CN112565939A - 无源光网络数据传输方法、网络切片带宽分配方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无源光网络数据传输方法、网络切片带宽分配方法及装置，所述数据传输方法将输出队列的数据按照队列优先级序数等分，在一个传输周期内发送各传输队列中的第一个数据段，同时，在每个传输周期内都调低各传输队列的队列优先级序数以调整优先级。可以在保证优先级较高的数据帧能够快速传输的同时，使得优先级较低的数据帧也能够实时传输。所述网络切片带宽分配方法在一个传输周期内，结合各传输队列的优先级对各传输队列的第一个数据段分别配置带宽。能够极大提高资源利用率，提高无源光网络整体的传输速度。

Description

无源光网络数据传输方法、网络切片带宽分配方法及装置

技术领域

本发明涉及无源光网络通信技术，尤其涉及一种无源光网络数据传输方法、网络切片带宽分配方法及装置。

背景技术

随着无源光网络的发展，基于时隙划分网络切片的无源光网络(PON)能够满足具有不同要求的网络服务，是一种经济、高效的接入网解决方案。无源光网络中，每个光网络单元(ONU)不可避免地要服务来自大量应用的流量，这些应用具有独特的时延、带宽以及丢包率的要求。从技术上讲，最棘手的问题是具有各种流量模式的光网络单元的带宽分配。在传统的无源光网络中，光线路终端(OLT)通过动态带宽分配(DBA)算法为光网络单元分配带宽，用来解决时隙争用和服务公平性的问题。

在传统的缓存管理方法中，每个光网络单元根据不同的业务优先级将数据帧排列在多个虚拟输出队列(VOQ)中，此过程没有严格的排队时延控制，对于低优先级的服务而言很难保证实时传输。而随着网络使用环境的发展，对低优先级的流量提出了更高的传输要求，虽然低优先级的流量对等待时间的容限范围并不严格，但仍需要在保障高优先级数据低延时传输的条件下，确保低优先级的流量在指定的等待时间要求下转发完毕。

发明内容

本发明实施例提供了一种无源光网络数据传输方法、网络切片带宽分配方法及装置，以解决现有技术中优先级较低的数据帧无法实现实时传输的问题，以确保其在指定等待时间内传输完毕。

本发明的技术方案如下：

一方面，本申请提供一种无源光网络数据传输方法，包括：

光网络单元按照周期进行数据传输，在一个传输周期内，进行以下操作：

获取输入到当前光网络单元内的各数据帧的数据优先级信息，并按照所述数据优先级信息将各数据帧缓存至按照队列优先级序数排列的多个输出队列中；

将各输出队列中的数据帧分为与输出队列的队列优先级序数相关的多个数据段，使得优先级越高的输出队列相应数据帧分段越少；

按照优先级从高到低的顺序依次传输各输出队列的第一个数据段，并在每个输出队列传输前向光线路终端申请相应的带宽；

调整各输出队列的队列优先级序数，使得优先级最高的输出队列变为优先级最低，其余各输出队列的优先级均提高一级。

在一些实施例中，所述数据优先级信息采用等级序数标记，所述等级序数越小则对应的数据帧的优先级越高，数据帧按照等级序数排序并缓存至各输出队列。

在一些实施例中，按照所述队列优先级序数的顺序依次传输各输出队列的第一个数据段，并在每个输出队列传输前向光线路终端申请相应的带宽，包括：

向所述光线路终端发送当前时刻所传输的数据段所属输出队列的队列优先级序数，以供所述光线路终端将该队列优先级序数与当前时刻接收到的其他光网络单元发送的队列优先级序数进行对比并分配带宽；

根据所述光线路终端分配的带宽传输当前时刻的数据段。

在一些实施例中，将各输出队列中的数据帧分为与输出队列的队列优先级序数相关的多个数据段，包括：

将各输出队列中的数据帧按照队列优先级序数i均分为i个数据段，i∈[2,n]且i为正整数，队列优先级序数i越小的输出队列优先级越高。

另一方面，本申请提供一种无源光网络中网络切片带宽分配方法，包括：

获取各光网络单元在当前时刻所传输数据段所属输出队列的队列优先级序数，将各队列优先级序数的倒数作为相应光网络单元的权重参数，其中，所述队列优先级序数是上述无源光网络数据传输方法中光网络单元当前时刻传输的数据段所属输出队列的队列优先级序数，该队列优先级序数越低相应的输出队列优先级越高；

对各光网络单元的权重参数累加求得权重参数和；

将当前光网络单元的权重参数除以所述权重参数和得到带宽权重比；

将所述带宽权重比乘以所述光线路终端的总带宽，得到当前光网络单元所发送数据段对应的带宽。

在一些实施例中，获取各光网络单元在当前时刻所发送数据段所属输出队列的队列优先级序数，将各队列优先级序数的倒数作为相应光网络单元的权重参数之后，还包括：

将所有光网络单元划分为延时敏感网络切片对应的一类光网络单元与延时不敏感网络切片对应的二类光网络单元，将所述光线路终端的总带宽分为延时敏感网络切片对应的第一带宽和延时不敏感网络切片对应的第二带宽；

将一类光网络单元对应的权重系数求和得到第一权重参数和；

将当前光网络单元的权重参数除以所述第一权重参数和得到第一权重比，将所述第一权重比乘以所述第一带宽得到当前光网络单元所发送数据段对应的带宽。

在一些实施例中，将所述第一权重比乘以所述第一带宽得到当前光网络单元所发送数据段对应的带宽之后，还包括：

将所述第二带宽平均分配给所述二类光网络单元。

在一些实施例中，将所述第一权重比乘以所述第一带宽得到当前光网络单元所发送数据段对应的带宽之后，还包括：

对所述二类光网络单元对应的权重参数求和得到第二权重参数和；

计算各二类光网络单元权重参数与所述第二权重参数和的比值，并分别乘以所述第二带宽得到各二类光网络单元对应的带宽。

在一些实施例中，所述第一带宽由光线路终端的总带宽乘以设定比例得到，所述第一带宽与所述第二带宽的和等于光线路终端的总带宽。

另一方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现上述方法的步骤。

本发明的有益效果至少是：

本发明所述无源光网络数据传输方法、网络切片带宽分配方法及装置中，所述传输方法将输出队列的数据按照队列优先级序数等分，由于各传输队列的优先级按照队列优先级序数升高逐级降低，则优先级越低的数据被均分为更多份。通过在一个传输周期内发送各传输队列中的第一个数据段，可以在保证优先级较高的数据帧能够快速传输的同时，使得优先级较低的数据帧也能够实时传输。同时，在每个传输周期内都调低各传输队列的队列优先级序数，以提高等待时间较长的传输队列的优先级，使尽快传输。所述网络切片带宽分配方法，在光网络单元发送每个传输队列的第一个数据段时，都重新分配带宽，能够极大提高资源利用率，提高无源光网络整体的传输速度。

本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为本发明一实施例所述无源光网络数据传输方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例所述无源光网络数据传输方法中请求带宽流程示意图；

图3为本发明一实施例所述无源光网络中网络切片带宽分配方法流程示意图；

图4为本发明另一实施例所述无源光网络中网络切片带宽分配方法流程示意图；

图5为本发明另一实施例所述无源光网络中网络切片带宽分配方法流程示意图；

图6为本发明一实施例所述ONU体系结构图；

图7为本发明一实施例所述无源光网络数据传输方法的逻辑示意图。

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明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

近年来，新颖的网络业务和不断多样化的网络应用场景正以惊人的速度出现，现有的网络架构不断受到挑战，在5G时代下，满足高带宽、低时延的接入网体系成为发展的必然趋势。在未来的网络中，不同应用场景下的网络服务需求具有较大的差异，甚至可能是冲突的，传统的单一类型网络很难同时为多种类型场景提供有效服务。在此背景下，5G网络切片技术成为各大运营商、设备商、标准组织以及研究机构公认的最符合要求的5G网络架构。NFV(网络功能虚拟化)和SDN(软件定义网络)的引入使得网络切片具备一定的动态伸缩性和灵活性，实现了软硬件的解耦，增加了网络的可编程性，通过设备控制平面和转发平面的分离，使网络具备更为集中的控制功能。物联网(IOT)的出现对网络切片提出了迫切的需求，该网络可以满足包括物联网和非物联网场景在内的不同的流量模式。物联网流量比常规流量表现出更强的自相似性，同时也具有一定的突发性。在这种流量模式下，基于物联网设备的接入网的相关服务应该得到充分保障。

随着无源光网络的发展，基于时隙划分网络切片的无源光网络能够满足具有不同要求的网络服务，是一种经济、高效的接入网解决方案。在经典动态带宽分配算法中，OLT收集每个ONU的传输信息，向每个ONU发送GRANT信息，控制其传输数据的起始时间和占用带宽，通过对ONU的调度，使下一个ONU第一位数据在上一个ONU的数据传输完成后到达，并且两个数据包中间留有较小的保护间隔。此过程没有严格的排队时延控制，对于低优先级的服务而言要保证实时传输并不容易，并不能确保在指定的等待时间要求下转发数据。

一方面，本申请提供一种无源光网络数据传输方法，所述无源光网络数据传输方法用于在光网络单元(ONU)中实施，参照图1和图7所示，包括步骤S101～S105：

需要说明的是，步骤S101～S105是在一个传输周期内实施的，光网络单元在下一个传输周期内重复该动作。

光网络单元按照周期进行数据传输，在一个传输周期内，进行以下操作：

步骤S101：获取输入到当前光网络单元内的各数据帧的数据优先级信息，并按照数据优先级信息将各数据帧缓存至按照队列优先级序数排列的多个输出队列中。

步骤S102：将各输出队列中的数据帧分为与输出队列的队列优先级序数相关的多个数据段，使得优先级越高的输出队列相应数据帧分段越少。

步骤S103：按照优先级从高到低的顺序依次传输各输出队列的第一个数据段，并在每个输出队列传输前向光线路终端申请相应的带宽。

步骤S104：调整各输出队列的队列优先级序数，使得优先级最高的输出队列变为优先级最低，其余各输出队列的优先级均提高一级。

在步骤S101中，在无源光网络中的光网络单元内设有多个传输队列，用于缓存信息帧。传输队列按照队列优先级序数排序，队列优先级序数越小优先级越高。

依据数据帧的数据优先级信息将数据帧缓存至对应优先级的传输队列中。具体的，数据帧的优先级等级数量可以与传输队列的数量一致，按照数据帧数据优先级信息标注的等级数值缓存至相应序数的传输队列中。在另一些实施例中，数据帧可以根据实际应用需求划分更多的优先级等级，其数量大于传输队列的数量，在缓存过程中先将数据帧按照数据优先级信息标注的等级序数进行排序，再按顺序缓存至各传输队列中。每个传输队列中缓存的数据按照先进先出的原则进行处理。

在一些实施例中，所述数据优先级信息采用等级序数标记，所述等级序数越小则对应的数据帧的优先级越高，数据帧按照等级序数排序并缓存至各输出队列。

示例性的，光网络单元内的传输队列设有n个，对应的队列优先级序数越高优先级越低。数据帧对应的数据优先级信息也分为1～n个等级，等级序数越高优先级越低，数据优先级信息可以采用二进制码表示等级，也可以采用其他字符等标记形式。在缓存过程中，将一数据帧按照其数据优先级信息记载的等级缓存至相应队列优先级序数的传输队列中。各传输队列中的数据帧先进先出。

在步骤S102中将各传输队列中缓存的数据进行分段传输，本实施例按照各输出队列的队列优先级序数进行平均分段，由于传输队列的队列优先级序数越高优先级越低，令优先级越低的传输队列中数据分段越多，优先级越高的传输队列中数据分段越少，各数据段的长度不需要绝对一致，但要求大致相等。

在一些实施例中，将各输出队列中的数据帧按照队列优先级序数i均分为i个数据段，i∈[2,n]且i为正整数，队列优先级序数i越小的输出队列优先级越高。

在步骤S103中，光网络单元在一个数据传输周期中，至发送各传输队列中的第一个数据段。按照步骤S102中的分段规则，当前队列优先级序数为1的传输队列没有被分段，其必然在一个传输周期内传输完成；当前队列优先级序数为2的传输队列被分为两段，在当前传输中期内，会传输一半；当前队列优先级序数为3的传输队列被分为三段，在当前传输周期内，会传输三分之一；后续各传输队列依次递减。因此，在一个传输周期内，优先级越高的传输队列中的数据完成传输的越多，同时优先级低的传输队列也能进行实时传输。最终，当前队列优先级序数为1的传输队列会在1个传输周期内传输完成，当前队列优先级序数为2的传输队列会在2个传输周期内传输完成，后续传输队列依次递增。

进一步地，每传输一个数据队列的数据前，都需要向光线路终端重新申请带宽。使得光网络单元针对不同的传输队列在一个传输周期内不断重新分配带宽，以提高无源光网络整体的传输效率。既保证了整个网络中时延敏感的数据快速传输，也保障时延不敏感数据能够实时传输，不会超过指定的等待时间。例如，这种传输和带宽申请方式能够有效适应物联网中对数据时延不敏感，但是又能实时传输兼顾突发性数据处理需求的场景。

在一些实施例中，步骤S103，即按照队列优先级序数的顺序依次传输各输出队列的第一个数据段，并在每个输出队列传输前向光线路终端申请相应的带宽，如图2所示，包括步骤S1031～S1032：

步骤S1031：向光线路终端发送当前时刻所传输的数据段所属输出队列的队列优先级序数，以供光线路终端将该队列优先级序数与当前时刻接收到的其他光网络单元发送的队列优先级序数进行对比并分配带宽。

步骤S1032：根据光线路终端分配的带宽传输当前时刻的数据段。

在本实施例中，光网络单元将在传输每一个传输队列的第一个数据段之前，将该传输队列的队列优先级序数发送至光线路终端，由于该队列优先级序数可以标记本传输队列的优先级，则光线路终端可以根据接收到的队列优先级序数分配带宽。具体的，光网络单元所发送的队列优先级序数数值越小，分配的带宽越高。

在一些实施例中，步骤S103之后，即按照队列优先级序数的顺序依次传输各输出队列的第一个数据段之后，还包括步骤S1033：将传输完成的各输出队列的第一个数据段转发至预设存储器留存。

在本实施例中，对于已经传输完毕的数据，由于服务已过期，可以进行丢弃或转发至预设存储器以保留相关数据帧。

在步骤S104中，在一个传输周期的传输步骤完成后，还对各传输队列的队列优先级序数进行调整以提高优先级，以兼顾时序性，保障较早进入传输队列的数据在指定等待时间内完成传输。其中，在当前传输周期中，队列优先级序数为1的传输队列完成传输后清空，优先级转为最低，队列优先级序数调为最大。

进一步地，光网络单元数据不断缓存新的数据帧以实现连续传输。

另一方面，本申请提供一种无源光网络中网络切片带宽分配方法，用于在无源光网络的光线路终端运行，用于对各光网络单元分配带宽，如图3所示，包括步骤S201～S204：

步骤S201：获取各光网络单元在当前时刻所传输数据段所属输出队列的队列优先级序数，将各队列优先级序数的倒数作为相应光网络单元的权重参数，其中，队列优先级序数是上述无源光网络数据传输方法中光网络单元当前时刻传输的数据段所属输出队列的队列优先级序数，该队列优先级序数越低相应的输出队列优先级越高。

步骤S202：对各光网络单元的权重参数累加求得权重参数和。

步骤S203：将当前光网络单元的权重参数除以权重参数和得到带宽权重比。

步骤S204：将带宽权重比乘以光线路终端的总带宽，得到当前光网络单元所发送数据段对应的带宽。

在步骤S201中，光线路终端接收光网络单元在传输每个数据段前发送的队列优先级序数，该队列优先级序数为光网络单元在当前时刻所传输数据段所属输出队列的队列优先级序数，且可以表示该输出队列的优先级。由于在无源光网络中各光网络单元传输队列的优先级排序规则一致，则可以以该队列优先级序数作为分配带宽的依据。

进一步的，步骤S201～S204中，以光网络单元所发送的队列优先级序数的倒数作为其对应的权重参数，使得优先级越高权重参数越大，相应的在后续计算过程中，所得到的带宽权重比也越大，所分得的带宽也就越高。

而在本实施例中，光网络单元所发送的队列优先级序数是根据步骤S101～S105产生的，光网络单元在一个传输周期内，对每个传输队列的第一个数据段都分别申请带宽，因此相比于传统的带宽动态分配方法，同一传输队列中的数据分段后，各段数据都被单独分配了带宽进行传输，这不仅保证了时延敏感的数据能高效传输，也使得时延不敏感数据在一定条件下能够获得相对更高的带宽。本实施例以当前时刻各光网络单元所传输数据段所属的传输队列优先级作为带宽分配标准，使得不同光网络单元之间的对比标准统一，带宽分配更为合理。

在一些实施例中，无源光网络中的光网络单元数量为n个，总带宽为B，第j个光网络单元发送的数据段对应的队列优先级序数为L(j)，则令该网络单元的权重参数为：

ρ(j)＝1/L(j)； (1)

该光网络单元的带宽权重比可以表示为：

则该光网络单元被分配的带宽为：

B(j)＝B*θ(j)。 (3)

示例性的，一无源光网络中共有3个光网络单元，某一时刻3个光网络单元所发送的数据段所属的传输队列队列优先级序数分别为第2、4和5，3个光网络单元对应的权重参数为0.5、0.25和0.2，则3个光网络单元对应的带宽权重比为0.5263、0.2632和0.2105，分别乘以总带宽可以得到3个光网络单元在当前时刻分配的带宽。

在一些实施例中，步骤S201之后，即获取各光网络单元在当前时刻所发送数据段所属输出队列的队列优先级序数，将各队列优先级序数的倒数作为相应光网络单元的权重参数之后，如图4所示，还包括步骤S301～S303：

步骤S301：将所有光网络单元划分为延时敏感网络切片对应的一类光网络单元与延时不敏感网络切片对应的二类光网络单元，将光线路终端的总带宽分为延时敏感网络切片对应的第一带宽和延时不敏感网络切片对应的第二带宽。

步骤S302：将一类光网络单元对应的权重系数求和得到第一权重参数和。

步骤S303：将当前光网络单元的权重参数除以第一权重参数和得到第一权重比，将第一权重比乘以第一带宽得到当前光网络单元所发送数据段对应的带宽。

在本实施例中，基于网络切片原理，将光线路终端对应的总带宽进一步划分为用于传输延时敏感数据的第一带宽和用于传输延时不敏感数据的第二带宽。其中，延时敏感部分设置多个一类光网络单元用于传输延时敏感的数据，也即延时敏感网络切片；延时不敏感部分设置多个二类光网络单元用于传输延时不敏感的数据，也即延时不敏感网络切片。在分配带宽的过程中，第一带宽仅在一类光网络单元内进行分配，第二带宽仅在二类光网络单元内进行分配，以使得不同类型网络切片数据得到与之相适应的带宽。

示例性的，假设有三种网络切片：时延敏感切片，时延不敏感切片，控制切片，其中时延敏感切片对应有m个光网络单元。光线路终端为时延敏感切片分配的带宽为B_s，进一步的，将B_s分配给时延敏感切片内各个光网络单元的策略为：

各个时延敏感切片对应的光网络单元中，队列调度器在当前时刻传输的数据段所属传输队列不同，即对应的队列队列优先级序数不同，对应的时延优先级各不相同。

假设第j个时延敏感切片对应的光网络单元当前传输队列的队列优先级序数为L(j)，则该光网络单元对应的权重参数ρ(j)为：

ρ(j)＝1/L(j)； (4)

第j个时延敏感切片对应的光网络单元对应的第一权重比θ(j)为：

第j个时延敏感切片对应的光网络单元的带宽B(j)为：

B(j)＝B_s*θ(j)。 (6)

在一些实施例中，步骤S303之后，即将第一权重比乘以第一带宽得到当前光网络单元所发送数据段对应的带宽之后，还包括：将第二带宽平均分配给二类光网络单元。

在本实施例中，由于时延不敏感切片对网络带宽的需求差异性不大，则可以直接通过平均分配的方式将第二带宽分配给二类光网络单元。

在一些实施例中，步骤S303之后，即将第一权重比乘以第一带宽得到当前光网络单元所发送数据段对应的带宽之后，如图5所示，还包括步骤S304～S305：

步骤S304：对二类光网络单元对应的权重参数求和得到第二权重参数和。

步骤S305：计算各二类光网络单元权重参数与所述第二权重参数和的比值，并分别乘以所述第二带宽得到各二类光网络单元对应的带宽。

在本实施例中，将时延不敏感切片对应的第二带宽，按照二类光网络单元传输的数据所属的传输队列区分优先级，并对带宽进行差异化的分配，以满足时延不敏感切片对带宽的差异化需求。

在一些实施例中，第一带宽由光线路终端的总带宽乘以设定比例得到，第一带宽与第二带宽的和等于光线路终端的总带宽。其中，设定比例可以根据具体使用场景配置固定的值，在另一些实施例中，也可以根据时延敏感切片和时延不敏感切片中数据内容的变化，动态的配置该设定比例。

另一方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现上述方法的步骤。

下面给出一个完整示例：

提出一种基于时延敏感网络切片的带宽分配方案，在该方案中，提出时延感知缓存管理策略，采用时延感知缓存管理策略来控制排队等待时间，并针对ONU(光网络单元)的缓存队列提出相应的带宽动态分配算法，应用该带宽动态分配算法对ONU的缓存队列进行动态带宽分配，以弥补传统DBA算法的不足。当数据包进入ONU时，将有多个队列来满足不同的时延要求，以保证网络服务的时效性和确定性。

提出的时延感知缓存管理策略具体如下：

在传统的基于优先级的ONU体系结构基础上，给出一个改进的时延感知ONU体系结构，其结构如图6所示，为OUN中的头处理器添加一个时延编排器，时延编排器可以将接收到的数据帧的优先级信息然后将其缓存到相应的队列中。此外，将现有技术中，传输队列的优先级控制器替换为时延控制器，可以将不同传输队列中的数据帧分为几个段，并按照时延优先级排序。通过调度器配置所传输的数据，并由OLT分配带宽。

假设一OUN中有n个传输队列，各传输队列的队列优先级序数(队列优先级序数)表示为i(i∈[1,n])，对应的服务时延优先级从1到n逐级递减。在初始状态时，第1个传输队列对应的队列优先级序数为1，第2个传输队列对应的队列优先级序数为2，以此类推。将数据帧按照数据优先级信息缓存至对应的传输队列中。从第2个传输队列开始，将各传输队列中的数据按照相应的队列优先级序数i均分为i段。则队列优先级序数为1的传输队列中的数据未分段，队列优先级序数为2的传输队列中的数据被分为了2段，依次类推。

同时，规定ONU每一个传输周期内依次发送各传输队列里的第一个数据段，在一个传输周期完成后，各传输队列的队列优先级序数数值减1，原值为1的队列优先级序数变为n。则队列优先级序数为i的传输队列中的数据会在i个数据传输周期内完成传输，例如：队列优先级序数为1的传输队列中的数据仅有一段，会在1个数据发送周期内完成传输；队列优先级序数为2的传输队列内的数据被分为了2段，会在2个数据传输周期内完成传输，依次类推。

具体的，一旦开始排队，数据帧不会在队列内改变顺序，并且满足先进先出的原则，第1个传输队列中的流量会在一个传输周期内发送完毕，因此在当前数据传输周期之后，该队列的数据包将被转发或丢弃(服务已过期)。

在完成一个数据传输周期之后，第1个传输队列中的数据被全部传输完毕，该传输队列队列优先级序数被自动标记为n。将第2个传输队列的队列优先级序数升级为1，按照前文所述的传输规定，该传输队列中的数据在下一个传输周期中不分段，并会在下一个传输周期发送完毕。类似地，队列优先级序数为i(i∈[2,n])的传输队列在一个数据发送周期之后被标记为(i-1)，优先级增加1级。从全过程来看，每个传输队列对应的队列优先级序数值都经历从n到1的步长为1的递减循环，对应的优先级相应完成递增循环。

同时，光网络单元还不断缓存新的数据。

参照图7，在第一个传输周期中，将各输出队列的序号按照队列优先级序数均分，其中，队列优先级序数为1的输出队列分为1段(标号1)，队列优先级序数为2的输出队列分为2段(标号2和3)，队列优先级序数为3的输出队列分为3段(标号4、5和6)，后续以此类推。传输过程中，按照优先级从高到低依次传输各输出队列的第一个数据段，即1、2、4……，并依次申请分配带宽。传输完成后，将各输出队列的优先级提高1级，原优先级最高的输出队列转为优先级最低。输出队列的队列优先级序数i转换为i-1，其中原队列优先级序数为1的转为n。新输入的数据帧按照输出队列新的队列优先级序数进行缓存，缓存完成后按照新的队列优先级序数分段。调整队列优先级序数后，队列优先级序数为1的输出队列分为1段(标号a)，队列优先级序数为2的输出队列分为2段(标号b和c)，依次类推。传输各输出队列的第一个数据段a、b、d……。

针对上述缓存管理策略，提出相应的带宽动态分配算法，具体方案如下：

由于每个队列优先级序数对应的队列时延优先级不同，因此本实施例在每个传输周期中依据每个ONU当前时刻传输的队列为其分配不同的带宽。

把ONU中每个传输队列的流量用v(i)表示,其中i∈[1,n]。将第i个的传输队列中的流量划分为i个长度相等的数据段，每个传输队列首段数据帧要在同一个数据传输周期内完成传输，即ONU中每个传输队列内的数据以段为单位传输。

为区分时延敏感网络切片和时延不敏感切片的带宽，结合PON中不同流量的特性，定义了一个用于分配时延敏感切片带宽和时延不敏感切片带宽的参数δ，假设PON的总带宽为B_a，则对时延敏感切片的带宽B_s为：

B_s＝δ*B_a； (7)

而时延不敏感切片的带宽B_ins为：

B_ins＝B_a-B_s＝(1-δ)*B_a； (8)

在无源光网络中，时延敏感切片对应有m个光网络单元，时延不敏感切片对应有n个光网络单元。

假设第j个时延敏感切片对应的光网络单元当前传输队列的队列优先级序数为L(j)，则该光网络单元对应的权重参数ρ(j)为：

ρ(j)＝1/L(j)； (4)

第j个时延敏感切片对应的光网络单元对应的第一权重比θ(j)为：

第j个时延敏感切片对应的光网络单元的带宽B(j)为：

B(j)＝B_s*θ(j)。 (6)

延不敏感切片的带宽B_ins平均分配给时延不敏感切片内的各个ONU。

综上所述，本发明所述无源光网络数据传输方法、网络切片带宽分配方法及装置中，所述传输方法将输出队列的数据按照队列优先级序数等分，由于各传输队列的优先级按照队列优先级序数升高逐级降低，则优先级越低的数据被均分为更多份。通过在一个传输周期内发送各传输队列中的第一个数据段，可以在保证优先级较高的数据帧能够快速传输的同时，使得优先级较低的数据帧也能够实时传输。同时，在每个传输周期内都调低各传输队列的队列优先级序数，以提高等待时间较长的传输队列的优先级，使尽快传输。所述网络切片带宽分配方法，在光网络单元发送每个传输队列的第一个数据段时，都重新分配带宽，能够极大提高资源利用率，提高无源光网络整体的传输速度。

本领域普通技术人员应该可以明白，结合本文中所公开的实施方式描述的各示例性的组成部分、系统和方法，能够以硬件、软件或者二者的结合来实现。具体究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

本发明中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种无源光网络数据传输方法，其特征在于，包括：

光网络单元按照周期进行数据传输，在一个传输周期内，进行以下操作：

获取输入到当前光网络单元内的各数据帧的数据优先级信息，并按照所述数据优先级信息将各数据帧缓存至按照队列优先级序数排列的多个输出队列中；

将各输出队列中的数据帧分为与输出队列的队列优先级序数相关的多个数据段，使得优先级越高的输出队列相应数据帧分段越少；

按照优先级从高到低的顺序依次传输各输出队列的第一个数据段，并在每个输出队列传输前向光线路终端申请相应的带宽；

调整各输出队列的队列优先级序数，使得优先级最高的输出队列变为优先级最低，其余各输出队列的优先级均提高一级。

2.根据权利要求1所述的无源光网络数据传输方法，其特征在于，所述数据优先级信息采用等级序数标记，所述等级序数越小则对应的数据帧的优先级越高，数据帧按照等级序数排序并缓存至各输出队列。

3.根据权利要求1所述的无源光网络数据传输方法，其特征在于，按照所述队列优先级序数的顺序依次传输各输出队列的第一个数据段，并在每个输出队列传输前向光线路终端申请相应的带宽，包括：

向所述光线路终端发送当前时刻所传输的数据段所属输出队列的队列优先级序数，以供所述光线路终端将该队列优先级序数与当前时刻接收到的其他光网络单元发送的队列优先级序数进行对比并分配带宽；

根据所述光线路终端分配的带宽传输当前时刻的数据段。

4.根据权利要求1所述的无源光网络数据传输方法，其特征在于，将各输出队列中的数据帧分为与输出队列的队列优先级序数相关的多个数据段，包括：

将各输出队列中的数据帧按照队列优先级序数i均分为i个数据段，i∈[2,n]且i为正整数，队列优先级序数i越小的输出队列优先级越高。

5.一种无源光网络中网络切片带宽分配方法，其特征在于，包括：

获取各光网络单元在当前时刻所传输数据段所属输出队列的队列优先级序数，将各队列优先级序数的倒数作为相应光网络单元的权重参数，其中，所述队列优先级序数是权利要求1～4任意一项所述无源光网络数据传输方法中光网络单元当前时刻传输的数据段所属输出队列的队列优先级序数，该队列优先级序数越低相应的输出队列优先级越高；

对各光网络单元的权重参数累加求得权重参数和；

将当前光网络单元的权重参数除以所述权重参数和得到带宽权重比；

将所述带宽权重比乘以所述光线路终端的总带宽，得到当前光网络单元所发送数据段对应的带宽。

6.根据权利要求5所述的无源光网络中网络切片带宽分配方法，其特征在于，获取各光网络单元在当前时刻所发送数据段所属输出队列的队列优先级序数，将各队列优先级序数的倒数作为相应光网络单元的权重参数之后，还包括：

将所有光网络单元划分为延时敏感网络切片对应的一类光网络单元与延时不敏感网络切片对应的二类光网络单元，将所述光线路终端的总带宽分为延时敏感网络切片对应的第一带宽和延时不敏感网络切片对应的第二带宽；

将一类光网络单元对应的权重系数求和得到第一权重参数和；

将当前光网络单元的权重参数除以所述第一权重参数和得到第一权重比，将所述第一权重比乘以所述第一带宽得到当前光网络单元所发送数据段对应的带宽。

7.根据权利要求6所述的无源光网络中网络切片带宽分配方法，其特征在于，还包括：

将所述第二带宽平均分配给所述二类光网络单元。

8.根据权利要求6所述的无源光网络中网络切片带宽分配方法，其特征在于，还包括：

对所述二类光网络单元对应的权重参数求和得到第二权重参数和；

计算各二类光网络单元权重参数与所述第二权重参数和的比值，并分别乘以所述第二带宽得到各二类光网络单元对应的带宽。

9.根据权利要求6所述的无源光网络中网络切片带宽分配方法，其特征在于，所述第一带宽由光线路终端的总带宽乘以设定比例得到，所述第一带宽与所述第二带宽的和等于光线路终端的总带宽。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至9任一项所述方法的步骤。

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