CN101127704B - 一种动态带宽分配的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种动态带宽分配的方法和装置，同轴电缆端(CLT)接收所有同轴网络单元(CNU)的上报信息，每一个CNU的上报信息包括CNU自身需要发送的每一个数据包的数据量；CLT再根据各个CNU上报的数据包的数据量轮流为各个CNU分配带宽。应用本发明实施例方案，由于各个CNU上报每一个数据包的数据量，CLT就可以利用数据包的数据量轮流给各个CNU分配带宽，提高分配带宽的精度，使各个CNU可以及时获得带宽，从而有效避免发送数据的延迟情况。

Description

一种动态带宽分配的方法和装置

技术领域

本发明涉及通信领域技术，特别是涉及一种动态带宽分配的方法和装置。

背景技术

随着通信网络技术的发展，越来越多的终端用户可以接入网络，实现通信业务。实际应用中，多个地理位置相近的终端用户通常通过以太网交换机与网络相连。由于终端用户和以太网交换机之间可以利用有线电视网络已有的同轴电缆，成本比较低，已经得到了广泛的应用。

实现多个终端用户和以太网交换机相连的系统可以称为同轴以太传输(EOC)系统，包括：同轴电缆端(CLT，Coaxial Line Terminal)、多个同轴网络单元(CNU，Coaxial Network Unit)、同轴电缆等。其中，CLT和多个CNU按照多点控制协议(MPCP，Multipoint Control Protocol)进行交互。CLT和CNU在每一个周期都会轮流向对方发送数据，即：CLT在每一个周期的下行时间段内向CNU发送数据，CNU在每一个周期的上行时间段内向CLT发送数据。这里，CLT向CNU发送数据的方向称为下行方向，CNU向CLT发送数据的方向称为上行方向。由于CLT可以采用广播方式向多个CNU发送数据，不会造成冲突，而多个CNU如果同时向CLT发送数据，则可能会由于同轴电缆带宽比较小而产生冲突。因此，实际应用中，为了避免冲突，多个CNU通常采用时分复用的方式向CLT发送数据。也就是说，CLT可以为每一个CNU分配在上行时间段内发送数据包的时隙，当到达所分配的时隙时，CNU才向CLT发送数据包。

现有技术中，CLT为每一个CNU分配发送数据包的时隙又可以称为分配带宽或分配上行带宽，通常包括固定带宽分配方式和动态带宽分配方式。其中，动态带宽分配方式是各个CNU将自身当前需要发送的整个数据包队列的大小上报给CLT，CLT根据各个CNU上报的整个数据包队列的大小来进行带宽分配。由于动态带宽分配方式参考了CNU每一次实际需要发送的数据量来动态地分配带宽，具有灵活机动的优点，已经得到广泛的应用。

现有的动态带宽分配算法很多，比如苏格拉底(Socrates)算法、泰利斯(Thales)算法、亚里斯多德(Aristotle)算法、柏拉图(Plato)算法等等。但不管是哪种算法，CNU上报信息都非常笼统，在某些情况下，CLT可能无法根据这些笼统的信息及时地将带宽分配给CNU，或者说带宽分配的精度比较差，造成CNU发送数据的延迟。比如：某CNU当前队列需要发送5个数据包，每个数据包大小为100个字节，整个数据包队列的大小为500个字节。如果该CNU将整个数据包队列的大小上报给CLT，而CLT当前最多只能为该CNU分配300个字节，那么，按照现有的动态带宽分配算法，CLT是无法将300个字节分配给需要500个字节的CNU的。这样，由于没有分配到带宽，CNU只能等待下一次CLT分配的带宽，从而导致可以发送的前两个数据包也被延迟发送。

发明内容

有鉴于此，本发明第一个发明目的是提供一种动态带宽分配的方法，可以提高分配带宽的精度，使各个CNU可以及时获得带宽，从而有效避免发送数据的延迟情况。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：

一种动态带宽分配的方法，该方法包括以下步骤：

同轴电缆端CLT接收所有同轴网络单元CNU的上报信息，每一个CNU的上报信息包括该CNU自身需要发送的各数据包的数据量；

CLT根据各个CNU上报的数据包的数据量轮流为各个CNU分配带宽；

CLT在一个周期内为CNU分配完带宽后，各个CNU将利用该周期分配的带宽发送数据包，并同时上报下一个周期需要发送的数据包的数据量；

CLT再重新根据下一个周期需要发送的数据包的数据量重新为各个CNU分配带宽。

上述方案中，将所有CNU作为待分配CNU，所有CNU数据包的数据量作为未处理数据包的数据量，所述CLT根据各个CNU上报的数据包的数据量轮流为各个CNU分配带宽的方法包括：

a、从待分配CNU中选择一个作为当前CNU，并将当前CNU未处理的第一个数据包的数据量作为当前数据包的数据量；

b、判断当前带宽是否大于或等于当前数据包的数据量所对应的带宽，如果是，则将当前数据包的数据量所对应的带宽分配给当前CNU，将分配后剩余的带宽作为当前带宽，将当前数据包的数据量作为已处理数据包的数据量，并执行步骤c；否则，将当前CNU作为已分配CNU，再执行步骤d；

c、判断是否处理完当前CNU所有数据包的数据量，如果已经处理完，则将当前CNU作为已分配CNU；否则，执行步骤d；

d、判断是否有待分配CNU，如果有，则执行步骤a；否则，退出本流程。

上述方案中，所述从待分配CNU中选择一个作为当前CNU的方法为：

根据事先设置的优先分配策略计算各个待分配CNU的权值，并根据权值从各个待分配CNU中选择一个作为当前CNU。

上述方案中，所述计算各个待分配CNU的权值，并根据权值从各个待分配CNU中选择一个作为当前CNU的方法为：

将事先设置的各个待分配CNU自身对应的最大预留数据量减去获得的各个待分配CNU自身当前预留数据量，得到的各个差值作为各个待分配CNU自身的权值，并将权值最小的作为当前CNU；或者，

将事先设置的各个待分配CNU自身对应的最大预留数据量减去获得的各个待分配CNU自身当前预留数据量，得到各个差值，再将各个差值分别除以事先配置的各个待分配CNU的服务水平协议SLA值，得到的各个商值作为各个待分配CNU自身的权值，并将权值最小的作为当前CNU。

上述方案中，该方法进一步包括：事先为各个CNU设置当前预留数据量的初值，在每一次分配带宽的周期中，如果存在CNU已有的当前预留数据量与CNU自身SLA值的和不大于CNU自身对应的最大预留数据量的情况，则将该CNU已有的当前预留数据量与该CNU自身SLA值的和记录为该CNU新的当前预留数据量；

步骤b所述将当前数据包的数据量所对应的带宽分配给当前CNU时，该方法进一步包括：将所述当前CNU的当前预留数据量减去所述当前数据包的数据量，获得的差值记录为当前CNU新的当前预留数据量；

所述获得各个待分配CNU自身当前预留数据量的方法为：将记录的各个待分配CNU最新的当前预留数据量作为各个待分配CNU自身当前预留数据量。

上述方案中，步骤b在判断当前带宽是否大于或等于当前数据包的数据量所对应的带宽之前，所述步骤b进一步包括：

判断当前CNU的当前预留数据量是否大于或等于当前数据包的数据量，如果是，则继续执行判断当前带宽是否大于或等于当前数据包的数据量所对应的带宽的步骤；否则，将当前CNU作为已分配CNU，并执行步骤d。

上述方案中，所述各个CNU自身对应的最大预留数据量为事先设置的各个CNU自身对应的令牌桶的深度；

所述各个CNU自身当前预留数据量为各个CNU自身对应的令牌桶中的当前令牌数。

上述方案中，所述CNU上报信息为报告REPORT报文。

上述方案中，所述CLT为各个CNU分配带宽之后，该方法进一步包括：

所述CLT将为各个CNU所分配带宽对应的时隙通过获取GATE报文发送给各个CNU。

本发明第二个发明目的是提供一种动态带宽分配的装置，可以提高分配带宽的精度，使各个CNU可以及时获得带宽，从而有效避免发送数据的延迟情况。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：

一种动态带宽分配的装置，该装置包括：

接收单元，用于接收所有CNU的上报信息，每一个CNU的上报信息包括该CNU自身需要发送的各数据包的数据量；在一个周期内为CNU分配完带宽后，还用于接收各个CNU利用该周期分配的带宽发送数据包，并同时上报下一个周期需要发送的数据包的数据量；

带宽分配单元，用于根据各个CNU上报的数据包的数据量轮流为各个CNU分配带宽；还用于在一个周期内为CNU分配完带宽后，再重新根据下一个周期需要发送的数据包的数据量重新为各个CNU分配带宽。

上述方案中，所述带宽分配单元包括：

存储及管理单元，用于存储所有待分配CNU的数据包的数据量，将所有待分配CNU数据包的数据量作为未处理数据包的数据量；接收到第一判别单元的判别结果时，将当前CNU作为已分配CNU；接收到第二判别单元的判别结果时，将当前CNU作为已分配CNU；

选择单元，用于从待分配CNU中选择一个作为当前CNU，将当前CNU未处理的一个数据包的数据量作为当前数据包的数据量；

第一判别单元，用于判别当前带宽是否大于或等于当前数据包的数据量所对应的带宽，如果是，将判别结果通知给执行单元，启动第二判别模块；否则，将判别结果通知给存储及管理单元，启动第三判别模块；

执行单元，用于将当前数据包的数据量所对应的带宽分配给当前CNU，将分配后剩余的带宽作为当前带宽，通知存储及管理单元将当前数据包的数据量作为已处理数据包的数据量；

第二判别单元，用于判别是否处理完当前CNU所有数据包的数据量，如果已经处理完，则将判别结果通知给存储及管理单元，启动第三判别单元；否则，直接启动第三判别单元；

第三判别单元，用于判别是否有待分配CNU，如果有，则启动选择单元；否则，结束带宽分配。

上述方案中，所述选择单元包括：

最大预留数据量存储单元，用于保存事先设置的各个待分配CNU自身对应的最大预留数据量；

当前预留数据量存储单元，用于记录各个CNU自身当前预留数据量；

SLA值存储单元，用于保存事先设置的各个CNU的SLA值；

定时累加控制单元，在每一次分配带宽的周期中，如果存在CNU已有的当前预留数据量与CNU自身SLA值的和不大于CNU自身对应的最大预留数据量的情况，则将该CNU已有的当前预留数据量加上该CNU自身SLA值的和作为该CNU的当前预留数据量并记录在当前预留数据量存储单元；

权值计算单元，用于将各个待分配CNU自身对应的最大预留数据量减去各个待分配CNU自身当前预留数据量，得到各个差值，再将各个差值分别除以各个待分配CNU的SLA值，得到的各个商值作为各个待分配CNU自身的权值，并将权值最小的作为当前CNU，将当前CNU未处理的一个数据包的数据量作为当前数据包的数据量；

所述执行单元进一步用于：在将当前数据包的数据量所对应的带宽分配给当前CNU后，将当前CNU对应的当前预留数据量减去所述当前数据包的数据量，将获得的差值作为当前CNU的当前预留数据量并记录在当前预留数据量存储单元中。

上述方案中，所述装置进一步包括：

发送单元，用于将为各个CNU所分配带宽对应的时隙通过GATE报文发送给各个CNU。

综上所述，本发明提出的一种动态带宽分配的方法和装置，由于CLT可以接收所有CNU的上报信息，每一个CNU的上报信息包括CNU自身需要发送的每一个数据包的数据量，那么，CLT就可以基于各个CNU上报的数据包的数据量轮流为各个CNU分配带宽，提高分配带宽的精度，使各个CNU可以在后续及时获得带宽，从而有效避免发送数据的延迟情况。

附图说明

图1是本发明实现动态带宽分配方法的流程图；

图2是本发明实现动态带宽分配方法实施例中REPORT报文格式示意图；

图3是本发明方法实现动态带宽分配实施例的流程图；

图4是本发明实现动态带宽分配的装置结构示意图；

图5是本发明装置中带宽分配单元402内部结构一个实施例示意图；

图6是本发明装置中选择单元4022内部结构一个实施例示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

为了使同轴网络单元(CNU)中需要发送的数据能够及时发送，本申请提出一种基于数据包的动态带宽分配方式。也就是说，CNU并不是将需要发送的数据包的整个队列的数据量上报给同轴电缆端(CLT)，而是将队列中的每一个数据包的数据量上报给CLT。CLT就可以根据各个CNU上报的数据包的数据量轮流为各个CNU分配带宽，提高带宽分配的精度，从而使各个CNU中可以发送出去的数据包能够及时地发送。

图1是本发明实现动态带宽分配方法的流程图。如图1所示，该方法可以包括：

步骤101：CLT接收所有CNU的上报信息，每一个CNU的上报信息包括该CNU自身需要发送的各数据包的数据量。

在实际应用中，CNU通常通过报告(REPORT)报文向CLT上报自身需要发送数据的情况。本发明中，CNU同样也可以通过REPORT报文上报自身需要发送的每一个数据包的数据量。

步骤102：CLT根据各个CNU上报的数据包的数据量轮流为各个CNU分配带宽。

本步骤中，CLT根据各个CNU上报的数据包的数据量轮流为各个CNU分配带宽的方法主要有以下两类：

一、如果各个CNU的能力、需要发送的数据包的大小等情况都基本相同，CLT可以直接从第一个CNU到最后一个CNU的顺序简单地轮流进行分配。具体方法可以为：CLT先根据第一个CNU第一个数据包的数据量为第一个CNU分配带宽，再给第二个CNU第一个数据包的数据量为第二个CNU分配带宽，依次类推，直到最后一个CNU；如果CLT能够分配的带宽还没有分配完，CLT再根据第一个CNU第二个数据包的数据量为第一个CNU分配带宽，根据第二个CNU第二个数据包的数据量为第二个CNU分配带宽，直到CLT将带宽全部分配完。此后，各个CNU就可以利用分配到的带宽发送数据包了。

需要注意的是，实际应用中CLT能够分配的带宽是有限的，而各个CNU需求的总带宽可能会大于CLT能够分配的带宽。这样，某些CNU可能无法获得发送全部数据包所需要的带宽，但如果获得了队列中一部分数据包所需要的带宽，就可以将这一部分数据包先发送出去，其余的数据包则等待CLT下一次分配带宽后再发送。比如：某个CNU队列中有5个数据包，每一个数据包100个字节。CLT按照上述轮流分配带宽的方法，先在第一轮中根据该CNU的第一个数据包的数据量给该CNU分配了100个字节，在第二轮中根据该CNU的第二个数据包的数据量给该CNU又分配了100个字节，然后分配完能够分配的带宽并结束分配。此时，该CNU总共可以获得200个字节带宽，就可以将第一个数据包和第二个数据包在上行时间段中发送出去。而该CNU的后三个数据包则等待下一次的分配。

二、如果各个CNU能力、需要发送的各个数据包大小等情况不同，就可以采用先选择CNU，再为选择出的CNU优先分配带宽的方式。具体可以为：先将所有CNU作为待分配CNU，所有CNU数据包的数据量作为未处理数据包的数据量，再执行以下步骤：

步骤a、从待分配CNU中选择一个作为当前CNU，并将当前CNU未处理的第一个数据包的数据量作为当前数据包的数据量。

步骤b、判断CLT能够分配的当前带宽是否大于或等于当前数据包的数据量所对应的带宽，如果是，则将当前数据包的数据量所对应的带宽分配给当前CNU，将分配后剩余的带宽作为当前带宽，将当前数据包的数据量作为已处理数据包的数据量，并执行步骤c；否则，将当前CNU作为已分配CNU，再执行步骤d。

这里所述的CLT能够分配的当前带宽的初值就是每一个周期内CLT进行带宽分配的总量，是一个预先设置的固定的值。比如：CLT最多可以为各个CNU分配1M字节，那么，CLT能够分配的当前带宽的初值就是1M字节。此后，每向CNU分配一定带宽之后，CLT能够分配的当前带宽都会减少，直到不能再继续分配为止。

步骤c、判断是否处理完当前CNU所有数据包的数据量，如果已经处理完，则将当前CNU作为已分配CNU；否则，执行步骤d。

步骤d、判断是否有待分配CNU，如果有，则执行步骤a；否则，退出本流程。

第二类方法与第一类方法的最主要的区别在于，CLT需要先选择出一个CNU，并在带宽允许的情况下将带宽分配给选择出来的CNU。

其中，在从待分配CNU中选择一个分配带宽的当前CNU的方法可以为：根据事先设置的优先分配策略计算各个待分配CNU的权值，并根据权值从各个待分配CNU中选择一个作为当前CNU。

也就是说，根据事先设置的优先分配策略计算出各个待分配CNU的权值可以作为选择CNU的依据。这里，所述优先分配策略在实际应用中很多，可以由应用本发明方案的用户自行确定。

比如：优先分配策略可以为数据量多者优先策略，CLT将发送数据需求最大的CNU作为优先分配带宽的CNU。具体可以为：CLT根据各个待分配CNU上报的总的数据量和已经分配的带宽计算出各个待分配CNU还没有分配带宽的数据包的数据量，将还没有分配带宽的数据包的数据量作为各个待分配CNU的权值，并将权值最大的作为选择出的CNU。

又比如：优先分配策略可以为数据量少者优先策略，CLT将发送数据需求最小的CNU作为优先分配带宽的CNU。具体可以为：CLT根据各个待分配CNU上报的总的数据量和已经分配的带宽计算出各个待分配CNU还没有分配带宽的数据包的数据量，将还没有分配带宽的数据包的数据量作为各个待分配CNU的权值，并将权值最小的作为选择出的CNU。

再比如：优先分配策略可以为平衡优先策略。在这种优先分配策略中，CLT可以事先为各个CNU分别设置各自的最大预留数据量和各自的当前预留数据量的初值。此后，CLT在每一次分配带宽的周期中，一方面，可以判断是否存在CNU当前预留数据量与CNU自身服务水平协议(SLA)值的和大于CNU自身对应的最大预留数据量的情况，如果存在这种情况，则将该CNU已有的当前预留数据量与该CNU自身SLA值的和记录为该CNU新的当前预留数据量。这里所述SLA值为现有技术中事先配置的可用于衡量CNU能力的值。也就是说，如果CNU能力越高，则每个周期可以预留更多的数据量；反之，预留更少的数据量。另一方面，一旦在步骤b中将当前数据包的数据量所对应的带宽分配给当前CNU，可以将所述当前CNU的当前预留数据量减去所述当前数据包的数据量，将获得的差值记录为当前CNU新的当前预留数据量。这样，如果各个CNU的SLA值不完全相同，各个数据包的数据量也不完全相同，在经过多个带宽分配周期之后，各个待分配CNU的当前预留数据量就可能不相同。如果某待分配CNU当前预留数据量小，则可以说明上一次已经给该CNU分配了较多的带宽；如果某待分配CNU当前预留数据量大，则可以说明上一次给该CNU分配了较少的带宽。

这样，平衡优先策略为了平衡各个不同能力CNU的带宽分配，其计算各个待分配CNU的权值，并根据权值从各个待分配CNU中选择一个作为当前CNU的方法就可以为：将事先设置的各个待分配CNU自身对应的最大预留数据量减去获得的各个待分配CNU自身当前预留数据量，得到的各个差值作为各个待分配CNU自身的权值，并将权值最小的作为当前CNU。这里所述获得各个待分配CNU自身当前预留数据量其实就是将记录的各个待分配CNU最新的当前预留数据量作为各个待分配CNU自身当前预留数据量。

由于SLA值本身可以衡量CNU的能力，如果SLA值比较大，说明CNU的能力比较高，可以分配更多的带宽；如果SLA值比较小，则可以分配比较少的带宽。所以，在平衡优先策略中计算各个待分配CNU的权值，并根据权值从各个待分配CNU中选择一个作为当前CNU的方法还可以为：将事先设置的各个待分配CNU自身对应的最大预留数据量减去获得的各个待分配CNU自身当前预留数据量，得到各个差值，再将各个差值分别除以事先配置的各个待分配CNU的服务水平协议SLA值，得到的各个商值作为各个待分配CNU自身的权值，并将权值最小的作为当前CNU。同样，这里所述获得各个待分配CNU自身当前预留数据量其实也是将记录的各个待分配CNU最新的当前预留数据量作为各个待分配CNU自身当前预留数据量。

上述是平衡优先策略中两种计算各个待分配CNU的权值，并根据权值从各个待分配CNU中选择一个作为当前CNU的方法。实际应用中，如果某个CNU的某个数据包比较大，需要耗费较大的带宽，那么，为了防止影响其它CNU的带宽分配，就可以在步骤b判断当前带宽是否大于或等于当前数据包的数据量所对应的带宽之前，进一步包括：

判断当前CNU的当前预留数据量是否大于或等于当前数据包的数据量，如果是，则继续执行判断当前带宽是否大于或等于当前数据包的数据量所对应的带宽的步骤；否则，将当前CNU作为已分配CNU，并执行步骤d。

也就是说，即使某个待分配的CNU被选择出来作为当前CNU，准备进行带宽分配，但如果该CNU当前预留数据量比较少，或者说该CNU当前数据包的数据量比较大，就不将该CNU作为当前CNU进行带宽分配，而需要重新选择。比如：某个CNU有5个需要发送的数据包，第三个数据包为400个字节，其余数据包为100个字节。在带宽分配中，假设该CNU已经获得了针对前两个数据包的带宽，即获得了200个字节。但在CLT分配针对第三个数据包的带宽时，假设CLT能够分配的当前带宽为500K，但该CNU的当前预留数据量只有120个字节，CLT也不会为该CNU分配带宽。在带宽分配结束时，该CNU只获得了200个字节的带宽，可以发送前两个数据包，后三个数据包将等待下一次带宽分配。在下一次带宽分配时，如果该CNU的SLA值为300个字节，那么，经过在原来当前预留数据量基础上累加SLA值后，该CNU新的当前预留数据量就应该为420个字节，可以成功地获得针对第三个数据包的带宽。

总之，在选择出当前CNU准备进行带宽分配之前，如果进一步利用CNU的当前预留数据量来判断是否应该进行带宽分配，可以更好的平衡各个不同能力CNU之间的带宽分配情况。

为了更好的说明本发明方案，下面用一个较佳实施例进行详细描述。

本实施例中，假设各个CNU利用REPORT报文上报自身需要发送的每一个数据包的数据量，REPORT报文的格式可以如图2所示。在图2中，“目的MAC地址”、“源MAC地址”、“长度/类型”、“帧校验序列”等表示的含义和方式与现有技术相同，此处不再赘述。与现有REPORT报文不同的是，本实施例的REPORT报文包含了表示15个数据包的数据量，每一个数据包的数据量占用2个字节，其中，1个比特位表示该字节信息是否有效，另1个比特位表示所对应数据包的优先级别，其它比特位则真正表示数据包的数据量。

本实施例中，假设CLT采用平衡优先策略为各个CNU分配带宽，为各个CNU设置令牌桶，并设置各个CNU令牌桶中当前令牌数的初值，所述令牌桶的深度就是本发明所述最大预留数据量，所述当前令牌数就是本发明所述当前预留数据量。

另外，CLT在每一个分配带宽的周期中，都会向各个CNU令牌桶中添加与各个CNU自身SLA值相等的令牌，直到大于CNU令牌深度，也就是本发明所述的CLT可以在每一次分配带宽的周期中，判断各个CNU已有的当前预留数据量与各CNU自身SLA值的和是否大于各个CNU自身对应的最大预留数据量，如果不大于，则将CNU已有的当前预留数据量与CNU自身SLA值的和作为CNU的当前预留数据量。

相应的，当CLT将某个当前数据包的数据量所对应的带宽分配给当前CNU时，需要从该CNU的令牌桶中减去当前数据包的数据量值相等的令牌，剩余的令牌数就是当前令牌数。

实际应用中，CLT在每一个周期都会采用相同的方法为CNU动态分配带宽，为了更清楚地描述本实施例方案，下面仅对一个周期中动态带宽分配的方法进行描述。

图3是本发明方法实施例的流程图。如图3所示，该方法包括：

步骤301：CLT接收所有CNU的REPORT报文，每一个CNU的REPORT报文中包括CNU自身需要发送的每一个数据包的数据量。

实际应用中，CNU需要发送的数据包一般按照先后顺序放置在队列中，在队列前的数据包应该先发送，在队列后的数据包应该后发送。另外，CNU还可以具有多个不同优先级的队列，优先级高的队列先发送，优先级低的队列后发送。本步骤，CNU就可以按照优先级的高低以及在队列中的先后顺序，将需要发送的数据包的数据量携带于REPORT报文中。

步骤302：CLT将所有CNU作为待分配CNU，所有CNU数据包的数据量作为未处理数据包的数据量。

本实施例是假设所有CNU都有需要发送的数据包，但实际应用，如果某些CNU不需要发送数据包，就可以仅将需要发送数据包的CNU作为待分配CNU。另外，这里所述未处理数据包的数据量表示CLT还没有为该数据量所对应的数据包分配带宽。

步骤303：CLT将各个待分配CNU令牌桶的深度减去各个待分配CNU当前令牌数，得到各个差值，再将各个差值分别除以各个待分配CNU的SLA值，得到的各个商值作为各个待分配CNU自身的权值，并将权值最小的作为当前CNU。

实际应用中，假设有4个待分配CNU，各个CNU令牌桶的深度分别为2000个字节、1500个字节、2000个字节、1800个字节，各个CNU当前令牌数分别是1500个字节、1200个字节、1000个字节、900个字节，各个CNU自身的SLA值分别为100个字节、100个、500个字节、300个字节，计算后得到各个CNU的权值分别为5、3、2、3。那么，就应该将权值最小的第三个CNU作为当前CNU。

另外，实际应用中，如果有多个待分配CNU的权值都是最小的，则可以在这多个待分配CNU中随机选择一个作为当前CNU。

步骤304：将当前CNU未处理的第一个数据包的数据量作为当前数据包的数据量。

步骤305～步骤306：判断当前CNU的当前令牌数是否大于或等于当前数据包的数据量，如果是，则继续执行步骤307；否则，将当前CNU作为已分配CNU，并执行步骤312。

步骤307～309：CLT判断当前带宽是否大于或等于当前数据包的数据量所对应的带宽，如果是，则将当前数据包的数据量所对应的带宽分配给当前CNU，将分配后剩余的带宽作为当前带宽，将当前CNU的当前令牌数减去当前数据包的数据量，将当前数据包的数据量作为已处理数据包的数据量；否则，将当前CNU作为已分配CNU，再执行步骤312。

步骤310～311：判断是否处理完当前CNU所有数据包的数据量，如果已经处理完，则将当前CNU作为已分配CNU；否则，执行步骤312。

步骤312：判断是否有待分配CNU，如果有，则执行步骤313；否则，退出本流程。

步骤313：CLT将各个待分配CNU令牌桶的深度减去各个待分配CNU当前令牌数，得到各个差值，再将各个差值分别除以各个待分配CNU的SLA值，得到的各个商值作为各个待分配CNU自身的权值，并将权值最小的作为当前CNU。

步骤314：将当前CNU的下一个未处理数据包的数据量作为当前数据包的数据量，并执行步骤305。

本实施例是CLT实现动态分配带宽的方法，当完成分配带宽之后，CLT还可以利用现有的获取(GATE)报文将带宽分配的情况下发给各个CNU。此后，各个CNU就可以利用本次分配的带宽发送数据包了。需要注意的是，为了避免各个CNU发送数据时不发生冲突，CLT还应该根据为各个CNU分配的带宽确定各个CNU发送数据的时隙。也就是说，CLT发送的GATE报文中实际上包含了各个CNU发送数据的时隙。这样，各个CNU就可以在指定的时隙内发送数据以避免冲突。但至于CLT如何根据分配的带宽确定各个CNU发送数据的时隙则属于现有技术，此处不再赘述。

本实施例是针对CLT在一个周期内动态分配带宽的方法，实际应用中，CLT将不断重复执行步骤301～步骤314。也就是说，CLT在一个周期内为各个CNU分配完带宽之后，各个CNU将利用该周期分配的带宽发送数据包，并同时上报下一个周期需要发送的数据包的数据量，CLT再重新根据下一个周期需要发送的数据包的数据量重新轮流为各个CNU分配带宽，并依次类推。需要注意的是，CLT虽然在每一个周期重新为各个CNU分配带宽，但各个CNU的当前预留数据量仍然在上一个周期的基础上进行累加。

按照本实施例方案，实际应用中，如果CNU发送的数据包最小数据量为60字节、帧校验序列等占用24字节、CNU可以发送15个数据包、CLT和CNU按照10毫秒为一个周期进行交互，即1秒包括100个周期，那么，本实施例可以支持(60+24)×15×100字节，大约1M比特/秒的上行带宽。

针对上述方法，本发明还提出一种动态带宽分配的装置。图4是该装置的基本结构示意图，如图4所示，该装置包括：

接收单元401，用于接收所有CNU的上报信息，每一个CNU的上报信息包括CNU自身需要发送的每一个数据包的数据量。

带宽分配单元402，用于根据各个CNU上报的数据包的数据量轮流为各个CNU分配带宽。

图5是带宽分配单元402内部结构一个实施例示意图。如图5所示，带宽分配单元402可以包括：

存储及管理单元4021，用于存储所有待分配CNU的数据包的数据量，将所有待分配CNU数据包的数据量作为未处理数据包的数据量；接收到第一判别单元4023的判别结果时，将当前CNU作为已分配CNU；接收到第二判别单元4025的判别结果时，将当前CNU作为已分配CNU。

选择单元4022，用于从待分配CNU中选择一个作为当前CNU，将当前CNU未处理的一个数据包的数据量作为当前数据包的数据量。

第一判别单元4023，用于判别当前带宽是否大于或等于当前数据包的数据量所对应的带宽，如果是，将判别结果通知给执行单元4024，启动第二判别模块4025；否则，将判别结果通知给存储及管理单元4021，启动第三判别模块4026。

执行单元4024，用于将当前数据包的数据量所对应的带宽分配给当前CNU，将分配后剩余的带宽作为当前带宽，通知存储及管理单元4021将当前数据包的数据量作为已处理数据包的数据量。

第二判别单元4025，用于判别是否处理完当前CNU所有数据包的数据量，如果已经处理完，则将判别结果通知给存储及管理单元4021，启动第三判别单元4026；否则，直接启动第三判别单元4026。

第三判别单元4026，用于判别是否有待分配CNU，如果有，则启动选择单元4022；否则，结束带宽分配。

如上述方法中相同，这里的选择单元4022可以采用不同的策略来选择当前CNU，比如：数据量多者优先策略、数据量少者优先策略、平衡优先策略等等，具体选择何种策略可以由应用本发明方案的用户自行确定，其方法可以参见上述方法，此处不再赘述。

如果采用平衡优先策略，所述选择单元4022的内部结构还可以用图6来表示。如图6所示，选择单元4022可以包括：

最大预留数据量存储单元4022a，用于保存事先设置的各个待分配CNU自身对应的最大预留数据量。

当前预留数据量存储单元4022b，用于记录各个CNU自身当前预留数据量。

SLA值存储单元4022c，用于保存事先设置的各个CNU的SLA值。

定时累加控制单元4022d，在每一次分配带宽的周期中，如果存在CNU已有的当前预留数据量与CNU自身SLA值的和不大于CNU自身对应的最大预留数据量的情况，则将该CNU已有的当前预留数据量加上该CNU自身SLA值的和作为该CNU的当前预留数据量并记录在当前预留数据量存储单元4022b。

权值计算单元4022e，用于将各个待分配CNU自身对应的最大预留数据量减去各个待分配CNU自身当前预留数据量，得到各个差值，再将各个差值分别除以各个待分配CNU的SLA值，得到的各个商值作为各个待分配CNU自身的权值，并将权值最小的作为当前CNU，将当前CNU未处理的一个数据包的数据量作为当前数据包的数据量。

相应地，所述执行单元4024还可以进一步用于：在将当前数据包的数据量所对应的带宽分配给当前CNU后，将当前CNU对应的当前预留数据量减去所述当前数据包的数据量，将获得的差值作为当前CNU的当前预留数据量并记录在当前预留数据量存储单元4022b中。

也就是说，事先在最大预留数据量存储单元4022a保存各个CNU对应的最大预留数据量，在当前预留数据量存储单元4022b保存各个CNU的当前预留数据量的初值，SLA值存储单元4022c中保存各个CNU的SLA值。每一次分配带宽的周期中，如果存在CNU已有的当前预留数据量与CNU自身SLA值的和不大于CNU自身对应的最大预留数据量的情况，则将该CNU已有的当前预留数据量加上该CNU自身SLA值的和作为该CNU的当前预留数据量并记录在当前预留数据量存储单元4022b。这样，如果接收到来自各个CNU上报的包括自身需要发送的每一个数据包的数据量，可以由权值计算单元4022e将各个待分配CNU自身对应的最大预留数据量减去各个待分配CNU自身当前预留数据量，得到各个差值，再将各个差值分别除以各个待分配CNU的SLA值，得到的各个商值作为各个待分配CNU自身的权值，并将权值最小的作为当前CNU。第一判别单元4023可以判别当前带宽是否大于或等于当前数据包的数据量所对应的带宽，如果是，将判别结果通知给执行单元4024，启动第二判别模块4025；否则，将判别结果通知给存储及管理单元4021，启动第三判别模块4026。

如果执行单元4024被启动，则可以将当前数据包的数据量所对应的带宽分配给当前CNU，将分配后剩余的带宽作为当前带宽，通知存储及管理单元4021将当前数据包的数据量作为已处理数据包的数据量。

如果第二判别单元4025被启动，则可以判别是否处理完当前CNU所有数据包的数据量，如果已经处理完，则将判别结果通知给存储及管理单元4021，启动第三判别单元4026；否则，直接启动第三判别单元4026。

如果第三判别单元4026被启动，则可以判别是否有待分配CNU，如果有，则启动选择单元4022；否则，结束带宽分配。

这样，在带宽允许和自身当前预留数据量充足的情况下，待分配CNU可以轮流获得基于数据包的数据量所对应的带宽，直到所有待分配CNU全部变成已分配CNU，将完成本周期的带宽分配。

当然，不管采用哪种策略，该装置还可以进一步包括发送单元，可以将为各个CNU所分配带宽对应的时隙通过GATE报文发送给各个CNU。此后，各个CNU就可以利用获得的带宽发送数据包。

应用本发明实施例方案，由于各个CNU可以上报每一个数据包的数据量，CLT就可以利用数据包的数据量轮流给各个CNU分配带宽，提高分配带宽的精度，使各个CNU可以及时获得带宽，从而有效避免发送数据的延迟情况。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种动态带宽分配的方法，其特征在于，同轴电缆端CLT接收所有同轴网络单元CNU的上报信息，每一个CNU的上报信息包括该CNU自身需要发送的各数据包的数据量；所述CLT将所有CNU作为待分配CNU，将所有CNU数据包的数据量作为未处理数据包的数据量；该方法还包括以下步骤：

a、将事先设置的各个待分配CNU自身对应的最大预留数据量减去各个待分配CNU自身当前预留数据量，得到各个差值，再将各个差值分别除以事先配置的各个待分配CNU的服务水平协议SLA值，得到的各个商值作为各个待分配CNU自身的权值，将权值最小的作为当前CNU，并将当前CNU未处理的第一个数据包的数据量作为当前数据包的数据量；

b、判断当前带宽是否大于或等于当前数据包的数据量所对应的带宽，如果是，则将当前数据包的数据量所对应的带宽分配给当前CNU，将分配后剩余的带宽作为当前带宽，将当前数据包的数据量作为已处理数据包的数据量，并执行步骤c；否则，将当前CNU作为已分配CNU，再执行步骤d；

c、判断是否处理完当前CNU所有数据包的数据量，如果已经处理完，则将当前CNU作为已分配CNU；否则，执行步骤d；

d、判断是否有待分配CNU，如果有，则执行步骤a；否则，退出本流程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：事先为各个CNU设置当前预留数据量的初值，在每一次分配带宽的周期中，如果存在CNU已有的当前预留数据量与CNU自身SLA值的和不大于CNU自身对应的最大预留数据量的情况，则将该CNU已有的当前预留数据量与该CNU自身SLA值的和记录为该CNU新的当前预留数据量；

步骤b所述将当前数据包的数据量所对应的带宽分配给当前CNU时，该方法进一步包括：将所述当前CNU的当前预留数据量减去所述当前数据包的数据量，获得的差值记录为当前CNU新的当前预留数据量；

所述获得各个待分配CNU自身当前预留数据量的方法为：将记录的各个待分配CNU最新的当前预留数据量作为各个待分配CNU自身当前预留数据量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤b在判断当前带宽是否大于或等于当前数据包的数据量所对应的带宽之前，所述步骤b进一步包括：

判断当前CNU的当前预留数据量是否大于或等于当前数据包的数据量，如果是，则继续执行判断当前带宽是否大于或等于当前数据包的数据量所对应的带宽的步骤；否则，将当前CNU作为已分配CNU，并执行步骤d。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述各个CNU自身对应的最大预留数据量为事先设置的各个CNU自身对应的令牌桶的深度；

所述各个CNU自身当前预留数据量为各个CNU自身对应的令牌桶中的当前令牌数。

5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述CNU上报信息为报告REPORT报文。

6.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述CLT为各个CNU分配带宽之后，该方法进一步包括：

所述CLT将为各个CNU所分配带宽对应的时隙通过获取GATE报文发送给各个CNU。

7.一种动态带宽分配的装置，其特征在于，该装置包括接收单元和带宽分配单元；所述带宽分配单元包括存储及管理单元、选择单元、第一判别单元、执行单元、第二判别单元、第三判别单元；所述选择单元包括最大预留数据量存储单元、当前预留数据量存储单元、服务水平协议SLA值存储单元、定时累加控制单元和权值计算单元；

所述接收单元，用于接收所有同轴网络单元CNU的上报信息，每一个CNU的上报信息包括该CNU自身需要发送的各数据包的数据量；在一个周期内为CNU分配完带宽后，还用于接收各个CNU利用该周期分配的带宽发送数据包，并同时上报的下一个周期需要发送的数据包的数据量；

所述存储及管理单元，用于存储所有待分配CNU的数据包的数据量，将所有待分配CNU数据包的数据量作为未处理数据包的数据量；接收到第一判别单元的判别结果时，将当前CNU作为已分配CNU；接收到第二判别单元的判别结果时，将当前CNU作为已分配CNU；

所述第一判别单元，用于判别当前带宽是否大于或等于当前数据包的数据量所对应的带宽，如果是，将判别结果通知给执行单元，启动第二判别模块；否则，将判别结果通知给存储及管理单元，启动第三判别模块；

所述执行单元，用于将当前数据包的数据量所对应的带宽分配给当前CNU，将分配后剩余的带宽作为当前带宽，通知存储及管理单元将当前数据包的数据量作为已处理数据包的数据量；

所述第二判别单元，用于判别是否处理完当前CNU所有数据包的数据量，如果已经处理完，则将判别结果通知给存储及管理单元，启动第三判别单元；否则，直接启动第三判别单元；

所述第三判别单元，用于判别是否有待分配CNU，如果有，则启动选择单元；否则，结束带宽分配；

所述最大预留数据量存储单元，用于保存事先设置的各个待分配CNU自身对应的最大预留数据量；

所述当前预留数据量存储单元，用于记录各个CNU自身当前预留数据量；

所述SLA值存储单元，用于保存事先设置的各个CNU的SLA值；

所述定时累加控制单元，在每一次分配带宽的周期中，如果存在CNU已有的当前预留数据量与CNU自身SLA值的和不大于CNU自身对应的最大预留数据量的情况，则将该CNU已有的当前预留数据量加上该CNU自身SLA值的和作为该CNU的当前预留数据量并记录在当前预留数据量存储单元；

所述权值计算单元，用于将各个待分配CNU自身对应的最大预留数据量减去各个待分配CNU自身当前预留数据量，得到各个差值，再将各个差值分别除以各个待分配CNU的SLA值，得到的各个商值作为各个待分配CNU自身的权值，并将权值最小的作为当前CNU，将当前CNU未处理的一个数据包的数据量作为当前数据包的数据量。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述执行单元进一步用于：在将当前数据包的数据量所对应的带宽分配给当前CNU后，将当前CNU对应的当前预留数据量减去所述当前数据包的数据量，将获得的差值作为当前CNU的当前预留数据量并记录在当前预留数据量存储单元中。

9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括：

发送单元，用于将为各个CNU所分配带宽对应的时隙通过GATE报文发送给各个CNU。

Images