O N U上行以太业务承载方式及Q O S

于路黄地龙郝园

（成都理工大学信息工程学院，四川成都610059）

1.引言

随着互联网用户对语音、视频、数据业务发展的需求越来越大，以XDSL为代表的第一公里接入技术难以满足用户对带宽的需求，越来越多的运营商开始部署光纤到户（FTTH），其中无源光网路（PON）技术最受关注。其中PON可以分为APON，EPON，GPON。最早的代表技术APON由于协议复杂，业务效率不高等原因已逐渐退出市场。基于以太网的EPON依靠较为成熟的技术、较低的成本等优势在市场上占据着比较大的份额，但是EPON实际开通带宽由于段开销占用实际速率只能达到标称的70%。另外，由于EPON采用8B/10B的线路编码，其宽带损耗大、效率低，在承载时延敏感的语音业务时会引起QOS等问题。GPON(Gigabit PON，吉比特无源光网络)是FSAN组织最新推出的取代APON(ATM PON)的光接入网解决方案，可提供最高达2.488Gbps的速率，支持对称/非对称的上下行速率，能以原有格式和极高的效率传送多种业务。它重新设计了新的物理层传输速率和TC(传输汇聚)层，明确规定GPON需要支持的业务类型包括数据业务(Ethemet业务，包括IP业务和MPEG视频流)、PSTN业务(POTS，ISDN业务)、专用线(TI，El，DS3，E3和ATM业务)和视频业务(数字视频)，可以满足多用户voIP、采用MPEG-2或MPEG-4规格的多视频流(如I同v)和标准分辨率电视(SDTV)或高清晰度电视(HDTV)和多用户高速互联网接人等“三网合一”的需求。

图1 PON拓扑结构

2.G P O N中的Q O S

GPON拥有更加完善的DBA（动态带宽分配），具有优秀的QOS服务能力。GPON将业务带宽分配方式分成4种类型，优先级从高到低分别是固定带宽（Fixed）、保证带宽（Assured）、非保证带宽（Non-Assured）和尽力而为带宽（BestEffort）。DBA又定义了传输容器（transmission container，T-CONT）作为上行流量调度单位，每个T-CONT由Alloc-ID标识。每个T-CONT可包含一个或多个GEM Port-ID。T-CONT分为5种业务类型，不同类型的T-CONT具有不同的带宽分配方式，可以满足不同业务流对时延、抖动、丢包率等不同的QOS要求。T-CONT类型1的特点是固定带宽固定时隙，对应固定带宽（Fixed）分配，适合对时延敏感的业务，如话音业务；类型2的特点是固定带宽但时隙不确定，对应确定带宽（Assured）分配，适合对抖动要求不高的固定带宽业务，如视频点播业务；类型3的特点是有最小带宽保证又能够动态共享富余带宽，并有最大带宽的约束，对应非保证带宽（Non-Assured）分配，适合于有服务保证要求而又突发流量较大的业务，如下载业务；类型4的特点是尽力而为（BestEffort），无带宽保证，适合于时延和抖动要求不高的业务，如WEB浏览业务；类型5是组合类型，在分配完保证和非保证带宽后，额外的带宽需求尽力而为进行分配。

2.1 多业务的QOS

语音、数据、视频等业务对传输时延、带宽要求、丢包等有不同要求。为了能更好地支持各种不同服务的QOS要求，宽带网络首先要能够区分不同的业务类型，进而为之提供相应的服务质量。ONU端上行业务分类方法可以有如下几种方式：

(1)基于vid或者vid+source port。在这种分类方式下，不同的vlan业务或者属于同一个vlan而不在同一个ONU的下行端口的业务分成不同的业务流，从而可以对它采取不同的QOS服务策略。

(2)基于外层vid和内层vid。此时，对同一SVID对应的不同CVID采取不同的QOS服务策略，能区分出不同的客户业务。

(3)基于TCI，根据每个端口收到报文的IP优先级来分类业务流，采取不同的优先级策略。

(4)基于VID和TCI，对每个VLAN内的报文的IP优先级分类为不同的业务流，采取不同的QOS策略。

2.2 ONU对各种上行业务的承载策略

承载策略1：为每条流承载一个T-CONT，这种方式的特点是粒度细，可以精确地确定每条流的带宽。缺点是这种方式受到ONU中T-CONT数量的限制。见图2。

图2 承载策略1

承载策略2：每条流或者多条流承载在T-CONT一个队列中，这种方式的特点是需要T-CONT的数量少，每条流可以根据T-CONT的调度算法获得相应的带宽，见图3。

图3 承载策略2

承载策略3：每个T-CONT中可以设置多个速率控制器，分配给该T-CONT的带宽可以按其中照速率控制器的速率成比例地分配给各个速率控制器，各个业务流可以关联到各个速率控制器上。这种方式可以有效减少T-CONT的数量，在有限的T-CONT情况下可以保证QOS，缺点是需要硬件实现速率控制器，增加了硬件的实现难度，如图4所示。

图4 承载策略3

3.O N U针对不同业务类型进行队列调度

(1)采用严格优先级的调度方式（SP）。在队列调度时，SP严格按照优先级从高到低的次序优先发送较高优先级队列中的分组，当较高优先级队列为空时，再发送较低优先级队列中的分组，此调度方式的优点是可以保证高优先级队列中的关键业务报文及时得到发送。SP的缺点是：拥塞发生时，如果较高优先级队列中长时间有分组存在，那么低优先级队列中的报文将一直得不到服务。

(2)采用加权轮询算法(WRR)。根据各个速率控制器的权重把T-CONT的带宽分配到各个速率控制器中，速率控制器再按照调度算法把它获得的带宽分配给它的队列。这种方式避免了低优先级队列得不到服务的情况，但也不能对高优先级的业务提供严格的优先级保证。

(3)采用混合调度方式(hybrid)。即综合了SP和WRR的优势，设置一个速率控制器为优先速率控制器，只要优先速率控制器中有报文时，就发送优先速率控制器中的报文。其它速率控制器采用WRR方式。这种调度方式结合了SP和WRR的优点，既能让高优先级的业务得到最先服务，又不会出现低优先级队列中的报文一直得不到服务的情况。

4.结束语

实现“光进铜退”是宽带网今后发展的主要趋势。当前的光接入进程中，考虑到直接光纤到户的成本较高、新业务对带宽的需求尚未十分紧迫以及充分利用原有铜线资源等因素，运营商们更倾向以FTrrB模式为主、其它m模式为辅推进建设网络。在FITllB的建设过程中，势必要面临多业务承载以及QoS保证等问题的挑战。本文分析了ONU多业务承载方式和OoS的几种可选方案。事实上，多业务承载和QoS控制可以有多种多样的策略，最终选择哪种策略是基于现有资源、维护习惯、业务发放便利性、业务特点等情况作出的综合考虑。

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