CN116896697A - 区分信息流类型的上行带宽的分配方法及pon系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种区分信息流类型的上行带宽的分配方法及PON系统，涉及传输网技术领域，所述方法包括：获取在第一时间段内多个光网络单元发送到光线路终端的多种类型的信息流的数据包的信息年龄；根据信息年龄，按照多种类型信息流的不同信息年龄阈值区间要求，为多个光网络单元在第一时间段后的第二时间段分配上行带宽。

Description

区分信息流类型的上行带宽的分配方法及PON系统

技术领域

本公开涉及传输网技术领域，尤其是一种区分信息流类型的上行带宽的分配方法及无源光网络(PON)系统。

背景技术

PON是一种光纤传输和接入的技术。PON系统包括光线路终端(OLT)和光网络单元(ONU)。

发明内容

相关技术中，利用算法(例如，动态带宽分配(DBA)算法)计算要分配给ONU的上行带宽。算法中考虑的指标大多集中在传输信息流过程中已分配给ONU的带宽、接口速率等。然而这种方式下，没有考虑信息年龄，更未考虑到对多种类型的信息流的信息时效性的不同信息年龄阈值区间要求。

为了解决上述问题，本公开实施例提出了如下解决方案。

根据本公开实施例的一方面，提供一种区分信息流类型的上行带宽的分配方法，包括：获取在第一时间段内多个光网络单元发送到光线路终端的多种类型的信息流的数据包的信息年龄；根据所述信息年龄，按照所述多种类型信息流的不同信息年龄阈值区间要求，为所述多个光网络单元在所述第一时间段后的第二时间段分配上行带宽。

在一些实施例中，根据所述信息年龄、以及每个光网络单元上每种类型的信息流的数据队列长度，按照所述多种类型的信息流的不同信息年龄阈值区间要求，为所述多个光网络单元分配上行带宽。

在一些实施例中，针对每种类型的信息流，按照以下策略，为所述多个光网络单元分配上行带宽：第一策略：所述第二时间段内的该信息流的数据包的信息年龄符合对应的阈值区间要求；第二策略：所述第二时间段内的该信息流的数据包的信息年龄，与所述第一时间段内该信息流的数据包的信息年龄正相关，与该信息流在对应光网络单元的数据队列长度正相关，与计划分配给该信息流在所述第二时间段内的上行带宽负相关；第三策略：所述第二时间段内计划分配给所有信息流的上行带宽的总和小于或等于所述光线路终端可供分配的最大上行带宽。

在一些实施例中，无源光网络的上行帧的DBRu字段携带每种类型的信息流的数据队列长度。

在一些实施例中，所述多种类型根据所述数据包中的业务等级和业务类型确定。

根据本公开实施例的还一方面，提供一种区分信息流类型的上行带宽的分配装置，包括：获取模块，被配置为获取在第一时间段内多个光网络单元发送到光线路终端的多种类型的信息流的数据包的信息年龄；分配模块，被配置为根据所述信息年龄，按照所述多种类型信息流的不同信息年龄阈值区间要求，为所述多个光网络单元在所述第一时间段后的第二时间段分配上行带宽。

在一些实施例中，所述分配模块被配置为根据所述信息年龄、以及每个光网络单元上每种类型的信息流的数据队列长度，按照所述多种类型的信息流的不同信息年龄阈值区间要求，为所述多个光网络单元分配上行带宽。

在一些实施例中，所述分配模块被配置为针对每种类型的信息流，按照以下策略，为所述多个光网络单元分配上行带宽：第一策略：所述第二时间段内的该信息流的数据包的信息年龄符合对应的阈值区间要求；第二策略：所述第二时间段内的该信息流的数据包的信息年龄，与所述第一时间段内该信息流的数据包的信息年龄正相关，与该信息流在对应光网络单元的数据队列长度正相关，与计划分配给该信息流在所述第二时间段内的上行带宽负相关；第三策略：所述第二时间段内计划分配给所有信息流的上行带宽的总和小于或等于所述光线路终端可供分配的最大上行带宽。

根据本公开实施例的还一方面，提供一种区分信息流类型的上行带宽的分配装置，包括：存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器的指令执行上述任意一个实施例所述的方法。

根据本公开实施例的还一方面，提供一种无源光网络系统，包括：光线路终端，包括上述任意一个实施例所述的装置；以及所述多个光网络单元。

根据本公开实施例的还一方面，提供一种计算机可读存储介质，包括计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述任意一个实施例所述的方法。

本公开实施例中，通过获取在第一时间段内多个ONU发送到OLT的多种类型的信息流的数据包的信息年龄，进而根据信息年龄，按照多种类型信息流的不同信息年龄阈值区间要求，为多个ONU在第一时间段后的第二时间段分配上行带宽，从而可以实现PON网络中与多个ONU连接的终端的多种信息流的信息年龄的优化，即可以实现区分多种上行信息流的信息年龄阈值区间要求，实现多种信息流的整体信息年龄的优化。

下面通过附图和实施例，对本公开的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本公开一些实施例的PON系统的架构示意图。

图2是根据本公开一些实施例的区分信息流类型的上行带宽的分配方法的流程示意图。

图3是根据本公开一些实施例的区分信息流类型的上行带宽的分配装置的结构示意图。

图4是根据本公开另一些实施例的区分信息流类型的上行带宽的分配装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

另外，在本公开的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性和顺序。类似地，虽然在附图中以特定次序描绘了操作，但是这不应该被理解为要求以所示的特定次序或者以顺序次序执行这样的操作，或者要求执行所有图示的操作以实现所希望的结果。在某些情况下，多任务处理和并行处理可以是有利的。

图1是根据本公开一些实施例的PON系统的架构示意图。

如图1所示，PON系统可以包括多个ONU(例如ONU 103、ONU 104、ONU 105)以及OLT102。

作为一些实施方式，终端106、终端107和终端108可以分别与ONU 103、ONU 104和ONU 105通讯连接，以便各终端向对应的ONU上传包含数据包的信息流。通讯连接例如可以是经由有线交换机或无线路由器连接。终端例如可以是工业设备。

作为一些实施方式，ONU 103、ONU 104和ONU 105可以与OLT 102连接，以便各ONU将来自对应的终端的信息流发送到OLT 102。作为另一些实施方式，OLT 102可以告知各ONU分配的上行带宽。

作为一些实施方式，OLT 102可以与控制设备101(例如，工业控制器)通讯连接，以便控制设备101接收经由各ONU的、来自对应的终端的信息流。

本公开提出根据多种类型的信息流的数据包的信息年龄为各个ONU分配上行带宽，为各个ONU分配上行带宽(即，上行时隙的数量)，可实现PON网络中与多个ONU连接的信息源(即，终端)的多种信息流的数据包的信息年龄的优化。

图2是根据本公开一些实施例的区分信息流类型的上行带宽的分配方法的流程示意图。

在步骤202，获取在第一时间段内多个ONU发送到OLT的多种类型的信息流的数据包的信息年龄。这里，数据包的信息年龄表示OLT接收到数据包的时刻与ONU连接的终端发出数据包的时刻之间的差值。

在一些实施例中，数据包的IP包头中时间戳(timestamp)字段可以携带终端发出数据包的时刻。应理解的是，时间戳字段中的时间可由终端填写。

在一些实施例中，OLT接收到数据包的时刻可以采用OLT当前的本地时间，该本地时间可以由OLT自行获取。

应理解的是，数据包的信息年龄还可以以其他方式获取，在此不作限定。

作为一些实施方式，多个ONU发送的信息流的种类各不相同；作为又一些实施方式，多个ONU中部分ONU发送的信息流的种类相同，部分ONU发送的信息流的种类不同。

在步骤204，根据信息年龄，按照多种类型信息流的不同信息年龄阈值区间要求，为多个ONU在第一时间段后的第二时间段分配上行带宽。

在一些实施例中，不同信息年龄阈值区间要求可以事先约定并配置在OLT中。

在一些实施例中，多种类型可以根据数据包中的业务等级和业务类型确定。例如，可以根据数据包的IP包头中的业务等级和业务类型确定对应信息流的类型。作为一些实施方式，业务等级和业务类型中任意一个不同则表示的信息流的类型不同。

应理解的是，多种类型信息流对应的信息年龄阈值区间要求不同。这里，对上述多种类型不作具体限定。

在一些实施例中，在为多个ONU分配上行带宽之后，对应的ONU在第二时间段内按照分配的上行带宽(即，分配的上行时隙)上传信息流。作为一些实施方式，可以通过下行帧的上行带宽图(upstream bandwidth map)字段告知ONU被分配的上行带宽(即，被分配的上行时隙)。

在一些实施例中，可以将第二时间段作为第一时间段，重复执行步骤202和步骤204以周期性分配上行带宽。

上述实施例中，通过获取在第一时间段内多个ONU发送到OLT的多种类型的信息流的数据包的信息年龄，进而根据信息年龄，按照多种类型信息流的不同信息年龄阈值区间要求，为多个ONU在第一时间段后的第二时间段分配上行带宽，从而可以实现PON网络中与多个ONU连接的信息源的多种信息流的信息年龄的优化，即可以实现区分多种上行信息流的信息年龄阈值区间要求，实现多种信息流的整体信息年龄的优化。

考虑到不同终端的不同类型的信息流在ONU上可能有不同的排队等待情况，可能影响信息时效性。有鉴于此，本公开实施例提出了如下解决方案。

在一些实施例中，根据信息年龄、以及每个ONU上每种类型的信息流的数据队列长度，按照多种类型的信息流的不同信息年龄阈值区间要求，为多个ONU分配上行带宽。如此，可以区分多种类型的上行信息流的信息年龄阈值区间要求，并兼顾不同类型的信息流在ONU上的排队等待情况，实现多种类型的信息流的整体信息年龄优化。

在一些实施例中，无源光网络的上行帧的DBRu字段携带每种类型的信息流的数据队列长度。

在一些实施例中，针对每种类型的信息流，可以采用全局优化算法，为多个ONU分配上行带宽。全局优化算法例如可以是线性全局最优策略。作为一些实施方式，针对每种类型的信息流，可以按照以下策略，为多个ONU分配上行带宽：

第一策略：第二时间段内的该信息流的数据包的信息年龄符合对应的阈值区间要求。

第二策略：第二时间段内的该信息流的数据包的信息年龄，与第一时间段内该信息流的数据包的信息年龄正相关，与该信息流在对应ONU的数据队列长度正相关，与计划分配给该信息流在第二时间段内的上行带宽负相关。也即：第一时间段内该信息流的数据包的信息年龄越大，则第二时间段内的该信息流的数据包的信息年龄预期值就越大；该信息流在对应ONU的数据队列长度越长，则第二时间段内的该信息流的数据包的信息年龄预期值越大；计划分配给该信息流的在第二时间段内的上行时隙数量越多，则第二时间段内的该信息流的数据包的信息年龄预期值越小。

第三策略：第二时间段内计划分配给所有信息流的上行带宽的总和小于或等于OLT可供分配的最大上行带宽。

作为一些实施方式，利用第一策略、第二策略和第三策略联合求解，即可获得全局优化的总体上行时隙分配策略，也即获得在第二时间段内为该信息流应该分配的上行时隙数量。

联合求解过程例如可以直接求解上述第一策略、第二策略和第三策略的最优解；又例如，为减轻计算求解的工作量，也可以采用线性阶梯式逼近法以逐步获得次优解。

对线性阶梯式逼近法进行举例说明如下：在OLT计算第二时间段的不同ONU的不同信息流的上行时隙分配数量时，采用阶梯递增或者递减的步长，分配第二时间段的上行时隙数量。步长的选择原则，可采用第一策略、第二策略和第三策略的求解空间内的一个次优解，然后按照这个次优解的步长的数值，分配第二时间段的不同ONU的不同信息流的上行时隙。当第二时间段的不同ONU的不同信息流到达OLT后，再次按照上述过程，选择一个第一策略、第二策略和第三策略的求解空间内的一个次优解，作为第二时间段之后的时间段的上行时隙分配的阶梯递增或者递减的步长，按照这个次优解再次分配第二时间段之后的时间段的上行时隙，逐次迭代持续获得次优解。

应理解的是，联合求解过程除了上述直接求解和线性阶梯式逼近法求解外，还可以包括其他求解方式，在此不作限定。

上述实施例中，按照第一策略、第二策略和第三策略联合求解，为多个ONU分配上行带宽，可以有效实现PON网络中与多个ONU连接的终端的多种信息流的信息年龄的优化，即可以有效实现区分多种上行信息流的信息年龄阈值区间要求、并兼顾不同信息流在ONU上的排队等待情况，实现多种信息流的整体信息年龄的进一步优化。

接下来，结合图1以一个示例的形式说明如何为多个ONU分配上行带宽。

在该示例中，控制设备101、OLT 102、ONU 103至ONU 105以及终端106至终端108的连接关系可参考上述对图1的描述，在此不作赘述。

OLT 102(在OLT 102上例如可以部署后文提及的获取模块和分配模块)可以采用全局优化算法(例如，线性全局最优策略)，为多个ONU分配上行带宽。具体过程如下。

(1)在第一时间段内：

OLT 102获取ONU 103、ONU 104和ONU 105采用上行帧的DBRu字段上报的多种类型的信息流的数据队列长度；OLT 102获取以OLT为接收端、收到的从ONU 103、ONU 104和ONU105上传的多种类型的信息流的数据包的信息年龄。

OLT 102根据ONU 103、ONU 104和ONU 105上每种类型的信息流的数据队列长度、每种类型的信息流的数据包的信息年龄，以及事先约定并配置在OLT 102中的多种终端发出的多种类型的信息流的信息年龄阈值区间要求，为ONU 103、ONU 104和ONU 105在第二时间段分配上行带宽。例如，按照上述第一策略、第二策略和第三策略联合求解以便分配上行带宽。这里，OLT 102可以通过GPON的下行帧的上行带宽图(upstream bandwidth map)字段告知ONU 103、ONU 104和ONU 105可用的上行带宽(即，上行时隙)。

(2)上述过程周期性循环往复。

该示例中，可以实现区分多种上行信息流的数据包的信息年龄阈值区间要求、并兼顾不同信息流在ONU上的排队等待情况、实现多种信息流的整体信息年龄的优化。

本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

在一些实施例中，区分信息流类型的上行带宽的分配装置可以包括执行上述实施例的区分信息流类型的上行带宽的分配方法的模块。

图3是根据本公开一些实施例的区分信息流类型的上行带宽的分配装置的结构示意图。

如图3所示，区分信息流类型的上行带宽的分配装置包括获取模块301和分配模块302。

获取模块301被配置为获取在第一时间段内多个ONU发送到OLT的多种类型的信息流的数据包的信息年龄。

分配模块302被配置为根据信息年龄，按照多种类型信息流的不同信息年龄阈值区间要求，为多个ONU在第一时间段后的第二时间段分配上行带宽。

在一些实施例中，分配模块302被配置为根据信息年龄、以及每个ONU上每种类型的信息流的数据队列长度，按照多种类型的信息流的不同信息年龄阈值区间要求，为多个ONU分配上行带宽。

在一些实施例中，分配模块302被配置为针对每种类型的信息流，按照以下策略，为多个ONU分配上行带宽：第一策略：第二时间段内的该信息流的数据包的信息年龄符合对应的阈值区间要求；第二策略：第二时间段内的该信息流的数据包的信息年龄，与第一时间段内该信息流的数据包的信息年龄正相关，与该信息流在对应ONU的数据队列长度正相关，与计划分配给该信息流在第二时间段内的上行带宽负相关；第三策略：第二时间段内计划分配给所有信息流的上行带宽的总和小于或等于OLT可供分配的最大上行带宽。

图4是根据本公开另一些实施例的区分信息流类型的上行带宽的分配装置的结构示意图。

如图4所示，区分信息流类型的上行带宽的分配装置400包括存储器401以及耦接至该存储器401的处理器402，处理器402被配置为基于存储在存储器401中的指令，执行前述任意一个实施例的方法。

存储器401例如可以包括系统存储器、固定非易失性存储介质等。系统存储器例如可以存储有操作系统、应用程序、引导装载程序(Boot Loader)以及其他程序等。

区分信息流类型的上行带宽的分配装置400还可以包括输入输出接口403、网络接口404、存储接口405等。输入输出接口403、网络接口404、存储接口405之间、以及存储器401与处理器402之间例如可以通过总线406连接。输入输出接口403为显示器、鼠标、键盘、触摸屏等输入输出设备提供连接接口。网络接口404为各种联网设备提供连接接口。存储接口405为SD卡、U盘等外置存储设备提供连接接口。

本公开实施例还提供了一种PON系统，包括光线路终端和多个ONU，光线路终端包括上述任意一个实施例的装置。在一些实施例中，PON系统可以是GPON系统。除本公开提及的方法对应的功能外，本公开GPON系统的其他功能可沿用原有的GPON系统的功能。

本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，包括计算机程序指令，该计算机程序指令被处理器执行时实现上述任意一个实施例的方法。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

本领域内的技术人员应当明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开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，本公开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非瞬时性存储介质(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。

本公开是参照根据本公开实施例的方法、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中一个流程或多个流程和/或方框图中一个方框或多个方框中指定的功能。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。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (11)

1.一种区分信息流类型的上行带宽的分配方法，包括：

获取在第一时间段内多个光网络单元发送到光线路终端的多种类型的信息流的数据包的信息年龄；

根据所述信息年龄，按照所述多种类型信息流的不同信息年龄阈值区间要求，为所述多个光网络单元在所述第一时间段后的第二时间段分配上行带宽。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述信息年龄、以及每个光网络单元上每种类型的信息流的数据队列长度，按照所述多种类型的信息流的不同信息年龄阈值区间要求，为所述多个光网络单元分配上行带宽。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，针对每种类型的信息流，按照以下策略，为所述多个光网络单元分配上行带宽：

第一策略：所述第二时间段内的该信息流的数据包的信息年龄符合对应的阈值区间要求；

第二策略：所述第二时间段内的该信息流的数据包的信息年龄，与所述第一时间段内该信息流的数据包的信息年龄正相关，与该信息流在对应光网络单元的数据队列长度正相关，与计划分配给该信息流在所述第二时间段内的上行带宽负相关；

第三策略：所述第二时间段内计划分配给所有信息流的上行带宽的总和小于或等于所述光线路终端可供分配的最大上行带宽。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，无源光网络的上行帧的DBRu字段携带每种类型的信息流的数据队列长度。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，所述多种类型根据所述数据包中的业务等级和业务类型确定。

6.一种区分信息流类型的上行带宽的分配装置，包括：

获取模块，被配置为获取在第一时间段内多个光网络单元发送到光线路终端的多种类型的信息流的数据包的信息年龄；

分配模块，被配置为根据所述信息年龄，按照所述多种类型信息流的不同信息年龄阈值区间要求，为所述多个光网络单元在所述第一时间段后的第二时间段分配上行带宽。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述分配模块被配置为根据所述信息年龄、以及每个光网络单元上每种类型的信息流的数据队列长度，按照所述多种类型的信息流的不同信息年龄阈值区间要求，为所述多个光网络单元分配上行带宽。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述分配模块被配置为针对每种类型的信息流，按照以下策略，为所述多个光网络单元分配上行带宽：

第一策略：所述第二时间段内的该信息流的数据包的信息年龄符合对应的阈值区间要求；

第二策略：所述第二时间段内的该信息流的数据包的信息年龄，与所述第一时间段内该信息流的数据包的信息年龄正相关，与该信息流在对应光网络单元的数据队列长度正相关，与计划分配给该信息流在所述第二时间段内的上行带宽负相关；

第三策略：所述第二时间段内计划分配给所有信息流的上行带宽的总和小于或等于所述光线路终端可供分配的最大上行带宽。

9.一种区分信息流类型的上行带宽的分配装置，包括：

存储器；以及

耦接至所述存储器的处理器，被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行权利要求1-5任意一项所述的方法。

10.一种无源光网络系统，其特征在于，包括：

光线路终端，包括权利要求6-9任意一项所述的装置；以及

所述多个光网络单元。

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1-5任意一项所述的方法。