CN107979476B - 带宽分配方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带宽分配方法和装置，涉及通信技术领域。其中的带宽分配方法包括：获取待计算周期之前的第一周期和第二周期中周期内带宽分配总量、传输的数据净荷和第二周期中数据传输的频度；根据第一周期和第二周期中周期内带宽分配总量和传输的数据净荷，计算第一周期和第二周期的上行带宽利用率；根据第一周期和第二周期的上行带宽利用率的变化信息调整第二周期中数据传输的频度，获得待计算周期的数据传输的频度。通过根据第一周期和第二周期的上行带宽利用率的变化信息调整第二周期中数据传输的频度，获得待计算周期的数据传输的频度，能够使待计算周期的数据传输的频度与当前的数据传输特征相匹配，从而可以提高带宽的利用率，减小时延。

Description

带宽分配方法和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种带宽分配方法和装置。

背景技术

目前，在现网的PON(Passive Optical Network，无源光纤网络)系统中，由于某些低时延业务的要求，希望从ONU(Optical Network Unit，光网络单元)到OLT(Optical LineTerminal，光线路终端)之间的上行PON链路的带宽利用率能够尽可能地得到提升，以改善上行方向中在PON链路段的传输时延。

目前PON链路上行方向中，ONU一般会按照套餐类型分配带宽模版，例如4M、10M等。例如，上行总带宽1.25G(开销和损耗扣除后的有效带宽约有70％-80％)会被OLT侧的DBA(Dynamic Bandwidth Allocation，动态带宽分配)按照ONU申请的带宽信息、ONU竞争情况以及DBA软件设计思路等因素，针对在线的多个ONU实时分配和下发。

然而，目前PON系统中ONU侧实际使用的上行数据传输带宽经常小于OLT侧在DBA中配置的实际带宽，带宽利用率较低。

发明内容

本发明实施例所要解决的一个技术问题是：如何提高带宽利用率。

根据本发明实施例的第一个方面，提供了一种带宽分配方法，包括：获取待计算周期之前的第一周期和第二周期中周期内带宽分配总量、传输的数据净荷和第二周期中数据传输的频度，其中，第一周期位于第二周期之前；根据第一周期和第二周期中周期内带宽分配总量和传输的数据净荷，计算第一周期和第二周期的上行带宽利用率；根据第一周期和第二周期的上行带宽利用率的变化信息调整第二周期中数据传输的频度，获得待计算周期的数据传输的频度。

在一个实施例中，方法还包括：将待计算周期的带宽要求与待计算周期的数据传输的频度的商确定为待计算周期的数据传输的窗口大小。

在一个实施例中，根据第一周期和第二周期的上行带宽利用率的变化信息，调整待计算周期的数据传输的频度包括：计算第二周期的上行带宽利用率相对于第一周期的上行带宽利用率的变化率；计算每个周期包括的帧总数与变化率的乘积；根据第二周期中数据传输的频度以及每个周期包括的帧总数与变化率的乘积之和确定待计算周期的数据传输的频度；或者，根据第二周期与第一周期的带宽利用率的比值与第二周期的数据传输的频度的乘积确定待计算周期的数据传输的频度。

在一个实施例中，计算第二周期的上行带宽利用率相对于第一周期的上行带宽利用率的变化率包括：计算第二周期和第一周期的上行带宽利用率之差与第二周期的上行带宽利用率的比值。

在一个实施例中，带宽分配方法用于光网络单元和光线路终端之间的上行无源光纤网络链路的带宽分配。

根据本发明实施例的第二个方面，提供一种带宽分配装置，包括：历史数据获取模块，用于获取待计算周期之前的第一周期和第二周期中周期内带宽分配总量、传输的数据净荷和第二周期中数据传输的频度，其中，第一周期位于第二周期之前；带宽利用率计算模块，用于根据第一周期和第二周期中周期内带宽分配总量和传输的数据净荷，计算第一周期和第二周期的上行带宽利用率；频度计算模块，用于根据第一周期和第二周期的上行带宽利用率的变化信息调整第二周期中数据传输的频度，获得待计算周期的数据传输的频度。

在一个实施例中，装置还包括：窗口计算模块，用于将待计算周期的带宽要求与待计算周期的数据传输的频度的商确定为待计算周期的数据传输的窗口大小。

在一个实施例中，频度计算模块包括：带宽利用率的变化率计算单元，用于计算第二周期的上行带宽利用率相对于第一周期的上行带宽利用率的变化率；频度变化计算单元，用于计算每个周期包括的帧总数与变化率的乘积；频度调整单元，用于将第二周期中数据传输的频度以及每个周期包括的帧总数与变化率的乘积之和确定为待计算周期的数据传输的频度；或者，频度计算模块进一步用于根据第二周期与第一周期的带宽利用率的比值与第二周期的数据传输的频度的乘积确定待计算周期的数据传输的频度。

在一个实施例中，带宽利用率的变化率计算单元进一步用于计算第二周期和第一周期的上行带宽利用率之差与第二周期的上行带宽利用率的比值。

在一个实施例中，带宽分配装置用于光网络单元和光线路终端之间的上行无源光纤网络链路的带宽分配，和/或，带宽分配装置位于光线路终端。

本发明通过根据第一周期和第二周期的上行带宽利用率的变化信息调整第二周期中数据传输的频度，获得待计算周期的数据传输的频度，能够使待计算周期的数据传输的频度与当前的数据传输特征相匹配，从而可以提高带宽的利用率，减小时延。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明带宽分配方法的一个实施例的流程图。

图2为本发明带宽分配装置的一个实施例的结构图。

图3为本发明带宽分配装置的一个实施例的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在现有技术中，主要通过调整分配带宽总量的方式进行带宽分配，以提升带宽利用率。然而，发明人发现，仅调整带宽总量无法达到理想的效果，应当需要根据数据的上行传送特征对带宽分配的其他指标进行调整。因此，发明人提出，可以对分配带宽时的数据传输的频度和窗口大小进行调整，以和上行数据的传输特征进行匹配，从而提高带宽利用率。

下面参考图1描述本发明一个实施例的带宽分配方法。

图1为本发明带宽分配方法的一个实施例的流程图。如图1所示，该实施例的方法包括：

步骤S102，获取待计算周期之前的第一周期和第二周期中周期内带宽分配总量、传输的数据净荷和第二周期中数据传输的频度。

其中，第一周期位于第二周期之前。第一周期和第二周期可以为与待计算周期间隔较小的周期，从而根据第一周期和第二周期的数据对待计算周期的调整可以更符合当前的数据传输特征。

在进行带宽调整后，需要一定的时间来获得反馈。例如，在周期N对周期N+1进行调整后，需要在周期N+2才能够获得周期N+1的带宽利用率等数据，然后在周期N+2进行对周期N+3的调整。因此，周期N+1和周期N+2均可以采用周期N的调整结果，周期N+3和周期N+4均可以采用周期N+2的调整结果，即，可以每隔一个周期执行一次本发明的带宽分配方法，对数据传输的频度进行调整，每次调整后获得的频度可以应用于当前周期后的连续两个周期。

在本发明中，周期可以指进行带宽分配调整的时间单元。此外，当本发明的方法由OLT中的DBA执行时，周期也可以指DBA带宽周期。

周期内带宽分配总量是指在一个周期内，为接收带宽分配的对象所分配的带宽总量。例如，PON系统中的ONU针对固定带宽业务流配置有10Mbit/s的保证带宽。当每个周期长度为3ms(毫秒)时，ONU在每个周期为ONU分配的带宽为3932.16byte。

步骤S104，根据第一周期和第二周期中周期内带宽分配总量和传输的数据净荷，计算第一周期和第二周期的上行带宽利用率。

数据净荷是指传输数据中的用户数据部分，即除去消息头、填充数据、协议开销等内容以外的数据。

周期的上行带宽利用率是指该周期内的数据净荷与周期内带宽分配总量的比值。

步骤S106，根据第一周期和第二周期的上行带宽利用率的变化信息调整第二周期中数据传输的频度，获得待计算周期的数据传输的频度。

数据传输的频度是指一个周期内传输数据的次数，例如当应用场景为OLT为ONU分配带宽时，数据传输的频度即指一个周期内OLT接收ONU发送的数据的次数。

带宽利用率一方面受到各个网元之间的配合程度、链路策略的影响，另一方面也可以反映链路中数据量的变化。当带宽利用率增大时，说明链路中的数据量可能增大，此时，需要提高数据传输的频度，即更频繁地发送数据，以减少数据在发送侧的等待时间；而当带宽利用率减小时，说明链路中的数据量可能减小，因此可以降低数据传输的频度。从而，可以进一步提升带宽利用率，减小时延。

上行带宽利用率的变化信息例如可以包括变化程度和变化趋势，例如，当相比于第一周期，第二周期的带宽利用率下降时，可以在第二周期的数据传输的频度的基础上降低待计算周期的数据传输的频度，降低的程度可以根据变化信息中的变化程度确定。

此外，还可以包括步骤S108：

步骤S108，将待计算周期的带宽要求与待计算周期的数据传输的频度的商确定为待计算周期的数据传输的窗口大小。

从而，可以将窗口大小与数据传输的频度相匹配，以保证待计算周期的带宽要求。

通过根据第一周期和第二周期的上行带宽利用率的变化信息调整第二周期中数据传输的频度，获得待计算周期的数据传输的频度，能够使待计算周期的数据传输的频度与当前的数据传输特征相匹配，从而可以提高带宽的利用率，减小时延。

在本发明提供的带宽分配方法中，可以采用多种具体公式确定待计算周期的数据传输的频度。下面示例性地介绍两种具体计算方法。在下述公式(1)～(4)中，同一符号和变量具有相同的物理含义。

第一种计算方法为：首先，计算第二周期的上行带宽利用率相对于第一周期的上行带宽利用率的变化率；然后，计算每个周期包括的帧总数与变化率的乘积；最后，根据第二周期中数据传输的频度以及每个周期包括的帧总数与变化率的乘积之和确定待计算周期的数据传输的频度。

设第二周期的数据传输的频度为F(2)，每个周期包括的帧总数为M，第二周期的上行带宽利用率相对于第一周期的上行带宽利用率的变化率为C(R)，则待计算周期的数据传输的频度F(x)例如可以采用公式(1)计算：

F(x)＝F(2)+M*C(R) (1)

待计算周期的数据传输的频度的最大值为每个周期包括的帧总数，因此可以通过计算每个周期包括的帧总数与变化率的乘积估计频度的变化程度，并采用该变化程度对第二周期中数据传输的频度进行调整，获得待计算周期的数据传输的频度。

其中，公式(1)中的结果或者各个计算部分还可以通过加上或者乘以调整系数进行调整，这里不再赘述。

从而，可以基于每个周期包括的帧总数和带宽利用率的变化率对第二周期的带宽进行调整，获得待计算周期的数据传输的频度，使调整结果与当前的传输特征相适应，提高带宽利用率。

在计算第二周期的上行带宽利用率相对于第一周期的上行带宽利用率的变化率时，可以通过第二周期和第一周期的上行带宽利用率之差与第二周期的上行带宽利用率的比值的计算方式获得。设R(1)和R(2)分别为第一周期和第二周期的上行带宽利用率，则待计算周期的数据传输的频度F(x)也可以通过公式(2)获得：

从而，可以以在后周期的带宽利用率作为基准，衡量带宽利用率的变化率，从而使调整后的数据传输的频度与当前的数据传输特征相适应，提高带宽利用率。

此外，也可以采用公式(3)获得：

第二种计算方法为：根据第二周期与第一周期的带宽利用率的比值与第二周期的数据传输的频度的乘积确定待计算周期的数据传输的频度。例如可以采用公式(4)计算：

此时，第一周期和第二周期的上行带宽利用率的变化信息为第一周期和第二周期的带宽利用率的比值。从而，可以直接采用第二周期相对于第一周期的带宽利用率的变化情况调整待计算周期的变化情况。

其中，公式(4)中的结果或者各个计算部分还可以通过加上或者乘以调整系数进行调整，这里不再赘述。

本发明提供的带宽分配方法可以用于ONU和OLT之间的上行PON链路的带宽分配，可以由OLT或者OLT中的DBA执行本发明的带宽分配方法。

下面介绍采用本发明进行带宽分配的一个应用例，该应用例中采用公式(2)计算数据传输的频度。

在本应用例中，由OLT为ONU进行带宽分配，ONU在周期长度为3ms的周期内需要具备3840byte的带宽能力，其中，3ms的周期包括24个125μs帧。

根据周期1和周期3的数据调整周期5和周期6的带宽分配方法如下：

在周期3中，OLT为ONU进行数据传输的频度为6，即在24帧序列中的第1、5、9、13、17、21帧进行数据传输。

OLT监测ONU的业务流。在周期3完成后，OLT发现：周期1中ONU传输的数据总数是3840byte，其中开销占据300byte，填充字节占据900byte，因此周期1的数据净荷＝3840-300-900＝2640byte，带宽利用率＝2640/3840＝68.75％；周期3中ONU传输的数据总数是3840byte，其中开销占据300byte，填充字节占据500byte，周期3的数据净荷＝3840-300-500＝3040byte，带宽利用率＝3040/3840＝79.1％。

OLT根据公式(2)，计算周期5和周期6的频度：

OLT通过公式(4)计算得出周期5以及周期6的数据传输的频度为9，并各分配426.67byte的传输窗口。

OLT的DBA分配模块接收到调整指示后，按照指示的频度和窗口大小在周期5和周期6中进行带宽分配。

下面参考图2描述本发明一个实施例的带宽分配装置。

图2为本发明带宽分配装置的一个实施例的结构图。如图2所示，该实施例的带宽分配装置，其特征在于，包括：历史数据获取模块21，用于获取待计算周期之前的第一周期和第二周期中周期内带宽分配总量、传输的数据净荷和第二周期中数据传输的频度，其中，第一周期位于第二周期之前；带宽利用率计算模块22，用于根据第一周期和第二周期中周期内带宽分配总量和传输的数据净荷，计算第一周期和第二周期的上行带宽利用率；频度计算模块23，用于根据第一周期和第二周期的上行带宽利用率的变化信息调整第二周期中数据传输的频度，获得待计算周期的数据传输的频度。

其中，带宽分配装置可以用于ONU和OLT之间的上行PON链路的带宽分配。

其中，本发明提供的带宽分配装置可以位于光线路终端。

下面参考图3描述本发明一个实施例的带宽分配装置。

图3为本发明带宽分配装置的一个实施例的结构图。如图3所示，该实施例的带宽分配装置还可以包括：窗口计算模块34，用于将待计算周期的带宽要求与待计算周期的数据传输的频度的商确定为待计算周期的数据传输的窗口大小。

此外，频度计算模块23可以包括：带宽利用率的变化率计算单元331，用于计算第二周期的上行带宽利用率相对于第一周期的上行带宽利用率的变化率；频度变化计算单元332，用于计算每个周期包括的帧总数与变化率的乘积；频度调整单元333，用于将第二周期中数据传输的频度以及每个周期包括的帧总数与变化率的乘积之和确定为待计算周期的数据传输的频度。

此外，频度计算模块23还可以进一步用于根据第二周期与第一周期的带宽利用率的比值与第二周期的数据传输的频度的乘积确定待计算周期的数据传输的频度。

其中，带宽利用率的变化率计算单元331可以进一步用于计算第二周期和第一周期的上行带宽利用率之差与第二周期的上行带宽利用率的比值。

此外，根据本发明的方法还可以实现为一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机可读介质，在该计算机可读介质上存储有用于执行本发明的方法中限定的上述功能的计算机程序。本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (8)

1.一种带宽分配方法，其特征在于，包括：

获取待计算周期之前的第一周期和第二周期中周期内带宽分配总量、传输的数据净荷和第二周期中数据传输的频度，其中，第一周期位于第二周期之前；

根据所述第一周期和第二周期中周期内带宽分配总量和传输的数据净荷，计算第一周期和第二周期的上行带宽利用率；

根据第一周期和第二周期的上行带宽利用率的变化信息调整第二周期中数据传输的频度，获得待计算周期的数据传输的频度，其中，所述调整第二周期中数据传输的频度包括：计算第二周期的上行带宽利用率相对于第一周期的上行带宽利用率的变化率；计算每个周期包括的帧总数与所述变化率的乘积；根据第二周期中数据传输的频度以及所述每个周期包括的帧总数与所述变化率的乘积之和确定待计算周期的数据传输的频度；或者，根据第二周期与第一周期的带宽利用率的比值与第二周期的数据传输的频度的乘积确定待计算周期的数据传输的频度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

将待计算周期的带宽要求与所述待计算周期的数据传输的频度的商确定为待计算周期的数据传输的窗口大小。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算第二周期的上行带宽利用率相对于第一周期的上行带宽利用率的变化率包括：

计算第二周期和第一周期的上行带宽利用率之差与第二周期的上行带宽利用率的比值。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述带宽分配方法用于光网络单元和光线路终端之间的上行无源光纤网络链路的带宽分配。

5.一种带宽分配装置，其特征在于，包括：

历史数据获取模块，用于获取待计算周期之前的第一周期和第二周期中周期内带宽分配总量、传输的数据净荷和第二周期中数据传输的频度，其中，第一周期位于第二周期之前；

带宽利用率计算模块，用于根据所述第一周期和第二周期中周期内带宽分配总量和传输的数据净荷，计算第一周期和第二周期的上行带宽利用率；

频度计算模块，用于根据第一周期和第二周期的上行带宽利用率的变化信息调整第二周期中数据传输的频度，获得待计算周期的数据传输的频度，其中，所述频度计算模块包括：带宽利用率的变化率计算单元，用于计算第二周期的上行带宽利用率相对于第一周期的上行带宽利用率的变化率；频度变化计算单元，用于计算每个周期包括的帧总数与所述变化率的乘积；频度调整单元，用于将第二周期中数据传输的频度以及所述每个周期包括的帧总数与所述变化率的乘积之和确定为待计算周期的数据传输的频度；或者，所述频度计算模块进一步用于根据第二周期与第一周期的带宽利用率的比值与第二周期的数据传输的频度的乘积确定待计算周期的数据传输的频度。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：

窗口计算模块，用于将待计算周期的带宽要求与所述待计算周期的数据传输的频度的商确定为待计算周期的数据传输的窗口大小。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述带宽利用率的变化率计算单元进一步用于计算第二周期和第一周期的上行带宽利用率之差与第二周期的上行带宽利用率的比值。

8.根据权利要求5-7中任一项所述的装置，其特征在于，

所述带宽分配装置用于光网络单元和光线路终端之间的上行无源光纤网络链路的带宽分配，和/或，

所述带宽分配装置位于光线路终端。

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