在PON網(wǎng)絡(luò)中，OLT設(shè)備的一個PON口會下掛一堆的ONU，因此，PON口的上行帶寬是所有ONU共享的，那么上行帶寬是如何在各ONU之間分配的呢？

所以，今天我們就來聊一聊PON系統(tǒng)的上行帶寬分配機制。

01

PON上行帶寬分配機制包含哪些？

PON系統(tǒng)的上行帶寬分配機制主要有兩種方式，分別是：靜態(tài)帶寬分配（Static Bandwidth Assignment, SBA）和動態(tài)帶寬分配（Dynamic Bandwidth Assignment, DBA ）。

何為SBA？

靜態(tài)帶寬分配（SBA）也可以稱為固定帶寬分配，指每個ONU占用的帶寬是固定的。即OLT會根據(jù)每個ONU的SLA（包括帶寬、時延等指標）周期性的為每個ONU分配固定長度的授權(quán)。

一般來講，OLT采取輪詢的方式周期性地給所有ONU發(fā)布授權(quán)。在每個輪詢周期內(nèi)，各ONU的授權(quán)窗口大小可能是各不相同的，但同一ONU各輪詢周期內(nèi)獲得的授權(quán)大小只與ONU的SLA有關(guān)，與ONU上行業(yè)務(wù)流量情況無關(guān)。

換句話說，無論ONU的上行流量有多大，其獲得的上行帶寬都是固定的。即使ONU上沒有流量，這部分帶寬也是固定分配給該ONU的，不能被其他業(yè)務(wù)流量較大的ONU所利用。

何為DBA？

動態(tài)帶寬分配（DBA）是指OLT根據(jù)ONU的SLA和上行流量情況，為ONU動態(tài)分配上行帶寬的技術(shù)。

當某個ONU的流量比較小時，OLT可以給該ONU較小的授權(quán)，節(jié)約的帶寬可以為其他ONU所利用；當某個ONU的流量增大時，OLT可以給該ONU更大的授權(quán)（當然，該ONU獲得的帶寬不能超過SLA中規(guī)定的最大帶寬）。因此，DBA就是OLT根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)的實時流量自動增加或減少ONU帶寬而不中斷鏈接來優(yōu)化PON系統(tǒng)性能的過程。

為何選擇DBA，而非SBA？

根據(jù)前面介紹的靜態(tài)帶寬分配（SBA），我們發(fā)現(xiàn)，雖然其方法簡單、易實現(xiàn)，比較適合承載TDM等業(yè)務(wù)流量固定的業(yè)務(wù)，但不能根據(jù)ONU上的流量情況實時調(diào)整上行帶寬，承載突發(fā)性比較強的IP業(yè)務(wù)時的帶寬利用率就比較低。也就是說，面對目前現(xiàn)網(wǎng)絕大多數(shù)流量都是IP業(yè)務(wù)的情況下，SBA并不適用。

相反，DBA能夠?qū)崿F(xiàn)對帶寬的精細化管理，提高帶寬利用率，同時滿足不同用戶的需求，其作用和意義主要體現(xiàn)在兩方面：

其一，相比SBA，DBA實現(xiàn)上行帶寬的動態(tài)實時調(diào)整，最大限度地提高了上行帶寬的利用效率，從而使運營商能夠在PON系統(tǒng)不增加帶寬的情況下，接入更多的用戶。

其二，能夠保證業(yè)務(wù)的公平性和QoS，使用戶能夠得到更好的業(yè)務(wù)體驗，特別是對于突發(fā)性較強的業(yè)務(wù)，優(yōu)勢更為明顯。

值得一提的是，動態(tài)帶寬分配僅與PON系統(tǒng)的上行方向有關(guān)，下行方向沒有DBA的概念。

02

DBA的實現(xiàn)原理是怎樣的？

不管是EPON系統(tǒng)，還是GPON系統(tǒng)，都有DBA，其差別主要在于DBA控制機制的細節(jié)有所不同。本文選擇應(yīng)用較為廣泛的GPON系統(tǒng)展開敘述。

GPON系統(tǒng)的DBA實現(xiàn)機制需借助ONU上的T-CONT來實現(xiàn)，換句話說，OLT的PON口給ONU分配帶寬，其實是基于ONU具體的T-CONT來分配帶寬的。其實，在這里，你也能明白T-CONT存在的意義了，ONU有了數(shù)據(jù)是不能直接往OLT上發(fā)送的，需要有個容器來緩存這些數(shù)據(jù)，等待OLT給ONU分了對應(yīng)的時隙，ONU才能在對應(yīng)時隙向上發(fā)送這些數(shù)據(jù)，而這個緩存的容器就是T-CONT。而DBA基于ONU的T-CONT來分配帶寬時隙也是有道理的。

DBA的實現(xiàn)模式？SR-DBA or NSR-DBA?

言歸正傳，GPON標準規(guī)定的DBA有兩種實現(xiàn)模式，分別是狀態(tài)報告（SR，Status Reporting）模式和非狀態(tài)報告模式（NSR， Non status reporting）模式。

SR即OLT通過ONU上報的本地流量（各個T-CONT緩存占用情況），直接獲取ONU上行帶寬需求。

NSR即OLT通過監(jiān)測接收到的上行流量（空閑GEM幀），間接獲取ONU上行帶寬需求（不需要ONU上報）。

對比兩種模式，SR模式會讓OLT對ONU帶寬需求的了解更為準確，且NSR模式會占用OLT資源，因此，設(shè)備廠家普遍推薦使用SR模式。

SR-DBA的具體過程？

ONU利用上行幀結(jié)構(gòu)中的DBRu字段上報上行帶寬需求。ONU在上行數(shù)據(jù)中攜帶目前T-CONT中等待發(fā)送的數(shù)據(jù)狀態(tài)報告，即上行動態(tài)帶寬報告（DBRu），可上報T-CONT的狀態(tài)，為了給下一次上行數(shù)據(jù)申請帶寬。

OLT收到ONU的狀態(tài)報告后，根據(jù)DBA算法邏輯計算出Bandwidth Map（BW map），標識了各個T-CONT傳送數(shù)據(jù)的起止時刻，隨著下行數(shù)據(jù)下發(fā)給ONU。即OLT采用下行幀結(jié)構(gòu)中的BW Map字段，對分配給每個T-CONT的上行時隙進行指定。BW Map字段采用8字節(jié)的分配結(jié)構(gòu)，如圖所示，包括Alloc-ID（用于區(qū)分不同的T-CONT）、Flag、StartTime、StopTime和CRC五部分。其中， StartTime、StopTime分別對應(yīng)于上行時隙的開始時間和結(jié)束時間。

ONU收到OLT下發(fā)的BW map消息后，在指定的時隙上發(fā)送數(shù)據(jù)，同時數(shù)據(jù)中也攜帶了上行動態(tài)帶寬報告。

DBA的類型有哪些？

當OLT收到ONU的DBA上報消息，即ONU上傳T-CONT消息后，如何給T-CONT分配時隙呢？哪些T-CONT先上傳，哪些T-CONT隨后再說呢？因此我們就需要引入DBA類型。DBA有五種類型：Type1, Type2, Type3, Type4和Type5。T-CONT是ONU上的物理資源，只有綁定DBA模板后，才會分配帶寬。綁定成功后，T-CONT可以依據(jù)DBA模板中的不同配置，提供靈活的動態(tài)帶寬分配方案。

Type1為固定帶寬的DBA模板，完全預(yù)留給特定ONU或者ONU的特定業(yè)務(wù)，即使在ONU沒有上行業(yè)務(wù)流的情況下，這部分帶寬也不能為其他ONU使用。固定帶寬主要用于對業(yè)務(wù)質(zhì)量非常敏感的業(yè)務(wù)，如：TDM、VoIP等 。

Type2為保證帶寬的DBA模板。保證帶寬就是保證在ONU需要使用帶寬時可獲得的帶寬。當ONU的實際業(yè)務(wù)流量未達到保證帶寬時，設(shè)備的DBA機制應(yīng)能夠?qū)⑵涫Ｓ鄮挿峙浣o其他ONU的業(yè)務(wù)。

Type3為保證帶寬+最大帶寬組合類型，在保證用戶有一定帶寬的同時，還允許用戶有一定帶寬的搶占，但總和是不會超過用戶配置的最大帶寬。此帶寬類型主要應(yīng)用于IPTV業(yè)務(wù)。

Type4為最大帶寬的DBA模板。最大帶寬是在ONU使用帶寬時可獲得的帶寬上限值，最大程度地滿足ONU使用的帶寬資源。最大帶寬類型常用于普通上網(wǎng)等業(yè)務(wù)。

Type5為固定帶寬+保證帶寬+最大帶寬組合類型，既給用戶預(yù)留其他用戶不能搶占的固定帶寬資源，又確保在需要使用帶寬時可獲得的保證帶寬，同時允許用戶有一定帶寬的搶占，但總和是不會超過用戶配置的最大帶寬。

03

PON采用DBA有何優(yōu)勢？

幾乎所有的PON技術(shù)都會采用DBA來實現(xiàn)PON系統(tǒng)上行帶寬的分配，DBA成了PON的必選項。那么在最后，我們來總結(jié)下PON系統(tǒng)中采用DBA的優(yōu)勢。

1. 動態(tài)帶寬分配

DBA技術(shù)能夠根據(jù)用戶需求動態(tài)分配帶寬，滿足不同用戶的靈活需求。無論用戶是在進行在線視頻會議、下載大型文件還是進行在線游戲，DBA技術(shù)都能根據(jù)其需求動態(tài)地提供相應(yīng)的帶寬。

2. 提高帶寬利用率

DBA技術(shù)通過精細化的帶寬管理，能夠提高帶寬利用率，減少浪費。DBA技術(shù)可以有效地避免“用盡所有帶寬”的情況，使得剩余的帶寬可以被其他用戶或應(yīng)用使用，從而提高整體的帶寬利用率。

3. 支持QoS

DBA技術(shù)能夠根據(jù)用戶需求提供不同的服務(wù)質(zhì)量保障，確保重要業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先級。例如，對于在線視頻會議等需要高優(yōu)先級的應(yīng)用，DBA技術(shù)可以為其提供更穩(wěn)定、更快速的帶寬分配，以保證其服務(wù)質(zhì)量。

4. 降低運營成本

DBA技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)按需分配帶寬，降低運營商的運營成本。通過DBA技術(shù)，運營商可以根據(jù)用戶的實際需求來分配帶寬，避免了因過度分配帶寬而造成的資源浪費，從而降低了運營成本。

5. 支持多業(yè)務(wù)融合

DBA技術(shù)能夠支持多種業(yè)務(wù)融合，如語音、視頻、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)的綜合傳輸。在DBA技術(shù)的支持下，運營商可以在同一網(wǎng)絡(luò)中提供多種業(yè)務(wù)，滿足用戶的多樣化需求。

審核編輯：劉清