的第一請(qǐng)求消息；根據(jù)所接收的來(lái)自所述第一遠(yuǎn)程終端的所述第一請(qǐng)求消息所含更新信息來(lái)更新數(shù)據(jù)表。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括從所述中央終端傳送第二許可消息到第二遠(yuǎn)程終端；在上述中央終端接收從所述第二遠(yuǎn)程終端發(fā)送的授權(quán)數(shù)量的數(shù)據(jù)，包括含有更新信息的第二請(qǐng)求消息，此更新信息包含當(dāng)?shù)诙?qǐng)求消息被發(fā)送時(shí)在所述第二遠(yuǎn)程終端等待發(fā)送的數(shù)據(jù)量；使用接收到的從所述第二遠(yuǎn)程終端發(fā)出的包含有所述第二請(qǐng)求消息的更新信息來(lái)更新數(shù)據(jù)表。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括安排上述第一和第二許可消息的傳輸時(shí)間的步驟，這樣在傳輸過(guò)程中從所述第一遠(yuǎn)程終端發(fā)出的所述數(shù)據(jù)和所述第一請(qǐng)求消息不會(huì)與從所述第二遠(yuǎn)程終端發(fā)出的所述數(shù)據(jù)和所述第二請(qǐng)求消息發(fā)生沖突，所述第一和第二許可消息的傳輸時(shí)間充分定義了在所述中央終端所述第一和第二請(qǐng)求消息的接收時(shí)間。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述制定傳輸時(shí)間的步驟包括制定所述傳輸時(shí)間，使所述第一遠(yuǎn)程終端的所述第一許可消息在所述中央終端接收到發(fā)自所述第一遠(yuǎn)程終端的上一請(qǐng)求消息之前不被傳送。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述制定所述傳輸時(shí)間的步驟包括當(dāng)原始傳輸時(shí)間與不同許可消息的其它傳輸時(shí)間發(fā)生沖突時(shí)，重新計(jì)劃第一條許可消息的原始傳輸時(shí)間為新的傳輸時(shí)間。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述重新計(jì)劃步驟包括，重新計(jì)劃所述第一許可消息的所述原始傳輸時(shí)間，使所述重新計(jì)劃的傳輸時(shí)間在所述不同許可消息發(fā)送之后。
24.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括檢測(cè)斷開的遠(yuǎn)程終端，和降低對(duì)所述斷開的遠(yuǎn)程終端發(fā)送許可消息的頻率。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述檢測(cè)所述斷開的遠(yuǎn)程終端的步驟包括在預(yù)先定義的時(shí)間內(nèi)等待所述斷開的遠(yuǎn)程終端對(duì)該斷開的遠(yuǎn)程終端發(fā)送的許可消息的響應(yīng)。
26.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述更新所述數(shù)據(jù)表的步驟包括從所述第一遠(yuǎn)程終端的新記錄中減去一個(gè)值，此值對(duì)應(yīng)于從所述第一遠(yuǎn)程終端所傳輸?shù)膶?shí)際數(shù)據(jù)量，所述新記錄對(duì)應(yīng)于從所述第一遠(yuǎn)程終端發(fā)出的所述第一請(qǐng)求消息中所包含的更新信息。
27.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括由在以太網(wǎng)幀之間或內(nèi)部嵌入所述第一許可消息的步驟，上述第一許可消息被嵌入在不被用于以太網(wǎng)編碼的以太網(wǎng)幀之后，上述編碼被用作出口編碼。
28.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述傳送第一許可消息的所述步驟中的所述特定數(shù)據(jù)量小于預(yù)先定義的最大值。
29.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的光學(xué)網(wǎng)是一種基于以太網(wǎng)的無(wú)源光學(xué)網(wǎng)。
30.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述數(shù)據(jù)表還包括數(shù)據(jù)在上述中央終端和遠(yuǎn)程終端傳輸?shù)耐禃r(shí)間信息。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，還包括計(jì)算達(dá)到所述第一遠(yuǎn)程終端的當(dāng)前往返時(shí)間，包括監(jiān)視所述中央終端發(fā)出的與上述許可消息有關(guān)的傳送時(shí)間和所述遠(yuǎn)程終端接收到的與所述特定數(shù)據(jù)量有關(guān)的接收時(shí)間；使用計(jì)算出的當(dāng)前往返時(shí)間，更新所述第一個(gè)遠(yuǎn)程終端的數(shù)據(jù)傳輸往返時(shí)間信息。
32.一個(gè)單點(diǎn)到多點(diǎn)光學(xué)網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)遠(yuǎn)程終端接收和發(fā)送光學(xué)數(shù)據(jù)，每個(gè)遠(yuǎn)程終端設(shè)置為當(dāng)該遠(yuǎn)程終端接收一條許可消息，發(fā)送一條請(qǐng)求消息，以及等待于該遠(yuǎn)程終端的所授權(quán)數(shù)量的數(shù)據(jù)，上述請(qǐng)求消息包括更新后的在所述遠(yuǎn)程終端等待發(fā)送的數(shù)據(jù)量信息，上述許可消息包括指出授權(quán)傳送的數(shù)據(jù)量的信息；一個(gè)中央終端通過(guò)光學(xué)方法連接上述遠(yuǎn)程終端來(lái)發(fā)送和接收光學(xué)數(shù)據(jù)，上述中央終端包含存儲(chǔ)器中包括一張表，此表中包含等待從所述遠(yuǎn)程終端傳送到所述中央終端的數(shù)據(jù)大小的最新信息；一個(gè)處理器被設(shè)置為根據(jù)上述表中包含的最新信息，有選擇性的發(fā)送許可消息到上述遠(yuǎn)程終端，指示遠(yuǎn)程接收終端發(fā)送授權(quán)數(shù)量的數(shù)據(jù)；上述處理器可進(jìn)一步設(shè)置為接收來(lái)自所述遠(yuǎn)程終端響應(yīng)所述許可消息的請(qǐng)求消息，同時(shí)根據(jù)所述請(qǐng)求消息中包含的最新信息來(lái)更新所述存儲(chǔ)器中的所述數(shù)據(jù)表。
33.如權(quán)利要求32所述的網(wǎng)絡(luò)，其中，上述中央終端的處理器在存儲(chǔ)器中通過(guò)從已發(fā)送請(qǐng)求消息到中央終端的所選遠(yuǎn)程終端的新記錄中減去一個(gè)值來(lái)更新數(shù)據(jù)表，此值對(duì)應(yīng)于實(shí)際從該所選遠(yuǎn)程終端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)數(shù)量，上述新記錄對(duì)應(yīng)于包含在所述請(qǐng)求消息中的更新信息。
34.如權(quán)利要求32所述的網(wǎng)絡(luò)，其中，上述中央終端的處理器可進(jìn)一步設(shè)置為制定所述許可消息的傳送時(shí)間，這樣從上述遠(yuǎn)程終端發(fā)送的數(shù)據(jù)和請(qǐng)求消息在傳送過(guò)程中不發(fā)生重疊，所述許可消息的傳送時(shí)間充分定義了在所述中央終端接收所述請(qǐng)求消息的時(shí)間。
35.如權(quán)利要求34所述的網(wǎng)絡(luò)，其中，上述中央終端的處理器可進(jìn)一步設(shè)置來(lái)制定所述許可消息的傳送時(shí)間，這樣在某一特定遠(yuǎn)程終端發(fā)出的前一條請(qǐng)求消息未被所述中央終端接收之前，到此特定遠(yuǎn)程終端的所述許可消息將不被傳送。
36.如權(quán)利要求34所述的網(wǎng)絡(luò)，其中，上述中央終端的處理器可進(jìn)一步設(shè)置成當(dāng)此傳輸時(shí)間與不同許可消息的另一個(gè)傳輸時(shí)間發(fā)生沖突時(shí)，可調(diào)整特定許可消息的原始傳輸時(shí)間為新的傳輸時(shí)間。
37.如權(quán)利要求32所述的網(wǎng)絡(luò)，其中，所述中央終端的處理器可設(shè)置為通過(guò)識(shí)別所述遠(yuǎn)程終端在短暫時(shí)期內(nèi)沒(méi)有對(duì)所述許可消息做出響應(yīng)來(lái)監(jiān)測(cè)斷開的遠(yuǎn)程終端。
38.如權(quán)利要求37所述的網(wǎng)絡(luò)，其中，所述中央終端的處理器可設(shè)置為能減小發(fā)送到所述斷開的遠(yuǎn)程終端的許可消息的頻率。
39.如權(quán)利要求32所述的網(wǎng)絡(luò)，其中，所述中央終端的處理器可設(shè)置為能在以太網(wǎng)幀之間或幀內(nèi)嵌入上述許可消息，每條許可消息被嵌入在以太網(wǎng)幀中一個(gè)不被用于以太網(wǎng)編碼的代碼之后，上述代碼被用作出口代碼。
40.如權(quán)利要求32所述的網(wǎng)絡(luò)，其中，所述中央終端的處理器可設(shè)置為能生成上述許可消息，遠(yuǎn)程接收終端所發(fā)送的所授權(quán)數(shù)據(jù)量小于預(yù)先制定的最大量。
41.如權(quán)利要求32所述的網(wǎng)絡(luò)，其中，上述單點(diǎn)到多點(diǎn)的光學(xué)網(wǎng)是一種基于以太網(wǎng)的無(wú)源光學(xué)網(wǎng)。
42.如權(quán)利要求32所述的網(wǎng)絡(luò)，其中，所述存儲(chǔ)器中的所述數(shù)據(jù)表進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)在所述中央終端和所述遠(yuǎn)程終端間傳送的往返時(shí)間信息。
43.如權(quán)利要求42所述的網(wǎng)絡(luò)，其中，所述處理器被設(shè)置為可計(jì)算所述遠(yuǎn)程終端的當(dāng)前往返時(shí)間，這是通過(guò)監(jiān)視所述中央終端發(fā)送許可消息相關(guān)的傳送時(shí)間和所述遠(yuǎn)程終端發(fā)出的請(qǐng)求消息的接收時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)的，并能使用計(jì)算的當(dāng)前往返時(shí)間去更新所述往返時(shí)間的信息。
全文摘要
一種光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)和在網(wǎng)絡(luò)中使用交叉存取循環(huán)方式傳輸光學(xué)信號(hào)來(lái)有效使用網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有帶寬的方法。通過(guò)使用交叉存取循環(huán)方式，網(wǎng)絡(luò)的中央終端能夠根據(jù)遠(yuǎn)程終端的等待向OLT傳送的數(shù)據(jù)量，動(dòng)態(tài)分配網(wǎng)絡(luò)中遠(yuǎn)程終端向中央終端傳送數(shù)據(jù)的上行數(shù)據(jù)流帶寬。在一實(shí)施例中，光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)是基于無(wú)源光學(xué)網(wǎng)絡(luò)PON技術(shù)構(gòu)建。在另一實(shí)施例中，光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)使用以太網(wǎng)絡(luò)協(xié)議把數(shù)據(jù)在以太網(wǎng)幀包裝后傳輸。因此，在這些實(shí)施例中，光學(xué)接入網(wǎng)絡(luò)包括所有與PON技術(shù)和/或以太網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有關(guān)的優(yōu)點(diǎn)。另外，由于上行數(shù)據(jù)流帶寬為按需分配，所以由于傳輸時(shí)隙不能得到充分利用而導(dǎo)致的帶寬損失能夠得到有效消除。
文檔編號(hào)H04B10/00GK1518817SQ02803428
公開日2004年8月4日 申請(qǐng)日期2002年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月12日
發(fā)明者格倫·克雷默, 格里·珀薩文特, 格倫 克雷默, 珀薩文特 申請(qǐng)人:艾勞普提克公司