專利名稱：一種twdm-pon系統(tǒng)中olt的節(jié)能方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及公眾電信服務(wù)的用戶光纖接入系統(tǒng)中OLT的能耗控制技術(shù)領(lǐng)域，具體說是一種TWDM-PON系統(tǒng)中OLT的節(jié)能方法。
背景技術(shù)：
隨著三網(wǎng)融合進(jìn)程的加快和互聯(lián)網(wǎng)中新興業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，日益增多的家庭和商業(yè)用戶需要的接入網(wǎng)帶寬也越來越大；一些報(bào)道顯示到2015年家庭用戶至少需要250M/S的帶寬。為了滿足這種需求趨勢(shì)，很多無源光網(wǎng)絡(luò)PON(passive optical network)技術(shù)被提出來實(shí)現(xiàn)超過10Gb/s的接入帶寬,諸如波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)(WDM-PON, wavelengthdivision multiplexed passive optical network),光碼分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)(0CDMA-P0N, optical code division multiplexed passive optical network),正交步頁分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)(0FDM-P0N, orthogonal frequency division multiplexed passiveoptical network)及波分復(fù)用和時(shí)分復(fù)用的混合無源光網(wǎng)絡(luò)(TWDM-P0N, time andwavelength division multiplexed passive optical network),全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)工作組將TffDM-PON技術(shù)定為下一代無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)工作組長期致力于解決下一代無源光網(wǎng)絡(luò)的能耗問題和與現(xiàn)有的設(shè)備實(shí)現(xiàn)融合。而波分復(fù)用和時(shí)分復(fù)用的混合無源光網(wǎng)絡(luò)(TWDM-PON)已經(jīng)得到全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)組織中設(shè)備商的大力支持。TWDM-PON是通過多對(duì)波長來堆疊XG-PONs，并且在2012年6月被全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)組織定為NG-P0N2的主要標(biāo)準(zhǔn)。第一套40G/s的TWDM-PON樣機(jī)在2012年也得到了驗(yàn)證，這套TWDM-PON樣機(jī)通過4對(duì)波長實(shí)現(xiàn)了 40G/s的下行帶寬，10G/s的上行帶寬。每個(gè)用戶最高可實(shí)現(xiàn)下行l(wèi)OG/s的下行帶寬，2.5G/s的上行帶寬，滿足NG-P0N2的標(biāo)準(zhǔn)。在另一方面，在擁有寬帶的國家里互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)大約消耗所有電量的0.4%，并且以現(xiàn)在的增長速度在可預(yù)見的未來將達(dá)到1%。貝爾實(shí)驗(yàn)室曾報(bào)道稱互聯(lián)網(wǎng)消耗的電量是其絕對(duì)所需的10000倍。接入網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的能耗是網(wǎng)絡(luò)能耗的主要部分，通信網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)能日益成為運(yùn)營商及環(huán)保組織關(guān)注的焦點(diǎn)，而減少無源光網(wǎng)絡(luò)的能耗也成為大家研究的熱點(diǎn)。在無源光網(wǎng)絡(luò)(系統(tǒng)中，能源消耗包括三個(gè)方面:局端設(shè)備(主要是光線路終端(0LT，opticalline terminal))、終端設(shè)備(主要是光網(wǎng)絡(luò)單元(0NU, optical network unit))、光分配網(wǎng)絡(luò)(0DN,optical distribution network)網(wǎng)絡(luò)的衰減消耗。查閱相關(guān)文獻(xiàn),有很多ONU節(jié)能的方法，諸如減少非必要部分的能耗，降低接入速率，動(dòng)態(tài)的控制ONU的睡眠時(shí)間，ONU擁有不同的能耗等級(jí)并可以在各等級(jí)之間轉(zhuǎn)換等。然而，上述方法需要對(duì)PON的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變或者降低了接入速率，結(jié)合成本和復(fù)雜度考慮，實(shí)際效果并不理想。此外，在TWDM-PON中，每對(duì)波長可以承載至多1024個(gè)0NU，OLT統(tǒng)一調(diào)控整個(gè)PON的0NU。在現(xiàn)有的機(jī)制中，OLT一直處于滿負(fù)荷(即 所有波長都處于活躍狀態(tài))的狀態(tài)中即使PON中只有一個(gè)在線的ONU ；而現(xiàn)實(shí)中，ONU并不是24小時(shí)都在線，這就導(dǎo)致了資源的極大浪費(fèi)。因此，降低OLT的能耗是非常必要的，而且更受運(yùn)營商的關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)及其不足，提出了一種TWDM-PON系統(tǒng)中OLT的節(jié)能的方法。為達(dá)到以上的目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:所述TWDM-PON系統(tǒng)中OLT的節(jié)能方法，其在時(shí)分復(fù)用和波分復(fù)用混合無源光網(wǎng)絡(luò)TWDM-PON中，通過在線用戶ONU在不同活躍波長上的遷移，即對(duì)不同波長上的ONU進(jìn)行整合，進(jìn)而關(guān)閉空閑的活躍波長，從而降低OLT的能耗，具體包括如下步驟:步驟(a):0LT周期性地檢測(cè)活躍波長的占有率，判斷是否可以通過對(duì)在線用戶的遷移來關(guān)閉空閑的波長；步驟(b):如果通過在線用戶的遷移可以關(guān)閉至少一條空閑波長，則實(shí)施用戶遷移，并關(guān)閉空閑的波長；否則，等待下一次的檢測(cè)時(shí)刻；步驟(c):如果有新用戶上線，則進(jìn)行注冊(cè)，在用戶高峰期時(shí)，OLT根據(jù)實(shí)際情況，增開波長數(shù)。優(yōu)選地，步驟(a)中OLT周期性地檢測(cè)活躍波長的占有率，其中周期T根據(jù)實(shí)際情況，在不影響用戶服務(wù)質(zhì)量的前提下設(shè)定；所述活躍波長的占有率為:全部在線用戶n/(活躍的波長數(shù)每個(gè)波長的最大負(fù)載數(shù)N);所述的判決條件為:在線用戶遷移后至少可以關(guān)閉一條活躍的波長，即(w-l)*N>n。優(yōu)選地，在步驟(b)中，當(dāng)判決條件成立時(shí)，觸發(fā)遷移機(jī)制，實(shí)施在線用戶在不同波長之間的遷移；所述的遷移機(jī)制，首先對(duì)活躍的波長進(jìn)行動(dòng)態(tài)的編號(hào)為1，2夂!11，遷移時(shí)，為了方便管理，對(duì)編號(hào)較大的波長上用戶進(jìn)行遷移；遷移時(shí)，OLT會(huì)根據(jù)多點(diǎn)控制協(xié)議，要求被遷移的用戶退出注冊(cè)，然后再重新申請(qǐng)注冊(cè)到新的活躍波長上，此時(shí)新的用戶被依次分配在波長編號(hào)由小到大的活躍波長上。
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優(yōu)選地，OLT在ONU發(fā)現(xiàn)注冊(cè)的過程中獲得每個(gè)ONU所在波長的占有率的信息；并根據(jù)多點(diǎn)控制協(xié)議(MPCP)向需要遷移的用戶發(fā)送MAC控制巾貞，ONU收到被要求退出的信息后，自動(dòng)退出并且完成下一次注冊(cè)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在不影響用戶服務(wù)質(zhì)量的前提下，通過對(duì)ONU在不同波長之間進(jìn)行遷移(即對(duì)不同波長上的ONU進(jìn)行整合)，進(jìn)而關(guān)閉空閑的波長，從而降低OLT的能耗。


通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:圖1為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2為用戶遷移流程圖；圖3為用戶遷移示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明是一種TWDM-PON系統(tǒng)中OLT的節(jié)能方法，如圖1，TffDM-PON系統(tǒng)由多對(duì)波長UX1, λψ+1}, {λ2, λψ+2}……)堆疊而成，每對(duì)波長可以承載多個(gè)0NU，所有的波長對(duì)則由OLT統(tǒng)一調(diào)控；而且，每個(gè)ONU的接收機(jī)和發(fā)射機(jī)均是可調(diào)諧的，在OLT的控制下，能夠任意地改變所在的波長。在不影響用戶服務(wù)質(zhì)量的前提下，通過不同活躍波長上的在線用戶的遷移，進(jìn)而關(guān)閉一些空閑的活躍波長，進(jìn)而降低OLT的能耗。本發(fā)明主要包括兩個(gè)部分:(a)判斷何時(shí)進(jìn)行在線用戶在不同波長之間的遷移；(b)當(dāng)判決條件成立時(shí)，如何實(shí)現(xiàn)在線用戶在不同波長之間的遷移，進(jìn)而關(guān)閉空閑的波長。如圖2，OLT周期性地監(jiān)測(cè)活躍波長上的在線用戶數(shù)，統(tǒng)計(jì)活躍波長數(shù)和在線用戶數(shù)，進(jìn)而獲得每個(gè)活躍波長的占用率。假設(shè)實(shí)際的在線用戶總數(shù)n，實(shí)際的活躍波長數(shù)W，每條波長最大的負(fù)載N;若(w-l)*N>n，則可以通過將不同活躍波長上的在線用戶進(jìn)行遷移，將在線用戶集中在少數(shù)活躍波長，進(jìn)而關(guān)閉空閑的波長。否則等待下一次監(jiān)測(cè)時(shí)刻。如圖3，每個(gè)長矩形代表一個(gè)波長，每個(gè)小矩形代表一個(gè)用戶(有陰影的矩形代表在線用戶，無陰影的矩形代表無用戶，其中，為了更清楚地辨識(shí)，有陰影的矩形的線條較粗，無陰影的矩形的線條較細(xì))，為了便于說明，故對(duì)用戶進(jìn)行了編號(hào)，實(shí)際情況中用戶可以按照特定的算法分配到任意的活躍的波長上。該系統(tǒng)中假定有m條波長，分別編號(hào)為1，2...每個(gè)波長的最大承載用戶數(shù)為N。某一時(shí)刻，波長I承載N個(gè)在線用戶，波長2承載N-2個(gè)在線用戶…波長m-Ι承載N-1個(gè)在線用戶，波長m有N-3個(gè)在線用戶；此時(shí)，統(tǒng)計(jì)波長的利用率，滿足遷移的 條件；0LT會(huì)根據(jù)遷移機(jī)制要求編號(hào)為…2，I的波長上的用戶依次退出注冊(cè)，直至其他波長均滿載或本波長上用戶全部退出注冊(cè)；而退出的用戶會(huì)根據(jù)多點(diǎn)控制協(xié)議重新申請(qǐng)注冊(cè)到其它活躍波長上，然后它們會(huì)依次被分配在波長編號(hào)由小到大的活躍波長上。經(jīng)過遷移之后，波長1...πι-2上承載N個(gè)在線用戶，波長m-1上承載i個(gè)用戶，而波長m此時(shí)空載，被關(guān)閉。以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種TWDM-PON系統(tǒng)中OLT的節(jié)能方法，其特征在于，在時(shí)分復(fù)用和波分復(fù)用混合無源光網(wǎng)絡(luò)TWDM-PON中，通過在線用戶ONU在不同活躍波長上的遷移，即對(duì)不同波長上的ONU進(jìn)行整合，進(jìn)而關(guān)閉空閑的活躍波長，從而降低OLT的能耗，具體包括如下步驟: 步驟(a):0LT周期性地檢測(cè)活躍波長的占有率，判斷是否可以通過對(duì)在線用戶的遷移來關(guān)閉空閑的波長； 步驟(b):如果通過在線用戶的遷移可以關(guān)閉至少一條空閑波長，則實(shí)施用戶遷移，并關(guān)閉空閑的波長；否則，等待下一次的檢測(cè)時(shí)刻； 步驟(c):如果有新用戶上線，則進(jìn)行注冊(cè)，在用戶高峰期時(shí)，OLT根據(jù)實(shí)際情況，增開波長數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TWDM-PON系統(tǒng)中OLT的節(jié)能方法，其特征在于，步驟(a)中OLT周期性地檢測(cè)活躍波長的占有率，其中周期T根據(jù)實(shí)際情況，在不影響用戶服務(wù)質(zhì)量的前提下設(shè)定；所述活躍波長的占有率為:全部在線用戶n/ (活躍的波長數(shù)w*每個(gè)波長的最大負(fù)載數(shù)N);所述的判決條件為:在線用戶遷移后至少可以關(guān)閉一條活躍的波長，即(w-1)*N>n。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TWDM-PON系統(tǒng)中OLT的節(jié)能方法，其特征在于，在步驟(b)中，當(dāng)判決條件成立時(shí)，觸發(fā)遷移機(jī)制，實(shí)施在線用戶在不同波長之間的遷移；所述的遷移機(jī)制，首先對(duì)活躍的波長進(jìn)行動(dòng)態(tài)的編號(hào)為1，2…m，遷移時(shí)，為了方便管理，對(duì)編號(hào)較大的波長上用戶進(jìn)行遷移；遷移時(shí)，OLT會(huì)根據(jù)多點(diǎn)控制協(xié)議，要求被遷移的用戶退出注冊(cè)，然后再重新申請(qǐng)注冊(cè)到新的活躍波長上，此時(shí)新的用戶被依次分配在波長編號(hào)由小到大的活躍波長上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TWDM-PON系統(tǒng)中OLT的節(jié)能方法，其特征在于，OLT在ONU發(fā)現(xiàn)注冊(cè)的過程中獲得 每個(gè)ONU所在波長的占有率的信息；并根據(jù)多點(diǎn)控制協(xié)議向需要遷移的用戶發(fā)送MAC控制幀，ONU收到被要求退出的信息后，自動(dòng)退出并且完成下一次注冊(cè)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種TWDM-PON系統(tǒng)中OLT的節(jié)能的方法，涉及到TWDM-PON系統(tǒng)中OLT周期性的檢測(cè)活躍波長的占有率，來判斷是否可以通過對(duì)在線用戶的遷移來關(guān)閉至少一條空閑的波長，當(dāng)判決條件成立時(shí)，則對(duì)在線用戶在不同波長之間進(jìn)行遷移(即對(duì)不同波長上的ONU進(jìn)行整合)，進(jìn)而關(guān)閉空閑的波長，從而降低OLT的能耗。本發(fā)明是針對(duì)TWDM-PON中OLT的節(jié)能，在不改變?cè)蠵ON的結(jié)構(gòu)的前提，大大減少了OLT的能耗，具有很好的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)H04Q11/00GK103236882SQ201310150800
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月26日
發(fā)明者李軍, 楊紅陽, 孫衛(wèi)強(qiáng), 胡衛(wèi)生 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)