CN111565115B - 一种动态宽带跟踪方法、装置、存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动态宽带跟踪方法、装置、存储介质，所述方法包括：获取各终端时隙内的有效信息数量和总信息数量；计算生成所述各终端的带宽占空比，所述带宽占空比为所述有效信息数量和总信息数量的比值；基于所述各终端的带宽占空比重新计算各终端的分配带宽。因此，采用本申请实施例，可以提高系统带宽利用率。

Description

一种动态宽带跟踪方法、装置、存储介质

技术领域

本发明涉及基于TDMA的宽带接入领域，特别涉及一种动态宽带跟踪方法、装置、存储介质。

背景技术

基于时分多址(TDMA)的宽带接入系统，带宽资源是通过时隙划分的方式进行多用户复用的，即将上行或下行信道时间分成若干个时隙，并分给一个或者多个用户使用。系统通常包含两个部分，一是局端，另一部分是多个终端。局端控制并分配终端接入的时隙，终端使用分到的时隙与局端进行通信。多个连续的时隙构成一个调度周期，局端在每个调度周期的结束重新规划下一个周期的时隙分配，并通告各个终端。

目前普遍的时隙分配方法是，终端给局端发送自身的队列长度，业务需求等信息，向局端发起带宽请求；局端根据终端的带宽请求信息，将带宽分配结果映射成时隙分配信息，并将结果封装在特定的信令帧，如带宽分配映射图(MAP帧)，周期性的发给终端，终端按MAP帧指示的分配方案进行数据通信。上述这种TDMA宽带接入系统的宽带分配方法是基于请求、分配的方法，即终端向局端报告请求的带宽，局端根据系统带宽剩余情况为终端分配带宽。这种方法的不足之处在于：(1)带宽分配的过程中需要进行信令的交互。有的带宽分配方法需要上报的内容较多，如队列长度，业务类型，终端类型等，这些额外信息及其运算增加了系统的开销以及终端实现的复杂度；(2)在TDMA系统中，局端周期性发送的带宽分配信令帧不能在本周期内生效，即带宽分配信令帧从发送到生效具有一定的时延。这是TDMA系统固有的，因此终端上报的信息不能反应实时的带宽需求，从而导致终端分到的带宽不足或者浪费，影响整体系统的性能。

发明内容

本申请实施例提供了一种动态宽带跟踪方法、装置、存储介质。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

第一方面，本申请实施例提供了一种动态宽带跟踪方法，所述方法包括：

获取各终端时隙内的有效信息数量和总信息数量；

计算生成所述各终端的带宽占空比，所述带宽占空比为所述有效信息数量和总信息数量的比值；

基于所述各终端的带宽占空比重新计算各终端的分配带宽。

可选的，所述动态带宽跟踪的方法按照预设周期重复执行。

可选的，所述动态带宽跟踪的方法适用于下行或上行方向的带宽跟踪：

当用于下行带宽跟踪时，所述各终端时隙是指分配给各终端的下行时隙，所述有效信息数量是指局端在下行时隙中实际发送的字节数量或帧数量，所述总信息数量是指下行时隙可以传输的最大字节数量或帧数量；

当用于上行带宽跟踪时，所述各终端时隙是指分配给各终端的上行时隙，所述有效信息数量是指局端在上行时隙中实际接收到的字节数量或帧数量，所述总信息数量是指上行时隙可以传输的最大字节数量或帧数量。

可选的，所述基于所述各终端的带宽占空比重新计算各终端的分配带宽，包括：

当所述带宽占空比大于或等于第一预设值时，局端给终端分配第一带宽；

当所述带宽占空比小于或等于第二预设值时，局端给终端分配第二带宽；

当所述带宽占空比大于第二预设值且小于第一预设值时，不调整终端宽带,即终端当前分配带宽保持不变；

所述第一预设值大于所述第二预设值。

可选的，所述第一带宽的计算公式为BW₁＝MIN(BW₀×β₁,BW_max)，其中BW₁为所述第一宽带，BW₀表示所述当前分配带宽，BW_max表示终端可以分配的最大带宽,取值范围是0≤θ≤1,β₁为带宽调整因子,β₁>1，MIN(,)为取较小值操作。

可选的，所述第一带宽的计算公式为BW₁＝MIN(BW₀+Δ₁,BW_max)，其中BW₁为第一宽带，BW₀表示所述当前分配带宽，BW_max表示终端可以分配的最大带宽，Δ1表示带宽调整常数，Δ₁>0，MIN(,)为取较小值操作。

可选的，所述第二带宽的计算公式为BW₂＝MIN(BW₀×θ×β₂,BW₀)，其中BW₂为第二宽带，BW₀表所述当前分配带宽，θ表示所述带宽占空比,取值范围是0≤θ≤1,β₂为带宽调整因子,β₂≥1，MIN(,)为取较小值操作。

可选的，所述第二带宽的计算公式为BW₂＝MAX(BW0-Δ₂,0)，其中BW₂为分配的第一宽带，BW₀表示当前的分配带宽，Δ₂表示带宽调整常数，Δ₂>0，MAX(,)为取较大值操作。

第二方面，本申请实施例提供了一种动态宽带跟踪装置，所述装置包括：

信息数量获取模块，用于获取各终端时隙内的有效信息数量和总信息数量；

占空比计算模块，用于计算生成所述各终端的带宽占空比，所述带宽占空比为所述有效信息数量和总信息数量的比值；

宽带计算模块，基于所述各终端的带宽占空比重新计算各终端的分配带宽。

第三方面，本申请实施例提供一种存储介质，所述存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述的方法步骤。

本申请实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

在本申请实施例中，局端首先获取各终端时隙内的有效信息数量和总信息数量，然后计算生成所述各终端的带宽占空比，所述带宽占空比为所述有效信息数量和总信息数量的比值，最后基于所述各终端的带宽占空比重新计算各终端的分配带宽。在本申请中，局端在每一个调度周期结束之后只需记录每个终端的发送或接收到的有效信息数量和总信息数量，无需终端提供其他额外的信息，从而在不增加系统信令交互的前提下，可以实时动态跟踪终端的带宽，提高系统带宽利用率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本申请实施例提供的一种动态带宽跟踪方法流程示意图；

图2是本申请实施例提供的一种HINOC系统带宽分配示意图；

图3是本申请实施例提供的HINOC上行带宽跟踪流程示意图；

图4是本申请实施例提供的一种动态跟踪请求宽带装置的装置示意图；

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。

应当明确，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。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

到目前为止，TDMA系统对于时隙分配方法是，终端给局端发送自身的队列长度，业务需求等信息，向局端发起带宽请求；局端根据终端的带宽请求信息，将带宽分配结果映射成时隙分配信息，并将结果封装在特定的信令帧，如带宽分配映射图(MAP帧)，周期性的发给终端，终端按MAP帧指示的分配方案进行数据通信。上述这种TDMA宽带接入系统的宽带分配方法是基于请求、分配的方法，即终端向局端报告请求的带宽，局端根据系统带宽剩余情况为终端分配带宽。这种方法的不足之处在于：(1)带宽分配的过程中需要进行信令的交互。有的带宽分配方法需要上报的内容较多，如队列长度，业务类型，终端类型等，这些额外信息及其运算增加了系统的开销以及终端实现的复杂度；(2)在TDMA系统中，局端周期性发送的带宽分配信令帧不能在本周期内生效，即带宽分配信令帧从发送到生效具有一定的时延。这是TDMA系统固有的，因此终端上报的信息不能反应实时的带宽需求，从而导致终端分到的带宽不足或者浪费，影响整体系统的性能。为此，本申请提供了一种动态宽带跟踪方法、装置、存储介质，以解决上述相关技术问题中存在的问题。在本申请中，局端在每一个调度周期结束之后只需记录每个终端的发送或接收到的有效信息数量和总信息数量，无需终端提供其他额外的信息，从而在不增加系统信令交互的前提下，可以实时动态跟踪终端的带宽，提高系统带宽利用率，下面采用示例性的实施例进行详细说明。

下面将结合附图1-附图4，对本申请实施例提供的动态宽带跟踪的方法进行详细介绍。该方法可依赖于程序实现，可运行于基于冯诺依曼体系的动态宽带跟踪装置上。该程序可集成在应用中，也可作为独立的工具类应用运行。

请参见图1，为本申请实施例提供了一种基于动态宽带跟踪方法的流程示意图。本申请实施例以性能同轴电缆接入协议(High Performance Network OverCoax，HINOC)为例来说明本发明的具体实现，如图1所示，本申请实施例的所述方法可以包括以下步骤：

S101，获取各终端时隙内的有效信息数量和总信息数量；

其中，HINOC是“三网融合”方案中光纤网络到用户家庭网络之间的传输解决方案。该技术在光纤到楼(Fiber-to-the-building，FTTB)的网络结构基础上，可以利用小区楼道和户内已经敷设、分布广泛的有线电视同轴电缆，构建高速的信息接入网。只需在楼道和户内添加相关的HINOC调制解调设备头端(HINOC Bridge,HB)与终端(HINOC Modem,HM)，无需对入户电缆线路进行任何改造，就可实现多种高速数据业务的双向传输。该技术为最后100米的宽带接入提供了一种便捷、实用的新型解决方案。HINOC技术已经发展到HINOC2.0，HINOC2.0的媒质接入控制协议为用户的带宽分配提供了更加灵活的分配方式。

通常，HINOC协议带宽分配的示意图如图2所示。HINOC协议工作在TDD/TDMA模式下，以一个MAP周期作为基本的通信周期；每个MAP周期里，包含146个时隙，这些时隙可用于上行或者下行，其中第5个时隙到第7个时隙是固定的3个下行时隙，主要用于发送控制帧，即MAP帧。HB作为局端，负责各个HM上下行带宽资源的分配。HB向各HM广播MAP帧，发布下一个MAP周期的带宽分配方案。HM侧解析从HB发来的MAP帧获取带宽分配方案，并严格地根据带宽分配方案进行数据收发。

例如图3所示，图3是本发明实施例一HINOC上行带宽动态跟踪请求带宽的流程图，结合图3本实施例以上行方向的带宽分配为例进行说明，具体实施步骤如下：

步骤1，HM初始化上线之后，HB为HM分配预设的上行带宽；该带宽值可以是HB从远端网络管理服务器获取的信息，也可以是HM最大能获取的带宽；

步骤2，在每个调度周期(在HINOC网络中指的是MAP周期)中，HB发送MAP帧之后，HB记录每个在线HM上一个调度周期的接收到的数据帧数目F_rx(即有效信息数量)，即有效信息数目，并计算每个在线HM上一个调度周期内可以传输的最大数据帧数目F_max(即总信息数量)。

其中，F_max的计算方式为上一个调度周期中每个在线HM分配到的上行带宽乘以调度周期的长度除以每个数据帧的bit长度。

例如，假设某个HM上一次调度周期中获得的上行带宽为60Mbps，HINOC的调度周期为2.53ms，每个数据帧的长度为1728bit，则可以计算出F_max的取值为60e6*2.53e-3/1728≈87。

S102，计算生成所述各终端的带宽占空比，所述带宽占空比为所述有效信息数量和总信息数量的比值；

例如，基于S101中的例子，某HM上一次调度周期最大可传输的帧数为87个，若HB实际接收到帧数为60个，则该某终端的带宽占空比为60/87≈0.69。带宽占空比可以直观的体现出终端对分配带宽的有效使用情况。

S103，基于所述各终端的带宽占空比重新计算各终端的分配带宽。

每个在线终端的带宽占空比与两个预设值进行比较，并重新计算个终端的上行分配带宽。结合图3进行说明，具体实施步骤如下：

步骤4.1，带宽占空比与预设门限T₁进行比较，其中，预设门限T₁的取值范围为0＜T₁≤1，若带宽占空比大于等于T₁，则跳转到步骤4.2，否则跳转到步骤4.3；

步骤4.2，更新该HM的分配带宽为第一带宽，总体原则是第一带宽BW₁不小于HM的当前分配带宽BW₀，所述第一带宽可以存在多种计算方式，本实施例中提供了两种计算方法：

计算方法1，BW₁为BW₀乘以大于1的因子，具体的计算公式可以表示为BW₁＝MIN(BW₀×β₁,BW_max)，其中BW₁为所述第一宽带，BW₀表示所述当前分配带宽，BW_max表示该HM可以分配的最大带宽,取值范围是0≤θ≤1,β₁为带宽调整因子,β₁>1，MIN(,)为取较小值操作；

计算方法2，BW₁为BW₀加上大于0的带宽调整常数，具体的计算公式可以表达为BW₁＝MIN(BW₀+Δ₁,W_max)，其中BW₁为第一宽带，BW₀表示所述当前分配带宽，BW_max表示该HM可以分配的最大带宽，Δ1表示带宽调整常数，Δ₁>0，MIN(,)为取较小值操作；

该步骤的物理含义在于检测到带宽占空比较大，当前分配带宽存在无法满足业务传输的可能，进而需要增大HM的分配带宽，增大的幅度由β₁或Δ₁控制；

步骤4.3，带宽占空比与预设门限T₂进行比较，其中，预设门限T₁的取值范围为0＜T₂≤T₁，若带宽占空比小于等于T₂，则跳转到步骤4.4，否则跳转到步骤4.5；

步骤4.4，更新该HM的分配带宽为第二带宽，总体原则是第二带宽BW₂不大于HM的当前分配带宽BW₀，所述第二带宽可以存在多种计算方式，本实施例中提供了两种计算方法：

计算方法1，BW₂为BW₀乘以不大于1的因子，具体的计算公式可以表示为BW₂＝MIN(BW₀×θ×β₂,BW₀)，其中BW₂为第二宽带，BW₀表所述当前分配带宽，θ表示所述带宽占空比,取值范围是0≤θ≤1,β₂为带宽调整因子,β₂≥1，MIN(,)为取较小值操作；

计算方法2，BW₂为BW₀减去大于0的带宽调整常数，具体的计算公式可以表达为BW₂＝MAX(BW0-Δ₂,0)，其中BW₂为分配的第一宽带，BW₀表示当前的分配带宽，Δ₂表示带宽调整常数，Δ₂>0，MAX(,)为取较大值操作；

该步骤的物理含义在于检测到带宽占空比较小，当前分配带宽存在无法浪费的可能，进而需要减小HM的分配带宽，减小的幅度由β₁或Δ₁控制；

步骤4.5，该HM的分配带宽保持不变，该步骤的物理含义在于检测到带宽占空比处于合适的范围，进而不需要对分配带宽进行调整；

步骤4.2、步骤4.4和步骤4.5执行完毕后重新回到步骤2，即周期性执行上述动态带宽跟踪方法。

在本申请实施例中以上行带宽跟踪为例。当只对下行带宽跟踪或上下行带宽跟踪时，本实施例同样适用。

在本申请实施例中，局端首先获取各终端时隙内的有效信息数量和总信息数量，然后计算生成所述各终端的带宽占空比，所述带宽占空比为所述有效信息数量和总信息数量的比值，最后基于所述各终端的带宽占空比重新计算各终端的分配带宽。在本申请中，局端在每一个调度周期结束之后只需记录每个终端的发送或接收到的有效信息数量和总信息数量，无需终端提供其他额外的信息，从而在不增加系统信令交互的前提下，可以实时动态跟踪终端的带宽，提高系统带宽利用率。

下述为本发明装置实施例，可以用于执行本发明方法实施例。对于本发明装置实施例中未披露的细节，请参照本发明方法实施例。

请参见图4，其示出了本发明一个示例性实施例提供的动态宽带跟踪装置的结构示意图。该动态宽带跟踪装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为终端的全部或一部分。该装置1包括信息数量获取模块10、占空比计算模块20、宽带计算模块30。

信息数量获取模块10，用于获取各终端时隙内的有效信息数量和总信息数量；

占空比计算模块20，用于计算生成所述各终端的带宽占空比，所述带宽占空比为所述有效信息数量和总信息数量的比值；

宽带计算模块30，基于所述各终端的带宽占空比重新计算各终端的分配带宽。

需要说明的是，上述实施例提供的动态宽带跟踪装置在执行动态宽带跟踪方法时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的动态宽带跟踪装置与动态宽带跟踪方法实施例属于同一构思，其体现实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本申请实施例中，局端首先获取各终端时隙内的有效信息数量和总信息数量，然后计算生成所述各终端的带宽占空比，所述带宽占空比为所述有效信息数量和总信息数量的比值，最后基于所述各终端的带宽占空比重新计算各终端的分配带宽。在本申请中，局端在每一个调度周期结束之后只需记录每个终端的发送或接收到的有效信息数量和总信息数量，无需终端提供其他额外的信息，从而在不增加系统信令交互的前提下，可以实时动态跟踪终端的带宽，提高系统带宽利用率。

本发明还提供一种可读介质，其上存储有程序指令，该程序指令被处理器执行时实现上述各个方法实施例提供的动态宽带跟踪方法。

本发明还提供了一种包含指令的程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各个方法实施例所述的动态宽带跟踪方法。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所揭露的仅为本申请较佳实施例而已，当然不能以此来限定本申请之权利范围，因此依本申请权利要求所作的等同变化，仍属本申请所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种动态宽带跟踪方法，应用于局端，其特征在于，所述方法包括：

获取各终端时隙内的有效信息数量和总信息数量；

计算生成所述各终端的带宽占空比，所述带宽占空比为所述有效信息数量和总信息数量的比值；

基于所述各终端的带宽占空比重新计算各终端的分配带宽；其中，所述动态宽带跟踪方法适用于下行或上行方向的带宽跟踪：

当用于下行带宽跟踪时，所述各终端时隙是指分配给各终端的下行时隙，所述有效信息数量是指局端在下行时隙中实际发送的字节数量或帧数量，所述总信息数量是指下行时隙可以传输的最大字节数量或帧数量；

当用于上行带宽跟踪时，所述各终端时隙是指分配给各终端的上行时隙，所述有效信息数量是指局端在上行时隙中实际接收到的字节数量或帧数量，所述总信息数量是指上行时隙可以传输的最大字节数量或帧数量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述动态宽带跟踪方法按照预设周期重复执行。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述各终端的带宽占空比重新计算各终端的分配带宽，包括：

当所述带宽占空比大于或等于第一预设值时，局端给终端分配第一带宽；

当所述带宽占空比小于或等于第二预设值时，局端给终端分配第二带宽；

当所述带宽占空比大于第二预设值且小于第一预设值时，不调整终端宽带，即终端当前分配带宽保持不变；

所述第一预设值大于所述第二预设值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一带宽的计算公式为BW₁＝MIN(BW₀×β₁，BW_max)，其中BW₁为所述第一带宽，BW₀表示所述当前分配带宽，BW_max表示终端可以分配的最大带宽，β₁为带宽调整因子，β₁＞1，MIN(，)为取较小值操作。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一带宽的计算公式为BW₁＝MIN(BW₀+Δ₁，BW_max)，其中BW₁为第一带宽，BW₀表示所述当前分配带宽，BW_max表示终端可以分配的最大带宽，Δ₁表示带宽调整常数，Δ₁＞0，MIN(，)为取较小值操作。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二带宽的计算公式为BW₂＝MIN(BW₀×θ×β₂，BW₀)，其中BW₂为第二带宽，BW₀表示所述当前分配带宽，θ表示所述带宽占空比，取值范围是0≤θ≤1，β₂为带宽调整因子，β₂≥1，MIN(，)为取较小值操作。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二带宽的计算公式为BW₂＝MAX(BW₀-Δ₂，0)，其中BW₂为分配的第二带宽，BW₀表示当前分配带宽，Δ₂表示带宽调整常数，Δ₂＞0，MAX(，)为取较大值操作。

8.一种动态宽带跟踪装置，其特征在于，所述装置包括：

信息数量获取模块，用于获取各终端时隙内的有效信息数量和总信息数量；

占空比计算模块，用于计算生成所述各终端的带宽占空比，所述带宽占空比为所述有效信息数量和总信息数量的比值；

宽带计算模块，基于所述各终端的带宽占空比重新计算各终端的分配带宽；

其中，所述动态宽带跟踪装置适用于下行或上行方向的带宽跟踪：

当用于下行带宽跟踪时，所述各终端时隙是指分配给各终端的下行时隙，所述有效信息数量是指局端在下行时隙中实际发送的字节数量或帧数量，所述总信息数量是指下行时隙可以传输的最大字节数量或帧数量；

当用于上行带宽跟踪时，所述各终端时隙是指分配给各终端的上行时隙，所述有效信息数量是指局端在上行时隙中实际接收到的字节数量或帧数量，所述总信息数量是指上行时隙可以传输的最大字节数量或帧数量。

9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行如权利要求1～7任意一项的方法步骤。

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