CN111866946B - 一种带宽分配方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带宽分配方法及系统，该方法包括：设置传输节点的时间窗口与所述时间窗口相应的传输帧数目与传输帧长度；获取通过所述时间窗口的数据帧数目、数据帧长度和数据帧有效接收所述时间窗口的结束时间与起始时间；将所述数据帧数目与所述传输帧数目进行比较，若所述数据帧数目小于所述传输帧数目，则进行长度比较步骤；将所述数据帧长度与所述传输帧长度进行比较，若所述数据帧长度小于所述传输帧长度，则将所述数据帧作为有效帧；根据有效帧长度和所述有效帧有效接收所述时间窗口的结束时间与起始时间，对所述有效帧进行排序，并根据所述有效帧的排序大小分配带宽。该方法能够合理调配带宽，提高带宽利用率。

Description

一种带宽分配方法及系统
技术领域
本发明涉及QoS方法技术领域，具体是一种带宽分配方法及系统。
背景技术
时分多址(Time Division Multiple Access，TDMA)方式是将传输时间周期分为互不重叠的时隙，一个重复周期成为一帧(Frame)。每个信道对应一个时隙，各时隙的宽度可以不同，采用时间选择(时间门)分离信道。用户根据业务类型可以占据一个或多个信道。由于TDMA方式资源利用率较高，在给定频段内TDMA系统能够提供较多的信道数(容量)，所以多用于服务区域为单区覆盖或覆盖区域间隔较远的场合。
由于无线业务的迅速增长及其高速化和宽带化的需求，使得TDMA系统的容量远远不能满足用户的需求，阻塞和中断率增高，无线频谱资源的匮乏问题日趋严重。目前固定的频谱分配方法导致频谱利用率低，形成“频谱空洞”，无法满足用户对Qos(Quality ofservice)的需求。
因此，如何合理调配带宽，提高带宽利用率是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是为了解决现有的无线通信容量不能满足用户的需求，固定的带宽分配方法导致带宽利用率低的问题。
本发明实施例提供一种带宽分配方法，包括：
设置步骤：设置传输节点的时间窗口与所述时间窗口相应的传输帧数目与传输帧长度；
获取步骤：获取通过所述时间窗口的数据帧数目、数据帧长度和数据帧有效接收所述时间窗口的结束时间与起始时间；
数目比较步骤：将所述数据帧数目与所述传输帧数目进行比较，若所述数据帧数目小于所述传输帧数目，则进行长度比较步骤；
长度比较步骤：将所述数据帧长度与所述传输帧长度进行比较，若所述数据帧长度小于所述传输帧长度，则将所述数据帧作为有效帧；
分配步骤：根据有效帧长度和所述有效帧有效接收所述时间窗口的结束时间与起始时间，对所述有效帧进行排序，并根据所述有效帧的排序大小分配带宽。
在一个实施例中，所述将所述数据帧数目与所述传输帧数目进行比较，还包括：
若所述数据帧数目大于所述传输帧数目，则根据所述数据帧长度和所述数据帧有效接收所述时间窗口的结束时间与起始时间将所述数据帧从小到大进行排序；
根据所述数据帧的排序，选取符合所述传输帧数目的数据帧，将所述符合所述传输帧数目的数据帧进行长度比较步骤。
在一个实施例中，所述分配步骤，包括：
首先按照所述有效帧的长度从大到小进行排序，其次按照所述有效帧接收所述时间窗口的结束时间从大到小进行排序，最后按照所述有效帧有效接收所述时间窗口的起始时间从大到小进行排序，生成有效帧序列；
根据所述有效帧序列，依次为所述有效帧分配带宽。
在一个实施例中，所述数据帧有效接收所述时间窗口的结束时间与起始时间，包括：
获取网络延迟参数、链路延迟、时钟同步参数与时间触发业务流参数；
确定传输指定时间内触发流集合中的流数量最多的节点，设置所受节点为主节点；
根据所述网络延迟参数、链路延迟、时钟同步参数与时间触发业务流参数计算所述数据帧在所述主节点上有效接收时间窗口的结束时间与起始时间。
在一个实施例中，所述时间触发业务流参数，包括：
数据帧长度、帧周期与所述数据帧经过的网络路径。
第二方面，本发明还提供一种带宽分配系统，包括：
设置模块，用于设置传输节点的时间窗口与所述时间窗口相应的传输帧数目与传输帧长度；
获取模块，用于获取通过所述时间窗口的数据帧数目、数据帧长度和数据帧有效接收所述时间窗口的结束时间与起始时间；
数目比较模块，用于将所述数据帧数目与所述传输帧数目进行比较，若所述数据帧数目小于所述传输帧数目，则进行长度比较步骤；
长度比较模块，用于将所述数据帧长度与所述传输帧长度进行比较，若所述数据帧长度小于所述传输帧长度，则将所述数据帧作为有效帧；
分配模块，用于根据有效帧长度和所述有效帧有效接收所述时间窗口的结束时间与起始时间，对所述有效帧进行排序，并根据所述有效帧的排序大小分配带宽。
在一个实施例中，所述数目比较模块中将所述数据帧数目与所述传输帧数目进行比较，还包括：
若所述数据帧数目大于所述传输帧数目，则根据所述数据帧长度和所述数据帧有效接收所述时间窗口的结束时间与起始时间将所述数据帧从小到大进行排序；
根据所述数据帧的排序，选取符合所述传输帧数目的数据帧，将所述符合所述传输帧数目的数据帧进行长度比较步骤。
在一个实施例中，所述分配模块，包括：
排序单元，用于首先按照所述有效帧的长度从大到小进行排序，其次按照所述有效帧接收所述时间窗口的结束时间从大到小进行排序，最后按照所述有效帧有效接收所述时间窗口的起始时间从大到小进行排序，生成有效帧序列；
分配单元，用于根据所述有效帧序列，依次为所述有效帧分配带宽。
在一个实施例中，所述获取模块中所述数据帧有效接收所述时间窗口的结束时间与起始时间，包括：
获取单元，用于获取网络延迟参数、链路延迟、时钟同步参数与时间触发业务流参数；
确定单元，用于确定传输指定时间内触发流集合中的流数量最多的节点，设置所受节点为主节点；
计算单元，用于根据所述网络延迟参数、链路延迟、时钟同步参数与时间触发业务流参数计算所述数据帧在所述主节点上有效接收时间窗口的结束时间与起始时间。
在一个实施例中，所述获取模块中所述时间触发业务流参数，包括：
数据帧长度、帧周期与所述数据帧经过的网络路径。
本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
本发明实施例提供的一种带宽分配方法，本方法通过设置时间窗口与时间窗口相应的传输帧的相关参数，预先限制了传输周期内的传输的数据帧的最大数目与数据帧的最长长度，确保不会出现网络拥塞的现象。并且，将数据帧的相关参数与传输帧的相关参数进行比较，对数据帧进行二次筛选，可以使得最后生成的有效帧更具有代表性，根据排序进行带宽分配，实现了带宽合理调配，提高了带宽利用率。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步地详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例提供的一种带宽分配方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的步骤S105的流程图；
图3为本发明实施例提供的步骤S102的流程图；
图4为本发明实施例提供的一种带宽分配系统的框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
参照图1所示，本发明实施例提供的一种带宽分配方法，该方法包括：步骤S101～S105；
S101、设置步骤：设置传输节点的时间窗口与所述时间窗口相应的传输帧数目与传输帧长度；
具体的，根据滑动窗口协议在发送方与接收方之间设置时间窗口；
其中，滑动窗口协议为发送方不需要等待接收方发送的确认信息，就可以连续发送多个传输帧，传输帧的数目由发送窗口控制，当接收方接收到传输帧时，进行缓冲，生成确认帧(表示该传输帧及之前的传输帧全部收到并已交给上层协议)，将确认帧发送给发送方进行确认。
S102、获取步骤：获取通过所述时间窗口的数据帧数目、数据帧长度和数据帧有效接收所述时间窗口的结束时间与起始时间；
S103、数目比较步骤：将所述数据帧数目与所述传输帧数目进行比较，若所述数据帧数目小于所述传输帧数目，则进行长度比较步骤；
进一步地，若所述数据帧数目大于所述传输帧数目，则根据所述数据帧长度和所述数据帧有效接收所述时间窗口的结束时间与起始时间将所述数据帧从小到大进行排序；
根据所述数据帧的排序，选取符合所述传输帧数目的数据帧，将所述符合所述传输帧数目的数据帧进行长度比较步骤。
S104、长度比较步骤：将所述数据帧长度与所述传输帧长度进行比较，若所述数据帧长度小于所述传输帧长度，则将所述数据帧作为有效帧；
进一步地，若所述数据帧的长度大于所述传输帧长度，则将所述数据帧丢弃，将下一数据帧与传输帧进行比较；
例如，设置传输帧的长度为16KB，若数据帧的长度为32KB，则将该数据帧丢弃，识别出下一数据帧的字节为8KB，则将该数据帧进行存储，进而进行分配步骤。
S105、分配步骤：根据有效帧长度和所述有效帧有效接收所述时间窗口的结束时间与起始时间，对所述有效帧进行排序，并根据所述有效帧的排序大小分配带宽。
本实施例中，通过设置时间窗口与时间窗口相应的传输帧的相关参数，预先限制了传输周期内的传输的数据帧的最大数目与数据帧的最长长度，确保不会出现网络拥塞的现象。并且，将数据帧的相关参数与传输帧的相关参数进行比较，对数据帧进行二次筛选，可以使得最后生成的有效帧更具有代表性，根据排序进行带宽分配，实现了带宽合理调配，提高了带宽利用率。
在一个实施例中，参照图2所示，上述步骤S105中所述分配步骤，包括：
S1051、首先按照所述有效帧的长度从大到小进行排序，其次按照所述有效帧通过所述时间窗口的起始时间从大到小进行排序，生成有效帧序列；
S1052、根据所述有效帧序列，为所述有效帧分配带宽。
本实施例中，通过将有效帧进行排序，生成有效帧序列，可以优先为长度较长的有效帧分配带宽，保证有效帧的优先传输，接收方传输完成后可以快速接收缓冲更多的数据，进行下一轮的带宽分配，提高了带宽的分配效率，实现了动态分配带宽。
下面通过一个具体的实施例来说明带宽分配方法的步骤的。
实施例1：
设置发送方与接收方之间的时间窗口，并设置时间窗口相应的传输帧的长度为16KB，传输帧数目为2000帧；
获取通过时间窗口的数据帧的数目为1200帧，则将数据帧的长度与传输帧的长度一一进行比较；
获取到数据帧A的长度为8KB，有效接收所述时间窗口的结束时间为：2μs，起始时间为5μs；数据帧B的长度为6KB，有效接收所述时间窗口的结束时间为：3μs，起始时间为4μs；数据帧C的长度为7KB，有效接收所述时间窗口的结束时间为：1μs，起始时间为9μs；数据帧D的长度为32KB，有效接收所述时间窗口的结束时间为：7μs，起始时间为8μs；
将数据帧A、数据帧B、数据帧C、数据帧D的长度与传输帧长度一一进行比较，可知数据帧D的长度大于传输帧长度，则将数据帧D丢弃；
将数据帧A、数据帧B、数据帧C作为有效帧进行排序，根据有效帧的长度进行从大到小的排序为：A-C-B，根据有效帧有效接收所述时间窗口的结束时间进行从大到小排序为：：C-A-B，根据有效帧有效接收所述时间窗口的起始时间进行从大到小排序为：：B-A-C；
按照B-A-C的顺序依次对上述数据帧进行宽带分配。
在一个实施例中，参照图3所示，数据帧的有效接收时间窗口，包括：
S1021、获取网络延迟参数、链路延迟、时钟同步参数与时间触发业务流参数。
具体的，所述时间触发业务流参数，包括：数据帧长度、帧周期与所述数据帧经过的网络路径。
进一步地，网络延迟参数包括：网络中端节点的发送延迟与接收延迟。
进一步地，时钟同步参数包括：网络中最大时钟偏移和时钟同步集成周期。
S1022、确定传输指定时间内触发流集合中的流数量最多的节点，设置所受节点为主节点。
具体的，获取一个时间触发流集合与网络节点集合，网络节点集合中的每个节点统计经过该节点的时间触发流量，经过的时间触发流量最多的节点设置为主节点。
S1023、根据所述网络延迟参数、链路延迟、时钟同步参数与时间触发业务流参数计算所述数据帧在所述主节点上有效接收时间窗口的结束时间与起始时间。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种带宽分配系统，由于该装置所解决问题的原理与前述一种带宽分配方法相似，因此该装置的实施可以参见前述方法的实施，重复之处不再赘述。
本发明实施例提供的一种带宽分配系统，参照图4所示，包括：
设置模块31，用于设置传输节点的时间窗口与所述时间窗口相应的传输帧数目与传输帧长度；
具体的，根据滑动窗口协议在发送方与接收方之间设置时间窗口；
其中，滑动窗口协议为发送方不需要等待接收方发送的确认信息，就可以连续发送多个传输帧，传输帧的数目由发送窗口控制，当接收方接收到传输帧时，进行缓冲，生成确认帧(表示该传输帧及之前的传输帧全部收到并已交给上层协议)，将确认帧发送给发送方进行确认。
获取模块32，用于获取通过所述时间窗口的数据帧数目、数据帧长度和数据帧有效接收所述时间窗口的结束时间与起始时间。
数目比较模块33，用于将所述数据帧数目与所述传输帧数目进行比较，若所述数据帧数目小于所述传输帧数目，则进行长度比较步骤。
长度比较模块34，用于将所述数据帧长度与所述传输帧长度进行比较，若所述数据帧长度小于所述传输帧长度，则将所述数据帧作为有效帧；
进一步地，若所述数据帧的长度大于所述传输帧长度，则将所述数据帧丢弃，将下一数据帧与传输帧进行比较。
分配模块35，用于根据有效帧长度和所述有效帧有效接收所述时间窗口的结束时间与起始时间，对所述有效帧进行排序，并根据所述有效帧的排序大小分配带宽。
在一个实施例中，所述数目比较模块33中将所述数据帧数目与所述传输帧数目进行比较，还包括：
若所述数据帧数目大于所述传输帧数目，则根据所述数据帧长度和所述数据帧有效接收所述时间窗口的结束时间与起始时间将所述数据帧从小到大进行排序；
根据所述数据帧的排序，选取符合所述传输帧数目的数据帧，将所述符合所述传输帧数目的数据帧进行长度比较步骤。
在一个实施例中，所述分配模块35，包括：
排序单元351，用于首先按照所述有效帧的长度从大到小进行排序，其次按照所述有效帧接收所述时间窗口的结束时间从大到小进行排序，最后按照所述有效帧有效接收所述时间窗口的起始时间从大到小进行排序，生成有效帧序列；
分配单元352，用于根据所述有效帧序列，依次为所述有效帧分配带宽。
在一个实施例中，所述获取模块32中所述数据帧有效接收所述时间窗口的结束时间与起始时间，包括：
获取单元321，用于获取网络延迟参数、链路延迟、时钟同步参数与时间触发业务流参数。
具体的，所述时间触发业务流参数，包括：数据帧长度、帧周期与所述数据帧经过的网络路径。
进一步地，网络延迟参数包括：网络中端节点的发送延迟与接收延迟。
进一步地，时钟同步参数包括：网络中最大时钟偏移和时钟同步集成周期。
确定单元322，用于确定传输指定时间内触发流集合中的流数量最多的节点，设置所受节点为主节点。
具体的，获取一个时间触发流集合与网络节点集合，网络节点集合中的每个节点统计经过该节点的时间触发流量，经过的时间触发流量最多的节点设置为主节点。
计算单元323，用于根据所述网络延迟参数、链路延迟、时钟同步参数与时间触发业务流参数计算所述数据帧在所述主节点上有效接收时间窗口的结束时间与起始时间。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种带宽分配方法，其特征在于，包括：
设置步骤：设置传输节点的时间窗口与所述时间窗口相应的传输帧数目与传输帧长度；
获取步骤：获取通过所述时间窗口的数据帧数目、数据帧长度和数据帧有效接收所述时间窗口的结束时间与起始时间；
数目比较步骤：将所述数据帧数目与所述传输帧数目进行比较，若所述数据帧数目小于所述传输帧数目，则进行长度比较步骤；若所述数据帧数目大于所述传输帧数目，则根据所述数据帧长度和所述数据帧有效接收所述时间窗口的结束时间与起始时间将所述数据帧从小到大进行排序；根据所述数据帧的排序，选取符合所述传输帧数目的数据帧；
长度比较步骤：将所述数据帧长度与所述传输帧长度进行比较，若所述数据帧长度小于所述传输帧长度，则将所述数据帧作为有效帧；
分配步骤：首先按照所述有效帧的长度从大到小进行排序，其次按照所述有效帧接收所述时间窗口的结束时间从大到小进行排序，最后按照所述有效帧有效接收所述时间窗口的起始时间从大到小进行排序，生成有效帧序列；根据所述有效帧序列，依次为所述有效帧分配带宽。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，数据帧的有效接收时间窗口，包括：
获取网络延迟参数、链路延迟、时钟同步参数与时间触发业务流参数；
确定传输指定时间内触发流集合中的流数量最多的节点，设置所受节点为主节点；
根据所述网络延迟参数、链路延迟、时钟同步参数与时间触发业务流参数计算所述数据帧在所述主节点上有效接收时间窗口的结束时间与起始时间。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述时间触发业务流参数，包括：
数据帧长度、帧周期与所述数据帧经过的网络路径。
4.一种带宽分配系统，其特征在于，包括：
设置模块，用于设置传输节点的时间窗口与所述时间窗口相应的传输帧数目与传输帧长度；
获取模块，用于获取通过所述时间窗口的数据帧数目、数据帧长度和数据帧有效接收所述时间窗口的结束时间与起始时间；
数目比较模块，用于将所述数据帧数目与所述传输帧数目进行比较，若所述数据帧数目小于所述传输帧数目，则进行长度比较步骤；
长度比较模块，用于将所述数据帧长度与所述传输帧长度进行比较，若所述数据帧长度小于所述传输帧长度，则将所述数据帧作为有效帧；
分配模块，用于根据有效帧长度和所述有效帧有效接收所述时间窗口的结束时间与起始时间，对所述有效帧进行排序，并根据所述有效帧的排序大小分配带宽；
所述数目比较模块中将所述数据帧数目与所述传输帧数目进行比较，还包括：
若所述数据帧数目大于所述传输帧数目，则根据所述数据帧长度和所述数据帧有效接收所述时间窗口的结束时间与起始时间将所述数据帧从小到大进行排序；
根据所述数据帧的排序，选取符合所述传输帧数目的数据帧，将所述符合所述传输帧数目的数据帧进行长度比较步骤；
所述分配模块，包括：
排序单元，用于首先按照所述有效帧的长度从大到小进行排序，其次按照所述有效帧接收所述时间窗口的结束时间从大到小进行排序，最后按照所述有效帧有效接收所述时间窗口的起始时间从大到小进行排序，生成有效帧序列；
分配单元，用于根据所述有效帧序列，依次为所述有效帧分配带宽。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述获取模块中所述数据帧有效接收所述时间窗口的结束时间与起始时间，包括：
获取单元，用于获取网络延迟参数、链路延迟、时钟同步参数与时间触发业务流参数；
确定单元，用于确定传输指定时间内触发流集合中的流数量最多的节点，设置所受节点为主节点；
计算单元，用于根据所述网络延迟参数、链路延迟、时钟同步参数与时间触发业务流参数计算所述数据帧在所述主节点上有效接收时间窗口的结束时间与起始时间。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述获取模块中所述时间触发业务流参数，包括：
数据帧长度、帧周期与所述数据帧经过的网络路径。
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