O N U上行以太業務承載方式及Q O S

于路黃地龍郝園

（成都理工大學信息工程學院，四川成都610059）

1.引言

隨著互聯網用戶對語音、視頻、數據業務發展的需求越來越大，以XDSL為代表的第一公里接入技術難以滿足用戶對帶寬的需求，越來越多的運營商開始部署光纖到戶（FTTH），其中無源光網路（PON）技術最受關注。其中PON可以分為APON，EPON，GPON。最早的代表技術APON由于協議復雜，業務效率不高等原因已逐漸退出市場。基于以太網的EPON依靠較為成熟的技術、較低的成本等優勢在市場上占據著比較大的份額，但是EPON實際開通帶寬由于段開銷占用實際速率只能達到標稱的70%。另外，由于EPON采用8B/10B的線路編碼，其寬帶損耗大、效率低，在承載時延敏感的語音業務時會引起QOS等問題。GPON(Gigabit PON，吉比特無源光網絡)是FSAN組織最新推出的取代APON(ATM PON)的光接入網解決方案，可提供最高達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務。它重新設計了新的物理層傳輸速率和TC(傳輸匯聚)層，明確規定GPON需要支持的業務類型包括數據業務(Ethemet業務，包括IP業務和MPEG視頻流)、PSTN業務(POTS，ISDN業務)、專用線(TI，El，DS3，E3和ATM業務)和視頻業務(數字視頻)，可以滿足多用戶voIP、采用MPEG-2或MPEG-4規格的多視頻流(如I同v)和標準分辨率電視(SDTV)或高清晰度電視(HDTV)和多用戶高速互聯網接人等“三網合一”的需求。

圖1 PON拓撲結構

2.G P O N中的Q O S

GPON擁有更加完善的DBA（動態帶寬分配），具有優秀的QOS服務能力。GPON將業務帶寬分配方式分成4種類型，優先級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）作為上行流量調度單位，每個T-CONT由Alloc-ID標識。每個T-CONT可包含一個或多個GEM Port-ID。T-CONT分為5種業務類型，不同類型的T-CONT具有不同的帶寬分配方式，可以滿足不同業務流對時延、抖動、丟包率等不同的QOS要求。T-CONT類型1的特點是固定帶寬固定時隙，對應固定帶寬（Fixed）分配，適合對時延敏感的業務，如話音業務；類型2的特點是固定帶寬但時隙不確定，對應確定帶寬（Assured）分配，適合對抖動要求不高的固定帶寬業務，如視頻點播業務；類型3的特點是有最小帶寬保證又能夠動態共享富余帶寬，并有最大帶寬的約束，對應非保證帶寬（Non-Assured）分配，適合于有服務保證要求而又突發流量較大的業務，如下載業務；類型4的特點是盡力而為（BestEffort），無帶寬保證，適合于時延和抖動要求不高的業務，如WEB瀏覽業務；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行分配。

2.1 多業務的QOS

語音、數據、視頻等業務對傳輸時延、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的QOS要求，寬帶網絡首先要能夠區分不同的業務類型，進而為之提供相應的服務質量。ONU端上行業務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業務或者屬于同一個vlan而不在同一個ONU的下行端口的業務分成不同的業務流，從而可以對它采取不同的QOS服務策略。

(2)基于外層vid和內層vid。此時，對同一SVID對應的不同CVID采取不同的QOS服務策略，能區分出不同的客戶業務。

(3)基于TCI，根據每個端口收到報文的IP優先級來分類業務流，采取不同的優先級策略。

(4)基于VID和TCI，對每個VLAN內的報文的IP優先級分類為不同的業務流，采取不同的QOS策略。

2.2 ONU對各種上行業務的承載策略

承載策略1：為每條流承載一個T-CONT，這種方式的特點是粒度細，可以精確地確定每條流的帶寬。缺點是這種方式受到ONU中T-CONT數量的限制。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一個隊列中，這種方式的特點是需要T-CONT的數量少，每條流可以根據T-CONT的調度算法獲得相應的帶寬，見圖3。

圖3 承載策略2

承載策略3：每個T-CONT中可以設置多個速率控制器，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速率控制器，各個業務流可以關聯到各個速率控制器上。這種方式可以有效減少T-CONT的數量，在有限的T-CONT情況下可以保證QOS，缺點是需要硬件實現速率控制器，增加了硬件的實現難度，如圖4所示。

圖4 承載策略3

3.O N U針對不同業務類型進行隊列調度

(1)采用嚴格優先級的調度方式（SP）。在隊列調度時，SP嚴格按照優先級從高到低的次序優先發送較高優先級隊列中的分組，當較高優先級隊列為空時，再發送較低優先級隊列中的分組，此調度方式的優點是可以保證高優先級隊列中的關鍵業務報文及時得到發送。SP的缺點是：擁塞發生時，如果較高優先級隊列中長時間有分組存在，那么低優先級隊列中的報文將一直得不到服務。

(2)采用加權輪詢算法(WRR)。根據各個速率控制器的權重把T-CONT的帶寬分配到各個速率控制器中，速率控制器再按照調度算法把它獲得的帶寬分配給它的隊列。這種方式避免了低優先級隊列得不到服務的情況，但也不能對高優先級的業務提供嚴格的優先級保證。

(3)采用混合調度方式(hybrid)。即綜合了SP和WRR的優勢，設置一個速率控制器為優先速率控制器，只要優先速率控制器中有報文時，就發送優先速率控制器中的報文。其它速率控制器采用WRR方式。這種調度方式結合了SP和WRR的優點，既能讓高優先級的業務得到最先服務，又不會出現低優先級隊列中的報文一直得不到服務的情況。

4.結束語

實現“光進銅退”是寬帶網今后發展的主要趨勢。當前的光接入進程中，考慮到直接光纖到戶的成本較高、新業務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，運營商們更傾向以FTrrB模式為主、其它m模式為輔推進建設網絡。在FITllB的建設過程中，勢必要面臨多業務承載以及QoS保證等問題的挑戰。本文分析了ONU多業務承載方式和OoS的幾種可選方案。事實上，多業務承載和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有資源、維護習慣、業務發放便利性、業務特點等情況作出的綜合考慮。

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