聊一聊PON系统的上行带宽分配机制
在pon网络中，olt设备的一个pon口会下挂一堆的onu，因此，pon口的上行带宽是所有onu共享的，那么上行带宽是如何在各onu之间分配的呢？
所以，今天我们就来聊一聊pon系统的上行带宽分配机制。
01
pon上行带宽分配机制包含哪些？
pon系统的上行带宽分配机制主要有两种方式，分别是：静态带宽分配（static bandwidth assignment, sba）和动态带宽分配（dynamic bandwidth assignment, dba ）。
何为sba？
静态带宽分配（sba）也可以称为固定带宽分配，指每个onu占用的带宽是固定的。即olt会根据每个onu的sla（包括带宽、时延等指标）周期性的为每个onu分配固定长度的授权。
一般来讲，olt采取轮询的方式周期性地给所有onu发布授权。在每个轮询周期内，各onu的授权窗口大小可能是各不相同的，但同一onu各轮询周期内获得的授权大小只与onu的sla有关，与onu上行业务流量情况无关。
换句话说，无论onu的上行流量有多大，其获得的上行带宽都是固定的。即使onu上没有流量，这部分带宽也是固定分配给该onu的，不能被其他业务流量较大的onu所利用。
何为dba？
动态带宽分配（dba）是指olt根据onu的sla和上行流量情况，为onu动态分配上行带宽的技术。
当某个onu的流量比较小时，olt可以给该onu较小的授权，节约的带宽可以为其他onu所利用；当某个onu的流量增大时，olt可以给该onu更大的授权（当然，该onu获得的带宽不能超过sla中规定的最大带宽）。因此，dba就是olt根据系统内的实时流量自动增加或减少onu带宽而不中断链接来优化pon系统性能的过程。
为何选择dba，而非sba？
根据前面介绍的静态带宽分配（sba），我们发现，虽然其方法简单、易实现，比较适合承载tdm等业务流量固定的业务，但不能根据onu上的流量情况实时调整上行带宽，承载突发性比较强的ip业务时的带宽利用率就比较低。也就是说，面对目前现网绝大多数流量都是ip业务的情况下，sba并不适用。
相反，dba能够实现对带宽的精细化管理，提高带宽利用率，同时满足不同用户的需求，其作用和意义主要体现在两方面：
其一，相比sba，dba实现上行带宽的动态实时调整，最大限度地提高了上行带宽的利用效率，从而使运营商能够在pon系统不增加带宽的情况下，接入更多的用户。
其二，能够保证业务的公平性和qos，使用户能够得到更好的业务体验，特别是对于突发性较强的业务，优势更为明显。
值得一提的是，动态带宽分配仅与pon系统的上行方向有关，下行方向没有dba的概念。
02
dba的实现原理是怎样的？
不管是epon系统，还是gpon系统，都有dba，其差别主要在于dba控制机制的细节有所不同。本文选择应用较为广泛的gpon系统展开叙述。
gpon系统的dba实现机制需借助onu上的t-cont来实现，换句话说，olt的pon口给onu分配带宽，其实是基于onu具体的t-cont来分配带宽的。其实，在这里，你也能明白t-cont存在的意义了，onu有了数据是不能直接往olt上发送的，需要有个容器来缓存这些数据，等待olt给onu分了对应的时隙，onu才能在对应时隙向上发送这些数据，而这个缓存的容器就是t-cont。而dba基于onu的t-cont来分配带宽时隙也是有道理的。
dba的实现模式？sr-dba or nsr-dba?
言归正传，gpon标准规定的dba有两种实现模式，分别是状态报告（sr，status reporting）模式和非状态报告模式（nsr， non status reporting）模式。
sr即olt通过onu上报的本地流量（各个t-cont缓存占用情况），直接获取onu上行带宽需求。
nsr即olt通过监测接收到的上行流量（空闲gem帧），间接获取onu上行带宽需求（不需要onu上报）。
对比两种模式，sr模式会让olt对onu带宽需求的了解更为准确，且nsr模式会占用olt资源，因此，设备厂家普遍推荐使用sr模式。
sr-dba的具体过程？
onu利用上行帧结构中的dbru字段上报上行带宽需求。onu在上行数据中携带目前t-cont中等待发送的数据状态报告，即上行动态带宽报告（dbru），可上报t-cont的状态，为了给下一次上行数据申请带宽。
olt收到onu的状态报告后，根据dba算法逻辑计算出bandwidth map（bw map），标识了各个t-cont传送数据的起止时刻，随着下行数据下发给onu。即olt采用下行帧结构中的bw map字段，对分配给每个t-cont的上行时隙进行指定。bw map字段采用8字节的分配结构，如图所示，包括alloc-id（用于区分不同的t-cont）、flag、starttime、stoptime和crc五部分。其中， starttime、stoptime分别对应于上行时隙的开始时间和结束时间。
onu收到olt下发的bw map消息后，在指定的时隙上发送数据，同时数据中也携带了上行动态带宽报告。
dba的类型有哪些？
当olt收到onu的dba上报消息，即onu上传t-cont消息后，如何给t-cont分配时隙呢？哪些t-cont先上传，哪些t-cont随后再说呢？因此我们就需要引入dba类型。dba有五种类型：type1, type2, type3, type4和type5。t-cont是onu上的物理资源，只有绑定dba模板后，才会分配带宽。绑定成功后，t-cont可以依据dba模板中的不同配置，提供灵活的动态带宽分配方案。
type1为固定带宽的dba模板，完全预留给特定onu或者onu的特定业务，即使在onu没有上行业务流的情况下，这部分带宽也不能为其他onu使用。固定带宽主要用于对业务质量非常敏感的业务，如：tdm、voip等 。
type2为保证带宽的dba模板。保证带宽就是保证在onu需要使用带宽时可获得的带宽。当onu的实际业务流量未达到保证带宽时，设备的dba机制应能够将其剩余带宽分配给其他onu的业务。
type3为保证带宽+最大带宽组合类型，在保证用户有一定带宽的同时，还允许用户有一定带宽的抢占，但总和是不会超过用户配置的最大带宽。此带宽类型主要应用于iptv业务。
type4为最大带宽的dba模板。最大带宽是在onu使用带宽时可获得的带宽上限值，最大程度地满足onu使用的带宽资源。最大带宽类型常用于普通上网等业务。
type5为固定带宽+保证带宽+最大带宽组合类型，既给用户预留其他用户不能抢占的固定带宽资源，又确保在需要使用带宽时可获得的保证带宽，同时允许用户有一定带宽的抢占，但总和是不会超过用户配置的最大带宽。
03
pon采用dba有何优势？
几乎所有的pon技术都会采用dba来实现pon系统上行带宽的分配，dba成了pon的必选项。那么在最后，我们来总结下pon系统中采用dba的优势。
1. 动态带宽分配
dba技术能够根据用户需求动态分配带宽，满足不同用户的灵活需求。无论用户是在进行在线视频会议、下载大型文件还是进行在线游戏，dba技术都能根据其需求动态地提供相应的带宽。
2. 提高带宽利用率
dba技术通过精细化的带宽管理，能够提高带宽利用率，减少浪费。dba技术可以有效地避免“用尽所有带宽”的情况，使得剩余的带宽可以被其他用户或应用使用，从而提高整体的带宽利用率。
3. 支持qos
dba技术能够根据用户需求提供不同的服务质量保障，确保重要业务的数据传输优先级。例如，对于在线视频会议等需要高优先级的应用，dba技术可以为其提供更稳定、更快速的带宽分配，以保证其服务质量。
4. 降低运营成本
dba技术能够实现按需分配带宽，降低运营商的运营成本。通过dba技术，运营商可以根据用户的实际需求来分配带宽，避免了因过度分配带宽而造成的资源浪费，从而降低了运营成本。
5. 支持多业务融合
dba技术能够支持多种业务融合，如语音、视频、数据等业务的综合传输。在dba技术的支持下，运营商可以在同一网络中提供多种业务，满足用户的多样化需求。
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所以，今天我们就来聊一聊pon系统的上行带宽分配机制。
01
pon上行带宽分配机制包含哪些？
pon系统的上行带宽分配机制主要有两种方式，分别是：静态带宽分配（static bandwidth assignment, sba）和动态带宽分配（dynamic bandwidth assignment, dba ）。
何为sba？
静态带宽分配（sba）也可以称为固定带宽分配，指每个onu占用的带宽是固定的。即olt会根据每个onu的sla（包括带宽、时延等指标）周期性的为每个onu分配固定长度的授权。
一般来讲，olt采取轮询的方式周期性地给所有onu发布授权。在每个轮询周期内，各onu的授权窗口大小可能是各不相同的，但同一onu各轮询周期内获得的授权大小只与onu的sla有关，与onu上行业务流量情况无关。
换句话说，无论onu的上行流量有多大，其获得的上行带宽都是固定的。即使onu上没有流量，这部分带宽也是固定分配给该onu的，不能被其他业务流量较大的onu所利用。
何为dba？
动态带宽分配（dba）是指olt根据onu的sla和上行流量情况，为onu动态分配上行带宽的技术。
当某个onu的流量比较小时，olt可以给该onu较小的授权，节约的带宽可以为其他onu所利用；当某个onu的流量增大时，olt可以给该onu更大的授权（当然，该onu获得的带宽不能超过sla中规定的最大带宽）。因此，dba就是olt根据系统内的实时流量自动增加或减少onu带宽而不中断链接来优化pon系统性能的过程。
为何选择dba，而非sba？
根据前面介绍的静态带宽分配（sba），我们发现，虽然其方法简单、易实现，比较适合承载tdm等业务流量固定的业务，但不能根据onu上的流量情况实时调整上行带宽，承载突发性比较强的ip业务时的带宽利用率就比较低。也就是说，面对目前现网绝大多数流量都是ip业务的情况下，sba并不适用。
相反，dba能够实现对带宽的精细化管理，提高带宽利用率，同时满足不同用户的需求，其作用和意义主要体现在两方面：
其一，相比sba，dba实现上行带宽的动态实时调整，最大限度地提高了上行带宽的利用效率，从而使运营商能够在pon系统不增加带宽的情况下，接入更多的用户。
其二，能够保证业务的公平性和qos，使用户能够得到更好的业务体验，特别是对于突发性较强的业务，优势更为明显。
值得一提的是，动态带宽分配仅与pon系统的上行方向有关，下行方向没有dba的概念。
02
dba的实现原理是怎样的？
不管是epon系统，还是gpon系统，都有dba，其差别主要在于dba控制机制的细节有所不同。本文选择应用较为广泛的gpon系统展开叙述。
gpon系统的dba实现机制需借助onu上的t-cont来实现，换句话说，olt的pon口给onu分配带宽，其实是基于onu具体的t-cont来分配带宽的。其实，在这里，你也能明白t-cont存在的意义了，onu有了数据是不能直接往olt上发送的，需要有个容器来缓存这些数据，等待olt给onu分了对应的时隙，onu才能在对应时隙向上发送这些数据，而这个缓存的容器就是t-cont。而dba基于onu的t-cont来分配带宽时隙也是有道理的。
dba的实现模式？sr-dba or nsr-dba?
言归正传，gpon标准规定的dba有两种实现模式，分别是状态报告（sr，status reporting）模式和非状态报告模式（nsr， non status reporting）模式。
sr即olt通过onu上报的本地流量（各个t-cont缓存占用情况），直接获取onu上行带宽需求。
nsr即olt通过监测接收到的上行流量（空闲gem帧），间接获取onu上行带宽需求（不需要onu上报）。
对比两种模式，sr模式会让olt对onu带宽需求的了解更为准确，且nsr模式会占用olt资源，因此，设备厂家普遍推荐使用sr模式。
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1. 动态带宽分配
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2. 提高带宽利用率
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3. 支持qos
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4. 降低运营成本
dba技术能够实现按需分配带宽，降低运营商的运营成本。通过dba技术，运营商可以根据用户的实际需求来分配带宽，避免了因过度分配带宽而造成的资源浪费，从而降低了运营成本。
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