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GPON技术上行带宽分配之DBA(监控或者多业务应用)

        在GPON网络中,上下行数据传输采用的波长不同,上行采用1290nm-1330nm范围的波长,下行采用1480nm-1500nm范围的波长。GPON系统采用波分复用的原理将上下不同波长在同一个ODN网络上进行数据传输,即单根光纤同时承载上下行不同波长的数据。

GPON下行传输

GPON下行传输找那个,来自OLT GPON端口的主干光纤通过最大1:N的分光器分成N路分支光纤,同时将数据以广播方式传递到分支光纤,每个分支光纤承载与主干光纤相同的数据,最终到达ONUONU选择接受属于自己的数据,丢弃不属于自己的数据。

GPON上行传输.jpg

GPON上行传输

GPON上行传输中,不同ONU的上行数据在各自支路光纤向上传输,经过分光器后数据汇合。上行采用时分复用方式传输数据,上行链路被分成不同的时隙slot,每个ONU在哪个时隙发送数据,严格由OLT统一调度和授权,ONU只能被动响应。

GPON下行传输.jpg

ONU只能在自己的授权内发送上行数据,即使没有数据,也要插入空白帧。假如一个ONU不遵守规则,在其他ONU的授权时隙内发送数据,那么数据就会发送碰撞,导致丢包,害人害己。时隙是微观上的概念,宏观上通常用流量或者带宽来表示ONU所获得的上行传输授权。如何进行上行时隙分配或者说带宽分配,就是OLT一个重要的技术叫做DBA。


什么是DBA?

在GPON系统中,多个ONU的上行数据在主干光纤上汇合后传输到OLT,为了避免数据包在上行过程中发生碰撞,系统需要一个有效的时分复用机制控制上行流量的分配,这种机制需要解决以下问题:

哪一个T-CONT上的数据先走?

每个T-CONT上的数据传输时隙如何分配?

DBA1.jpg

动态带宽分配(DBA, Dynamically Bandwidth Assignment)是对PON的拥塞进行实时监控,OLT根据拥塞和当前带宽利用情况,以及配置情况进行动态的带宽调整。

还有一种带宽分配方式:静态带宽分配,也可以称为固定带宽分配,指每个ONU占用的带宽是固定的,OLT会根据每个ONU的SLA(包括带宽、时延的指标)周期性的为每个ONU分配固定长度的授权。

一般来说OLT采取轮询的机制,在每个轮询周期里面,各ONU的固定带宽可能不相同,但同一个ONU在不同的周期里面固定带宽的大小应该是相同的,授权大小只和ONU的SLA有关,和ONU的上行业务流量情况无关,即使ONU上行没有流量,这部分带宽也会固定分配给ONU。

这种静态带宽分配的方法简单、易实现,比较适合承载TDM等业务流量固定的业务,但不能根据ONU上的流量情况实时调整上行带宽,承载突发性比较强的IP业务时的带宽利用率比较低。

为什么要DBA?

ONU将上行方向的待发送数据主动上报给OLT,OLT根据拥塞和当前带宽利用情况,以及DBA类型配置情况,对各个ONU上行带宽进行动态的调整,从而提高了带宽利用率。

带宽利用率提高了,一个GPON端口便可接入更多用户。

DBA对带宽的动态调整,用户可以得到超过固定带宽分配的最大带宽,享受更好的服务。

DBA的实现原理

首先,这里需要了解DBA的两种实现模式,状态报告模式(SR, Status reporting)模式和非状态报告模式(NSR, Non status reporting)模式。两种模式的不同点在于SR模式下ONU会主动上报当前等待发送的数据状态报告。而NSR模式下,OLT会通过对ONU等待上行数据进行实时监控,无需ONU上报数据状态报告。因为NSR方式模式会占用OLT资源,因此推荐使用SR模式。


现在,假设ONU目前有三个T-CONT上传数据。

ONU在上行数据中携带目前T-CONT中等待发送的数据状态报告,即上行动态带宽报告(DBRu),可上报T-CONT的状态,为了给下一次上行数据申请带宽。

DBA2.jpg

OLT收到ONU的状态报告后,根据DBA算法逻辑计算出Bandwidth Map(BW map),标识了各个T-CONT传送数据的起止时刻,随着下行数据下发给ONU。

ONU收到OLT下发的BW map消息后,在指定的时隙上发送数据,同时数据中携带上行动态带宽报告。

DBA的五种类型

当OLT收到ONU的DBA上报消息,即ONU上传T-CONT消息后,如何给T-CONT分配时隙呢?哪些T-CONT先上传,哪些T-CONT随后再说呢?因此我们就需要引入DBA类型。DBA有五种类型:Type1, Type2, Type3, Type4, Type5。T-CONT是ONU上的物理资源,只有绑定DBA模板后,才会分配带宽。绑定成功后,T-CONT可以依据DBA模板中的不同配置,提供灵活的动态带宽分配方案。

Type1为固定带宽的DBA模板,完全预留给特定ONU或者ONU的特定业务,即使在ONU没有上行业务流的情况下,这部分带宽也不能为其他ONU使用。固定带宽主要用于对业务质量非常敏感的业务,如:TDM、VoIP等

Type2为保证带宽的DBA模板。保证带宽就是保证在ONU需要使用带宽时可获得的带宽。当ONU的实际业务流量未达到保证带宽时,设备的DBA机制应能够将其剩余带宽分配给其他ONU的业务。

Type3为保证带宽+最大带宽组合类型,在保证用户有一定带宽的同时,还允许用户有一定带宽的抢占,但总和是不会超过用户配置的最大带宽。此带宽类型主要应用于VoIP、IPTV业务。

Type4为最大带宽的DBA模板。最大带宽是在ONU使用带宽时可获得的带宽上限值,最大程度地满足ONU使用的带宽资源。最大带宽类型常用于普通上网等业务。

Type5为固定带宽+保证带宽+最大带宽组合类型,既给用户预留其他用户不能抢占的固定带宽资源,又确保在需要使用带宽时可获得的保证带宽,同时允许用户有一定带宽的抢占,但总和是不会超过用户配置的最大带宽。


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