高性能多業(yè)務(wù)EPON環(huán)境

    以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)(EPON)可助力運(yùn)營商和服務(wù)提供商實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)定制帶寬分配算法，從而對其業(yè)務(wù)進(jìn)行優(yōu)化。本文首先介紹EPON系統(tǒng)動態(tài)帶寬分配(DBA)的背景，然后詳細(xì)分析了與多邏輯鏈路標(biāo)識(Multiple LLID)相比，區(qū)分業(yè)務(wù)的動態(tài)帶寬分配(Differentiated Service DBA)方式的優(yōu)點(diǎn)。

    EPON DBA

    EPON技術(shù)可提供雙向1Gbps連結(jié)，其下行鏈路采用1490nm波長，上行鏈路采用1310nm波長，另外保留1550nm用于模擬視頻下行廣播。

    下行數(shù)據(jù)流是連續(xù)的，可傳輸至所有光纖網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)，在前導(dǎo)碼搭載邏輯鏈路標(biāo)識，以區(qū)分PON內(nèi)部特定幀的目標(biāo)地址，而在上行鏈路，DBA負(fù)責(zé)為已注冊的ONU分配帶寬。

    DBA可使用多種系統(tǒng)輸入來執(zhí)行帶寬分配計算，其中最基本、最重要的兩個是:ONU內(nèi)部緩沖占用報告以及針對特定ONU而預(yù)先設(shè)定的運(yùn)營商帶寬。

    大多數(shù)DBA使用多個循環(huán)周期來收集報告、計算并分配帶寬，見圖1。

   

 

    DBA在光纖線路終端器(OLT)里運(yùn)行，并使用授權(quán)（Grants）為不同的ONU分配帶寬。

    DBA有兩種可能的算法應(yīng)用，第一種是OLT硬編碼，即在OLT硬件里運(yùn)行的固定算法；第二種采用基于軟件的可編程DBA，允許服務(wù)提供商優(yōu)化EPON系統(tǒng)，以滿足基于帶寬、等待時間、服務(wù)等級和其它參數(shù)的特殊需要。

    EPON用戶需求

    現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)支持多業(yè)務(wù)環(huán)境，在一個設(shè)備上集成了多種應(yīng)用以滿足用戶需求。網(wǎng)絡(luò)需要針對不同業(yè)務(wù)的特定需求作出反應(yīng)，并確保用戶體驗(yàn)不受網(wǎng)絡(luò)本身性能影響。

    運(yùn)營商面臨的挑戰(zhàn)則是為同時使用多種應(yīng)用的用戶提供支持，其環(huán)境很有可能包括視頻、VoIP、VPN以及上網(wǎng)瀏覽。

    不同業(yè)務(wù)需要進(jìn)行不同的網(wǎng)絡(luò)處理和資源分配，迫使服務(wù)提供商必須區(qū)分業(yè)務(wù)，并相應(yīng)地區(qū)隔網(wǎng)絡(luò)行為。

    目前有兩種方法支持多業(yè)務(wù)EPON環(huán)境的需求：多邏輯鏈路標(biāo)識(Multiple LLID)和區(qū)分業(yè)務(wù)的動態(tài)帶寬分配(Differentiated Service DBA)。

    DSDBA技術(shù)與多LLID技術(shù)

    采用多LLID技術(shù)時，每個ONU業(yè)務(wù)都被分配到一個特定的LLID，這樣網(wǎng)絡(luò)就可以為ONU處理的每個業(yè)務(wù)分配最小與最大帶寬。802.3ah為每個ONU定義了一個LLID，因此多LLID是一種非標(biāo)準(zhǔn)方法，并且無法實(shí)現(xiàn)互操作。

    每個LLID都會帶來一些管理方面的開銷，因?yàn)樗枰~外的EPON管理(OAM與MPCP)流量，從而造成系統(tǒng)性能下降，而且根據(jù)系統(tǒng)ONU數(shù)量以及每個ONU業(yè)務(wù)數(shù)量的不同，這種性能下降可達(dá)整個上行鏈路帶寬的15%。

    另一個滿足多業(yè)務(wù)環(huán)境需求的解決方案是區(qū)分業(yè)務(wù)的動態(tài)帶寬分配DSDBA技術(shù)。

    DSDBA技術(shù)利用ONU的功能動態(tài)控制上行出口策略，以此保證每個業(yè)務(wù)的帶寬對應(yīng)到一個ONU的內(nèi)部序列。

    DSDBA技術(shù)可以使每個ONU支持多達(dá)4項(xiàng)業(yè)務(wù)的配置，同時保持每個ONU只有一個LLID的標(biāo)準(zhǔn)。通過應(yīng)用DSDBA，用戶可以為ONU運(yùn)行的4項(xiàng)業(yè)務(wù)分別配置最小、最大以及固定帶寬。確保多個ONU業(yè)務(wù)的帶寬分配且每個ONU只有符合標(biāo)準(zhǔn)的一個LLID，在多業(yè)務(wù)環(huán)境下提高了系統(tǒng)的整體性能。

    可編程DBA方式的另一個產(chǎn)物是加權(quán)公平隊(duì)列(Weighted Fair Queuing)，這是一個類似于加權(quán)循環(huán)算法（Weighted Round Robin）的一種出口策略。和DSDBA一樣，WFQ使用一個LLID處理多業(yè)務(wù)環(huán)境，同時保持很高的整體系統(tǒng)性能。不同于DSDBA使用嚴(yán)格的優(yōu)先級算法分配盡力而為帶寬（Best Effort BW）*，WFQ為系統(tǒng)中每項(xiàng)業(yè)務(wù)設(shè)定不同的權(quán)重，以此讓用戶完全掌控盡力而為帶寬的分配。

    *盡力而為帶寬（Best Effort BW）——指所有ONU得到所保證的帶寬分配后，額外多出的帶寬分配。  

    總結(jié)

    多業(yè)務(wù)環(huán)境需要解決QoS問題，同時滿足不斷增長的帶寬需求。因此對服務(wù)供貨商而言是一項(xiàng)重大的挑戰(zhàn)。可編程DBA方式的靈活性帶來了很多先進(jìn)的解決方案，例如可用于上行帶寬分配如DSDBA和WFQ。

    DSDBA和WFQ是一種直接、易用的標(biāo)準(zhǔn)方案，可用于多業(yè)務(wù)環(huán)境，而且無需犧牲EPON系統(tǒng)的整體性能。