專利名稱：異步轉(zhuǎn)移模式無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的部分反壓傳輸技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及異步轉(zhuǎn)移模式(ATM)通信系統(tǒng)，具體涉及利用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)的ATM通信系統(tǒng)。
在光纖到家(FTTH)/先纖到大樓(FTTB)的環(huán)境下，異步轉(zhuǎn)移模式-無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(ATM-PON)被認(rèn)為是解決光纖基接入網(wǎng)通信到終端用戶的一個(gè)有前途的方法。許多ATM-PON利用樹(shù)形布局，其中無(wú)源光分路器/合并器在下游方向提供廣播，而在上游方向提供合并。光分路器/合并器通常在上游方向耦合到單個(gè)光線路終端單元(OLT)和在下游方向耦合到多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)終端單元(ONT)，因此產(chǎn)生樹(shù)形布局。OLT提供光接入網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口，而ONT提供到光接入網(wǎng)的客戶側(cè)接口。因?yàn)閬?lái)自O(shè)NT的所有輸入ATM信元組合成一個(gè)信元流，通過(guò)光合并器路由到OLT；除非利用適當(dāng)?shù)念A(yù)防機(jī)構(gòu)，在來(lái)自不同ONT的上游(ONT到OLT)信元中就可能發(fā)生沖突。
利用授權(quán)分配技術(shù)以控制來(lái)自各個(gè)ONT的上游信元轉(zhuǎn)移，其中從OLT給ONT的允許授權(quán)是在特定的時(shí)隙發(fā)送一個(gè)上游信元。許多廠家和標(biāo)準(zhǔn)化組織所考慮的通用方法是per-QoS(服務(wù)質(zhì)量)級(jí)業(yè)務(wù)控制，其中給ONT中的每個(gè)QoS級(jí)提供一個(gè)隊(duì)列，簡(jiǎn)單的調(diào)度程序在各個(gè)隊(duì)列中提供優(yōu)先化的服務(wù)。一種現(xiàn)有技術(shù)ONT結(jié)構(gòu)包括ONT中有物理存儲(chǔ)器的兩個(gè)用戶網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)卡，配置成若干個(gè)隊(duì)列以適應(yīng)不同的服務(wù)級(jí)。一個(gè)典型的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列配置分配CBR(恒定比特率)業(yè)務(wù)給第一優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，分配實(shí)時(shí)VBR(可變比特率)業(yè)務(wù)給第二優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，分配非實(shí)時(shí)VBR業(yè)務(wù)給第三優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，分配ABR(現(xiàn)有的比特率)業(yè)務(wù)給第四優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，和分配UBR(未規(guī)定的比特率)給第五優(yōu)先級(jí)隊(duì)列。在接收到正常數(shù)據(jù)授權(quán)時(shí)，服務(wù)器掃描第一優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，并發(fā)送任何現(xiàn)有的信元。否則，服務(wù)器掃描下一個(gè)隊(duì)列，并重復(fù)掃描到第五優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，直至它找到待發(fā)送的信元。按照這種方法，可以保證具有較高優(yōu)先級(jí)的隊(duì)列在較低優(yōu)先級(jí)的隊(duì)列之前接收到服務(wù)。若僅僅利用具有這種優(yōu)先級(jí)隊(duì)列方案的數(shù)據(jù)授權(quán)，則可能發(fā)生所謂的饑餓效應(yīng)。例如，若出現(xiàn)任何非一致性的貪婪業(yè)務(wù)到達(dá)一個(gè)較高優(yōu)先級(jí)的隊(duì)列，則較低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的信元不能接收到適當(dāng)量的服務(wù)，即使它符合業(yè)務(wù)合同。為了避免這種饑餓效應(yīng)和提供適當(dāng)量的服務(wù)給較低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的信元，可以利用帶標(biāo)記的授權(quán)(它是特殊的數(shù)據(jù)授權(quán))。在從OLT接收到帶標(biāo)記的授權(quán)時(shí)，服務(wù)器開(kāi)始掃描各個(gè)隊(duì)列，例如，不是從第一優(yōu)先級(jí)隊(duì)列而是從第三優(yōu)先級(jí)隊(duì)列開(kāi)始掃描。
與ONT中這種per-QoS級(jí)業(yè)務(wù)控制有關(guān)的一個(gè)問(wèn)題是，當(dāng)多個(gè)UNI用于相同的ONT中時(shí)，在各個(gè)UNI(例如，以太網(wǎng)UNI)之間缺乏公平性保證。因?yàn)榫哂邢嗤琎oS級(jí)(例如，ABR和UBR)的所有輸入業(yè)務(wù)存儲(chǔ)在相同的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，且在沒(méi)有任何連接概念下由調(diào)度程序給以處理，可能會(huì)有這樣一種情況，當(dāng)其他終端用戶的業(yè)務(wù)率非常高時(shí)，一些終端用戶的業(yè)務(wù)不能得到有保證的服務(wù)量。所以，在ONT內(nèi)部應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)某種機(jī)構(gòu)，使相同ONT中各個(gè)以太網(wǎng)UNI之間獲得公平性。
基于上述ONT結(jié)構(gòu)和利用帶標(biāo)記授權(quán)以解決公平性問(wèn)題的一種技術(shù)，它有分配到不同優(yōu)先級(jí)隊(duì)列的兩個(gè)以太網(wǎng)UNI的業(yè)務(wù)流，即，一個(gè)分配到高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，另一個(gè)分配到低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列。利用兩種不同的授權(quán)以隔離兩個(gè)業(yè)務(wù)流，一種是正常數(shù)據(jù)授權(quán)，另一種是帶標(biāo)記授權(quán)。于是，OLT能夠直接控制相同ONT中具有不同授權(quán)的兩個(gè)以太網(wǎng)UNI，并在它們之間提供公平性。
這種二隊(duì)列方案有若干個(gè)缺點(diǎn)。例如，二隊(duì)列方案通常導(dǎo)致低效率和不對(duì)稱的利用帶寬。就是說(shuō)，與較高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列相關(guān)的業(yè)務(wù)流不能共享分配給其他業(yè)務(wù)流(即，帶標(biāo)記授權(quán))的帶寬，而較低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列的業(yè)務(wù)流能夠共享分配給較高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列的業(yè)務(wù)流(即，數(shù)據(jù)授權(quán))的帶寬。所以，浪費(fèi)了某些部分的帶寬。即使具有相同的授權(quán)率，實(shí)際發(fā)射的兩個(gè)業(yè)務(wù)流量可能是不同的，除非在接收到數(shù)據(jù)授權(quán)時(shí)，較高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中總是有信元。
另一個(gè)缺點(diǎn)是利用非標(biāo)準(zhǔn)化帶標(biāo)記授權(quán)。這種技術(shù)不能用于這樣的情況，一個(gè)廠家的ONT與不支持帶標(biāo)記授權(quán)的其他廠家OLT結(jié)合使用。最后，二隊(duì)列方案適合于差的縮放性。例如，二隊(duì)列方案能夠適用于一個(gè)ONT中兩個(gè)以太網(wǎng)UNI卡，其中每個(gè)以太網(wǎng)UNI可能僅有一個(gè)業(yè)務(wù)流，即，虛信道。然而，若一個(gè)ONT支持多于兩個(gè)以太網(wǎng)UNI卡，或每個(gè)以太網(wǎng)UNI卡能夠支持多于一個(gè)業(yè)務(wù)流，則二隊(duì)列方案不再適用。
對(duì)于用戶網(wǎng)接口(UNI)卡(例如，以太網(wǎng)UNI卡)或非恒定比特率源的其他網(wǎng)絡(luò)接口卡產(chǎn)生的業(yè)務(wù)，利用部分反壓(PBP)技術(shù)可以獲得ATM-PON中上游業(yè)務(wù)的高效傳輸和公平性保證。PBP技術(shù)利用優(yōu)先級(jí)隊(duì)列與客戶側(cè)接口裝置(例如，光網(wǎng)絡(luò)終端單元)的UNI卡之間反饋流控制機(jī)構(gòu)，可以獲得改進(jìn)的輸入業(yè)務(wù)的傳輸效率和公平性保證?；趤?lái)自接口裝置的反饋信息，動(dòng)態(tài)地控制UNI卡的峰值上游速率，其中隊(duì)列狀態(tài)監(jiān)測(cè)器觀察優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的業(yè)務(wù)電平。在達(dá)到優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中指定的閾值電平之后，狀態(tài)監(jiān)測(cè)器觸發(fā)UNI卡的上游輸出中速率控制器的激活。速率控制器減小UNI卡的峰值輸出到受控的峰值速率。一旦隊(duì)列電平減小到第二閾值電平以下時(shí)，狀態(tài)監(jiān)測(cè)器去激活速率控制器。
根據(jù)以下對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述并結(jié)合附圖可以獲得對(duì)本發(fā)明更完全的了解，相同的參考數(shù)字表示相同的單元，其中

圖1是配置成樹(shù)形拓?fù)涞腁TM無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)的典型實(shí)施例；圖2是用于無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的光線路終端單元(OLT)的典型方框圖；圖3是用于無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的光網(wǎng)絡(luò)終端單元(ONT)的典型方框圖；和圖4-5說(shuō)明按照本發(fā)明用于ONT內(nèi)部的部分反壓技術(shù)的使用。
在光纖到家(FTTH)/光纖到大樓(FTTB)的環(huán)境下，在與終端用戶通信的光纖基接入網(wǎng)中采用異步轉(zhuǎn)移模式-無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(ATM-PON)。圖1表示配置成基本樹(shù)形布局的ATM-PON 10。無(wú)源的光分路器/合并器12在上游方向耦合到單個(gè)光線路終端單元(OLT)14和在下游方向耦合到多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)終端單元(ONT)16。無(wú)源的光分路器/合并器12在下游方向提供廣播，而在上游方向提供合并。在圖1所示的典型ATM-PON中和按照ITU-T建議書G.983-1和983-1(部分的全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)(FSAN)建議)，OLT14提供光接入網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口，而ONT16提供到光接入網(wǎng)的客戶側(cè)接口。
參照?qǐng)D2，它表示典型OLT14的方框圖。OLT14通常經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化接口22(例如，VB5.x，V5.x，NNI)耦合到交換網(wǎng)絡(luò)20。在分配側(cè)24，OLT按照一致的要求，例如，比特率或功率預(yù)算，提供多個(gè)光接入。OLT14一般包括服務(wù)端口26，光配線網(wǎng)(ODN)接口28，和VP管理的MUX30，以及電源和操作，管理和維護(hù)功能32。可以理解，所示的組合并不排除OLT中的虛信道(VC)層功能。
一般地說(shuō)，服務(wù)端口26連接到網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)節(jié)點(diǎn)。服務(wù)端口插入ATM信元到上游同步數(shù)字系列(SDH)有效負(fù)荷和從下游SDH有效負(fù)荷中提取ATM信元。MUX 30在服務(wù)端口26與ODN接口28之間提供VP連接，給不同的VP分配不同的服務(wù)。利用VP的各個(gè)VC交換各種信息，例如，主目錄，信令，和OAM流。在ODN接口28中，PON線路終端處理光電子轉(zhuǎn)換過(guò)程。ODN接口28插入ATM信元到下游PON有效負(fù)荷和從上游PON有效負(fù)荷中提取ATM信元。
ATM-PON中的OLT14通過(guò)發(fā)出授權(quán)命令完全控制ONT中的上游業(yè)務(wù)。利用授權(quán)分配技術(shù)控制從ONT16到OLT14的上游信元傳遞。授權(quán)分配技術(shù)對(duì)于協(xié)調(diào)來(lái)自各個(gè)ONT的信元傳輸是必需的，因?yàn)樵诮o定的時(shí)隙，一個(gè)ONT不知道其他的ONT是否發(fā)射信元或不發(fā)射信元。應(yīng)該明白，在一個(gè)特定的時(shí)隙，給發(fā)送上游信元的ONT一個(gè)允許授權(quán)。授權(quán)是在下游物理層操作和維護(hù)(PLOAM)信元中傳遞的。當(dāng)目前的ITU建議書規(guī)定每個(gè)ONT一次有一個(gè)數(shù)據(jù)授權(quán)。由于每個(gè)ONT僅有一個(gè)數(shù)據(jù)授權(quán)，OLT控制上游業(yè)務(wù)不是基于每個(gè)連接而是基于每個(gè)ONT。理想的是，ONT依靠自己處理給它的每個(gè)連接，這就限定該ONT中每個(gè)連接排隊(duì)和調(diào)度方案的實(shí)施。然而，ATM-PON中主要關(guān)心的是系統(tǒng)的整體經(jīng)濟(jì)。在這個(gè)方面，由于部署了大量的ONT，大量ONT是經(jīng)濟(jì)的主要目標(biāo)，ONT的復(fù)雜排隊(duì)和調(diào)度方案就沒(méi)有實(shí)際意義。
圖3表示ONT16的典型功能方框圖。ONT16是有源裝置，它把內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)布線設(shè)備耦合到接入網(wǎng)。ONT16一般包括光配線網(wǎng)(ODN)接口40，用戶端口42，傳輸，服務(wù)和客戶復(fù)用(MUX)/分用功能44，以及電源和操作，管理和維護(hù)功能46。ODN接口40處理光電子轉(zhuǎn)換過(guò)程，其中ODN接口從下游PON有效負(fù)荷中提取ATM信元和基于從下游幀定時(shí)獲得的同步，插入ATM信元到上游PON有效負(fù)荷。如圖所示，復(fù)用器(MUX)44耦合和復(fù)用服務(wù)接口到ODN接口40。因?yàn)閮H僅合法的ATM信元可以傳輸通過(guò)MUX44，許多VP可以有效地共享分配的上游帶寬。應(yīng)當(dāng)明白，用戶端口42通過(guò)UNI連接到一個(gè)或多個(gè)終端用戶裝置，例如，計(jì)算機(jī)終端，LAN的集線器/網(wǎng)橋和/或視頻廣播電視。用戶端口42插入ATM信元到上游有效負(fù)荷和從下游有效負(fù)荷中提取ATM信元。
如在背景部分中所討論的，許多廠家的ONT16中per-QoS級(jí)業(yè)務(wù)控制的一個(gè)重要問(wèn)題是，在利用多個(gè)UNI時(shí)，相同ONT中各個(gè)以太網(wǎng)UNI卡之間缺乏公平性保證。因?yàn)橄嗤琎oS級(jí)(例如，ABR和UBR)的所有輸入業(yè)務(wù)存儲(chǔ)在相同的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中，且在沒(méi)有任何連接概念下由調(diào)度程序給以處理，可能會(huì)有這樣一種情況，當(dāng)其他終端用戶的業(yè)務(wù)率非常高時(shí)，一些終端用戶的業(yè)務(wù)不能得到有保證的服務(wù)量。
一種基于帶標(biāo)記授權(quán)以解決上述公平性問(wèn)題的技術(shù)，它有分配到不同優(yōu)先級(jí)隊(duì)列的兩個(gè)以太網(wǎng)UNI的業(yè)務(wù)流，即，一個(gè)給高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，另一個(gè)給低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列。利用兩種不同的授權(quán)以隔離兩個(gè)業(yè)務(wù)流，一種是正常數(shù)據(jù)授權(quán)，另一種是帶標(biāo)記授權(quán)。于是，OLT能夠直接控制相同ONT中具有不同授權(quán)的兩個(gè)以太網(wǎng)UNI，并在它們之間提供公平性。二隊(duì)列方法有若干個(gè)缺點(diǎn)，本發(fā)明的部分反壓分配技術(shù)可以克服這些缺點(diǎn)。
圖4-5表示按照本發(fā)明一個(gè)典型實(shí)施例的ONT50。如圖所示，ONT50耦合到N個(gè)用戶網(wǎng)接口(UNI)卡52，例如，以太網(wǎng)UNI卡。此處所用的術(shù)語(yǔ)以太網(wǎng)是指基于IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)的那些網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，它包括但不局限于10 base-5，10 base-2，10 base-T。然而，應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明可用于任何類型的VBR/UBR服務(wù)，并不局限于以太網(wǎng)。UNI卡52一般包括一個(gè)輸入端口和提供單個(gè)數(shù)字流的一個(gè)輸出端口，其中UNI卡52通過(guò)ONT50耦合用戶網(wǎng)及其相關(guān)的裝置到接入網(wǎng)。UNI卡52提供用戶網(wǎng)數(shù)據(jù)的適當(dāng)譯碼(例如，以太網(wǎng))到ONT。每個(gè)UNI卡52依次耦合到ONT50中單個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列56。本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員能夠理解，優(yōu)先級(jí)隊(duì)列56可以是任何類型的存儲(chǔ)元件，例如，程序控制的RAM或FIFO緩沖器，其作用是在接收到請(qǐng)求之后按順序存儲(chǔ)和輸出數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的情況下，優(yōu)先級(jí)隊(duì)列存儲(chǔ)指向上游的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，然后把它轉(zhuǎn)換成ATM信元格式。應(yīng)當(dāng)明白，優(yōu)先級(jí)隊(duì)列的(存儲(chǔ))容量一般是基于UNI卡的輸出率選取的，因?yàn)樗鼈兣c授權(quán)率有關(guān)，以及基于其他通常明白的準(zhǔn)則。作為例子，一個(gè)典型ONT50的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列56可以容納高達(dá)4096個(gè)信元。對(duì)于在ONT接收到的每個(gè)數(shù)據(jù)授權(quán)，向上游發(fā)射一個(gè)信元到OLT。
按照本發(fā)明，每個(gè)UNI卡52配備一個(gè)速率控制器58，在激活時(shí)它限制UNI卡52的峰值輸出率。每個(gè)UNI卡52中的速率控制器58耦合到ONT核心中的隊(duì)列狀態(tài)監(jiān)測(cè)器60。隊(duì)列狀態(tài)監(jiān)測(cè)器60耦合到優(yōu)先級(jí)隊(duì)列58，如圖所示，它包括上閾值電平‘ut’和下閾值電平‘lt’。隊(duì)列狀態(tài)監(jiān)測(cè)器60在ONT核心與以太網(wǎng)UNI卡52之間提供優(yōu)先級(jí)隊(duì)列狀態(tài)信息的反饋信道。應(yīng)當(dāng)明白，隊(duì)列狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能可以作為包括在ONT核心中數(shù)字處理器內(nèi)的軟件程序給以實(shí)現(xiàn)，周期性地檢查隊(duì)列電平。或者，狀態(tài)監(jiān)測(cè)器60主要是以硬件的形式實(shí)現(xiàn)的，例如，在達(dá)到某個(gè)電平時(shí)，檢測(cè)與該隊(duì)列相關(guān)的標(biāo)志狀態(tài)。
當(dāng)隊(duì)列狀態(tài)監(jiān)測(cè)器60檢測(cè)到給定電平時(shí)，發(fā)射反饋信號(hào)到UNI卡52以激活其中的速率控制器58。隊(duì)列狀態(tài)監(jiān)測(cè)器60的作用是接通以太網(wǎng)UNI卡52中的速率控制器58，用于限制它們的峰值速率到受控的峰值速率‘y’。若隊(duì)列電平(即，存儲(chǔ)在該隊(duì)列中信息量)小于下閾值‘lt’，則速率控制器58被關(guān)斷。通過(guò)在上閾值‘ut’時(shí)接通速率控制器和在下閾值‘lt’時(shí)關(guān)斷速率控制器，獲得滯后效應(yīng)以限制兩個(gè)狀態(tài)之間的交換量。也可以使上閾值與下閾值相等，但是，這一般是不需要的，因?yàn)樗俾士刂婆c返回之間的轉(zhuǎn)變將增大。
按照如下的方法在ONT50中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。最初，信元傳輸是在以太網(wǎng)UNI卡52(或其他的LAN協(xié)議接口)中的速率控制器58被關(guān)斷情況下開(kāi)始的。圖4中表示為‘x’的峰值信元速率是在沒(méi)有速率控制下UNI卡產(chǎn)生的最大速率。給以太網(wǎng)業(yè)務(wù)分配的授權(quán)速率用‘w’表示，在目前的討論中假設(shè)授權(quán)速率是恒定的。還應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可以擴(kuò)展到時(shí)間變化的情況，把合適的變量(例如，x，y，w)考慮為時(shí)間的函數(shù)。
只要存儲(chǔ)在優(yōu)先級(jí)隊(duì)列56中的信息量不超過(guò)上閾值‘ut’，就允許每個(gè)以太網(wǎng)UNI卡52以高達(dá)它們的峰值速率為‘x’的速率發(fā)射。然而，若以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列56的電平大于上閾值‘ut’，則以太網(wǎng)UNI卡52中的速率控制器58被接通，用于限制它們的峰值速率到受控的峰值速率‘y’。若該隊(duì)列電平小于下閾值‘lt’，則速率控制器58被關(guān)斷。
如上所述，為了減小兩個(gè)速率(速率控制器的激活和去激活)之間的交換量，利用滯后機(jī)構(gòu)，其中上閾值‘ut’大于下閾值‘lt’一個(gè)給定的量。一般地說(shuō)，滯后量與分組大小和業(yè)務(wù)模式有關(guān)。實(shí)際上，分配的授權(quán)速率在沒(méi)有速率控制的情況下往往小于峰值速率之和，即，w＜Nx，有助于使帶寬使用最大化，因?yàn)橐蕴W(wǎng)業(yè)務(wù)是非常突發(fā)性的。受控的峰值速率‘y’和上閾值‘ut’應(yīng)當(dāng)這樣確定，在優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中沒(méi)有信元損失。若‘y’設(shè)定為0，這是一種經(jīng)典的反壓方案。因此，本發(fā)明不同于經(jīng)典的反壓方法。在無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)中實(shí)施這些方法也是未知的。
為了確定受控峰值速率和上閾值以避免信元損失，應(yīng)該明白，一旦所有的UNI是在速率控制下，應(yīng)當(dāng)沒(méi)有信元損失。在理想的情況下，在從超過(guò)‘ut’電平到速率控制激活的轉(zhuǎn)變中沒(méi)有時(shí)間延遲，‘ut’可以設(shè)定在最小值，例如，“隊(duì)列大小-1(在信元中)”。然而，在實(shí)際的情況下，總是存在非零時(shí)間延遲。例如，延遲可以發(fā)生在檢測(cè)到超過(guò)‘ut’電平，處理和反壓傳輸?shù)経NI，速率控制，等等。假設(shè)這個(gè)延遲是D秒，UNI卡的峰值速率表示為X信元/秒，分配的上游BW是W信元/秒(到OLT)，和N是UNI數(shù)目。在最差的情況下，在D秒的轉(zhuǎn)變周期內(nèi)，總數(shù)為D*X*N(UNI數(shù)目)的信元到達(dá)隊(duì)列。在相同的周期內(nèi)，高達(dá)D*W的信元可以從隊(duì)列發(fā)送到OLT。所以，即使在超過(guò)‘ut’之后，該隊(duì)列應(yīng)當(dāng)至少保持多于“D*X*N-D*W”的信元，為的是避免在這個(gè)轉(zhuǎn)變周期內(nèi)的信元損失。本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員應(yīng)當(dāng)知道，以上給出一個(gè)簡(jiǎn)單的估算，在實(shí)際的實(shí)施方案中，還要考慮包括時(shí)隙(離散時(shí)間)在內(nèi)的其他因數(shù)。
可以看出，與現(xiàn)有技術(shù)的二隊(duì)列方法比較，部分反壓(PBP)方案有很大的優(yōu)點(diǎn)。例如，在正常工作條件下，其中輸入流的組合速率不是太高，來(lái)自以太網(wǎng)UNI卡的輸入業(yè)務(wù)流不必受到限制。這樣一來(lái)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)復(fù)用操作可以獲得高的傳輸效率。來(lái)自以太網(wǎng)UNI卡的業(yè)務(wù)流輸入速率必須限制到某個(gè)電平僅僅是在這個(gè)時(shí)間，當(dāng)以太網(wǎng)UNI卡有持久和過(guò)大的業(yè)務(wù)流時(shí)，這會(huì)導(dǎo)致大的信元損失和不公平性。始終限制以太網(wǎng)UNI卡的峰值速率可以解決不公平性問(wèn)題，但不能獲得高效的傳輸。為了在減小不公平性效應(yīng)的同時(shí)得到統(tǒng)計(jì)復(fù)用操作的優(yōu)點(diǎn)，基于ONT核心的反饋信息，本發(fā)明動(dòng)態(tài)地控制以太網(wǎng)UNI卡的峰值速率。此外，ONT核心與以太網(wǎng)UNI卡之間反饋信息的鏈路速度可能不特別地快，所以，反饋信息量和從ONT核心到以太網(wǎng)UNI卡的信息量轉(zhuǎn)移頻率可能受到限制。因此，利用滯后機(jī)構(gòu)以限制受控峰值速率與非受控峰值速率之間的轉(zhuǎn)變次數(shù)。
在減小各個(gè)以太網(wǎng)UNI之間可能不公平性的同時(shí)，本發(fā)明獲得高效的傳輸。它不求助于任何類似于帶標(biāo)記授權(quán)的非標(biāo)準(zhǔn)化方法，所以，它是容易實(shí)現(xiàn)的，且在互通其他廠家的OLT上不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。它還有不同于二隊(duì)列方法的良好縮放性，即，所支持的UNI卡數(shù)目不受到限制。
以上的描述僅僅是說(shuō)明本發(fā)明的原理。本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員能夠設(shè)計(jì)出多種裝置，雖然此處沒(méi)有給以描述和展示，然而，它們體現(xiàn)了本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的原理。例如，雖然本發(fā)明的描述是指公平分配從以太網(wǎng)UNI卡接收到的通信業(yè)務(wù)，應(yīng)當(dāng)明白，用于ATM-PON的本發(fā)明PBP方案也可用于其他類型的網(wǎng)絡(luò)接口卡。這些接口卡可以是其他類型的LAN業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)接口卡，例如，權(quán)標(biāo)環(huán)，幀中繼，或VBR源的ATM接口卡，諸如，AAL2(ATM適應(yīng)層2)，AAL5和話音/視頻。此外，本發(fā)明可用于增大VBR，ABR，或UBR源或任何不同于CBR服務(wù)類型的接口卡效率。還應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明描述的ONT可以支持多于兩個(gè)UNI接口卡，其中每個(gè)接口卡的輸出耦合到優(yōu)先級(jí)隊(duì)列。此外，雖然所描述的UNI卡有單個(gè)輸出流，應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明可以支持有多于一個(gè)輸出流的UNI卡。在這種情況下，把每個(gè)流當(dāng)作單個(gè)邏輯卡，它的輸出耦合到優(yōu)先級(jí)隊(duì)列。本發(fā)明也不必局限于光網(wǎng)絡(luò)，可用于其他類型的無(wú)源網(wǎng)。本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員可以知道許多其他的改動(dòng)和本發(fā)明原理的應(yīng)用，可以根據(jù)此處的描述進(jìn)行設(shè)想。因此，本發(fā)明的范圍僅僅受以下所附權(quán)利要求書的限制。
權(quán)利要求
1.一種用于調(diào)節(jié)無(wú)源網(wǎng)中上游信元傳輸?shù)脑O(shè)備，該上游信元傳輸是從客戶側(cè)網(wǎng)絡(luò)接口裝置到網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口裝置，所述客戶側(cè)網(wǎng)絡(luò)接口裝置適合于耦合一個(gè)或多個(gè)客戶網(wǎng)絡(luò)接口卡，該網(wǎng)絡(luò)接口卡有速率控制器以減小所述接口卡從第一速率到第二速率的可允許輸出速率，所述設(shè)備包括優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，耦合到所述客戶側(cè)網(wǎng)絡(luò)接口裝置的對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)接口卡，在其中存儲(chǔ)等待上游傳輸?shù)剿鼍W(wǎng)絡(luò)側(cè)接口裝置的信元；和隊(duì)列狀態(tài)監(jiān)測(cè)器，耦合到所述優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，所述狀態(tài)監(jiān)測(cè)器的作用是檢測(cè)在所述隊(duì)列中何時(shí)超過(guò)第一閾值，其中產(chǎn)生的反饋信號(hào)是響應(yīng)被超過(guò)的所述第一閾值，因此，所述網(wǎng)絡(luò)接口卡的所述速率控制器被激活，用于限制其所述可允許輸出速率到所述第二速率；當(dāng)所述隊(duì)列中的電平下降到第二閾值以下時(shí)，所述速率控制器被去激活，因此，所述接口卡的所述可允許輸出速率恢復(fù)到所述第一速率。
2.按照權(quán)利要求1或3的設(shè)備，其中所述網(wǎng)絡(luò)接口卡從以太網(wǎng)，權(quán)標(biāo)環(huán)，幀中繼，AAL2，AAL5，和話音/視頻構(gòu)成的組中接收選取的通信業(yè)務(wù)。
3.一種用于無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)中的光網(wǎng)絡(luò)終端(ONT)設(shè)備，所述ONT適合于耦合一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口卡，該網(wǎng)絡(luò)接口卡有速率控制器以減小所述接口卡從第一速率到第二速率的最大可能輸出速率，所述設(shè)備包括優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，耦合到所述ONT的對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)接口卡，按照從光線路終端(OLT)裝置發(fā)出的授權(quán)，用于存儲(chǔ)等待上游傳輸?shù)剿鯫LT的信元；和隊(duì)列狀態(tài)監(jiān)測(cè)器，耦合到所述優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，所述狀態(tài)監(jiān)測(cè)器的作用是檢測(cè)在所述隊(duì)列中何時(shí)超過(guò)第一閾值，其中產(chǎn)生的反饋信號(hào)是響應(yīng)被超過(guò)的所述第一閾值，因此，所述網(wǎng)絡(luò)接口卡的所述速率控制器被激活，用于改變所述網(wǎng)絡(luò)接口卡的輸出速率從所述第一速率到所述第二速率；當(dāng)所述隊(duì)列中的電平下降到第二閾值以下時(shí)，所述速率控制器被去激活，因此，所述接口卡的所述最大可能輸出速率返回到所述第一速率。
4.按照權(quán)利要求1或3的設(shè)備，其中所述網(wǎng)絡(luò)接口卡從非恒定比特率源接收通信業(yè)務(wù)。
5.按照權(quán)利要求1或3的設(shè)備，其中所述無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)是ATM-PON。
6.按照權(quán)利要求1或3的設(shè)備，其中所述第一閾值和所述第二閾值是不同的，因此，在所述隊(duì)列中提供滯后以限制速率控制之間的轉(zhuǎn)變。
7.按照權(quán)利要求1或3的設(shè)備，其中所述客戶側(cè)接口是光網(wǎng)絡(luò)終端(ONT)，從所述隊(duì)列輸出的所述信元是響應(yīng)于從所述網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口產(chǎn)生的授權(quán)。
8.按照權(quán)利要求1或3的設(shè)備，其中選取所述上閾值以避免速率控制激活與返回之間轉(zhuǎn)變期間的信元損失。
9.按照權(quán)利要求1或3的設(shè)備，其中在超過(guò)所述第一閾值時(shí)，該隊(duì)列至少保持(D*X*N-D*W)個(gè)附加的信元，D代表轉(zhuǎn)變延遲，X代表峰值速率，N代表用戶網(wǎng)絡(luò)接口數(shù)目，和W代表分配的上游帶寬。
10.一種用于調(diào)節(jié)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)中上游信元傳輸?shù)姆椒ǎ撋嫌涡旁獋鬏斒菑目蛻魝?cè)光網(wǎng)絡(luò)接口裝置到網(wǎng)絡(luò)側(cè)光接口裝置，其中所述客戶側(cè)光網(wǎng)絡(luò)接口與一個(gè)或多個(gè)客戶網(wǎng)絡(luò)接口卡耦合，該網(wǎng)絡(luò)接口卡有速率控制器以減小所述接口卡從第一速率到第二速率的可允許輸出速率，所述方法包括以下步驟監(jiān)測(cè)所述客戶側(cè)光網(wǎng)絡(luò)接口中的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，該隊(duì)列中有存儲(chǔ)的等待上游傳輸?shù)剿鼍W(wǎng)絡(luò)側(cè)光接口裝置的信元；當(dāng)所述隊(duì)列中超過(guò)第一閾值時(shí)，激活所述速率控制器以限制所述網(wǎng)絡(luò)接口卡的所述可允許輸出速率到所述第二速率；和當(dāng)所述隊(duì)列下降到第二閾值以下時(shí)，去激活所述速率控制器，因此，所述接口卡的所述可允許輸出速率恢復(fù)到所述第一速率。
11.按照權(quán)利要求10的方法，其中所述客戶側(cè)接口是光網(wǎng)絡(luò)終端(ONT)，所述信元是從所述隊(duì)列中輸出的，用于響應(yīng)從所述網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口產(chǎn)生的授權(quán)。
全文摘要
對(duì)于用戶網(wǎng)接口(UNI)卡(例如,以太網(wǎng)UNI卡)或非恒定比特率源的其他網(wǎng)絡(luò)接口卡產(chǎn)生的業(yè)務(wù),利用部分反壓(PBP)技術(shù)可以獲得ATM－PON中上游業(yè)務(wù)的高效傳輸和公平性保證。PBP技術(shù)利用優(yōu)先級(jí)隊(duì)列與客戶側(cè)接口裝置(例如,光網(wǎng)絡(luò)終端單元)的UNI卡之間反饋流控制機(jī)構(gòu),可以獲得改進(jìn)的輸入業(yè)務(wù)的傳輸效率和公平性保證?；趤?lái)自接口裝置的反饋信息,動(dòng)態(tài)地控制UNI卡的峰值上游速率,其中隊(duì)列狀態(tài)監(jiān)測(cè)器觀察優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的業(yè)務(wù)電平。
文檔編號(hào)H04Q11/04GK1346182SQ01119008
公開(kāi)日2002年4月24日 申請(qǐng)日期2001年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月16日
發(fā)明者金孔松 申請(qǐng)人:朗迅科技公司