多业务承载条件下EPor带宽分配策略研究
陈亚洲
中国联通济宁市分公司网络建设部
摘要：分析了当前PON技术应用中用户业务需求特点，
通过对PON数据的传输方式、带宽分
给出了多业务
配机制的分析，对在多业务承载条件下 PON带宽分配机制的策略进行了研究，
承载条件下带宽分配策略的建议。
关键词：多业务承载PON带宽分配策略研究报告
一、 前言
当前PON设备用户带宽分配方面，缺乏明确标准和建议。业务开通过程中，存在带宽分 配标准不统一、不能保证用户所申请带宽的使用，伴随 使用的增加，如何分配带宽才能满足不同业务的承载， 要开展PON设备的带宽分配机制研究。
IPTV业务的逐步推广，大带宽业务 实现接入网的无阻塞传送等方面，
需
二、 PON数据传输方式
随着电信技术发展，PON以其价格低廉、多业务、高带宽、线路无源等特点，已经成为 当前接入网建设中，优先采用的接入方式。 图所示：
PON网络由OLT ODN和ONU三部分组成，如下
（一）注册过程
当OLT启动后，周期性在本端口上广播允许接入的时隙等信息。 ONU根据OLT广播的允
许接入信息，主动发起注册请求， OLT通过对ONU的认证，允许 ONU接入，并给请求注册的
ONU分配一个本OLT端口唯一的一个逻辑链路标识（LLID ）。 （二）下行数据
PON上下行数据传输机制不同，在下行方向采用（时分复用技术
TDM广播方式，PON
口下行数据通过 ODh中的1 : N无源分光器，分配到所连接的 ONI单元。当数据信号到达 ONU 时，ONU根据LLID，在物理层上做判断， 接收给它自己的数据帧， 摒弃那些给其它 ONU勺数 据帧。
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图2上下行传输原理
（三）上行数据
在上行方向，OLT会根据系统的配置，给 ONU分配特定的带宽，来自各个 ONU的多种业 务信息，通过TDMA机制互不干扰地通过 ODN中的1: N无源分光器耦合到同一根光纤， 最终 送到位于局端 OLT接收端。
对于PON层面来说，带宽就是多少可以传输数据的基本时隙，
每一个基本时隙单位时间
长度为16ns。在一个 OLT端口（ PON端口）下面，所有的 ONU与OLTPON端口之间时钟是严 格同步的，每一个ONUH能够在OLT给他分配的时刻上面开始， 数据。通过时隙分配和时延补偿，确保多个 的上行包不会互相干扰。
对于安全性的考虑。 ONU之间的通信，都必须通过 OLT, ONU设备之间相互隔离，默认 条件下不允许相互通信。
用分配给它的时隙长度传输
ONU
ONU的数据信号耦合到一根光纤时，各个
三、PON带宽分配机制
（一）下行带宽分配机制
PON的应用是典型的树状拓扑结构， PON口将每个下行以太网信息包，同时广播给所有 下挂的ONI设备。每个ONU则仅提取属于自己的信息包， 宽共享相对简单，它根据服务等级协议
并忽略其他信息包。因此，下行带
（SLA）与其他策略，由一个在 OLT执行的出口调度策
略来指示。SLA主要参数包括最小保证带宽、最大允许带宽、最大延时等，并应支持对上、 下行业务分别进行配置。
EPON系统支持多业务，推荐采用单 LLID+CoS方式或多LLID方式实现；单LLID+CoS方 式，指将ONU勺业务映射到不同的上下行队列中；多 LLID方式，是指由 OLT配置将ONU勺 业务映射到相应的 LLID上，把ONU勺上下行队列与LLID绑定，系统针对每个 LLID分别进 行业务管理。
（二）上行带宽分配机制
在上行方向，IEEE 802.3ah标准采用了一个基于复式分时的媒体访问控制协议 ---单点
以
控制协议（MPCP＞它允许OLT在 ONU间作出仲裁，要求上行传输并分配唯一的时间空档， 便每个ONI仅在指定的时间空档内传输上行信息包。
MPCP计时以16毫微秒的单位来计量。
IP电话，而不会引
在如此迅速的运作速度下，分时过程甚至能够支持极为重要的流量，如
起可见的质量变化。MPCP为OLT仲裁上传带宽提供了一种控制机制，但它无法指定任何特 定的分配策略。一般选用DBA机制进行上行带宽分配，
使用DBA机制，将对整个有效带宽进
行限制，根据服务等级协议 （SLA）给某些类型的流量以优先权，保证每个用户都能得到确定 的使用时隙。
DBA支持如下三种分配带宽类型：
1 、固定带宽（Fixed Bandwidth ）主要用于有 TDM业务的ONU（或者LLID）以确保该业 务较小的传输时延。
2 、保证带宽（Assured Bandwidth ）为系统保证带宽，当 ONU勺实际业务流量未达到保 证带宽时，OLT的DBA机制应能够将其剩余带宽分配给其他
ONU的业务。
3 、尽力而为带宽（Best Effort Bandwidth ）系统不保证该 ONI或者ONU勺特定业务获 得带宽的数量，属于优先级最低的业务类型。
DBA可选支持对同一个 PON下不同的ONU采用不同的轮询周期和授权周期， 业务的ONU可以选择较其他ONI更短的轮询周期和更高的授权频率。
DBA机制限制ONU的流量不超过SLA中的最大带宽，即使线路上有剩余带宽也不应为 ONU 分配超过最大带宽的授权。
当ONU的实际业务流量未达到保证带宽时， OLT能够将其剩余
如对存在TDM
带宽分配给其他 ONU DBA算法支持公平性机制， 能够保证剩余带宽公平分配， 对其本地队列状态信息的汇报进行上行带宽分配， 上，基于本地的队列状态进行上行业务的调度。
OLT基于ONU
并且ONU能够在DBA分配的带宽授权基础
四、PON带宽分配现状及存在问题
当前，各厂家配置和开局模板并不统一，厂家设备对于 户端口上下行带宽限制的支持程度并不相同。开通时大多没有启用
PON 口的上下行和 ONU设备用
QOS 一般默认优先级为
“ 0 ”。各厂家现场要求和技术人员水平不同，业务配置不同。后续业务开通过程中受到一 定限制。
某省设备以EPON为主，因当前业务流量较小，各地市仅针对 ONU设备上行进行限速， 除单位专线外，一般不针对 ONU的用户端口进行限速。 通过BRAS设备实现对用户的限速。 OLT上行一般采用 GE链路，PON 口下挂用户实际开通数量一般不多，
整个PON 口流量较
小，很少出现拥塞现象。 OLT设备规划中，一般采用 50%并发率设计，短期内不会影响用 户体验。
随着PON承载业务量逐步加大，原配置模式的弊端将逐步体现：
1未启用优先级，各业务同级别竞争。当业务流量逐步增大后，将导致业务时延进一 步加大，如继续采用该方式，不进行精确管控，将导致用户语音时延不断加大，影响用户感 受。
2、 不同厂家设备在处理带宽分配方面方法不同。连续工作型可以保证带宽的充分利 用，但将导致分组时延加大， 断续工作型可以压缩业务时延， 输，导致网络传输效率降低。
3、 当前厂家DBA模板数量较少，且和提供的业务关联不紧密， 地市公司一般依据厂家 模板进行数据配置，容易导致用户开放的带宽和承诺带宽不一致，容易引起用户的不满。
4、当前个人宽带采用 PPPOE方式，一般通过 BRAS设备对用户VLAN进行限速，PON 设备端口开放的带宽，
都大于用户实际申请的带宽， 这种方式在三网融合后， 将面临一些问
但容易引起用户数据碎片式传
题，因IPTV 一般采用IPOE方式进行认证，如继续采用原有方式，容易导致用户过多的消耗 资源。
另外，还有组播部署、多业务承载、特种业务混合开通中的一系列问题。 设备上行带宽的使用，才能保证业务的
需合理规划PON
“优
“公平性”需求，在 SLA所指定的范围内提供
良服务”。保证每个用户都能得到确定的使用时隙。
五、业务开通建议
（一）基于业务分类实现不同承载
各类业务对服务质量的要求存在极大差异，
EPON作为综合接入的主要设备，需要根据
其业务特点提供相应的服务。业务的类型及其特性如下表：
业务特点 实时 实时、突发 服务保证、突发 尽力而为
业务承载需求 低抖动、低时延、低丢包率 抖动中、时延中、丢包率低 抖动高、时延高、丢包率中 抖动高，时延高，丢包率高 业务类型 TDM VoIP 等 IPTV、视频等 付费数据等 普通上网业务 业务参数的等级划分表: 等级 业务参数 低 时延 抖动 丢包率 <5ms 下行 <2ms,上行 <5ms <10-6 中 <100ms <15ms <10-5 高 <500ms <40ms <10-4
现网设备基本都支持基于端口的 VLAN标识，建议针对不同的业务性质为用户打不
同的标签， 基于用户MAC地址进行VLAN标识主要用于IPTV类业务；基于以太网优先 标识进行 VLAN标识；基于以目的IP地址主要用于 VOIP业务。
FTTH型、FTTB型ONU设备将不同业务分别承载在不同的端口上， 可依据端口进行 VLAN划分。FTTC型ONU设备一般由下挂的 AG交换机等设备划分 VLAN ONU业务端口 采用透传模式。
通过在ONU和OLT上采用不同策略完成业务区分和优先级标识。
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上网业务：在二层网络内每个用户使用独立的 语音业务：单OLT下承载的可以统一划分为一个
VLAN ID。 VLAN ID。
3G承载：结合当地基站 VALN规划，如发生VLAN冲突可采用VLAN变换的方法进行
统一。
组播业务：根据组播组情况，使用统一的组播
VLAN。
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也可配置基于端口 +CoS的流量管理，为一个端口上承载的具有同一 业务流指定IP流量模板，并通过该流量模板对业务流量进行管理。
802.1p优先级的
建议利用设备基于 ONT基于用户侧VLAN（CVLAN）基于以太类型三种模式实现 QinQ业 务。通过配置双层 VLAN区分用户业。根据用户侧 VLAN将用户数据分发到各自的业务通道， 并将数据经上行端口发送出去。基于 各业务的QOS保证。
VLAN部署业务优先级队列，并根据厂家设备特点完成
（二） OLT设备配置建议
1. OLT的上行业务流分类
OLT应支持基于以太网帧中的相关参数，对上行业务流进行分类，并支持优先级重新标 记功能。缺省状态下，
OLT信任ONL提供的优先级标记，不开启此功能。
常用于业务流分类的参数包括： LLID，MACDA MACSA User Priority （IEEE802.1D）、 Ethernet类型（例如 PPPoE PWE3 MACControl等）、目的IP地址、源IP地址、IP类型 （v4&v6八IP TOS/DSCP L4协议端口等。为简化配置，推荐采用单LLID+CoS方式或多LLID 方式实现。
2. OLT的优先级队列机制和调度功能
OLT的上下行业务应根据IEEE 802.1D User Priority 并进行调度。OLT网络侧端口应支持 8个优先级队列。
标记映射到不同的优先级队列，
OLT应支持根据SLA进行下行业务的调度功能。OLT对下行业务的调度应支持严格优先 级队列调度（SF），加权循环队列调度（ WRR和SP+WR算法并可配置，缺省采用 上行业务的优先级调度由 OLT的DBA功能和ONU勺本地调度功能共同完成。
SP+WRR
SP+WRR混合队列调度机制
具体描述如下: Rg\I [丨 I I |
t | ]~[L
1 ）报文先在入口根据设置的流分类规则进行分类和优先级重标记。
2 ）根据分类结果放入不同优先级队列。
3）给WRF调度的队列不同的发送权重比，比如 2:1。
在每个调度循环中，首先发送
SP队列中的数据，直到 SP队列为空。然后根据权重比
决定在这个循环中每个 WRR队列发送包的个数。
WRE机制，用户可以设定队列的低限和高限。 当队列的长度小于低限时，不丢弃队列。 当队列的长度在低限和高限之间时，
WRED开始随机丢弃报文。并且，队列的长度越长，丢
弃的概率越高。当队列的长度大于高限时，丢弃所有的报文。
（三） 端口下挂用户建议
考虑到EPON系统的承载能力，不同客户群对带宽及
IPTV业务的需求差异，据测算，
建议单EPON^不超过400个用户，单 GPON口下不超过1000个用户，若包含单位专线需减 少用户数量。未来带宽提速可采用
10G PON技术解决。对于 FTTB组网模式下，低端住宅小
PON端口接入512用户进行规划。对于高档住宅小
区，一般低速用户比例偏大，可按照单
区，可以按照每个 PON端口接入128用户进行规划。
（四） ONU莫板建议
依据不同的业务套餐，制定各厂家统一开局模板和业务模板，为简化配置，可以根据业
务情况进行基于 VLAN的业务绑定，单 PON 口下固定带宽+保证带宽应该小于总的上行带 宽。为保证极端条件下不会出现冲突现象，
必须以保证单PON 口下所有ONU的FIX+Assure
必须小于上行总带宽 1G，所有用户的CIR速率的和小于下行总带宽。
用户通过ONT连接多个终端，实现 In ternet 业务、VoIP业务、IPTV业务等多种业 务的接入。VoIP业务具有最高的优先级，IPTV业务的优先级其次，In ternet 业务的优先 级最低。配置EPON业务模板中包含：流分类模板、组播转发模式、组播 开开关等参数，可根据实际需要进行配置。
（五） OLT上联建议
为了保证业务在汇聚核心层带宽和时延的有效保证，应减少网络层级，建议 联如图所示：
PON设备上
VLAN组播快速离
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FTTE +
FTTD+ FTTH
L..LT
1) 在FTTH规模建设过程中，规划容量单台 OLT接入用户数大于 3000户或OLT的上联流量
预计达到1G以上，应尽可能直连 BRAS/SR以减少网络层次，降低建设和运维成本。 同时为保证业务安全， OLT应采用双链路上联。
2） 小型OLT设备（承载业务较少、网络流量不大）可经汇聚交换机上联
BRAS设备和SR
3） 资源具备情况下，建议采用双上行连接， 一条链路连接到 BRAS设备，另一条连接到SF。 根
据VALN进行业务分流。
4） 为了保证高效利用业务带宽， 不同性质的用户暂可混用， 实现接入网络的统一接入， 并 在
OLT以上进行业务分离。
对于重要节点，可以通过配置上行冗余备份链路，提高设备业务传输的可靠性。因未 来业务发展趋势明显，上行连接带宽选择方面，建议短期内采用
GE上行或双GE进行聚合,
并对业务在OLT上行口进行分离，带宽占用超过 50%进行扩容，可更换为 10GE上行，若未 来PON口升级为10G PON口时，需使用 100GE端口上联。
六、总结
PON技术不断发展，用户需求不断提高，应依据使用情况，定期对业务流量变化进行监 控和分析。合理使用队列调度机制，优先满足语音、视频通话等低时延要求业务，
同时使用
队列调度机制和双速率三色标记等方法， 满足不同等级业务间的速率保证。 及时调整相关策 略模板，动态满足用户需求。
06-多业务承载条件下EPON带宽分配策略研究 - 图文
