CN115276905B - 一种基于FlexE传输系统的小带宽业务传输方法 - Google Patents

一种基于FlexE传输系统的小带宽业务传输方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种公开基于FlexE传输系统的小带宽业务传输方法，属于通信传输技术领域。方法包括：获取FlexE传输系统的系统参数数据以及待传输数据的小带宽业务的带宽数据；按照预设的时隙帧结构，基于预先构建的时隙帧优化模型，确定FlexE传输系统的单个时隙内的多个时隙帧结构参数；其中，各所述时隙帧包括数据块，数据块包括至少一个子时隙；多个时隙帧结构参数包括单个时隙内的时隙帧数量、各时隙帧的数据块长度以及单个时隙帧的数据块中子时隙的数量；将所述小带宽业务数据承载于任一时隙中任一时隙帧的任一子时隙中进行数据传输。本发明通过在FlexE传输系统的时隙中构建时隙帧和子时隙实现小带宽业务的传输，提升FlexE传输系统中小带宽业务传输的资源利用率。

Description

一种基于FlexE传输系统的小带宽业务传输方法
技术领域
本发明涉及通信传输技术领域，特别是一种基于FlexE传输系统的小带宽业务传输方法。
背景技术
灵活以太网(Flex Ethernet,FlexE)技术是在标准以太网技术基础上，为满足高速传送、带宽灵活配置等需求发展而来的技术。灵活以太网技术在标准以太网接口的介质访问控制层(Media Access Control,MAC)和物理层(Physical Layer,PHY)之间引入了一个FlexE Shim层。通过FlexE Shim层使得MAC实体与PHY的数量从一一对应关系变为多对多关系，从而大大扩展以太网接入设备的能力。但在当前的FlexE传输系统中，FlexE帧的单个时隙最小支持5Gbps的传输速率，在承载小带宽业务，如2M业务时，单个时隙承载会造成带宽资源的浪费。
发明内容
本发明的目的是，针对FlexE传输系统中小带宽业务传输资源利用率不高的问题，提供一种基于FlexE传输系统的小带宽业务传输方法，通过构建时隙帧和子时隙实现小带宽业务的传输，提升FlexE传输系统中小带宽业务传输的资源利用率。本发明采用的技术方案如下。
一方面，本发明提供一种基于FlexE传输系统的小带宽业务传输方法，包括：
获取FlexE传输系统的系统参数数据以及待传输数据的小带宽业务的带宽数据；
按照预设的时隙帧结构，根据获取到的数据，基于预先构建的时隙帧优化模型，确定FlexE传输系统的单个时隙内的多个时隙帧结构参数；其中，所述预设的时隙帧结构为：各所述时隙帧包括数据块，数据块包括至少一个子时隙；所述多个时隙帧结构参数包括单个时隙内的时隙帧数量、各时隙帧的数据块长度以及单个时隙帧的数据块中子时隙的数量；
将所述小带宽业务数据承载于任一时隙中任一时隙帧的任一子时隙中，进行数据传输。
可选的，所述预设的时隙帧结构中，各所述时隙帧还包括起始块、开销块和结束块；所述起始块、数据块、开销块和结束块的码块长度关系为：起始块码块长度为βbit，数据块码块长度为nDβbit，开销块码块长度为γbit，结束块长度为β-γbit，其中，nD为数据块中的数据码块个数。本发明中，起始块码块、数据块中的每个数据码块的长度是一致的，与开销块和结束块的码块部分长度和也是一致的；开销块的作用是实现帧结构的管理、识别以及CRC校验等，设定好开销块的长度后，将其后剩余的字节作为结束块。
可选的，单个时隙中，相邻时隙帧之间设有空闲块。在实际应用中，可以通过增删空闲块来实现帧之间的速率匹配。
可选的，所述起始块、开销块和结束块，以及数据块各层的前两个bit为标识位，“01”标识数据块，“10”标识包括起始块以及开销块和结束块的控制块。
可选的，所述预先构建的时隙帧优化模型的优化目标函数为：
式中，Y表示时隙帧优化因子，ν表示任一子时隙的传输速率，α表示小带宽业务的带宽，nT表示单个时隙内时隙帧的数量，nD为数据块中的数据码块个数，R表示FlexE传输系统中任一时隙的带宽利用率，且有：其中，k表示单个时隙帧中子时隙的数量，A表示FlexE传输系统的带宽；
时隙帧优化模型的优化变量为nT、nD和k，优化求解约束包括：
式中，λ表示空闲块的长度，n表示FlexE传输系统中的时隙数量，ε表示单个子时隙的长度。
第二方面，本发明提供一种基于FlexE传输系统的小带宽业务传输装置，包括：
数据获取模块，被配置用于获取FlexE传输系统的系统参数数据以及待传输数据的小带宽业务的带宽数据；
时隙帧结构确定模块，被配置用于：按照预设的时隙帧结构，根据获取到的数据，基于预先构建的时隙帧优化模型，确定FlexE传输系统的单个时隙内的多个时隙帧结构参数；其中，所述预设的时隙帧结构为：各所述时隙帧包括数据块，数据块包括至少一个子时隙；所述多个时隙帧结构参数包括单个时隙内的时隙帧数量、各时隙帧的数据块中的数据码块个数，以及单个时隙帧的数据块中子时隙的数量；
以及，数据传输模块，被配置用于将所述小带宽业务数据承载于任一时隙中任一时隙帧的任一子时隙中，进行数据传输。
可选的，所述预设的时隙帧结构中，各所述时隙帧还包括起始块、开销块和结束块；所述起始块、数据块、开销块和结束块的码块长度关系为：起始块码块长度为βbit，数据块码块长度为nDβbit，开销块码块长度为γbit，结束块长度为β-γbit，其中，nD为数据块中的数据码块个数。
可选的，所述起始块、开销块和结束块，以及数据块各层的前两个bit为标识位，“01”标识数据块，“10”标识包括起始块以及开销块和结束块的控制块。
可选的，时隙帧结构确定模块确定时隙帧结构参数时，所述预先构建的时隙帧优化模型的优化目标函数为：
式中，Y表示时隙帧优化因子，ν表示任一子时隙的传输速率，α表示小带宽业务的带宽，nT表示单个时隙内时隙帧的数量，nD为数据块中的数据码块个数，R表示FlexE传输系统中任一时隙的带宽利用率，且有：其中，k表示单个时隙帧中子时隙的数量，A表示FlexE传输系统的带宽；
时隙帧优化模型的优化变量为nT、nD和k，优化求解约束包括：
式中，λ表示空闲块的长度，空闲块设置于单个时隙中的相邻时隙帧之间；n表示FlexE传输系统中的时隙数量；ε表示单个子时隙的长度。
第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如第一方面所述的基于FlexE传输系统的小带宽业务传输方法。
有益效果
本发明以时隙传输速率应当满足小带宽业务传输要求，以及带宽利用率较高为技术导向，在FlexE传输系统的时隙中构建时隙帧和子时隙，用于传输小带宽业务数据。并由实习传输速率和带宽利用率确定时隙帧优化因子，根据FlexE传输系统信息和小带宽业务流信息，基于时隙帧优化因子最大原则计算时隙帧结构参数，确定FlexE时隙中的时隙帧和子时隙结构，将小带宽业务承载于子时隙中进行传输，能够有效提升FlexE传输系统中小带宽业务传输的资源利用率，同时能够满足传输速率要求。
附图说明
图1所示为本发明基于FlexE传输系统的小带宽业务传输方法的一种实施方式流程示意图；
图2所示为时隙帧结构示意图；
图3所示为本发明所构建的FlexE传输系统中单个时隙中时隙帧承载示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例进一步描述。
实施例1
本实施例介绍一种基于FlexE传输系统的小带宽业务传输方法，包括：
获取FlexE传输系统的系统参数数据以及待传输数据的小带宽业务的带宽数据；
按照预设的时隙帧结构，根据获取到的数据，基于预先构建的时隙帧优化模型，确定FlexE传输系统的单个时隙内的多个时隙帧结构参数；其中，所述预设的时隙帧结构为：各所述时隙帧包括数据块，数据块包括至少一个子时隙；所述多个时隙帧结构参数包括单个时隙内的时隙帧数量、各时隙帧的数据块长度以及单个时隙帧的数据块中子时隙的数量；
将所述小带宽业务数据承载于任一时隙中任一时隙帧的任一子时隙中，进行数据传输参考图1所示，本实施例的具体实现涉及以下内容。
S1.获取FlexE传输系统信息和小带宽业务信息
FlexE传输系统信息包括带宽A、时隙数n，则其传输速率表示为将其第i(0≤i≤n-1)个时隙记为sloti。需要获取的小带宽业务信息为，FlexE传输系统中需要承载的小带宽业务的带宽为α。
S2.构建时隙帧和相应的子时隙
此步骤即确定时隙帧的架构，可在本实施例方法执行前预先实现。在FlexE传输系统的单个时隙内构建多个时隙帧，参考图2所示，每个时隙帧包含起始块S0、数据块D、开销块OH和结束块E，时隙帧的每层前两个bit为标识块，“01”标识数据块，“10”标识控制块(包含起始块，以及结束块和开销块)；数据块由nD层数据码块组成。起始块和结束快的码块内容可根据需要设定，以用于识别帧的开始与结束，如起始块内容设置为0x1900000000000000(16进制)，结束块为0xFF(16进制)。
时隙帧的每层码块长度(除标识位外)一致，定义起始块码块长度为βbit，数据块码块长度为nDβbit，开销块码块长度为γbit，结束块长度为β-γbit。
对于数据码块D，若将其划分为k个子时隙，第i(0≤j≤k-1)个时隙记为sub-slotj，定义每个子时隙的长度为εbit，则存在关系式：βnD＝εk；每个时隙帧之间插入长度为λbit的空闲块Q。
再参考图3，完成构建的FlexE传输系统的任一时隙sloti，承载了nT个时隙帧，nT个时隙帧的开销块构成长度为nTγ的开销帧。
这一步骤中，可设定起始块、各层数据码块的长度β，开销块码块长度γ，各子时隙的长度ε，进而可确定数据码块D的长度nDβ以及结束块的长度β-γ。考虑FlexE传输时采用的66B/64B编码，所以各层码块的长度和各子时隙的长度ε可据此选择，以方便数据编码之间的转换为优选。
S3，根据时隙帧优化因子最大原则计算时隙帧结构参数
本实施例进行时隙帧优化的基本原则和导向为：用于承载小带宽业务数据的时隙传输速率应当满足小带宽业务传输要求，同时带宽利用率较高。对于本实施例中所构建的时隙帧的任一子时隙sub-slotj，子时隙速率表示为：其应当满足ν≥α；对于FlexE传输系统的任一时隙sloti，带宽利用率表示为/>因此，本实施例定义时隙帧优化因子为/>以时隙帧优化因子Y最大为优化目标，求得满足时隙传输速率的时隙帧结构参数k、nT和nD，即可确定最终的FlexE传输系统的单个时隙内的多个时隙帧结构。
因此，本实施例预先构建的时隙帧优化模型，其优化目标函数为：
式中，Y表示时隙帧优化因子，ν表示任一子时隙的传输速率，α表示小带宽业务的带宽，nT表示单个时隙内时隙帧的数量，nD为数据块中的数据码块个数，R表示FlexE传输系统中任一时隙的带宽利用率，且有：其中，k表示单个时隙帧中子时隙的数量，A表示FlexE传输系统的带宽；
时隙帧优化模型的优化变量为nT、nD和k，优化求解约束包括：
式中，λ表示空闲块的长度，n表示FlexE传输系统中的时隙数量，ε表示单个子时隙的长度。
在一实例中，FlexE传输系统的带宽大小为A＝50Gbps，包含的时隙数为n＝10，各时隙传输速率为FlexE传输系统中需要承载的小带宽业务的带宽为α＝2Mbps。
考虑FlexE传输时采用的66B/64B编码，为方便数据编码之间的转换，假设在构建时隙帧和相应的子时隙时，设定起始块码块、各层数据码块的长度为β＝64bit，开销块码块长度为γ＝56bit，数据码块D的长度即nDβ＝64nDbit，结束块长度为β-γ＝8bit，各子时隙的长度设置为ε＝66B。相邻时隙帧之间插入长度为λ＝66bit的空闲块Q。
参考图3所示的FlexE传输系统的任一时隙中时隙帧分布情况，FlexE传输系统的任一时隙sloti承载了nT个时隙帧，nT个时隙帧的开销块构成长度为56nT的开销帧。对于时隙帧的任一子时隙sub-slotj，子时隙速率为：
带宽利用率为：
利用前述时隙帧优化模型的优化目标函数及约束进行计算求解，可得时隙帧优化因子Y最大时的时隙帧结构参数为：k＝16，nT＝151，nD＝132，子时隙速率为ν＝2.01Mbps，带宽利用率为94.8％。部分优化计算过程的结果如下表所示。
S4.利用已构建的时隙帧和子时隙传输小带宽业务
根据S3的优化计算结果，确定时隙帧和子时隙的结构参数后，时隙帧和子时隙构建完成，对于待传输业务数据的带宽为αMbps的小带宽业务，将其承载在已构建的时隙帧的任一子时隙sub-slotj中进行传输，可满足该小带宽业务的传输速率要求。
实施例2
与实施例1基于相同的发明构思，本实施例介绍一种基于FlexE传输系统的小带宽业务传输装置，包括：
数据获取模块，被配置用于获取FlexE传输系统的系统参数数据以及待传输数据的小带宽业务的带宽数据；
时隙帧结构确定模块，被配置用于：按照预设的时隙帧结构，根据获取到的数据，基于预先构建的时隙帧优化模型，确定FlexE传输系统的单个时隙内的多个时隙帧结构参数；其中，所述预设的时隙帧结构为：各所述时隙帧包括数据块，数据块包括至少一个子时隙；所述多个时隙帧结构参数包括单个时隙内的时隙帧数量、各时隙帧的数据块中的数据码块个数，以及单个时隙帧的数据块中子时隙的数量；
以及，数据传输模块，被配置用于将所述小带宽业务数据承载于任一时隙中任一时隙帧的任一子时隙中，进行数据传输。
本实施例所构建的时隙帧和子时隙结构参考图2和图3所示，各时隙帧包括起始块、数据块、开销块和结束块；起始块、数据块、开销块和结束块的码块长度关系为：起始块码块长度为βbit，数据块码块长度为nDβbit，开销块码块长度为γbit，结束块长度为β-γbit，其中，nD为数据块中的数据码块个数。起始块、开销块和结束块，以及数据块各层的前两个bit为标识位，“01”标识数据块，“10”标识包括起始块以及开销块和结束块的控制块。
上述各功能模块的具体功能实现参考实施例1方法中的相关步骤内容，特别指出的是：本实施例的时隙帧结构确定模块确定时隙帧结构参数时，所述预先构建的时隙帧优化模型的优化目标函数为：
式中，Y表示时隙帧优化因子，ν表示任一子时隙的传输速率，α表示小带宽业务的带宽，nT表示单个时隙内时隙帧的数量，nD为数据块中的数据码块个数，R表示FlexE传输系统中任一时隙的带宽利用率，且有：其中，k表示单个时隙帧中子时隙的数量，A表示FlexE传输系统的带宽；
时隙帧优化模型的优化变量为nT、nD和k，优化求解约束包括：
式中，λ表示空闲块的长度，n表示FlexE传输系统中的时隙数量，ε表示单个子时隙的长度。
实施例3
与实施例1和实施例2基于相同的发明构思，本实施例介绍一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如实施例1所介绍的基于FlexE传输系统的小带宽业务传输方法。
综上实施例，本发明能够根据FlexE传输系统的固有信息以及待传输业务数据的小带宽业务的带宽，构建能够满足小带宽业务传输速率要求的时隙帧及子时隙，通过将小带宽业务数据承载于时隙帧的子时隙中进行传输，在确保传输速率的同时，提升FlexE传输系统中小带宽业务传输的资源利用率。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种基于FlexE传输系统的小带宽业务传输方法，其特征是，包括：
获取FlexE传输系统的系统参数数据以及待传输数据的小带宽业务的带宽数据；
按照预设的时隙帧结构，根据获取到的数据，基于预先构建的时隙帧优化模型，确定FlexE传输系统的单个时隙内的多个时隙帧结构参数；其中，所述预设的时隙帧结构为：各所述时隙帧包括数据块，数据块包括至少一个子时隙；所述多个时隙帧结构参数包括单个时隙内的时隙帧数量、各时隙帧的数据块长度以及单个时隙帧的数据块中子时隙的数量；
将所述小带宽业务数据承载于任一时隙中任一时隙帧的任一子时隙中，进行数据传输。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述预设的时隙帧结构中，各所述时隙帧还包括起始块、开销块和结束块；所述起始块、数据块、开销块和结束块的码块长度关系为：起始块码块长度为βbit，数据块码块长度为nDβbit，开销块码块长度为γbit，结束块长度为β-γbit，其中，nD为数据块中的数据码块个数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，单个时隙中，相邻时隙帧之间设有空闲块。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述起始块、开销块和结束块，以及数据块各层的前两个bit为标识位，“01”标识数据块，“10”标识包括起始块以及开销块和结束块的控制块。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述预先构建的时隙帧优化模型的优化目标函数为：
式中，Y表示时隙帧优化因子，ν表示任一子时隙的传输速率，α表示小带宽业务的带宽，nT表示单个时隙内时隙帧的数量，nD为数据块中的数据码块个数，R表示FlexE传输系统中任一时隙的带宽利用率，且有：其中，k表示单个时隙帧中子时隙的数量，A表示FlexE传输系统的带宽；
时隙帧优化模型的优化变量为nT、nD和k，优化求解约束包括：
式中，λ表示空闲块的长度，空闲块设置于相邻时隙帧之间；各所述时隙帧还包括起始块，β表示各时隙帧中起始块的码块长度；n表示FlexE传输系统中的时隙数量；ε表示单个子时隙的长度。
6.一种基于FlexE传输系统的小带宽业务传输装置，其特征是，包括：
数据获取模块，被配置用于获取FlexE传输系统的系统参数数据以及待传输数据的小带宽业务的带宽数据；
时隙帧结构确定模块，被配置用于：按照预设的时隙帧结构，根据获取到的数据，基于预先构建的时隙帧优化模型，确定FlexE传输系统的单个时隙内的多个时隙帧结构参数；其中，所述预设的时隙帧结构为：各所述时隙帧包括数据块，数据块包括至少一个子时隙；所述多个时隙帧结构参数包括单个时隙内的时隙帧数量、各时隙帧的数据块中的数据码块个数，以及单个时隙帧的数据块中子时隙的数量；
以及，数据传输模块，被配置用于将所述小带宽业务数据承载于任一时隙中任一时隙帧的任一子时隙中，进行数据传输。
7.根据权利要求6所述的基于FlexE传输系统的小带宽业务传输装置，其特征是，所述预设的时隙帧结构中，各所述时隙帧还包括起始块、开销块和结束块；所述起始块、数据块、开销块和结束块的码块长度关系为：起始块码块长度为βbit，数据块码块长度为nDβbit，开销块码块长度为γbit，结束块长度为β-γbit，其中，nD为数据块中的数据码块个数。
8.根据权利要求7所述的基于FlexE传输系统的小带宽业务传输装置，其特征是，所述起始块、开销块和结束块，以及数据块各层的前两个bit为标识位，“01”标识数据块，“10”标识包括起始块以及开销块和结束块的控制块。
9.根据权利要求6所述的基于FlexE传输系统的小带宽业务传输装置，其特征是，所述预先构建的时隙帧优化模型的优化目标函数为：
式中，Y表示时隙帧优化因子，ν表示任一子时隙的传输速率，α表示小带宽业务的带宽，nT表示单个时隙内时隙帧的数量，nD为数据块中的数据码块个数，R表示FlexE传输系统中任一时隙的带宽利用率，且有：其中，k表示单个时隙帧中子时隙的数量，A表示FlexE传输系统的带宽；
时隙帧优化模型的优化变量为nT、nD和k，优化求解约束包括：
式中，λ表示空闲块的长度，空闲块设置于单个时隙中的相邻时隙帧之间；各所述时隙帧还包括起始块，β表示各时隙帧中起始块的码块长度；n表示FlexE传输系统中的时隙数量；ε表示单个子时隙的长度。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征是，该计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-5中任一所述的基于FlexE传输系统的小带宽业务传输方法。
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