ATM无源光网络测距时带宽补偿的实现方法

本发明涉及ATM无源光网络测距时带宽补偿技术，尤指一种能在ATM 无源光网络光线路终端(OLT)与光网络单元(ONU)之间测距的同时，补 偿由于测距引起的带宽损失的方法。

由于网络化时代的到来，各种功能日益强大的通信网络飞速发展以满 足人们与日俱增的需求，ATM无源光网络(APON)就是其中之一，其不 仅可以灵活地提供宽带多媒体业务，而且允许接入网中的多个用户共享整 个带宽。

在APON系统中，由于各个用户端ONU到局端OLT的逻辑距离不同， 可能会导致由不同ONU到达OLT的数据相位各不相同，结果造成各个ONU 到达OLT的数据冲突，引起数据丢失。为保证各个ONU在逻辑距离上保 持相同，使每个用户的数据按照一定相位不冲突地接入局端，便采用测距 的方法测量并调整OLT和ONU之间的逻辑距离。

在测距过程中，OLT需要打开一个一定大小的测距窗口，该测距窗口 实际就是将线路的某一段带宽屏蔽掉，以便被测ONU向OLT发的测距物 理层操作管理维护(PLOAM)信元能够出现在该段屏蔽区段内而不受其 它数据的影响，在OLT的TC层抓到所需的信元后即结束测距，进而通过 延时计算出ONU与OLT之间的距离并加以调整。也就是说，在测距过程 中会有一部分固定带宽在一段时间内被占用，如此就会影响那些对时延和 抖动敏感的业务。而且，如果一个ONU地固定带宽越大，其由于测距而 引起的固定带宽损失也就越多，那么在频繁测距的情况下，就会对业务造 成一定的影响，损伤业务质量(QOS)。

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种ATM无源光网络测距时带 宽补偿的实现方法，使得测距引起的业务QOS损伤降至最低，从而最大程 度的保证业务QOS，同时也保护用户的利益。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种ATM无源光网络测距时带宽补偿的实现方法，关键在于该方法至少 包括以下的步骤：

a.光线路终端(OLT)根据正常工作的光网络单元(ONU)带宽分配时 应有的固定带宽计算出因开测距窗口所损失带宽的大小；

b.光网络单元(ONU)将损失的带宽申请加入到动态带宽申请队列中；

c.在带宽二次分配时，由光线路终端(OLT)重新将空闲带宽分配给 该部分损失带宽的光网络单元(ONU)。

其中，所述的动态带宽申请队列为优先级最高的恒定比特率(CBR) 业务动态带宽申请队列。

该损失带宽大小的计算首先是由光线路终端(OLT)统计出因开测距窗 口所淹没的数据许可个数，然后根据带宽分配时每个许可占用的固定带宽计算 出损失带宽。

由上述方案可以看出，本发明所提供的ATM无源光网络测距时带宽补 偿的实现方法，在测距实现过程中加入了带宽补偿的处理。由于测距过程会因 为开测距窗口损失一定的固定带宽，本发明正是将被测距窗口淹没的数据插入 动态带宽申请的最高优先级队列中，在带宽二次分配时，重新给其分配带宽， 使这些数据有机会发送，以减小测距过程对业务的影响，使业务QOS的损 伤降至最低，从而达到提高业务服务质量和保护用户利益的目的。

有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下：

图1为未进行带宽补偿时的ONU固定带宽分布示意图；

图2为固定带宽补偿方案示意图；

图3为本发明中带宽补偿操作的示意图；

图4为本发明带宽补偿方法实现的流程图；

图5为进行带宽补偿后的ONU固定带宽分布示意图。

在APON系统中，由于存在系统扩容，即冷ONU加入系统；以及离 线的ONU重新加入系统，即热ONU加入系统，这两种情况下，APON系 统都需要对ONU测距，因此测距是不可避免的。而对任何一个ONU的测 距都会影响其他正常ONU的固定带宽，因为只要测距，线路上就会有相 应的测距窗口出现，在该测距窗口内其他正常的ONU将损失其固定带宽， 如图1所示，当ONU处于正常工作状态时，其固定带宽除非是系统对其 进行修改是不会改变的，也就是说是一个常量。但是由于测距的影响，在 窗口期间ONU的固定带宽会损失，而且如果没有任何补偿，就会出现图1 所示的带宽空隙。该带宽空隙使用户的固定带宽出现了瞬间丢失，如此， 一方面会直接影响用户的固定带宽瞬间减少；另一方面也会间接对业务的 QoS产生影响，因为在开窗口期间，OLT不向ONU下发任何数据许可， 致使ONU在该段时间内不能向OLT接入数据。

为此，本发明提出了一种带宽补偿方法来解决上述问题，其基本思路 就是：将由于测距引起的带宽损失进行统计，并把损失的带宽放到该ONU 的动态带宽申请的最高优先级队列中，即通过动态带宽分配的方法将这部 分损失的带宽加以补偿。如图2所示，图2是一个正常运行ONU固定带 宽补偿方法的示意图，它显示了统计带宽损失和将损失带宽计入动态申请 队列的过程。如果APON系统中存在多个正常运行的ONU，那么同理， 所有正常运行的ONU由于测距引起的固定带宽损失都可以被统计出来， 并放到相应的ONU最高级动态申请队列中。

以具体的传输帧为例，配合图3所示可进一步详细说明该固定带宽补 偿方法的实现过程。由于APON系统中的动态带宽分配是采用两次分配带 宽的方法，所谓两次分配带宽就是OLT先按基准带宽将带宽分配给ONU， 此时如有空闲许可位置，再将空闲许可位置按带宽申请队列优先级从高到 低的顺序依次分配给相应的ONU，有关带宽二次分配的详细内容已另案申 请。因此，本发明可利用二次分配带宽的机会，对在测距中损失的固定带 宽加以补偿。如图3所示，上行帧10中带有填充线的时隙为开测距窗口 而占用的固定带宽，OLT计算出损失的该部分固定带宽的大小，在带宽二 次分配时，将该部分带宽加入到优先级最高的CBR业务动态带宽申请队 列中，由OLT重新将空闲带宽分配给该部分ONU，以使ONU能够传输 其数据，如此进行带宽补偿，可将测距引起的业务QOS的损伤降低到最 小，从而最大程度的保证业务QOS，同时也保护用户的利益。

综上所述，本发明方法的具体实现至少包括以下几个步骤，如图4所 示：

1)首先，OLT计算出所损失带宽的大小。OLT查出在测距过程中有 多少个下行数据许可被测距窗口所淹没，即可计算出由于打开测距窗口而 引起正常工作的ONU一次分配的固定带宽损失。因为ONU的带宽是以该 ONU数据许可的形式体现的，所以将由于开测距窗口而淹没的数据许可的 个数简单加以统计，就马上可以知道损失带宽的数量。如图2所示，阴影 部分为测距窗口，其中的三个Data就是被淹没的数据许可，OLT将被淹 没数据许可的个数累加到该ONU的最高级动态带宽申请优先级队列中。 这样，OLT就可以通过统计测距窗口内某正常运行ONU被淹没的数据许 可的个数得到损失带宽的准确数据。该方法可以简单而准确地得到各个正 常运行ONU由于测距造成的带宽损失，便于实现。

2)ONU将损失的带宽申请加入到优先级最高的CBR业务动态带宽 申请队列中。如图3中有三个数据许可被测距窗口淹没，则它们被插入到 该ONU的动态带宽申请最高优先级队列一CBR业务动态带宽申请队列中。 一般APON系统支持四种优先级的业务：实时可变比特率(rt-VBR)、非 实时可变比特率(nrt-VBR)、未指定比特率(UBR)以及CBR业务，由 于CBR业务对实时性要求高，因此其优先级最高，将损失带宽的申请放 入该队列中，可使损失带宽尽快得到补偿。

3)在带宽二次分配时，由OLT重新将空闲带宽分配给该部分损失带 宽的ONU，以使ONU能够传输其数据，从而使带宽得以补偿。

图5给出了经过带宽补偿后，ONU的固定带宽分布。从图5中可以 看出，经过带宽补偿后由于测距引起的固定带宽损失通过动态带宽的形式 得到了补偿。在平均意义上来讲，ONU的固定带宽没有损失，只是出现了 一定的波动，这是由测距引起的，是不可避免的。

一般情况下，ONU的固定带宽是为了满足CBR等实时性要求较高业 务的需要，而这些业务对QoS的要求也较高，带宽的满足程度是影响业务 QoS的一个重要原因。另一方面，固定带宽通常都是用户付出一定的费用 购买的，无论用户是否有业务需求，从保护用户利益的角度来讲，都应该 满足用户固定带宽的需求。

故此，本发明的方法令OLT侧根据带宽的实际占用情况和动态带宽 分配算法将损失的固定带宽加以补偿，既降低或消除了测距对业务QoS引 起的损伤，同时又保护了用户的利益。