CN101009652A - 以太网无源光网络下行流控信息传递方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种流控信息传递方法，用于传递以太网无源光网络的下行流控信息，该方法包括以下步骤：步骤S402，检测在光线路终端的上联口处是否出现拥塞，并根据检测结果设置流控标识；以及步骤S404，周期性地检查流控标识，并根据检查结果进行相应处理。因此，通过本发明，使得以太网无源光网络的网元设备能够支持从光线路终端到光网络单元的下行流控信息传递，增强了以太网无源光网络设备的功能，并提高了以太网无源光网络的效率和灵活性。

Description

以太网无源光网络下行流控信息传递方法

技术领域

本发明涉及无源光网络系统(XPON)，更具体地，本发明涉及一种下行流控信息传递方法，用于传递以太网无源光网络(EPON)的下行流控信息。

背景技术

EPON技术是新兴的基于以太网的宽带无源光网络技术。其本质是以太网在接入网领域的延伸。EPON在物理拓扑上是一对多结构，逻辑上则为一对一结构。其下行数据传送为广播方式，所有光网络单元(ONU)都能在其物理PON(无源光网络)口上接收到所有的下行数据帧。而上行则为时分多址(TDMA)方式，每个ONU只在光线路终端(OLT)为其分配的上行授权时隙内发送上行数据。OLT处为ONU分配上行时隙的功能模块称为动态带宽分配(DBA)。DBA为ONU分配上行带宽时除了考虑ONU上报的队列状态外，还要考虑网管为每个ONU配置的服务级别约定(SLA)参数。这些参数的内容视不同的DBA算法而不同，但至少都应包括最大带宽和保证带宽两个参数。

为了降低成本，便于收敛接入层业务流量，目前不少OLT采用拥塞型结构设计，即OLT的上联口带宽小于所有OLT PON口上行带宽的总和。这种结构在所有ONU发送的上行流量超过上联口可用带宽时，不可避免地会出现拥塞。但现有的OLT设备没有反压下行流控信息到ONU的功能。在拥塞发生后，OLT只是简单地将从ONU接收到的数据帧按一定比率丢弃。而接入网大多数上网业务为TCP业务，其对网络拥塞的敏感度较高。如果被丢弃的业务为TCP业务，则用户终端只能被动地等到定时器超时然后再重传。从而降低了整个网络的吞吐量。

图1是相关技术中拥塞型OLT结构框图，如图1所示，两个OLT的MAC(媒介接入控制)芯片通过一个交换芯片(SW)与背板相连。OLT MAC芯片与交换芯片之间的接口为GMII接口，称为网络侧接口(NNI)。交换芯片与背板之间的接口也为GMII接口，称为上联口。当每个OLT MAC向交换芯片发送的数据流量总流量超过1Gpbs时，SW的上联口就会出现拥塞。如果所有芯片的流控功能都使能的话，此时交换芯片因上行出口拥塞生成流控帧并反压给OLT MAC。在相关技术中，OLT MAC并不会将该流控信息进一步反压给ONU，而是简单地在将超出其缓存能力的帧丢弃。

因此，如何将流控信息有效地从OLT传递给ONU对于完善EPON的功能非常重要。目前，见诸报道的技术方案只有一个，即烽火通信科技股份有限公司的专利“以太网无源光网络的流量控制方法和该方法所使用的装置”(申请号：200410070719.9)。该专利采用的方法是将以太网的流控机制引入到OLT MAC中，通过OLTMAC发送扩展的pause帧到ONU来实现下行流控信息的传递。但是，该方法需要特定的硬件来实现，不能在现有符合802.3ah标准的EPON OLT MAC芯片上使用，而且流控是针对所有ONU进行的，不能区分不同优先级的ONU，因而其实用性和灵活性有限。

因此，需要一种新的下行流控信息传递方法，用于EPON的下行流控信息的传递，以解决上述问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种流控信息传递方法，用于以太网无源光网络(EPON)的下行流控信息的传递，克服了现有EPON系统不能将OLT上联口来的下行流控信息传递到ONU的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种流控信息传递方法，用于传递以太网无源光网络的下行流控信息，该方法包括以下步骤：步骤S402，检测在光线路终端的上联口处是否出现拥塞，并根据检测结果设置流控标识；以及步骤S404，周期性地检查流控标识，并根据检查结果进行相应处理。

根据本发明，步骤S402还包括以下步骤：实时计算端口缓存队列占有率；判断端口缓存队列占有率是否大于预定阈值；以及如果判断结果为大于，则设置流控标识，否则清除流控标识。

此外，根据本发明，可选地，步骤S402还包括以下步骤：周期性统计上联口或网络侧接口接收到的流控帧；以及如果与前一周期相比，流控帧增加，则将下行流控标识设置为1，否则，如果连续预设数量的周期流控帧没有增加，则清除流控标识，将其设为0。

根据本发明的实施例，流控标识是由1bit的寄存器来实现的；可选地，流控标识是由软件变量来实现的。

在步骤S404中，如果检查到的当前的流控标识为1，相应处理具体为：对服务级别约定参数进行动态削减。

另外，在步骤S404中，如果检查到的流控标识为0，相应处理为：读取先前保存的流控标识；以及如果先前保存的流控标识为1，则对服务级别参数进行动态恢复，否则不做任何处理。

根据本发明，动态削减包括以下步骤：步骤A，为与上联口有关的所有光网络单元设置优先级并据此划分成两组，分别为高优先级组和低优先级组，同时保证所有光网络单元的服务级别约定最大带宽之和小于或等于上联口的可用带宽；步骤B，如果此时流控标识为1，则减少低优先级组中的光网络单元的服务级别约定参数中的最大带宽到保证带宽，并延时一个周期；步骤C，如果此时流控标识是否仍为1，则按第一预定算法减少高优先级组中的光网络单元的服务级别约定参数中的最大带宽，并延时一个周期；以及步骤D，重复步骤C，直到流控制标识被设置为0，或所有光网络单元的最大带宽等于保证带宽。

根据本发明，第一预定算法为：最大带宽＝当前最大带宽-(原最大带宽-保证带宽)×X％，其中，X为可配置值。

并且，动态恢复为：如果检查到流控制标识为0，则将高优先级组中的光网络单元的服务级别约定参数中的最大带宽恢复为被动态调节之前的初始值，并延时一个周期；如果此时流控制标识仍为0，则按第二预定算法增加低优先级组中的光网络单元的服务级别约定参数中的最大带宽，并延时一个周期；以及重复以上步骤，直到流控制标识变为1或低优先级组中的光网络单元的服务级别约定参数中的最大带宽恢复为动态调节之前的初始值。

另外，根据本发明，第二预定算法为：最大带宽＝当前最大带宽+(原最大带宽-保证带宽)×X％，其中，X为可配置值。

因此，本发明实现了以下技术效果：

使得EPON网元设备能够支持从OLT到ONU的下行流控信息传递，增强了EPON设备的功能，并提高了EPON网络的效率和灵活性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是相关技术中拥塞型OLT结构框图；

图2是EPON系统拓朴图；

图3是根据本发明的下行流控信息传递示意图；

图4是根据本发明的下行流控信息传递方法的流程图；

图5是根据本发明的实施例的采用软件扫描方法来检测拥塞和设置流控标识的流程图；

图6是根据本发明的实施例的读取流控标识并启动响应处理的流程图；

图7是根据本发明的实施例的SLA参数动态削减的流程图；以及

图8是根据本发明的实施例的从检测到流控标识清零以及再到SLA参数恢复的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图2是EPON系统拓朴图。从图中可以看出，一个OLT 202的PON口下可以通过分光器204连接多个ONU 206。从OLT 202到ONU 206的下行数据传送方式为时分复用且物理层广播方式，即每一个下行帧会发送到所有的ONU 206的PON端口，从ONU 206到OLT 202的上行数据传送方式为TDMA方式。

以下将参照图3简单介绍本发明的基本思想，图3是根据本发明的下行流控信息传递示意图。

如图3所示，OLT的NNI口在收到流控信息后，暂时停止向SW发送数据一段时间，此时其内部缓存队列占用率的增加导致流控标识被置位。之后通过动态削减各个ONU的SLA参数，使得各个ONU获取的上行授权时隙减少，即减少了上行数据流量。ONU发送的流量降低直接影响到ONU内部缓存占有率的增加，进而产生流控帧，并从UNI口发送出去。最终实现了从OLT NNI口到ONU的UNI口的下行流控信息传递。

综上，本发明的基本步骤如图4所示。要想达到本发明的目的，下行流控信息传递方法需要包括以下步骤：

步骤S402，检测在光线路终端的上联口处是否出现拥塞，并根据检测结果设置流控标识；以及

步骤S404，周期性地检查流控标识，并根据检查结果进行相应处理。

在步骤S402中，包括以下步骤：统计接收到的流控帧的数量，并计算端口缓存队列占有率；判断端口缓存队列占有率是否大于预定阈值；以及如果判断结果为大于，则设置流控标识，否则清除流控标识。

可选地，步骤S402还包括以下步骤：周期性统计上联口或网络侧接口接收到的流控帧；以及如果与前一周期相比，流控帧增加，则将下行流控标识设置为1，否则，如果连续预设数量的周期流控帧没有增加，则清除流控标识，将其设为0。

图5是根据本发明的实施例的采用软件扫描方法来检测拥塞和设置流控标识的流程图，如图5所示，该过程的基本思想是：对OLT上联口处拥塞状态的检查可以有两种方式：一种是硬件触发方式，另一种是软件扫描方式。

一.对于硬件触发方式：

需要硬件在接收到流控帧，以致端口缓存队列占有率超过流控的set门限后设置一拥塞指示寄存器(即下行流控标识)，此时该存器只用1bit标识拥塞状态就可以了(0-无拥塞，1-拥塞)。

二.对于软件扫描方式：

下行流控标识为软件变量。在软件上，一个进程周期性查询查询上联口缓存队列的占用率并据此设置下行流控标识；如果MAC芯片不支持缓存队列占用率的查询，则通过查询上联口(或网络侧接口)接收到流控帧的变化情况来判断是否出现了拥塞。

基本步骤是：定时器超时触发软件周期性扫描，方法是读取NNI口处接收到的流控帧，如果同前一周期相比有所增加则认为产生了拥塞，然后将流控标识置位。如果连续N个周期(N可配)没有新增加的流控帧则认为拥塞状态消失，此时须将流控标识清除。上述具体步骤如图5所示：

步骤S502，读取接收到的流控帧统计；

步骤S504，判断流控帧是否增加，如果增加，则进行步骤S506，如果没有增加，则继续进行步骤S508；

步骤S506，将流控标识置位；

步骤S508，流控恢复计数器加1；

步骤S510，判断此时的计数值是否大于“N”，如果大于，则进行步骤S512，如果不大于，则结束该过程；以及

步骤S512，清除流控标识。

根据本发明的实施例，流控标识是由1bit的寄存器来实现的；可选地，流控标识是由软件变量来实现的。

图6是根据本发明的实施例的读取流控标识并启动响应处理的流程图，如图6所示，进程周期性检查流控标识，并保存上一次状态跃迁后的状态值。如果当前的流控标识为“1”，则启动SLA参数动态削减过程。否则先判断保存的状态值是否为“1”，如果是“1”，则启动SLA参数恢复过程。具体步骤如下：

步骤S602，读取流控标识；

步骤S604，判断当前的流控标识是否为“1”，如果为“1”，则进行步骤S606，如果不是“1”，则进行步骤S608；

步骤S606，进行SLA的动态削减；

步骤S608，读取流控标识的原值；

步骤S610，判断原值是否为“1”，如果不为“1”，则结束该过程，如果为“1”，则进行步骤S612；

步骤S612，进行SLA恢复。

图7是根据本发明的实施例的SLA参数动态削减的流程图。动态削减包括以下步骤：步骤A，为与上联口有关的所有光网络单元设置优先级并据此划分成两组，分别为高优先级组和低优先级组，同时保证所有光网络单元的服务级别约定最大带宽之和小于或等于上联口的可用带宽；步骤B，如果此时流控标识为1，则减少低优先级组中的光网络单元的服务级别约定参数中的最大带宽到保证带宽，并延时一个周期；步骤C，如果此时流控标识是否仍为1，则按第一预定算法减少高优先级组中的光网络单元的服务级别约定参数中的最大带宽，并延时一个周期；以及步骤D，重复步骤C，直到流控制标识被设置为0，或所有光网络单元的最大带宽等于保证带宽。

如图7所示，示出了动态削减的实施例过程，该调整需要两个前提条件：一是需要将与该拥塞消息相关的ONU配置不同的优先级，并按优先级划分为两个组；二是要保证所有ONU的SLA最大带宽之和要小于等于SW上联口的可用带宽。

该动态削减的基本流程如下：

步骤S702，读取操作阶段标识；

步骤S704，判断当前处于调整的哪个阶段，其中，阶段一为待调整低优先级ONU组SLA阶段，阶段二为待调整高优先级ONU组SLA阶段，如果当前阶段为第一阶段，进行步骤S706；

步骤S706，削减低优先级组中ONU的SLA参数中的最大带宽到保证带宽，并延时一个周期。如果为阶段二，则进行步骤S708；

步骤S708，读取所有高优先级组中ONU的SLA最大带宽；

步骤S710，判断最大带宽是否等于保证带宽，如果等于，则结束该进程，如果不等于，则进行步骤S712；

步骤S712，将高优先级组中的ONU的SLA参数中的最大带宽等比例削减为：当前最大带宽-(原最大带宽-保证带宽)*X％，其中X为可配置值，并延时一个周期。重复上述操作，直到流控标识变为“0”或者所有ONU的最大带宽都等于其保证带宽为止。

图8是根据本发明的实施例的从检测到流控标识以及再到SLA参数恢复的流程图。如图8所示，该流程包括以下步骤：

步骤S802，读取操作阶段标识；

步骤S804，判断当前处于恢复的哪个阶段，阶段一为待恢复高优先级ONU组SLA阶段，阶段二为待恢复低优先级ONU组SLA阶段。如当前阶段为第一阶段，则进行步骤S806，如果不是第一阶段，而是第二阶段，则进行步骤S808；

步骤S806，将高优先级组中的ONU的SLA参数中的最大带宽等恢复为参数动态削减操作之前的初始值，并延时一个周期；

步骤S808，读取所有高优先级组中ONU的SLA最大带宽；

步骤S810，判断此时的最大带宽是否小于初始值，如果仍小于初始值，则进行步骤S812，如果不小于，则结束该进程；

步骤S812，如果此时流控标识仍然为“0”(即小于初始值)，则将低优先级组中的ONU的SLA参数中的最大带宽等比例增加为：保证带宽+(原最大带宽-保证带宽)×X％，其中X为可配置值，并延时一个周期。重复上述操作，直到流控标识变为“1”或者所有低优先级ONU的SLA参数中的最大带宽都恢复到LSA参数动态削减操作之的初始值。

可以看出由于采取了上述下行流控信息传递方法，EPON网元设备能够支持从OLT到ONU的下行流控信息传递。而且，本发明的方法控制灵活，实现简单，增强了EPON设备的功能，并提高了EPON网络的效率和灵活性。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种流控信息传递方法，用于传递以太网无源光网络的下行流控信息，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S402，检测在光线路终端的上联口处是否出现拥塞，并根据检测结果设置流控标识；以及

步骤S404，周期性地检查所述流控标识，并根据检查结果进行相应处理。

2.根据权利要求1所述的流控信息传递方法，其特征在于，所述步骤S402还包括以下步骤：

实时计算端口缓存队列占有率；

判断所述端口缓存队列占有率是否大于预定阈值；以及

如果判断结果为大于，则设置所述流控标识，否则清除所述流控标识。

3.根据权利要求1所述的流控信息传递方法，其特征在于，所述步骤S402还包括以下步骤：

周期性统计所述上联口或网络侧接口接收到的流控帧；以及

如果与前一周期相比，所述流控帧增加，则将所述下行流控标识设置为1，否则，如果连续预设数量的周期所述流控帧没有增加，则清除所述流控标识，将其设为0。

4.根据权利要求2或3所述的流控信息传递方法，其特征在于，所述流控标识是由1 bit的寄存器来实现的。

5.根据权利要求2或3所述的流控信息传递方法，其特征在于，所述流控标识是由软件变量来实现的。

6.根据权利要求1所述的流控信息传递方法，其特征在于，在所述步骤S404中，如果检查到的当前的所述流控标识为1，所述相应处理具体为：

对服务级别约定参数进行动态削减。

7.根据权利要求1所述的流控信息传递方法，其特征在于，在所述步骤S404中，如果检查到的所述流控标识为0，所述相应处理为：

读取先前保存的流控标识；以及

如果所述先前保存的流控标识为1，则对所述服务级别参数进行动态恢复，否则不做处理。

8.根据权利要求7所述的流控信息传递方法，其特征在于，所述动态削减包括以下步骤：

步骤A，为与所述上联口有关的所有光网络单元设置优先级并根据所述优先级划分成两组，分别为高优先级组和低优先级组，同时保证所述所有光网络单元的服务级别约定最大带宽之和小于或等于所述上联口的可用带宽；

步骤B，如果此时所述流控标识为1，则减少所述低优先级组中光网络单元的服务级别约定参数中的最大带宽到保证带宽，并延时一个周期；

步骤C，如果此时所述流控标识是否仍为1，则按第一预定算法减少所述高优先级组中的光网络单元的服务级别约定参数中的最大带宽，并延时一个周期；以及

步骤D，重复步骤C，直到所述流控制标识被设置为0，或所有光网络单元的最大带宽等于保证带宽。

9.根据权利要求8所述的流控信息传递方法，其特征在于，所述第一预定算法为：

最大带宽＝当前最大带宽-(原最大带宽-保证带宽)×X％，

其中，X为可配置值。

10.根据权利要求8所述的流控信息传递方法，其特征在于，所述动态恢复为：

如果检查到所述流控制标识为0，则将所述高优先级组中的光网络单元的服务级别约定参数中的最大带宽恢复为被动态削减之前的初始值，并延时一个周期；

如果此时所述流控制标识仍为0，则按第二预定算法增加所述低优先级组中的光网络单元的服务级别约定参数中的最大带宽，并延时一个周期；以及

重复以上步骤，直到所述流控制标识变为1或所述最低优先级的光网络单元的服务级别约定参数中的最大带宽恢复为所述动态调节之前的初始值。

11.根据权利要求10所述的流控信息传递方法，其特征在于，所述第二预定算法为：

最大带宽＝当前最大带宽+(原最大带宽-保证带宽)×X％，

其中，X为可配置值。

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