一種基于onu模塊化的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)節(jié)能方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于ONU模塊化的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)節(jié)能方法，屬于光通信【技術(shù)領(lǐng)域】。本方法針對(duì)現(xiàn)有無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)中ONU睡眠方法不能很好解決時(shí)延性能與能效性這對(duì)矛盾的缺點(diǎn)，提出一種新的提高ONU能量有效性方法，通過(guò)建立ONU模塊化能耗模型，實(shí)現(xiàn)ONU相關(guān)模塊能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)狀況，采用不連續(xù)收發(fā)數(shù)據(jù)的方式，獨(dú)立地轉(zhuǎn)入睡眠/喚醒狀態(tài)，增大了睡眠時(shí)間，減少了網(wǎng)絡(luò)能耗；同時(shí)通過(guò)雙輪詢子周期的方式，優(yōu)先收發(fā)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，減少實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，提升網(wǎng)絡(luò)整體服務(wù)質(zhì)量。相比于其他節(jié)能方法，本發(fā)明不僅能提升網(wǎng)絡(luò)整體服務(wù)質(zhì)量，而且能顯著降低網(wǎng)絡(luò)能耗。
【專利說(shuō)明】-種基于ONU模塊化的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)節(jié)能方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光通信【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種基于0NU模塊化的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)節(jié)能方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著電信網(wǎng)絡(luò)的增加和網(wǎng)絡(luò)帶寬的迅速增長(zhǎng)，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所消耗的 能量也急劇增多。無(wú)論是從阻止全球變暖的角度考慮還是單純地為了降低運(yùn)營(yíng)成本，電信 網(wǎng)絡(luò)的能效性都已經(jīng)成為一個(gè)重要的研究課題。接入網(wǎng)作為電信網(wǎng)絡(luò)的"最后一公里"，其 終極目標(biāo)為實(shí)現(xiàn)光纖到戶（FTTH，F(xiàn)iber To The Home)，相對(duì)于電信網(wǎng)絡(luò)中的城域網(wǎng)和骨干 網(wǎng)，需要更多的通信設(shè)備，其能源消耗大約占整個(gè)電信網(wǎng)絡(luò)的75%。Ρ0Ν(無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)）作 為當(dāng)前最流行的接入網(wǎng)技術(shù)，相比于其他接入方式，具有維護(hù)簡(jiǎn)單、接入成本低、能效性更 好等優(yōu)點(diǎn)，已成為我國(guó)"FTTH"重要實(shí)現(xiàn)技術(shù)。然而，隨著Ρ0Ν系統(tǒng)的規(guī)模越來(lái)越大，能耗問(wèn) 題將愈加嚴(yán)重。有效降低Ρ0Ν的能耗可以進(jìn)一步提升帶寬接入的成本效率，從而提高整個(gè) 通信產(chǎn)業(yè)的能效性。
[0003] 據(jù)統(tǒng)計(jì)，一個(gè)基于IP的光接入網(wǎng)中，光網(wǎng)絡(luò)單元（0NU)的能耗占60%?？梢?jiàn)，提高 Ρ0Ν系統(tǒng)中0NU的能量有效性將有效降低接入網(wǎng)的總能耗。ITU-T -直在探索減少0NU能 量消耗，提高Ρ0Ν能效性的解決方案。經(jīng)過(guò)研究，ITU-T在2009年形成的ITU-T G. 984技術(shù) 規(guī)范中描述了 4種提高0NU能效性的方法，S卩0NU減負(fù)、0NU假寐、快速睡眠和深度睡眠，但 對(duì)采用何種睡眠方案并沒(méi)有做出具體規(guī)定。
[0004] 目前，提高0NU能效性的方式主要有兩類。一類是將0NU整體地轉(zhuǎn)入睡眠/喚醒 狀態(tài)，例如在低負(fù)載時(shí)將0NU轉(zhuǎn)入睡眠狀態(tài)，當(dāng)負(fù)載高于某個(gè)閾值時(shí)，則喚醒0NU收發(fā)數(shù)據(jù)。 然而固定的閾值設(shè)計(jì)并不能較好的適應(yīng)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的要求，且0NU睡眠/喚醒時(shí)間不易控制。 為了解決0NU睡眠/喚醒時(shí)間控制問(wèn)題，有學(xué)者提出集中式控制0NU睡眠/喚醒時(shí)間。如 YanY等人提出以上行為中心（UCS)和以下行為中心（DCS)兩種節(jié)能方案，使下行業(yè)務(wù)只 在上行發(fā)送的時(shí)隙內(nèi)進(jìn)行接收，或只有0NU完全沒(méi)有數(shù)據(jù)收發(fā)時(shí)將0NU睡眠，其中DCS的時(shí) 延更小，而UCS能效性更好，但引入的下行時(shí)延較大。為了平衡能效性與時(shí)延之間的矛盾， 張引發(fā)等人提出為各個(gè)0NU分別分配收發(fā)時(shí)隙，在本輪輪詢周期分配的時(shí)隙內(nèi)收發(fā)業(yè)務(wù)數(shù) 據(jù)，在無(wú)收發(fā)任務(wù)的時(shí)段內(nèi)進(jìn)入低功耗的睡眠狀態(tài)，緩解了下行時(shí)延性能惡化問(wèn)題。
[0005] 另一類是將0NU中某些功能部件轉(zhuǎn)入睡眠/喚醒狀態(tài)。據(jù)研究，0NU總能耗中有 60%-70%是由收發(fā)機(jī)及周邊電路所消耗。因此有效降低收發(fā)機(jī)及周邊電路的能耗，可進(jìn)一 步提高0NU的能效性。如Zhang J等人針對(duì)收發(fā)機(jī)的能耗問(wèn)題進(jìn)行了研究，提出根據(jù)業(yè)務(wù)狀 態(tài)動(dòng)態(tài)關(guān)閉0NU內(nèi)的收發(fā)模塊，從而降低0NU能耗，提高能效性，但其時(shí)延性能沒(méi)有得到有 效保障。S. H. Shah Newaz等人進(jìn)一步討論了 0NU兩種能耗級(jí)別與四種能耗級(jí)別狀態(tài)下的能 耗差異，但仍沒(méi)有考慮時(shí)延與能效性的矛盾。因此，在無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的能效性研究中，如何結(jié) 合時(shí)延性能研究能耗問(wèn)題，在保證網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的前提下，進(jìn)一步降低Ρ0Ν的能耗，仍是目 前亟待解決的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于0NU模塊化的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)節(jié)能方法， 該方法通過(guò)將光網(wǎng)絡(luò)單元模塊化，使得各能耗模塊能夠獨(dú)立地切換睡眠或喚醒模式，從而 在規(guī)定時(shí)隙內(nèi)實(shí)現(xiàn)不連續(xù)地收發(fā)數(shù)據(jù)；同時(shí)通過(guò)業(yè)務(wù)區(qū)分，采用實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)優(yōu)先收發(fā)策略，提 升網(wǎng)絡(luò)的整體服務(wù)質(zhì)量。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0008] -種基于0NU模塊化的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)節(jié)能方法，在該方法中，將光網(wǎng)絡(luò)單元0NU進(jìn)行 模塊化，將0NU劃分為上行模塊、下行模塊及基礎(chǔ)模塊，通過(guò)0NU的模塊化，使得0NU相關(guān)模 塊能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)狀況獨(dú)立地轉(zhuǎn)入睡眠或喚醒狀態(tài)，盡可能地增大睡眠時(shí)間，減少網(wǎng)絡(luò) 能耗；同時(shí)，統(tǒng)計(jì)各0NU的實(shí)時(shí)/非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)帶寬請(qǐng)求及0LT緩存中將發(fā)往各0NU的數(shù)據(jù) 量，按比例為各0NU實(shí)時(shí)/非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)設(shè)置保證帶寬，同時(shí)采用帶寬回收策略將輕負(fù)載0NU 剩余帶寬分配給重負(fù)載0NU，既保證了帶寬按需動(dòng)態(tài)分配，又提高了帶寬利用率。
[0009] 進(jìn)一步，在本方法中，采用不連續(xù)收發(fā)數(shù)據(jù)方式，0NU上/下行模塊根據(jù)所分配的 時(shí)隙，在各自的時(shí)隙內(nèi)只發(fā)送/接收屬于自己的數(shù)據(jù)，其他時(shí)隙則轉(zhuǎn)入睡眠狀態(tài)，避免了因 接收無(wú)用數(shù)據(jù)而造成的能耗。
[0010] 進(jìn)一步，在所述方法中，將一個(gè)完整的輪詢周期分為兩個(gè)子周期，各子周期長(zhǎng)度根 據(jù)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)時(shí)/非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)負(fù)載占總負(fù)載的比例確定，前一子周期用于收發(fā)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)數(shù) 據(jù)，后一子周期用于收發(fā)非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，從而盡可能地減少實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)時(shí)延，提升網(wǎng)絡(luò)整體 服務(wù)質(zhì)量。
[0011] 進(jìn)一步，其中實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)包括VoIP、IPTV、V0D等時(shí)延敏感業(yè)務(wù)；非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)指 E-mail、文件下載等對(duì)時(shí)延不敏感的業(yè)務(wù)；在每個(gè)輪詢周期中，先收發(fā)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，再收 發(fā)非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。
[0012] 進(jìn)一步，通過(guò)將0NU收發(fā)相關(guān)種類業(yè)務(wù)時(shí)隙信息加載到GATE幀中，使得0NU各相 關(guān)模塊能夠根據(jù)時(shí)隙信息獨(dú)立地轉(zhuǎn)入睡眠/喚醒狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)與睡眠。
[0013] 進(jìn)一步，0NU的模塊化能耗模型如下：
[0014]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于ONU模塊化的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)節(jié)能方法，其特征在于：在該方法中，將光網(wǎng)絡(luò)單 元0NU進(jìn)行模塊化，將0NU劃分為上行模塊、下行模塊及基礎(chǔ)模塊，通過(guò)0NU的模塊化，使得 0NU相關(guān)模塊能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)狀況獨(dú)立地轉(zhuǎn)入睡眠或喚醒狀態(tài)，盡可能地增大睡眠時(shí)間， 減少網(wǎng)絡(luò)能耗；同時(shí)，統(tǒng)計(jì)各0NU的實(shí)時(shí)/非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)帶寬請(qǐng)求及0LT緩存中將發(fā)往各0NU 的數(shù)據(jù)量，按比例為各0NU實(shí)時(shí)/非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)設(shè)置保證帶寬，同時(shí)采用帶寬回收策略將輕負(fù) 載0NU剩余帶寬分配給重負(fù)載0NU，既保證了帶寬按需動(dòng)態(tài)分配，又提高了帶寬利用率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于0NU模塊化的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)節(jié)能方法，其特征在于： 采用不連續(xù)收發(fā)數(shù)據(jù)方式，0NU上/下行模塊根據(jù)所分配的時(shí)隙，在各自的時(shí)隙內(nèi)只發(fā)送/ 接收屬于自己的數(shù)據(jù)，其他時(shí)隙則轉(zhuǎn)入睡眠狀態(tài)，避免了因接收無(wú)用數(shù)據(jù)而造成的能耗。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于0NU模塊化的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)節(jié)能方法，其特征在于： 在所述方法中，將一個(gè)完整的輪詢周期分為兩個(gè)子周期，各子周期長(zhǎng)度根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)時(shí)/ 非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)負(fù)載占總負(fù)載的比例確定，前一子周期用于收發(fā)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，后一子周期用 于收發(fā)非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，從而盡可能地減少實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)時(shí)延，提升網(wǎng)絡(luò)整體服務(wù)質(zhì)量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于0NU模塊化的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)節(jié)能方法，其特征在于： 其中實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)包括VoIP、IPTV、V0D等時(shí)延敏感業(yè)務(wù)；非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)指E-mail、文件下載等對(duì) 時(shí)延不敏感的業(yè)務(wù)；在每個(gè)輪詢周期中，先收發(fā)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，再收發(fā)非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于0NU模塊化的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)節(jié)能方法，其特征在于： 通過(guò)將0NU收發(fā)相關(guān)種類業(yè)務(wù)時(shí)隙信息加載到GATE幀中，使得0NU各相關(guān)模塊能夠根據(jù)時(shí) 隙信息獨(dú)立地轉(zhuǎn)入睡眠/喚醒狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)與睡眠。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于0NU模塊化的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)節(jié)能方法，其特征在于： 0NU的模塊化能耗模型如下：
其中：E表示P0N中所有0NU的總能耗，N表示輪詢周期數(shù)，K為0NU個(gè)數(shù)，Pua/Pda表示 0NU上/下行模塊處于工作狀態(tài)下的功耗，Pus/Pds表示0NU上/下行模塊處于睡眠狀態(tài)下 的功耗，^二/7^表示ON%在第η個(gè)輪詢周期內(nèi)上/下行模塊處于工作狀態(tài)的時(shí)間， 表示ON%在第η個(gè)輪詢周期內(nèi)上/下行模塊處于睡眠狀態(tài)的時(shí)間，Pb_表示ONU基礎(chǔ)模塊 的功耗，Tq&表示輪詢周期的長(zhǎng)度。
【文檔編號(hào)】H04Q11/00GK104053077SQ201410285838
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】熊余, 管建軍, 劉川菠, 王汝言 申請(qǐng)人:重慶郵電大學(xué)