于路黃地龍郝園

（成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院，四川成都610059）

1.引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)用戶對語音、視頻、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的需求越來越大，以XDSL為代表的第一公里接入技術(shù)難以滿足用戶對帶寬的需求，越來越多的運(yùn)營商開始部署光纖到戶（FTTH），其中無源光網(wǎng)路（PON）技術(shù)最受關(guān)注。其中PON可以分為APON，EPON，GPON。最早的代表技術(shù)APON由于協(xié)議復(fù)雜，業(yè)務(wù)效率不高等原因已逐漸退出市場?；谝蕴W(wǎng)的EPON依靠較為成熟的技術(shù)、較低的成本等優(yōu)勢在市場上占據(jù)著比較大的份額，但是EPON實(shí)際開通帶寬由于段開銷占用實(shí)際速率只能達(dá)到標(biāo)稱的70%。另外，由于EPON采用8B/10B的線路編碼，其寬帶損耗大、效率低，在承載時(shí)延敏感的語音業(yè)務(wù)時(shí)會(huì)引起QOS等問題。GPON(Gigabit PON，吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò))是FSAN組織最新推出的取代APON(ATM PON)的光接入網(wǎng)解決方案，可提供最高達(dá)2.488Gbps的速率，支持對稱/非對稱的上下行速率，能以原有格式和極高的效率傳送多種業(yè)務(wù)。它重新設(shè)計(jì)了新的物理層傳輸速率和TC(傳輸匯聚)層，明確規(guī)定GPON需要支持的業(yè)務(wù)類型包括數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(Ethemet業(yè)務(wù)，包括IP業(yè)務(wù)和MPEG視頻流)、PSTN業(yè)務(wù)(POTS，ISDN業(yè)務(wù))、專用線(TI，El，DS3，E3和ATM業(yè)務(wù))和視頻業(yè)務(wù)(數(shù)字視頻)，可以滿足多用戶voIP、采用MPEG-2或MPEG-4規(guī)格的多視頻流(如I同v)和標(biāo)準(zhǔn)分辨率電視(SDTV)或高清晰度電視(HDTV)和多用戶高速互聯(lián)網(wǎng)接人等“三網(wǎng)合一”的需求。

圖1 PON拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

2.G P O N中的Q O S

GPON擁有更加完善的DBA（動(dòng)態(tài)帶寬分配），具有優(yōu)秀的QOS服務(wù)能力。GPON將業(yè)務(wù)帶寬分配方式分成4種類型，優(yōu)先級(jí)從高到低分別是固定帶寬（Fixed）、保證帶寬（Assured）、非保證帶寬（Non-Assured）和盡力而為帶寬（BestEffort）。DBA又定義了傳輸容器（transmission container，T-CONT）作為上行流量調(diào)度單位，每個(gè)T-CONT由Alloc-ID標(biāo)識(shí)。每個(gè)T-CONT可包含一個(gè)或多個(gè)GEM Port-ID。T-CONT分為5種業(yè)務(wù)類型，不同類型的T-CONT具有不同的帶寬分配方式，可以滿足不同業(yè)務(wù)流對時(shí)延、抖動(dòng)、丟包率等不同的QOS要求。T-CONT類型1的特點(diǎn)是固定帶寬固定時(shí)隙，對應(yīng)固定帶寬（Fixed）分配，適合對時(shí)延敏感的業(yè)務(wù)，如話音業(yè)務(wù)；類型2的特點(diǎn)是固定帶寬但時(shí)隙不確定，對應(yīng)確定帶寬（Assured）分配，適合對抖動(dòng)要求不高的固定帶寬業(yè)務(wù)，如視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)；類型3的特點(diǎn)是有最小帶寬保證又能夠動(dòng)態(tài)共享富余帶寬，并有最大帶寬的約束，對應(yīng)非保證帶寬（Non-Assured）分配，適合于有服務(wù)保證要求而又突發(fā)流量較大的業(yè)務(wù)，如下載業(yè)務(wù)；類型4的特點(diǎn)是盡力而為（BestEffort），無帶寬保證，適合于時(shí)延和抖動(dòng)要求不高的業(yè)務(wù)，如WEB瀏覽業(yè)務(wù)；類型5是組合類型，在分配完保證和非保證帶寬后，額外的帶寬需求盡力而為進(jìn)行分配。

2.1 多業(yè)務(wù)的QOS

語音、數(shù)據(jù)、視頻等業(yè)務(wù)對傳輸時(shí)延、帶寬要求、丟包等有不同要求。為了能更好地支持各種不同服務(wù)的QOS要求，寬帶網(wǎng)絡(luò)首先要能夠區(qū)分不同的業(yè)務(wù)類型，進(jìn)而為之提供相應(yīng)的服務(wù)質(zhì)量。ONU端上行業(yè)務(wù)分類方法可以有如下幾種方式：

(1)基于vid或者vid+source port。在這種分類方式下，不同的vlan業(yè)務(wù)或者屬于同一個(gè)vlan而不在同一個(gè)ONU的下行端口的業(yè)務(wù)分成不同的業(yè)務(wù)流，從而可以對它采取不同的QOS服務(wù)策略。

(2)基于外層vid和內(nèi)層vid。此時(shí)，對同一SVID對應(yīng)的不同CVID采取不同的QOS服務(wù)策略，能區(qū)分出不同的客戶業(yè)務(wù)。

(3)基于TCI，根據(jù)每個(gè)端口收到報(bào)文的IP優(yōu)先級(jí)來分類業(yè)務(wù)流，采取不同的優(yōu)先級(jí)策略。

(4)基于VID和TCI，對每個(gè)VLAN內(nèi)的報(bào)文的IP優(yōu)先級(jí)分類為不同的業(yè)務(wù)流，采取不同的QOS策略。

2.2 ONU對各種上行業(yè)務(wù)的承載策略

承載策略1：為每條流承載一個(gè)T-CONT，這種方式的特點(diǎn)是粒度細(xì)，可以精確地確定每條流的帶寬。缺點(diǎn)是這種方式受到ONU中T-CONT數(shù)量的限制。見圖2。

圖2 承載策略1

承載策略2：每條流或者多條流承載在T-CONT一個(gè)隊(duì)列中，這種方式的特點(diǎn)是需要T-CONT的數(shù)量少，每條流可以根據(jù)T-CONT的調(diào)度算法獲得相應(yīng)的帶寬，見圖3。

圖3 承載策略2

承載策略3：每個(gè)T-CONT中可以設(shè)置多個(gè)速率控制器，分配給該T-CONT的帶寬可以按其中照速率控制器的速率成比例地分配給各個(gè)速率控制器，各個(gè)業(yè)務(wù)流可以關(guān)聯(lián)到各個(gè)速率控制器上。這種方式可以有效減少T-CONT的數(shù)量，在有限的T-CONT情況下可以保證QOS，缺點(diǎn)是需要硬件實(shí)現(xiàn)速率控制器，增加了硬件的實(shí)現(xiàn)難度，如圖4所示。

圖4 承載策略3

3.O N U針對不同業(yè)務(wù)類型進(jìn)行隊(duì)列調(diào)度

(1)采用嚴(yán)格優(yōu)先級(jí)的調(diào)度方式（SP）。在隊(duì)列調(diào)度時(shí)，SP嚴(yán)格按照優(yōu)先級(jí)從高到低的次序優(yōu)先發(fā)送較高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的分組，當(dāng)較高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列為空時(shí)，再發(fā)送較低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的分組，此調(diào)度方式的優(yōu)點(diǎn)是可以保證高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的關(guān)鍵業(yè)務(wù)報(bào)文及時(shí)得到發(fā)送。SP的缺點(diǎn)是：擁塞發(fā)生時(shí)，如果較高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中長時(shí)間有分組存在，那么低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的報(bào)文將一直得不到服務(wù)。

(2)采用加權(quán)輪詢算法(WRR)。根據(jù)各個(gè)速率控制器的權(quán)重把T-CONT的帶寬分配到各個(gè)速率控制器中，速率控制器再按照調(diào)度算法把它獲得的帶寬分配給它的隊(duì)列。這種方式避免了低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列得不到服務(wù)的情況，但也不能對高優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)提供嚴(yán)格的優(yōu)先級(jí)保證。

(3)采用混合調(diào)度方式(hybrid)。即綜合了SP和WRR的優(yōu)勢，設(shè)置一個(gè)速率控制器為優(yōu)先速率控制器，只要優(yōu)先速率控制器中有報(bào)文時(shí)，就發(fā)送優(yōu)先速率控制器中的報(bào)文。其它速率控制器采用WRR方式。這種調(diào)度方式結(jié)合了SP和WRR的優(yōu)點(diǎn)，既能讓高優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)得到最先服務(wù)，又不會(huì)出現(xiàn)低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的報(bào)文一直得不到服務(wù)的情況。

4.結(jié)束語

實(shí)現(xiàn)“光進(jìn)銅退”是寬帶網(wǎng)今后發(fā)展的主要趨勢。當(dāng)前的光接入進(jìn)程中，考慮到直接光纖到戶的成本較高、新業(yè)務(wù)對帶寬的需求尚未十分緊迫以及充分利用原有銅線資源等因素，運(yùn)營商們更傾向以FTrrB模式為主、其它m模式為輔推進(jìn)建設(shè)網(wǎng)絡(luò)。在FITllB的建設(shè)過程中，勢必要面臨多業(yè)務(wù)承載以及QoS保證等問題的挑戰(zhàn)。本文分析了ONU多業(yè)務(wù)承載方式和OoS的幾種可選方案。事實(shí)上，多業(yè)務(wù)承載和QoS控制可以有多種多樣的策略，最終選擇哪種策略是基于現(xiàn)有資源、維護(hù)習(xí)慣、業(yè)務(wù)發(fā)放便利性、業(yè)務(wù)特點(diǎn)等情況作出的綜合考慮。

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