一種最大化網(wǎng)絡(luò)編碼效益的siepon節(jié)能調(diào)度方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)（NC）的服務(wù)互通以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（SIEPON）節(jié)能調(diào)度機(jī)制。該節(jié)能調(diào)度機(jī)制通過(guò)面向最新的EPON標(biāo)準(zhǔn)草案-SIEPON，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了在OLT和ONU兩端的節(jié)能，此外，在該節(jié)能調(diào)度機(jī)制中，充分考慮了雙向業(yè)務(wù)流量的情況，提出了一種OLT和ONU的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)可自適應(yīng)、周期性的開(kāi)啟和關(guān)閉的調(diào)度模式。
【專利說(shuō)明】-種最大化網(wǎng)絡(luò)編碼效益的SIEPON節(jié)能調(diào)度方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)（NC, Network Coding)的服務(wù)互通以太網(wǎng)無(wú) 源光網(wǎng)絡(luò)（SIEPON，Service Interoperability Ethernet Passive Optical Network)節(jié) 能調(diào)度機(jī)制。針對(duì)業(yè)務(wù)本地化趨勢(shì)以及EPON網(wǎng)絡(luò)節(jié)能減排的需求進(jìn)行相應(yīng)的資源分配和 光網(wǎng)絡(luò)單元（0NU，Optical Network Unit)休眠控制機(jī)制，屬于光纖接入網(wǎng)絡(luò)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 飛速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)需求對(duì)我國(guó)寬帶戰(zhàn)略的實(shí)施提出了諸多挑戰(zhàn)，隨著電信網(wǎng) 絡(luò)中高清電視（HDTV，High-Definition TV)、對(duì)等網(wǎng)絡(luò)（P2P，Peer-t〇-Peer)文件共享、3D (3Dimensional)交互游戲等新業(yè)務(wù)的出現(xiàn)和快速發(fā)展，寬帶接入網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)已逐漸出現(xiàn)本 地化趨勢(shì)，即業(yè)務(wù)的源和目的節(jié)點(diǎn)均為網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)。而NC技術(shù)是信息論的一個(gè)重要突 破，近年來(lái)已成為信息領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，其通過(guò)編碼節(jié)點(diǎn)對(duì)流經(jīng)它的不同信息流進(jìn)行編碼 組合縮短編碼節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包發(fā)送時(shí)間，因此，NC技術(shù)在寬帶接入網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)越來(lái)越 強(qiáng)。
[0003] 近年來(lái)已經(jīng)陸續(xù)出現(xiàn)了 NC技術(shù)在寬帶接入網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的相關(guān)研究成果，方向主 要集中在編碼技術(shù)的實(shí)現(xiàn)、性能評(píng)價(jià)以及PON中的節(jié)能技術(shù)研究上。Belzner等人首次提出 了 NC技術(shù)在PON中的應(yīng)用并通過(guò)仿真證明NC可以在擁塞情況下有效降低接入網(wǎng)內(nèi)部通信 的丟包率和排隊(duì)時(shí)延。Mi 11 er等人對(duì)EPON中的NC技術(shù)進(jìn)行了研究，提出了 NC技術(shù)不僅 可以在節(jié)點(diǎn)對(duì)之間進(jìn)行，也可以在任意多個(gè)形成循環(huán)的節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行。該研究通過(guò)仿真結(jié) 果表明，NC技術(shù)在EPON中可以提升最大50%的下行吞吐量。發(fā)明人對(duì)下一代PON中基于 NC的能源管理技術(shù)進(jìn)行了研究，對(duì)NC技術(shù)在EPON的應(yīng)用進(jìn)行了部分試驗(yàn)驗(yàn)證，并提出了基 于NC技術(shù)和下行帶寬預(yù)約機(jī)制的ONU精確睡眠控制機(jī)制（DBR-ASC，Downstream-Bandwidth Reservation-based Accurate ONU Sleep Control)。
[0004] 與此同時(shí)，關(guān)于PON的節(jié)能技術(shù)研究已引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。國(guó)內(nèi)著名 高校如北京郵電大學(xué)，以及各大通信企業(yè)，如烽火科技、華為、中興等對(duì)PON節(jié)能技術(shù)及相 關(guān)產(chǎn)品的研究也正積極進(jìn)行，并發(fā)表了多篇學(xué)術(shù)論文，申請(qǐng)了多項(xiàng)專利。國(guó)家自然科學(xué)基金 委員會(huì)和國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863)計(jì)劃也將下一代綠色網(wǎng)絡(luò)的研究列為資助項(xiàng)目。 其中，EPON技術(shù)以其諸多優(yōu)點(diǎn)已成為當(dāng)前主流的接入方式。針對(duì)EPON節(jié)能的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在 IEEE802. 3av工作組的建議中已明確提出要對(duì)ONU引入低能耗模式，并具體描述了 EPON中 休眠節(jié)能的基本原理。目前，EPON最新標(biāo)準(zhǔn)草案-SIEPON中提出了 EPON的能源管理系列 模塊，指明了將ONU休眠作為節(jié)能的關(guān)鍵技術(shù)，此外，還指明了 SIEPON中ONU的兩種休眠模 式、兩種休眠機(jī)制以及兩種休眠周期等。SIEPON可支持兩種ONU休眠節(jié)能機(jī)制，一種是光線 路終端（0LT，0ptical Line Terminal)驅(qū)動(dòng)機(jī)制，S卩ONU嚴(yán)格受OLT的控制，此時(shí)OLT必須 采用所有的活躍性監(jiān)測(cè)機(jī)制來(lái)控制每一時(shí)刻ONU的狀態(tài)；另一種是混合機(jī)制，S卩ONU休眠周 期是建立在OLT和ONU雙方同意的基礎(chǔ)之上，該機(jī)制允許ONU根據(jù)用戶的活躍性決定其是 否進(jìn)入休眠模式?；谏鲜鱿嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)外許多研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者也紛紛就EPON節(jié)能技術(shù) 展開(kāi)研究，如上行中心調(diào)度機(jī)制（UCS，Upstream Centric Scheduling)、下行中心調(diào)度機(jī)制 (DCS，Downstream Centric Scheduling)、實(shí)時(shí)休眠控制機(jī)制（JIT-SC，Just-In-Time Sleep Control)、休眠感知的MAC層協(xié)議以及休眠和周期性喚醒機(jī)制（SPW，Sleep and Periodic Wake-up)等。
[0005] 因此，針對(duì)接入網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)本地化趨勢(shì)以及接入網(wǎng)絡(luò)節(jié)能減排的需求，實(shí)現(xiàn)一種最 大化NC效益的SIEPON節(jié)能調(diào)度機(jī)制，可以有效提升網(wǎng)絡(luò)在節(jié)能效率、延遲以及吞吐量等數(shù) 據(jù)傳送性能方面的能力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 目前，基于NC技術(shù)或節(jié)能技術(shù)在SIEPON網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，主要存在以下缺點(diǎn)： 1.目前的NC技術(shù)以及EPON中ONU休眠節(jié)能調(diào)度機(jī)制都是在傳統(tǒng)EPON架構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn) 行的，并未適應(yīng)最新的EPON標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀，也就未能充分利用該標(biāo)準(zhǔn)的重要特征之一：統(tǒng)一 數(shù)據(jù)路徑單元，即EPON服務(wù)路由（ESP, EPON Service Path)。
[0007] 2.傳統(tǒng)的NC技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能是指在OLT端將多個(gè)數(shù)據(jù)包編碼為一個(gè)數(shù)據(jù)包從而實(shí) 現(xiàn)節(jié)能。同時(shí)，ONU休眠控制機(jī)制通過(guò)關(guān)閉物理層器件來(lái)實(shí)現(xiàn)在ONU端的節(jié)能。因此，無(wú)論 哪種節(jié)能方式都屬于EPON系統(tǒng)在單端節(jié)點(diǎn)處的節(jié)能。
[0008] 3.現(xiàn)有研究的ONU休眠模式大都遵從ITU-T G. 984中的快速休眠以及假寐模式， 未考慮上行或下行某一單向業(yè)務(wù)流量過(guò)大導(dǎo)致的對(duì)休眠周期的影響。
[0009] 鑒于此，本發(fā)明的主要目的是基于最新的EPON標(biāo)準(zhǔn)草案，提供一種可最大化NC效 益的SIEPON節(jié)能調(diào)度機(jī)制。該節(jié)能調(diào)度機(jī)制面向最新的EPON標(biāo)準(zhǔn)草案-SIEP0N，同時(shí)實(shí)現(xiàn) 了在OLT和ONU兩端的節(jié)能，此外，在該節(jié)能調(diào)度過(guò)程中，充分考慮了雙向業(yè)務(wù)流量的情況， 提出了一種OLT和ONU的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)自適應(yīng)、周期性的開(kāi)啟和關(guān)閉的調(diào)度模式。
[0010] 本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案： 一種最大化NC效益的EPON節(jié)能調(diào)度方法包括如下步驟： (1) 首先，在每一個(gè)輪詢周期內(nèi)，ONU將按照業(yè)務(wù)特性將所有的待編碼數(shù)據(jù)包和不需網(wǎng) 絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)包映射到ESP上，每一條ESP都需依次歷經(jīng)輸入功能模塊[I]、分類功能模塊 [C]、修正功能模塊[M]、維護(hù)/整形功能模塊[P/S]、交叉連接功能模塊[X]、隊(duì)列功能模塊 [Q]、調(diào)度功能模塊[S]以及輸出功能模塊[0]，在ESP的分類功能模塊[C]中根據(jù)編碼標(biāo)識(shí) 判斷是否需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼并通過(guò)請(qǐng)求控制信息REPORT將所有數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)至OLT ; (2) 其次，設(shè)定OLT和ONU在整個(gè)過(guò)程中保持同步；當(dāng)OLT監(jiān)測(cè)到有數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)，在 OLT的隊(duì)列功能模塊[Q]中對(duì)ONU之間需要進(jìn)行交互的數(shù)據(jù)包進(jìn)行異或編碼操作，設(shè)定編碼 操作時(shí)隊(duì)列中的等待延遲為一固定值； (3) 最后，OLT將數(shù)據(jù)包從ESP的模塊[Q]中取出，對(duì)于一個(gè)0NU，在每一個(gè)輪詢周期中 OLT在調(diào)度完所有非編碼包之后在調(diào)度功能模塊[S]中調(diào)度這些經(jīng)過(guò)編碼的數(shù)據(jù)包，通過(guò) 廣播相應(yīng)的授權(quán)信息GATE將已編碼信息告知0NU。
[0011] 進(jìn)一步地，授權(quán)信息GATE包含編碼包傳輸?shù)钠鹗紩r(shí)間以及編碼包的傳輸持續(xù)時(shí) 間，計(jì)算如下：在OLT中，當(dāng)?shù)竭_(dá)一個(gè)ONU的編碼包調(diào)度時(shí)，屬于該ONU的其它編碼包也將 優(yōu)先調(diào)度；因此，當(dāng)該ONU的第一個(gè)編碼包調(diào)度之后，就可以確定編碼數(shù)據(jù)包的傳輸起始時(shí) 間；當(dāng)最后一個(gè)發(fā)往該ONU的編碼包調(diào)度完成時(shí)，可獲得編碼包的傳輸結(jié)束時(shí)間。
[0012] 調(diào)度過(guò)程中實(shí)施NC和ONU休眠控制機(jī)制，在OLT端： 1) 對(duì)于給定的業(yè)務(wù)，若在任意輪詢周期內(nèi)某個(gè)ONU處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，令其它的ONU處 于休眠狀態(tài)； 2) 對(duì)于編碼包的傳輸，OLT優(yōu)先調(diào)度編碼包給處于運(yùn)行模式的ONU以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的節(jié) 能； 3) 進(jìn)行DBA計(jì)算，在每一輪詢周期中，當(dāng)且僅當(dāng)ONU在收到GATE控制信息或發(fā)送 REPORT控制信息時(shí)ONU開(kāi)始運(yùn)行，并且上述兩種信息傳輸后ONU需立即傳輸數(shù)據(jù)幀，其它時(shí) 間ONU關(guān)閉。
[0013] 在 ONU 端： 1) 下行方向上，一旦接收到GATE信息，ONU的接收機(jī)將進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)并且通過(guò)分析 GATE消息來(lái)確定傳輸?shù)某掷m(xù)時(shí)間，接收到所有數(shù)據(jù)包后，該ONU的接收機(jī)進(jìn)入一個(gè)確定的 休眠周期； 2) 上行方向上，當(dāng)ONU在所分配的時(shí)隙內(nèi)完成上行數(shù)據(jù)傳送后，生成REPORT信息并發(fā) 送至OLT ;之后，該ONU的發(fā)射機(jī)將返回至休眠狀態(tài)，當(dāng)指定的休眠周期結(jié)束后，該ONU的發(fā) 射機(jī)終止其休眠狀態(tài)； 3) 對(duì)于NC包的傳輸，ONU可以感知到其與其它ONU之間的包交換，若該ONU的第一個(gè) 數(shù)據(jù)包被檢測(cè)到，則所有發(fā)往該ONU的其它編碼包也被優(yōu)先調(diào)度。
[0014] 進(jìn)一步地，下行方向上，在OLT的ESP中[S]模塊通過(guò)服務(wù)受限的周期間插輪詢的 DBA方式為每個(gè)ONU計(jì)算下一個(gè)周期內(nèi)的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)隙，并通過(guò)GATE消息授權(quán)。上行方向 上，來(lái)自于ONU的REPORT信息攜帶了 ONU的ID以及相應(yīng)的請(qǐng)求帶寬的持續(xù)時(shí)間，為防止數(shù) 據(jù)傳輸在上行方向發(fā)生沖突，規(guī)定只有在輪詢周期中前一個(gè)ONU的數(shù)據(jù)包傳輸結(jié)束后才可 以傳輸REPORT信息；并且每個(gè)輪詢周期開(kāi)始時(shí)需要獲得ONU 7的REPORT信息。
[0015] 更進(jìn)一步地，OLT根據(jù)DBA精確計(jì)算控制信息以及數(shù)據(jù)包的發(fā)送時(shí)間，則ONU在不 需要發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包時(shí)可以獨(dú)立并周期性地關(guān)閉發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。
[0016] SIEPON的輪詢周期根據(jù)業(yè)務(wù)負(fù)載的變化而變化，由所有ONU的可利用上行帶寬以 及下行帶寬所決定。
[0017] 本申請(qǐng)的一種最大化NC效益的SIEPON節(jié)能調(diào)度機(jī)制，通過(guò)面向最新EPON標(biāo)準(zhǔn)草 案-SIEP0N，對(duì)NC過(guò)程中的編碼數(shù)據(jù)包和非編碼包按照一定的順序進(jìn)行了有效的調(diào)度，從 而實(shí)現(xiàn)OLT處的節(jié)能；此外，本發(fā)明通過(guò)擴(kuò)展SIEPON中發(fā)射模式Tx以及發(fā)射接收模式TRx， 使得OLT和ONU的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)都可以自適應(yīng)和周期性地開(kāi)啟和關(guān)閉以實(shí)現(xiàn)額外的能源 節(jié)省。所有ONU的運(yùn)行時(shí)間和休眠時(shí)間都可以通過(guò)動(dòng)態(tài)帶寬分配（DBA, Dynamic Bandwidth Allocation)來(lái)計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)ONU精確休眠控制的目的。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1是SIEPON的數(shù)據(jù)路由結(jié)構(gòu)； 圖2是本發(fā)明中基于NC的SIEPON中帶寬分配和數(shù)據(jù)包調(diào)度的示意圖；以及 圖3是本發(fā)明SIEPON中最大化NC效益的ONU休眠控制機(jī)制時(shí)隙分配圖。
[0019]

【具體實(shí)施方式】
[0020] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0021] 業(yè)務(wù)需要首先映射到ESP上，如圖1所示，每一條ESP都需依次歷經(jīng)輸入功能模塊
[I]、分類功能模塊[C]、修正功能模塊[M]、維護(hù)/整形功能模塊[P/S]、交叉連接功能模塊 [X]、隊(duì)列功能模塊[Q]、調(diào)度功能模塊[S]以及輸出功能模塊[0]。
[0022] 如無(wú)特殊說(shuō)明，本申請(qǐng)文件中的時(shí)間單位均為ms。
[0023] 本發(fā)明的最大化NC效益的EPON節(jié)能調(diào)度方法主要包括如下步驟： 1.基于NC的SIEPON中的帶寬分配和數(shù)據(jù)包調(diào)度，如圖2所示，具體包括： (1) 首先，在每一個(gè)輪詢周期內(nèi)，ONU將按照業(yè)務(wù)特性將所有的待編碼數(shù)據(jù)包和不需網(wǎng) 絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)包映射到ESP上，在ESP的分類功能模塊[C]中根據(jù)編碼標(biāo)識(shí)判斷是否需要 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼并通過(guò)請(qǐng)求控制信息REPORT將所有數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)至OLT ; (2) 其次，本發(fā)明設(shè)定OLT和ONU在整個(gè)過(guò)程中保持同步。當(dāng)OLT監(jiān)測(cè)到有數(shù)據(jù)包到達(dá) 時(shí)，在OLT的隊(duì)列功能模塊[Q]中對(duì)ONU之間需要進(jìn)行交互的數(shù)據(jù)包進(jìn)行異或編碼操作，此 處設(shè)定編碼操作時(shí)隊(duì)列中的等待延遲為一固定值； (3) 最后，OLT將數(shù)據(jù)包從ESP的模塊[Q]中取出，對(duì)于某0NU,.(i可取1~0NU的數(shù)目）， 在每一個(gè)輪詢周期中OLT在調(diào)度完所有非編碼包之后在調(diào)度功能模塊[S]中調(diào)度這些經(jīng)過(guò) 編碼的數(shù)據(jù)包，通過(guò)廣播相應(yīng)的授權(quán)信息GATE將已編碼信息告知0NU，此處的GATE信息包 含編碼包傳輸?shù)钠鹗紩r(shí)間以及編碼包的傳輸持續(xù)時(shí)間。具體如下： 在OLT中，當(dāng)?shù)竭_(dá)某ONUi的編碼包調(diào)度時(shí)，屬于該ONU的其它編碼包也將優(yōu)先調(diào) 度。因此，當(dāng)ONUi的第一個(gè)編碼包調(diào)度之后，就可以確定編碼數(shù)據(jù)包的傳輸起始時(shí)間 。同理，當(dāng)最后一個(gè)發(fā)往該ONUi的編碼包調(diào)度完成時(shí)，則可獲得編碼包的傳輸結(jié)束時(shí) 間 f。
[0024] 2.考慮了 NC和ONU休眠控制機(jī)制在SIEPON中的融合，如圖3所示。包括如下步 驟。
[0025] (I) OLT 端： 1)對(duì)于給定的業(yè)務(wù)，若在任意輪詢周期內(nèi)某個(gè)ONU處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，令其它的ONU處 于休眠狀態(tài)。
[0026] 2)對(duì)于編碼包的傳輸，OLT優(yōu)先調(diào)度編碼包給處于運(yùn)行模式的ONU以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步 的節(jié)能。
[0027] 3)進(jìn)行DBA計(jì)算。在每一輪詢周期中，當(dāng)且僅當(dāng)ONU在收到GATE控制信息或發(fā) 送REPORT控制信息時(shí)ONU開(kāi)始運(yùn)行，并且上述兩種信息傳輸后ONU需立即傳輸數(shù)據(jù)幀，其 它時(shí)間ONU關(guān)閉。
[0028] (2) ONU 端： 1)下行方向上，一旦接收到GATE信息，ONUi的接收機(jī)將進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)并且通過(guò)分析 GATE消息來(lái)確定傳輸?shù)某掷m(xù)時(shí)間，接收到所有數(shù)據(jù)包后，ONUi的接收機(jī)進(jìn)入一個(gè)確定的休 眠周期。
[0029] 2)上行方向上，當(dāng)ONUi在所分配的時(shí)隙內(nèi)完成上行數(shù)據(jù)傳送后，ONU i將生成 REPORT信息并發(fā)送至OLT。之后，ONUi的發(fā)射機(jī)將返回至休眠狀態(tài)，當(dāng)指定的休眠周期結(jié)束 后，ONUi的發(fā)射機(jī)終止其休眠狀態(tài)。
[0030] 3)對(duì)于NC包的傳輸，ONUi可以感知到其與其它ONU之間的包交換，如前所述，若 該ONU i的第一個(gè)數(shù)據(jù)包可以被檢測(cè)到，則所有發(fā)往ONUi的其它編碼包也將會(huì)被優(yōu)先調(diào)度。 當(dāng)上述調(diào)度過(guò)程結(jié)束后即可獲得編碼包的傳輸時(shí)間，即每個(gè)ONU都可以在屬于自己的時(shí)隙 內(nèi)接收編碼包。
[0031] 3. -種最大化NC效益的EPON節(jié)能調(diào)度機(jī)制的具體時(shí)隙計(jì)算，如圖2所示，包括： (I) GATE控制信息的時(shí)隙計(jì)算 下行方向上，在OLT的ESP中[S]模塊通過(guò)服務(wù)受限的周期間插輪詢的DBA方式為每 個(gè)ONU計(jì)算下一個(gè)周期內(nèi)的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)隙，并通過(guò)GATE消息授權(quán)。GATE消息承載了如下信 息：下一輪詢周期的GATE起始傳輸時(shí)間，下一個(gè)周期發(fā)往所有ONU的數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度，編碼數(shù)據(jù) 包的傳輸起始時(shí)間以及編碼包的傳輸結(jié)束時(shí)間&^，休眠起始時(shí)間以及休眠 結(jié)束時(shí)間。下一周期中ONU7以及其它第i個(gè)ONU的GATE消息的起始傳輸時(shí)間，如公 式1所示：

【權(quán)利要求】
1. 一種最大化NC效益的EPON節(jié)能調(diào)度方法，所述方法包括如下步驟： (1) 首先，在每一個(gè)輪詢周期內(nèi)，ONU將按照業(yè)務(wù)特性將所有的待編碼數(shù)據(jù)包和不需網(wǎng) 絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)包映射到ESP上，每一條ESP都需依次歷經(jīng)輸入功能模塊[I]、分類功能模塊 [C]、修正功能模塊[M]、維護(hù)/整形功能模塊[P/S]、交叉連接功能模塊[X]、隊(duì)列功能模塊 [Q]、調(diào)度功能模塊[S]以及輸出功能模塊[0]，在ESP的分類功能模塊[C]中根據(jù)編碼標(biāo)識(shí) 判斷是否需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼并通過(guò)請(qǐng)求控制信息REPORT將所有數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)至OLT; (2) 其次，設(shè)定OLT和ONU在整個(gè)過(guò)程中保持同步；當(dāng)OLT監(jiān)測(cè)到有數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)，在 OLT的隊(duì)列功能模塊[Q]中對(duì)ONU之間需要進(jìn)行交互的數(shù)據(jù)包進(jìn)行異或編碼操作，設(shè)定編碼 操作時(shí)隊(duì)列中的等待延遲為一固定值； (3) 最后，OLT將數(shù)據(jù)包從ESP的模塊[Q]中取出，對(duì)于一個(gè)0NU，在每一個(gè)輪詢周期中 OLT在調(diào)度完所有非編碼包之后在調(diào)度功能模塊[S]中調(diào)度這些經(jīng)過(guò)編碼的數(shù)據(jù)包，通過(guò) 廣播相應(yīng)的授權(quán)信息GATE將已編碼信息告知0NU。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述授權(quán)信息GATE包含編碼包傳輸?shù)钠鹗紩r(shí)間以及編 碼包的傳輸持續(xù)時(shí)間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，所述編碼包傳輸?shù)钠鹗紩r(shí)間以及編碼包的傳輸持續(xù)時(shí) 間計(jì)算如下：在OLT中，當(dāng)?shù)竭_(dá)一個(gè)ONU的編碼包調(diào)度時(shí)，屬于該ONU的其它編碼包也將優(yōu) 先調(diào)度；因此，當(dāng)該ONU的第一個(gè)編碼包調(diào)度之后，就可以確定編碼數(shù)據(jù)包的傳輸起始時(shí)間 ;當(dāng)最后一個(gè)發(fā)往該ONU的編碼包調(diào)度完成時(shí)，可獲得編碼包的傳輸結(jié)束時(shí)間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，調(diào)度過(guò)程中實(shí)施NC和ONU休眠控制機(jī)制，包括在OLT 端： 1) 對(duì)于給定的業(yè)務(wù)，若在任意輪詢周期內(nèi)某個(gè)ONU處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，令其它的ONU處于 休眠狀態(tài)； 2) 對(duì)于編碼包的傳輸，OLT優(yōu)先調(diào)度編碼包給處于運(yùn)行模式的ONU以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的節(jié) 能； 3) 進(jìn)行DBA計(jì)算，在每一輪詢周期中，當(dāng)且僅當(dāng)ONU在收到GATE控制信息或發(fā)送 REPORT控制信息時(shí)ONU開(kāi)始運(yùn)行，并且上述兩種信息傳輸后ONU需立即傳輸數(shù)據(jù)幀，其它時(shí) 間ONU關(guān)閉。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，調(diào)度過(guò)程中實(shí)施NC和ONU休眠控制機(jī)制，包括在ONU 端： 1) 下行方向上，一旦接收到GATE信息，ONU的接收機(jī)將進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)并且通過(guò)分析 GATE消息來(lái)確定傳輸?shù)某掷m(xù)時(shí)間，接收到所有數(shù)據(jù)包后，該ONU的接收機(jī)進(jìn)入一個(gè)確定的 休眠周期； 2) 上行方向上，當(dāng)ONU在所分配的時(shí)隙內(nèi)完成上行數(shù)據(jù)傳送后，生成REPORT信息并發(fā) 送至OLT;之后，該ONU的發(fā)射機(jī)將返回至休眠狀態(tài)，當(dāng)指定的休眠周期結(jié)束后，該ONU的發(fā) 射機(jī)終止其休眠狀態(tài)； 3) 對(duì)于NC包的傳輸，ONU可以感知到其與其它ONU之間的包交換，若該ONU的第一個(gè) 數(shù)據(jù)包被檢測(cè)到，則所有發(fā)往該ONU的其它編碼包也被優(yōu)先調(diào)度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，下行方向上，在OLT的ESP中[S]模塊通過(guò)服務(wù)受限 的周期間插輪詢的DBA方式為每個(gè)ONU計(jì)算下一個(gè)周期內(nèi)的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)隙，并通過(guò)GATE消 息授權(quán)，所述GATE消息承載了如下信息：下一輪詢周期的GATE起始傳輸時(shí)間，下一個(gè)周期 發(fā)往所有ONU的數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度，編碼數(shù)據(jù)包的傳輸起始時(shí)間以及編碼包的傳輸結(jié)束時(shí)間 ，休眠起始時(shí)間以及休眠結(jié)束時(shí)間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，下一周期中ONU7以及其它第i個(gè)ONU的GATE消息的 起始傳輸時(shí)間計(jì)算如下：
其中，?,是當(dāng)前輪詢周期中DBA的起始時(shí)間，7_是DBA的運(yùn)行持續(xù)時(shí)間，T1,代表傳輸GATE幀所需的持續(xù)時(shí)間，Tmjw是下一個(gè)輪詢周期ONUi的數(shù)據(jù)包傳輸持續(xù)時(shí)間。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，上行方向上，來(lái)自于ONU的REPORT信息攜帶了ONU的 ID以及相應(yīng)的請(qǐng)求帶寬的持續(xù)時(shí)間％^ ,為防止數(shù)據(jù)傳輸在上行方向發(fā)生沖突，規(guī)定只有 在輪詢周期中前一個(gè)ONU的數(shù)據(jù)包傳輸結(jié)束后才可以傳輸REPORT信息；并且每個(gè)輪詢周期 開(kāi)始時(shí)需要獲得ONU7的REPORT信息；ONU7以及其它第i個(gè)ONU的REPORT控制信息的傳輸 起始時(shí)間計(jì)算如下：
其中，代表OLT與ONU之間的傳輸持續(xù)時(shí)間，&^是上一輪詢周期中ONUn的REPORT 的傳輸起始時(shí)間，4代表傳輸REPORT幀所需的持續(xù)時(shí)間，是網(wǎng)絡(luò)中ONU的個(gè)數(shù)，代表 輪詢周期中前一個(gè)ONU的REPORT的傳輸起始時(shí)間。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，OLT根據(jù)DBA精確計(jì)算控制信息以及數(shù)據(jù)包的發(fā)送時(shí) 間，則ONU在不需要發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包時(shí)可以獨(dú)立并周期性地關(guān)閉發(fā)射機(jī)和接收機(jī)；下行 及上行方向的ONUi的數(shù)據(jù)包傳輸結(jié)束時(shí)間分別用Zfira和f來(lái)表示，計(jì)算如下：
其中，Zfw和if分別表示在DBA里下行方向上OLT發(fā)送以及上行方向上OLT接收到的 數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度Mii )，W為SIEPON中OLT和ONU之間的鏈路速率(Aii/rns) ; 7；和Ta分別是 ONU進(jìn)入休眠和進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的轉(zhuǎn)移時(shí)間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，SIEPON的輪詢周期A根據(jù)業(yè)務(wù)負(fù)載的變化而變化， 由所有ONU的可利用上行帶寬k+? -?以及下行帶寬心^+^ + %?^ +1-?所決 定，如下所示： r^eycle= maX(iSjt+ i I +iWji ~%?hfGjt+^<? + ^fiFjs + - ^〇) 其中，代表輪詢周期中第《個(gè)ONU的REPORT的傳輸起始時(shí)間，Ji代表傳輸REPORT幀所需的持續(xù)時(shí)間，7丨_代表第個(gè)ONU在當(dāng)前輪詢周期內(nèi)所有數(shù)據(jù)包的上行請(qǐng)求帶寬的 持續(xù)時(shí)間，是當(dāng)前輪詢周期中DBA的起始時(shí)間，?#￡；/3代表第/?個(gè)ONU的GATE消息的起始 傳輸時(shí)間，Te代表傳輸GATE幀所需的持續(xù)時(shí)間，是下一個(gè)輪詢周期第/7個(gè)ONU的數(shù)據(jù) 包傳輸持續(xù)時(shí)間，為網(wǎng)絡(luò)編碼包傳輸所需的持續(xù)時(shí)間。
【文檔編號(hào)】H04B10/07GK104320181SQ201410193243
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】劉心, 馮楠, 李文竹, 任丹萍, 趙繼軍 申請(qǐng)人:河北工程大學(xué)