GPON限速及QoS

GPON限速及QoS1限速在上行方向，通过配置ONU-G::Trafficmanagementoption来设置流量管理方式为上行流量速率控制（Ratecontrolledupstreamtraffic），可以对每个业务最大上行流量进行速率控制。但这个速率控制是针对每个GEM连接进行管理控制的，而不是针对整个ONT的上行速率进行控制。在每个代表GEM连接的GEMportnetworkCTP里面，GEMportnetworkCTP::Trafficdescriptorprofilepointer属性用于指向GEMtrafficdescriptor，但这个属性仅在ONU-G::Trafficmanagementoption设置为速率控制（Ratecontrolledupstreamtraffic）时候才被用到。每个GEM连接的速率控制参数可以通过配置GEMtrafficdescriptor进行设定，其中GEMtrafficdescriptor::SIR用于设定该连接的保证速率(sustainedinformationrate)，GEMtrafficdescriptor::PIR用于设定该连接的峰值速率(peakinformationrate)。在下行方向，没有用于设定下行流量速率控制的ME。2上行QoS在上行方向上，通过配置ONU-G::Trafficmanagementoption可以对上行流量的管理方式设定为优先级控制调度（Prioritycontrolledandflexiblyscheduledupstreamtraffic）。在这种情况下，优先级队列(priorityqueue)和流量调度器(trafficscheduler)等Qos机制将会用于上行业务流。图1为上下行业务流的数据流程图。图1：上下行业务的数据流程图从图1可以看出，上行业务流在到达GEMportnetworkCTP，根据ONU-G::Trafficmanagementoption的不同，开始流经不同的途径：若为速率控制方式，则直接被送到T-CONT；若是优先级调度方式，则被送到PriorityQueue(upStream)。根据是否使用Trafficscheduler-G进行调度，PriorityQueue(upStream)数据流被送到Trafficscheduler-G或者T-CONT。经过Trafficscheduler-G调度的上行业务流最终也是被送到T-CONT中进行发送。在下行方向上，下行业务流到达GEMportnetworkCTP后，被送往PriorityQueue(downStream)中，然后经过PPTPUNI发送出去。2.1GEMportnetworkCTP：在ONU-G::Trafficmanagementoption为上行流量速率控制(ratecontrolled)时候，GEMportnetworkCTP::Trafficmanagementpointerforupstream指向T-CONT；若ONU-G::Trafficmanagementoption为优先级控制(prioritycontrolled)，则GEMportnetworkCTP::Trafficmanagementpointerforupstream指向PriorityQueue。在上行业务流到达GEMportnetworkCTP后，若ONU-G::Trafficmanagementoption为上行流量速率控制方式（Ratecontrolledupstreamtraffic），则上行业务流直接到达T-CONT，而不再流经上行优先级队列和流量调度器。若ONU-G::Trafficmanagementoption为基于优先级的控制（Prioritycontrolledandflexiblyscheduledupstreamtraffic），则上行业务流被送到上行优先级队列PriorityQueue(upStream)。2.2PriorityQueue(upStream)PriorityQueue::Relatedport中的前两个字节为T-CONTMEID，后两个字节表示这个队列的优先级，PriorityQueue::Weight表示这个队列的权重。若这个队列被调度的方式为HOL(headofline)，则使用PriorityQueue::Relatedport中的优先级作为其被调度的依据；若其被调度的方式为WRR(weightedroundrobin)，则使用PriorityQueue::Weight作为其被轮询调度的权重值。若PriorityQueue::Trafficscheduler-Gpointer不为空，则上行业务流被送到Trafficscheduler-G，否则被送到由PriorityQueue::Relatedport前两个字节标识的T-CONT中。2.3Trafficscheduler-G:Trafficscheduler-G::Policy表示其调度策略。若调度策略为HOL，则使用PriorityQueue::Relatedport中的优先级进行调度；若调度策略为WRR，则使用PriorityQueue::Weight作为其调度依据。在调度完成后，从Trafficscheduler-G出来的业务流被赋予新的优先级，该优先级用Trafficscheduler-G::Priority/weight表示。若在随后的调度中，调度策略为HOL时候，Trafficscheduler-G::Priority/weight被解释为0-255之间的优先级值；若随后的调度策略为WRR，则Trafficscheduler-G::Priority/weight被解释为轮询调度权重值。若Trafficscheduler-G直接连接到T-CONT，则Trafficscheduler-G::T-CONTpointer指向相应的T-CONT，否则该属性值为空；若该Trafficscheduler-G连接到另外一个Trafficscheduler-G，则Trafficscheduler-G::Trafficschedulerpointer指向相应的Trafficscheduler-G，否则该属性值为空。若Trafficscheduler-G::T-CONTpointer不为空，则上行业务数据流被送往T-CONT中，否则被送到另一个Trafficscheduler-G中。2.4T-CONT：T-CONT::Policy表示经由这个T-CONT的上行业务流的调度策略，其可能的调度策略包括：null，HOL，WRR。若ONU-G::Trafficmanagementoption为速率控制，则T-CONT接收到来自GEMportnetworkCTP的上行业务流，由于没有优先级标识，此时将不进行优先级调度；若ONU-G::Trafficmanagementoption为优先级调度，则可选用HOL或者WRR方式调度。在PriorityQueue::Trafficscheduler-Gpointer为空的情况下，T-CONT将接收到来自PriorityQueue的上行业务流。若T-CONT的调度策略为HOL，则使用PriorityQueue::Relatedport中的优先级作为其调度的依据；若T-CONT的调度的方式为WRR，则使用PriorityQueue::Weight作为其轮询调度的权重值。在PriorityQueue::Trafficscheduler-Gpointer不为空的情况下，T-CONT将接收到来自Trafficscheduler-G的上行业务流。若T-CONT的调度策略为HOL，则将Trafficscheduler-G::Priority/weight作为优先级进行调度；若T-CONT的调度的方式为WRR，将Trafficscheduler-G::Priority/weight作为其轮询调度的权重值。3下行QoS下行业务数据流到达GEMportnetworkCTP后，将被送到PriorityQueue(downStream)中，然后由PPTPUNI根据优先级进行调度。和上行优先级队列PriorityQueue(upStream)不同，下行优先级队列的PriorityQueue::Relatedport中的前两个字节表示所使用的UNI端口的slot/port，后两个字节表示这个队列的优先级。在下行优先级队列PriorityQueue(downStream)中，PriorityQueue::Trafficscheduler-Gpointer的值为空，同时PriorityQueue::Weight这个属性也没有被使用。4Appendix4.1Qos基本原理图2：QoS调度基本原理从图2可以看出，QoS基本要素包括：数据流、分类器、优先级队列、调度器。QoS调度过程如下：输入数据流在到达分类器后，分类器按照预先设定的分类规则将输入数据流分送到不同的优先级队列，然后调度器根据预先设定的调度策略从不同的优先级队列取出数据进行发送。总的来说，QoS过程就是按照设定的规则将输入数据流重新排序从而产生新的输出数据流的过程。4.2GPONQoS机制图3：GPONQoS机制示意图在GPON系统中，对数据流的分类工作是在前面进行的，比如根据VLAN或者其它规则等将不同类型的业务数据流送到不同的GEMPORT里面，因此到达GEMPORT的数据流是分类号的数据流，因此在图3中出现没有分类器和分类前的数据流。从图3可以看出，数据流在经过GEMPORT进入优先级队列后，首先由TrafficScheduler进行第一次调度，然后由T-CONT进行第二次调度。4.3调度Policy调度策略包括HOL和WRR两种方式：HOL：是一种严格优先级调度机制，也就是如果有高优先级的队列需要发送数据，则低优先级的队列必须等待，直到高优先级队列为空后，才可以发送低优先级队列的数据。比如队列的优先级为1，队列2的优先级为2，如果队列1中有数据需要发送，则队列2必须等待，直到队列1中的数据发送完毕，队列2才可以发送数据；如果队列1一直有数据需要发送，则队列2就有可能被饿死。WRR：是一种权重优先级循环调度机制，每个队列被分配不同的权重（weight），在每个调度周期内，调度器根据队列的权重值，发送相应份额的数据。比如队列1权重为10，队列2权重为20，则在每个调度周期内，如果队列1可以发送100个数据包，那么队列2则可以发送200个数据包。这样可以保证在每个调度周期内，所有的队列都有机会发送数据，只是发送的份额不同，不至于让某些队列被饿死。