摘要

　　增加光纖業務的使用率、降低成本投資回收期。

　　新的智能GPON線卡優化流量控制。

　　增強的流量控制助力實現業務差異化和新的商業模式。

　　降低連接成本

　　隨著光纖接入網絡智能流量管理的不斷發展，業務提供商可以提高光纖使用率和投資回報率。智能流量管理的創新使業務提供商能更好實現流量控制并滿足業務質量（QoS）要求。通過增強的流量控制, 業務提供商可以更好地連接更多的光纖用戶。例如, 業務提供商可提供：

　　分級定價吸引更多的用戶使用光纖業務, 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務提供商分享網絡。這有助于通過批發業務增加用戶規模,分擔網絡的投資和風險。

　　提供更好的視頻體驗質量（QoE）。

　　現已證明增加光纖的業務使用率可獲得很好的經濟效益。根據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 增加光纖業務使用率, 降低成本和投資回收期

　　光纖化是網絡的發展趨勢

　　好的光纖接入網絡商業模式對業務提供商非常重要。無論業務提供商的網絡演進戰略是什么, 光纖化是網絡的發展趨勢：

　　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絡的發展，光纖到小區、到路邊、到戶成為趨勢。

　　伴隨著網絡發展和演進，光纖部署 到家庭和商區將成為必需。

圖2 光纖在網絡中的演進

　　智能流量管理能力將幫助業務提供商確保光纖的投資回報。該能力以前只出現在高端邊緣路由器和匯聚交換機中。 因為只有接入節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點中實現。在GPON線路卡實現智能流量管理需通過三個步驟：

　　業務流量分類

　　隊列和緩存

　　調度處理

　　第一步:業務流量分類

　　必須基于每業務、每用戶識別業務流，對個人用戶進行速率的限制或流量控制。直到近期，還沒有在接入網絡實現這種能力的有效方法。

　　現在，GPON線路卡網絡處理器的新分類功能可以根據特定的或通用的標準區分業務流并放在相應的隊列中。

　　網絡處理器解析幀頭來確定每個數據包的QoS和如何對業務流進行處理。為獲得相關信息, 網絡處理器自動檢測數據包頭中的不同域，提取信息，然后與預定義模式相匹配。

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

　　然后，進行唯一的精確嘗試而不是某一范圍的檢查; 因為后者意味著數據包處理性能大幅下降。

　　第二步: 隊列和緩存

　　在業務流分類后，下一步是確定應該如何排隊：

　　是不是高優先級的業務流？

　　是否有足夠的可用空間來緩沖業務流？

　　實現基于每用戶和每業務的流量管理意味著必須基于每業務和每用戶管理緩沖存區隊列。這需要在成千上萬的隊列中存儲流量, 并保持線速轉發。這是在已有接入網設備中實現智能流量控制的另一個主要挑戰。

　　現在，新技術的進步意味著對時間要求苛刻的隊列可以存儲在本地的網絡處理器的硬件中。從能耗和吞吐量的角度, 這種方法比從外部設備訪問數據更高效。

　　用于確定隊列是否可以容納更多數據包的緩存容忍技術已在GPON 線卡上實現, 其關鍵技術包括：

　　尾部丟棄

　　隨機早期丟棄

　　尾部丟棄

　　在尾部丟棄技術中，如果隊列達到一定幀或比特極限時，后續的幀將被丟棄。

　　因語音業務隊列通常不深，尾部丟棄技術通常應用于語音業務。一個深隊列意味著幀經歷長的延遲，而語音業務不能容忍這種時延。因此, 語音隊列通常只有約10幀深度。當語音幀以正常速度到達，它很少需要丟棄幀。

　　隨機早期丟棄

　　隨機早期丟棄是一個更復雜的緩沖技術。該技術在傳輸控制協議（TCP）環境中應用良好，有助于避免網絡中的同步。

　　在隨機早期丟棄中，當擁塞逼近但還未發生時, 進行智能丟包。 理解隨機早期丟棄的好處，有助于了解TCP如何進行工作。

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

　　隨著網絡條件改善，TCP源逐漸增加它發送幀的速度。在某個時刻，隊列將再次達到閾值。

　　如果尾部丟棄緩存容忍技術在某個隊列中激活，許多的連續幀將從某個點被丟棄。結果，接收側無法接收幀，并不會發送一個確認。TCP源將察覺網絡沒有響應, 并確定網絡中有嚴重的擁塞。它將再次轉換至慢啟動狀態, 然后提高傳輸速度。

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

　　逐漸減慢傳輸速率避免了通常在網絡擁塞時發生的大傳輸速率波動。

　　當只使用尾部丟棄技術時，TCP源在最小和最大傳輸速率之間振蕩。如果大量TCP流在同一隊列復用, 振蕩效應將進一步放大。在這種情況下，任何業務流達到閾值時，所有的流量共享隊列的傳輸速率產生戲劇性的波動。然而，當使用隨機早期丟棄技術時，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)，業務提供商可以實現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務流的包進行差異化處理。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，要最小化網絡擁塞對視頻業務的QoE的影響，應采用不同方法丟棄包含內容的P幀和I幀或主幀。 通常的解決方案不能區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: 調度處理

　　在幀進入各自的隊列后，下一步是優先級: 決定選擇哪個隊列中的下一幀。其目標是在最大限度減少擁塞網絡并更好地提高QoS和QoE的情況下，對幀定義優先級以及進行調度處理。

　　為了實現這一目標，應在選擇對延遲不敏感的業務流, 如高速互聯網（HSI）之前選擇對延遲敏感的業務流。這些措施有助于確保給對延遲敏感的業務，如視頻流更高的優先級并提供更好的QoS。

　　目前大多數的方案不能區分HSI 業務流中的不同優先級。結果, 需要低丟包、低時延和高QoE 的業務流與那些能容忍高時延的業務按照同樣的策略處理, 從而導致業務降級。

　　共享網絡需要智能控制

　　無源光網絡（PON）是共享的網絡。所有用戶的業務共享網絡帶寬。隨著數據服務需求的增長和用戶數量的增長，區分業務流、采用不同優先級和智能丟包的能力將變得越來越重要。因為接入節點能洞察最后一英里的業務流, 接入節點成為嵌入這種智能的最好地方。

　　通過硬件和軟件創新引入的智能流量管理，業務提供商可以提供用戶和業務所期望的QoS和QoE。業務提供商可以更好地連接更多光纖用戶，實現更優的投資回報并推動光纖接入不斷向前發展。