CN109348315B - 基于时分复用的调节带宽分配参数的动态带宽分配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于时分复用的调节带宽分配参数的动态带宽分配方法，OLT依据上一次轮询时间周期Tcycle‑1，确立这一个周期到达时间，而后OLT对每个ONU轮流检测，发送授权，分析各个链路业务丢包率及时延综合占比ki；OLT收到所有ONU的REPORT消息，进行数据处理；根据算法得到分配结果，将分配结果封装成GATE消息并广播；ONU收到广播消息匹配MAC地址得到对应带宽分配消息，等待数据传输；当传输时间到来，ONU按数据优先级开始传送数据；OLT等待下一次轮询时间周期Tcycle+1到达，重新开始循环。本发明可自适应带宽分配参数，且平衡了OLT带宽请求轮询的时间周期与线路开销的关系。

Description

基于时分复用的调节带宽分配参数的动态带宽分配方法
技术领域
本发明涉及一种动态带宽分配方法，特别是一种基于时分复用的调节带宽分配参数的动态带宽分配方法。
背景技术
PON(无源光网络)系统上行接入一般是采用固定分配和控制按需分配相结合的方式，即在ITU-T G983.4规范的静态带宽分配和动态带宽分配(DBA)两种方式。根据中国联通技术要求，EPON(Ethernet Passive Optical Network，以太网无源光网络)系统应采用动态带宽分配(DBA)机制来提高系统上行带宽利用率以及保证业务公平性和QoS(Quality ofService，服务质量)，应能根据LLID(Logical Link Identifier，逻辑链路标记)报告的队列状态信息分配带宽授权。动态带宽分配算法就是指实时动态地分配EPON网络中各个ONU(Optical Network Unit，光网络单元)上行传输数据以及请求以太网信息数据包所占用的带宽，可以适应各个用户速率变化。DBA算法能够根据以太网无源光网络中光网络单元的实际负载情况智能的分配上行带宽。当系统中出现一些光网络的负载量很小的时候，光线路终端能够智能的将多余带宽分给负载量很大的光网络单元，提高了通信信道带宽利用率，有效消除轻负载惩罚现象。
经典的动态带宽分配算法是通过OLT和ONU依据MPCP协议实现的，在原有宽带分配机制中，首先分配固定带宽，然后分配确保带宽，最后才把未预约带宽作为非确保带宽和尽力而为带宽，所有的分配参数固定不可变。其一、目前现有的几种算法重在描述T-CONT的分配，而不考虑各个ONU传输数据及ONU自身的具体情况；其二、在原有宽带分配机制中，ONU中采用每一个队列优先等级调度的转发数据方法，会导致带宽利用率和公平性问题的相互制约，重负载的光网络单元没有分配到充足的带宽，使得数据业务堆积而没有办法传送；轻负载的光网络单元往往会被分配充足的带宽造成资源浪费；其三、有时会出现ONU的现实状况和OLT那一侧保存的信息不相同，信息不及时更新，ONU无数据负载，而OLT仍分配带宽的现象，若缩短OLT带宽请求轮询的时间周期，又会增大线路开销。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于时分复用的调节带宽分配参数的动态带宽分配方法，可以调整各种类型业务队列的带宽分配量。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种基于时分复用的调节带宽分配参数的动态带宽分配方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤一：OLT依据上一次轮询时间周期Tcycle-1，确立这一个周期到达时间，而后OLT对每个ONU轮流检测，发送授权，分析各个链路业务丢包率及时延综合占比ki；
步骤二：OLT收到所有ONU的REPORT消息，进行数据处理；
步骤三：根据算法得到分配结果，将分配结果封装成GATE消息并广播；
步骤四：ONU收到广播消息匹配MAC地址得到对应带宽分配消息，等待数据传输；
步骤五：当传输时间到来，ONU按数据优先级开始传送数据；
步骤六：OLT等待下一次轮询时间周期Tcycle+1到达，继续步骤一。
进一步地，所述OLT与一台ODN连接，ODN与若干台ONU连接。
进一步地，所述步骤一中分析各个链路业务丢包率及时延综合占比ki具体为ONU通过授权窗口发送数据和宽带请求信息，OLT根据Qos获得ONU的优先级情况、数据流大小、业务丢包率以及业务传输时的端到端时延，分析各个链路业务丢包率及时延综合占比ki。
进一步地，所述步骤二中数据处理具体为
2.1每次轮询周期到的时候，根据ONU上报数据流情况先为每个ONU分配固定带宽；
2.2根据每个ONU不同的服务等级，计算每个ONU的确保带宽；
2.3在ONU上报信息中包括宽带请求值，得到网络中OLT所统计的总带宽请求；
2.4分配完固定带宽及确保带宽之后还有剩余带宽，开始分配非确保带宽。
进一步地，所述2.1具体为每次轮询周期到的时候，根据ONU上报数据流情况先为每个ONU分配固定带宽，这属于静态带宽分配，不计入DBA带宽，设总共的固定带宽为
Figure BDA0001828575620000031
其中i,j,k分别为第i个ONU的第k次T-CONTj类型，N为ONU总数，总共的带宽为
Figure BDA0001828575620000032
进一步地，所述2.2具体为根据每个ONU不同的服务等级，设SR(i，j，k)(j＝2，3，5)为网络服务优先级参数，则第i个ONU的确保带宽
Figure BDA0001828575620000033
其中，
Figure BDA0001828575620000034
为给第i个ONU所分配的最大带宽。
进一步地，所述2.3具体为在ONU上报信息中包括宽带请求值，设R(i，j，k)(1≤i≤N，1≤j≤5，k≥1)为第i个ONUj类型的第k次带宽请求值，则该网络中OLT所统计的总带宽请求为RT(i，j，k)＝∑0≤i≤NR(i，j，k)。
进一步地，所述2.4具体为
分配完固定带宽及确保带宽之后还有剩余带宽BR，即
Figure BDA0001828575620000041
则开始分配type3及type5的非确保带宽；
若BR≥RT(i，j，k)，则按需分配，每个ONU分配的非确保带宽为kiωiBR(i，j，k)(j＝3，5)，其中ωi为第i个ONU的带宽分配权值；
此时减小下一次轮询时间周期Tcycle+1＝kTcycle，其中
Figure BDA0001828575620000042
若BR(i，j，k)-kiωiBR(i，j，k)＞0,则继续分配尽力而为带宽，下一次轮询时间周期Tcycle+1不变；
若BR≤RT(i，j，k)，说明无冗余带宽，此时不分配尽力而为带宽，并增大下一次轮询时间周期Tcycle+1＝kTcycle，其中
Figure BDA0001828575620000043
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明针对原有的动态带宽分配(DBA)算法不能很好地满足突发业务的QoS需求，无法及时处理ONU数据负载变化时出现带宽分配不合理的问题，提出一种可以自动改变带宽分配参数的算法，可以调整各种类型业务队列的带宽分配量；本发明加入了每个ONU现实状况，信息可及时更新，可自适应带宽分配参数，且平衡了OLT带宽请求轮询的时间周期与线路开销的关系。
附图说明
图1是本发明的基于时分复用的调节带宽分配参数的动态带宽分配方法的流程图。
图2是本发明的系统结构框架图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
如图1和2所示，本发明的基于时分复用的调节带宽分配参数的动态带宽分配方法，系统连接框架如图2所示，OLT与一台ODN连接，ODN与若干台ONU连接。具体步骤如下：
步骤一：OLT依据上一次轮询时间周期Tcycle-1，确立这一个周期到达时间，而后OLT对每个ONU轮流检测，发送授权，ONU通过授权窗口发送数据和宽带请求信息，OLT根据Qos获得ONU的优先级情况、数据流大小、业务丢包率以及业务传输时的端到端时延，分析各个链路业务丢包率及时延综合占比ki。
步骤二：OLT收到所有ONU的REPORT消息，进行数据处理；数据处理具体为
2.1每次轮询周期到的时候，根据ONU上报数据流情况先为每个ONU分配固定带宽；
每次轮询周期到的时候，根据ONU上报数据流情况先为每个ONU分配固定带宽，这属于静态带宽分配，不计入DBA带宽，设总共的固定带宽为
Figure BDA0001828575620000051
其中i,j,k分别为第i个ONU的第k次T-CONTj类型，N为ONU总数，总共的带宽为∑osisNBtotal(i，j，k)。
2.2根据每个ONU不同的服务等级，计算每个ONU的确保带宽；
根据每个ONU不同的服务等级，设SR(i，j，k，)(j＝2，3，5)为网络服务优先级参数，则第i个ONU的确保带宽
Figure BDA0001828575620000052
其中，
Figure BDA0001828575620000053
为给第i个ONU所分配的最大带宽。
2.3在ONU上报信息中包括宽带请求值，得到网络中OLT所统计的总带宽请求；
在ONU上报信息中包括宽带请求值，设R(i，j，k)(1≤i≤N，1≤j≤5，k≥1)为第i个ONUj类型的第k次带宽请求值，则该网络中OLT所统计的总带宽请求为
RT(i，j，k)＝∑0≤i≤NR(i，j，k)。
2.4分配完固定带宽及确保带宽之后还有剩余带宽，开始分配非确保带宽。
分配完固定带宽及确保带宽之后还有剩余带宽BR，即
Figure BDA0001828575620000061
则开始分配type3及type5的非确保带宽；
若BR≥RT(i，j，k)，则按需分配，每个ONU分配的非确保带宽为kiωiBR(i，j，k)(j＝3，5)，其中ωi为第i个ONU的带宽分配权值；
此时减小下一次轮询时间周期Tcycle+1＝kTcycle，其中
Figure BDA0001828575620000062
若BR(i，j，k)-kiωiBR(i，j，k)＞0,则继续分配尽力而为带宽，下一次轮询时间周期Tcycle+1不变；
若BR≤RT(i，j，k)，说明无冗余带宽，此时不分配尽力而为带宽，并增大下一次轮询时间周期Tcycle+1＝kTcycle，其中
Figure BDA0001828575620000063
步骤三：根据算法得到分配结果，将分配结果封装成GATE消息并广播；
步骤四：ONU收到广播消息匹配MAC地址得到对应带宽分配消息，等待数据传输；
步骤五：当传输时间到来，ONU按数据优先级开始传送数据；
步骤六：OLT等待下一次轮询时间周期Tcycle+1到达，继续步骤一。
本发明针对原有的动态带宽分配(DBA)算法不能很好地满足突发业务的QoS需求，无法及时处理ONU数据负载变化时出现带宽分配不合理的问题，提出一种可以自动改变带宽分配参数的算法，可以调整各种类型业务队列的带宽分配量；本发明加入了每个ONU现实状况，信息可及时更新，可自适应带宽分配参数，且平衡了OLT带宽请求轮询的时间周期与线路开销的关系。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于时分复用的调节带宽分配参数的动态带宽分配方法，
其特征在于包含以下步骤：
步骤一：OLT依据上一次轮询时间周期Tcycle-1，确立这一个周期到达时间，而后OLT对每个ONU轮流检测，发送授权，分析各个链路业务丢包率及时延综合占比ki；
步骤二：OLT收到所有ONU的REPORT消息，进行数据处理；
所述步骤二中数据处理具体为
2.1每次轮询周期到的时候，根据ONU上报数据流情况先为每个ONU分配固定带宽；
所述2.1具体为每次轮询周期到的时候，根据ONU上报数据流情况先为每个ONU分配固定带宽，这属于静态带宽分配，不计入DBA带宽，设总共的固定带宽为
Figure FDA0002806569980000011
其中i，j，k分别为第i个ONU的第k次T-CONTj类型，N为ONU总数，总共的带宽为∑0≤i≤NBtotal(i，j，k)；
2.2根据每个ONU不同的服务等级，计算每个ONU的确保带宽；
所述2.2具体为根据每个ONU不同的服务等级，设SR(i，j，k)(j＝2，3，5)为网络服务优先级参数，则第i个ONU的确保带宽
Figure FDA0002806569980000012
其中，
Figure FDA0002806569980000013
为给第i个ONU所分配的最大带宽；
2.3在ONU上报信息中包括宽带请求值，得到网络中OLT所统计的总带宽请求；
所述2.3具体为在ONU上报信息中包括宽带请求值，设R(i，j，k)(1≤i≤N，1≤j≤5，k≥1)为第i个ONUj类型的第k次带宽请求值，则该网络中OLT所统计的总带宽请求为RT(i，j，k)＝∑0≤i≤NR(i，j，k)；
2.4分配完固定带宽及确保带宽之后还有剩余带宽，开始分配非确保带宽；
所述2.4具体为
分配完固定带宽及确保带宽之后还有剩余带宽BR，即
Figure FDA0002806569980000021
则开始分配type3及type5的非确保带宽；
若BR＞RT(i，j，k)，则按需分配，每个ONU分配的非确保带宽为kiωiBR(i，j，k)(j＝3，5)，其中ωi为第i个ONU的带宽分配权值；
此时减小下一次轮询时间周期Tcycle+1＝kTcycle，其中
Figure FDA0002806569980000022
若BR-kiωiBR＞0，则继续分配尽力而为带宽，下一次轮询时间周期Tcycle+1不变；
若BR≤RT(i，j，k)，说明无冗余带宽，此时不分配尽力而为带宽，并增大下一次轮询时间周期Tcycle+1＝kTcycle，其中
Figure FDA0002806569980000023
步骤三：根据算法得到分配结果，将分配结果封装成GATE消息并广播；
步骤四：ONU收到广播消息匹配MAC地址得到对应带宽分配消息，等待数据传输；
步骤五：当传输时间到来，ONU按数据优先级开始传送数据；
步骤六：OLT等待下一次轮询时间周期Tcycle+1到达，继续步骤一。
2.按照权利要求1所述的基于时分复用的调节带宽分配参数的动态带宽分配方法，其特征在于：所述OLT与一台ODN连接，ODN与若干台ONU连接。
3.按照权利要求1所述的基于时分复用的调节带宽分配参数的动态带宽分配方法，其特征在于：所述步骤一中分析各个链路业务丢包率及时延综合占比ki具体为ONU通过授权窗口发送数据和宽带请求信息，OLT根据Qos获得ONU的优先级情况、数据流大小、业务丢包率以及业务传输时的端到端时延，分析各个链路业务丢包率及时延综合占比ki。
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