摘要

　　增加光纖業(yè)務(wù)的使用率、降低成本投資回收期。

　　新的智能GPON線卡優(yōu)化流量控制。

　　增強(qiáng)的流量控制助力實現(xiàn)業(yè)務(wù)差異化和新的商業(yè)模式。

　　降低連接成本

　　隨著光纖接入網(wǎng)絡(luò)智能流量管理的不斷發(fā)展，業(yè)務(wù)提供商可以提高光纖使用率和投資回報率。智能流量管理的創(chuàng)新使業(yè)務(wù)提供商能更好實現(xiàn)流量控制并滿足業(yè)務(wù)質(zhì)量（QoS）要求。通過增強(qiáng)的流量控制, 業(yè)務(wù)提供商可以更好地連接更多的光纖用戶。例如, 業(yè)務(wù)提供商可提供：

　　分級定價吸引更多的用戶使用光纖業(yè)務(wù), 并推動用戶對光纖高帶寬的附著性。

　　基于Qos 等級和公平的收費。以靈活的模式由不同業(yè)務(wù)提供商分享網(wǎng)絡(luò)。這有助于通過批發(fā)業(yè)務(wù)增加用戶規(guī)模,分擔(dān)網(wǎng)絡(luò)的投資和風(fēng)險。

　　提供更好的視頻體驗質(zhì)量（QoE）。

　　現(xiàn)已證明增加光纖的業(yè)務(wù)使用率可獲得很好的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)阿爾卡特朗訊的研究，將光纖到戶（FTTH）用戶從20%增加到25% ，僅增加5%：

　　每用戶資本(CAPEX)投入減少 15%

　　投資回收時間減少20%

圖1 增加光纖業(yè)務(wù)使用率, 降低成本和投資回收期

　　光纖化是網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢

　　好的光纖接入網(wǎng)絡(luò)商業(yè)模式對業(yè)務(wù)提供商非常重要。無論業(yè)務(wù)提供商的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)戰(zhàn)略是什么, 光纖化是網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢：

　　隨著無線連接的需求增長，基于光纖的回程 需求不斷增加。

　　隨著銅線和同軸接入網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，光纖到小區(qū)、到路邊、到戶成為趨勢。

　　伴隨著網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和演進(jìn)，光纖部署 到家庭和商區(qū)將成為必需。

圖2 光纖在網(wǎng)絡(luò)中的演進(jìn)

　　智能流量管理能力將幫助業(yè)務(wù)提供商確保光纖的投資回報。該能力以前只出現(xiàn)在高端邊緣路由器和匯聚交換機(jī)中。 因為只有接入節(jié)點才能夠洞察最后一英里的流量, 智能流量管理正逐步在光纖接入交換節(jié)點中實現(xiàn)。在GPON線路卡實現(xiàn)智能流量管理需通過三個步驟：

　　業(yè)務(wù)流量分類

　　隊列和緩存

　　調(diào)度處理

　　第一步:業(yè)務(wù)流量分類

　　必須基于每業(yè)務(wù)、每用戶識別業(yè)務(wù)流，對個人用戶進(jìn)行速率的限制或流量控制。直到近期，還沒有在接入網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)這種能力的有效方法。

　　現(xiàn)在，GPON線路卡網(wǎng)絡(luò)處理器的新分類功能可以根據(jù)特定的或通用的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分業(yè)務(wù)流并放在相應(yīng)的隊列中。

　　網(wǎng)絡(luò)處理器解析幀頭來確定每個數(shù)據(jù)包的QoS和如何對業(yè)務(wù)流進(jìn)行處理。為獲得相關(guān)信息, 網(wǎng)絡(luò)處理器自動檢測數(shù)據(jù)包頭中的不同域，提取信息，然后與預(yù)定義模式相匹配。

　　網(wǎng)絡(luò)處理器可以精確匹配到一個特定的值，如差分服務(wù)代碼點（DSCP）值。也可與更通用的包的某一數(shù)值范圍的4層目的或源端口相匹配。這一級別的流量分類遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了簡單的功能提供。目前，大多數(shù)的光纖接入技術(shù)僅從非常有限的封裝中提取一定數(shù)量的域。

　　然后，進(jìn)行唯一的精確嘗試而不是某一范圍的檢查; 因為后者意味著數(shù)據(jù)包處理性能大幅下降。

　　第二步: 隊列和緩存

　　在業(yè)務(wù)流分類后，下一步是確定應(yīng)該如何排隊：

　　是不是高優(yōu)先級的業(yè)務(wù)流？

　　是否有足夠的可用空間來緩沖業(yè)務(wù)流？

　　實現(xiàn)基于每用戶和每業(yè)務(wù)的流量管理意味著必須基于每業(yè)務(wù)和每用戶管理緩沖存區(qū)隊列。這需要在成千上萬的隊列中存儲流量, 并保持線速轉(zhuǎn)發(fā)。這是在已有接入網(wǎng)設(shè)備中實現(xiàn)智能流量控制的另一個主要挑戰(zhàn)。

　　現(xiàn)在，新技術(shù)的進(jìn)步意味著對時間要求苛刻的隊列可以存儲在本地的網(wǎng)絡(luò)處理器的硬件中。從能耗和吞吐量的角度, 這種方法比從外部設(shè)備訪問數(shù)據(jù)更高效。

　　用于確定隊列是否可以容納更多數(shù)據(jù)包的緩存容忍技術(shù)已在GPON 線卡上實現(xiàn), 其關(guān)鍵技術(shù)包括：

　　尾部丟棄

　　隨機(jī)早期丟棄

　　尾部丟棄

　　在尾部丟棄技術(shù)中，如果隊列達(dá)到一定幀或比特極限時，后續(xù)的幀將被丟棄。

　　因語音業(yè)務(wù)隊列通常不深，尾部丟棄技術(shù)通常應(yīng)用于語音業(yè)務(wù)。一個深隊列意味著幀經(jīng)歷長的延遲，而語音業(yè)務(wù)不能容忍這種時延。因此, 語音隊列通常只有約10幀深度。當(dāng)語音幀以正常速度到達(dá)，它很少需要丟棄幀。

　　隨機(jī)早期丟棄

　　隨機(jī)早期丟棄是一個更復(fù)雜的緩沖技術(shù)。該技術(shù)在傳輸控制協(xié)議（TCP）環(huán)境中應(yīng)用良好，有助于避免網(wǎng)絡(luò)中的同步。

　　在隨機(jī)早期丟棄中，當(dāng)擁塞逼近但還未發(fā)生時, 進(jìn)行智能丟包。 理解隨機(jī)早期丟棄的好處，有助于了解TCP如何進(jìn)行工作。

　　在TCP中，源一個接一個地發(fā)送數(shù)據(jù)包，并期望每個發(fā)送的包獲得確認(rèn)。如果在超時閾值后沒有獲得確認(rèn)，源將減慢數(shù)據(jù)包傳輸。即使只有一個包沒有被確認(rèn)，分組包傳輸也將逐步減緩。然而，如果許多數(shù)據(jù)包沒有確認(rèn)，源數(shù)據(jù)包傳輸將大幅減緩，即，它進(jìn)入慢啟動狀態(tài)。

　　隨著網(wǎng)絡(luò)條件改善，TCP源逐漸增加它發(fā)送幀的速度。在某個時刻，隊列將再次達(dá)到閾值。

　　如果尾部丟棄緩存容忍技術(shù)在某個隊列中激活，許多的連續(xù)幀將從某個點被丟棄。結(jié)果，接收側(cè)無法接收幀，并不會發(fā)送一個確認(rèn)。TCP源將察覺網(wǎng)絡(luò)沒有響應(yīng), 并確定網(wǎng)絡(luò)中有嚴(yán)重的擁塞。它將再次轉(zhuǎn)換至慢啟動狀態(tài), 然后提高傳輸速度。

　　隨機(jī)早期丟棄緩存容忍有助于避免大的傳輸速率的波動。當(dāng)閾值將要達(dá)到時，主動放棄一個包。如果隊列繼續(xù)填充，丟棄概率逐漸增加。隨著主動丟棄數(shù)據(jù)包，TCP源接收到有擁塞的信號，并能夠降低分組傳輸速率、避免在擁塞點發(fā)生緩存溢出。

　　逐漸減慢傳輸速率避免了通常在網(wǎng)絡(luò)擁塞時發(fā)生的大傳輸速率波動。

　　當(dāng)只使用尾部丟棄技術(shù)時，TCP源在最小和最大傳輸速率之間振蕩。如果大量TCP流在同一隊列復(fù)用, 振蕩效應(yīng)將進(jìn)一步放大。在這種情況下，任何業(yè)務(wù)流達(dá)到閾值時，所有的流量共享隊列的傳輸速率產(chǎn)生戲劇性的波動。然而，當(dāng)使用隨機(jī)早期丟棄技術(shù)時，通常只在最佳的傳輸速率的小范圍波動。

　　通過每個隊列選擇與配置合適的分支-切割算法(BAC)，業(yè)務(wù)提供商可以實現(xiàn)不同流量的差異化處理。在某些情況下，它能很好地對屬于相同業(yè)務(wù)流的包進(jìn)行差異化處理。因為會引起重新排序問題, 不把這些幀放在不同的隊列中。例如，要最小化網(wǎng)絡(luò)擁塞對視頻業(yè)務(wù)的QoE的影響，應(yīng)采用不同方法丟棄包含內(nèi)容的P幀和I幀或主幀。 通常的解決方案不能區(qū)分這些不同視頻幀的類型。這意味著在擁塞時, 將不加選擇的丟棄視頻幀。

　　第三步: 調(diào)度處理

　　在幀進(jìn)入各自的隊列后，下一步是優(yōu)先級: 決定選擇哪個隊列中的下一幀。其目標(biāo)是在最大限度減少擁塞網(wǎng)絡(luò)并更好地提高QoS和QoE的情況下，對幀定義優(yōu)先級以及進(jìn)行調(diào)度處理。

　　為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，應(yīng)在選擇對延遲不敏感的業(yè)務(wù)流, 如高速互聯(lián)網(wǎng)（HSI）之前選擇對延遲敏感的業(yè)務(wù)流。這些措施有助于確保給對延遲敏感的業(yè)務(wù)，如視頻流更高的優(yōu)先級并提供更好的QoS。

　　目前大多數(shù)的方案不能區(qū)分HSI 業(yè)務(wù)流中的不同優(yōu)先級。結(jié)果, 需要低丟包、低時延和高QoE 的業(yè)務(wù)流與那些能容忍高時延的業(yè)務(wù)按照同樣的策略處理, 從而導(dǎo)致業(yè)務(wù)降級。

　　共享網(wǎng)絡(luò)需要智能控制

　　無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）是共享的網(wǎng)絡(luò)。所有用戶的業(yè)務(wù)共享網(wǎng)絡(luò)帶寬。隨著數(shù)據(jù)服務(wù)需求的增長和用戶數(shù)量的增長，區(qū)分業(yè)務(wù)流、采用不同優(yōu)先級和智能丟包的能力將變得越來越重要。因為接入節(jié)點能洞察最后一英里的業(yè)務(wù)流, 接入節(jié)點成為嵌入這種智能的最好地方。

　　通過硬件和軟件創(chuàng)新引入的智能流量管理，業(yè)務(wù)提供商可以提供用戶和業(yè)務(wù)所期望的QoS和QoE。業(yè)務(wù)提供商可以更好地連接更多光纖用戶，實現(xiàn)更優(yōu)的投資回報并推動光纖接入不斷向前發(fā)展。