專利名稱：以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)中自適應(yīng)保證服務(wù)質(zhì)量動(dòng)態(tài)帶寬分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)通信中的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)傳輸質(zhì)量保證。具體講，涉及以太無(wú)源光 網(wǎng)絡(luò)中自適應(yīng)保證服務(wù)質(zhì)量的動(dòng)態(tài)帶寬分配方法。
背景技術(shù)：
(1) 接入網(wǎng)和以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(EP0N)相關(guān)背景知識(shí)。 接入網(wǎng)中各種業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延或時(shí)延抖動(dòng)的要求不同，為滿足各自的需求，將業(yè)務(wù)劃分為不
同的優(yōu)先級(jí)， 一般對(duì)時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)要求較高的業(yè)務(wù)具有較高的優(yōu)先級(jí)。服務(wù)質(zhì)量(Q0S)保 證是指對(duì)所承載的不同優(yōu)先級(jí)業(yè)提供不同的服務(wù)，以滿足它們不同的要求。
EP0N中通過(guò)報(bào)告(REPORT)-授權(quán)(GATE)控制消息機(jī)制，在上行鏈路上實(shí)現(xiàn)多個(gè)光網(wǎng) 絡(luò)單元(0NU)的時(shí)分復(fù)用。對(duì)ONU的時(shí)隙分配有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種方式，其中動(dòng)態(tài)方式能夠更 好的提高系統(tǒng)性能(吞吐量，時(shí)延等)，為實(shí)際應(yīng)用中普遍采用的方式。
(2) 現(xiàn)有動(dòng)態(tài)帶寬分配(DBA)策略的相關(guān)背景。
現(xiàn)有的DBA策略普遍采用輪詢方式實(shí)現(xiàn)各0NU的時(shí)隙分配，根據(jù)輪詢周期是否固定分為 自適應(yīng)周期輪詢機(jī)制和固定周期輪詢機(jī)制[l]。自適應(yīng)周期輪詢機(jī)制的特點(diǎn)是周期長(zhǎng)度隨上行 負(fù)載量的變化而變化，輕載和中等負(fù)載時(shí)所承載業(yè)務(wù)的延時(shí)小，重載時(shí)帶寬利用率高；而固 定周期輪詢機(jī)制的特點(diǎn)是周期不隨上行負(fù)載量而改變，因而引起的時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)較固定， 適合承載對(duì)時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)敏感的業(yè)務(wù)。
(3) 現(xiàn)有DBA策略的不足。
自適應(yīng)周期輪詢機(jī)制，以IPACT算法[2]為例主要的不足在于①輪詢周期長(zhǎng)度不固定， 由此引起的時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)也不固定。②上行處于輕載時(shí)，輪詢周期縮短、頻率提高，GATE 消息占用的下行帶寬增加。針對(duì)這些問(wèn)題，又提出了一種剩余帶寬再分配機(jī)制[3]，其基本思 想是將輕載0NU的富余帶寬分配給重載0NU，以減小重載0NU業(yè)務(wù)的時(shí)延，增強(qiáng)系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì) 復(fù)用效率，但這種機(jī)制并沒(méi)有完全解決上述兩個(gè)問(wèn)題，同時(shí)由于引起了周期間空閑損失問(wèn)題 [4],降低了帶寬利用率。而固定周期輪詢機(jī)制，如CPFCT算法[1]，的主要缺點(diǎn)在于無(wú)論下 行是否輕載，上行業(yè)務(wù)的延時(shí)幾乎不變，即便上行輕載時(shí)也是如此，這樣額外增加了業(yè)務(wù)的 時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)，同時(shí)它也存在周期間空閑損失問(wèn)題。
另外，現(xiàn)有DBA策略普遍存在的一個(gè)問(wèn)題就是采用限制接入時(shí)，最大輪詢周期這一重要 參數(shù)的選擇具有隨意性，并沒(méi)有確切的現(xiàn)實(shí)依據(jù)，不能夠使系統(tǒng)的性能達(dá)到最佳。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對(duì)現(xiàn)有DBA機(jī)制存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是在保證系統(tǒng)承 諾的服務(wù)質(zhì)量(如實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的最大時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng))的前提下，根據(jù)系統(tǒng)上下行的負(fù)載量， S動(dòng)調(diào)整輪詢周期，使系統(tǒng)的性能(吞吐量，時(shí)延以及時(shí)延抖動(dòng))達(dá)到最佳。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，包括下列步驟-(一)根據(jù)以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)EP0N系統(tǒng)承諾能夠保證的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的最大時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)確定系統(tǒng)的最大輪詢周期；
(二) 根據(jù)系統(tǒng)的下行負(fù)載量確定最小輪詢周期；
(三) 對(duì)光網(wǎng)絡(luò)單元ONU的流量預(yù)測(cè)；
(四) 帶寬分配；其中，
(i)所述的最大輪詢周期 ;;=由以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)FP0N系統(tǒng)承諾能夠保證的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的
最大時(shí)延D,^和時(shí)延抖動(dòng)J,確定，且上述i;: =min(Dmax,./mj ;
(2)所述的最小輪詢周期7;:(w)由下行負(fù)載量i^，,。。/")確定，且上述口") = Wx(/K "G)/H—,("))
其中W是以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)EPON網(wǎng)絡(luò)中光網(wǎng)絡(luò)單元ONU的數(shù)目，/FG是最小幀間隔，包括64比特的前導(dǎo)碼及96比特的幀間隔， 一 是授權(quán)GATE幀的長(zhǎng)度，i 是以太無(wú)源光網(wǎng)
絡(luò)epon下行信道的容量，a。^^(")是第"個(gè)周期內(nèi)下行鏈路上的負(fù)載量，ci(")為對(duì)
應(yīng)此負(fù)載量的最小輪詢周期長(zhǎng)度；
其中，^w。。"(")-A/誦(")w(")，
其巾是光線路終端olt在第"個(gè)周期內(nèi)發(fā)送的下行數(shù)據(jù)量長(zhǎng)度，r(")是第"個(gè)周期的實(shí)際長(zhǎng)度；
(3)所述的對(duì)光網(wǎng)絡(luò)單元0NU進(jìn)行流量預(yù)測(cè)時(shí)，下一周期內(nèi)到達(dá)光網(wǎng)絡(luò)單元0NU的平均數(shù)據(jù)速率用上一周期內(nèi)光網(wǎng)絡(luò)單元0NU中數(shù)據(jù)的實(shí)際平均到達(dá)速率it(")來(lái)近似代替，進(jìn)而根
據(jù)光網(wǎng)絡(luò)單元0NU的等待時(shí)間7一,(w + l),預(yù)測(cè)下一周期內(nèi)等待期間到達(dá)光網(wǎng)絡(luò)單元ONU的數(shù)
據(jù)量長(zhǎng)度^ .(" + 1)，且上述
k")=[雖+1) + u"十1) - W(")]/乙""(")其中i (" + l)分別是同一光網(wǎng)絡(luò)單元ONU在第w和第j個(gè)周期內(nèi)報(bào)告的待
傳送的數(shù)據(jù)量長(zhǎng)度，化^(n + l)是光網(wǎng)絡(luò)單元ONU在第個(gè)周期內(nèi)發(fā)送到光線路終端OLT的數(shù)據(jù)量長(zhǎng)度，7;。,,(《)為連續(xù)兩次報(bào)告/ (/7 + 1)之間的時(shí)間間隔，k")是本周期內(nèi)該光網(wǎng)絡(luò)單元ONU的平均數(shù)據(jù)到達(dá)速率，且
",.("+ l) = A。v(")x^。,,(" + l)其中(")是上面得到的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU本周期內(nèi)平均數(shù)據(jù)到達(dá)速率的實(shí)際值，u" + l)是光網(wǎng)絡(luò)中.元ONU從發(fā)送完報(bào)告i (" + l)到分配的下一個(gè)時(shí)隙開始時(shí)刻之間的等待時(shí)間，"^(" + 1)是預(yù)測(cè)的等待期間光網(wǎng)絡(luò)單元ONU接收到的來(lái)自用戶的數(shù)據(jù)量；
(4)所述的帶寬分配時(shí)在光網(wǎng)絡(luò)單元ONU內(nèi)采用嚴(yán)格優(yōu)先級(jí)調(diào)度策略，同時(shí)分配給某個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元oat/,的實(shí)際窗口長(zhǎng)度g,(" + 1)由最大傳送窗口 5;max ，最小傳送窗口
5/"'"(m + 1)以及某個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元CWV,內(nèi)待發(fā)送的數(shù)據(jù)總量《'",m + 1)這些參數(shù)決定，其中上述
G, (" +1) = min(5;腦，max((11 (" +1)， f (" +1)))《■ = [C 単朋層>< w,
其中《皿是某個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元CWf/,在一個(gè)輪詢周期內(nèi)能夠獲得的最大傳送窗口長(zhǎng)度，r:是最大輪詢周期長(zhǎng)度，i 是以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)EPON上行信道容量，W是以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)EPON中光網(wǎng)絡(luò)單元ONU的數(shù)目，Zra是報(bào)告REPORT幀的長(zhǎng)度為512比特，;^是保護(hù)時(shí)間的長(zhǎng)度，w,是某個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元CWC/,的權(quán)重因子，且
《■ (" +1) = [O) x i - iVCL置鵬.+ ;w x 7 )] x w,
式中S,m'n(w + l)是某個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元6WC/,在第(n+l)個(gè)周期將獲得的最小傳送窗口長(zhǎng)度，K:(w)是根據(jù)第"個(gè)周期內(nèi)下行負(fù)載量確定的最小輪詢周期長(zhǎng)度，i 是以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)EPON上行信道容量，7V是以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)EPON中網(wǎng)絡(luò)單元ONU的數(shù)目，； 是報(bào)告REPORT幀的長(zhǎng)度為512比特，7;"是保護(hù)時(shí)間的長(zhǎng)度，w,是某個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元CWf/,的權(quán)重因子，
5'°'。' O +1) = +1) + D戸(w +1)其中i (" + l)是其在第(n+l)個(gè)周期中報(bào)告的待傳數(shù)據(jù)量，"^(" + l)是預(yù)測(cè)的等待期間到達(dá)的數(shù)據(jù)量，S""。、" + l)為該光網(wǎng)絡(luò)單元ONU下一輪詢周期總的待發(fā)送數(shù)據(jù)量。
本發(fā)明具有如下技術(shù)效果
(1) 根據(jù)最大時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)確定的最大輪詢周期，能夠保證系統(tǒng)在重載的情況下，也能夠保證實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量(最大時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng))，真正實(shí)現(xiàn)服務(wù)質(zhì)量保證。
(2) 根據(jù)下行負(fù)載量確定的最小輪詢周期能夠在保證高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量的前提下，最大限度地提高下行信道的吞吐量。并且能夠根據(jù)下行負(fù)載量的變化，實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整最
小輪詢周期？;;i，能夠在滿足下行信道吞吐量需求的情況下，采用盡可能短的輪詢周期，使
上行信道輕載時(shí)，業(yè)務(wù)的最大時(shí)延和最大時(shí)延抖動(dòng)盡可能小。
(3) 采用流量預(yù)測(cè)機(jī)制，能夠有效降低輕載或中等負(fù)載時(shí)，各優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的等待時(shí)間，降低它們的時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)；同時(shí)減少了后到的高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)搶占先到的低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的發(fā)送時(shí)隙的現(xiàn)象。
(4) 相比現(xiàn)有的各種基于自適應(yīng)周期機(jī)制的DBA策略，本策略對(duì)輪詢周期附加了一個(gè)
最小輪詢周期7^::的限制，使輪詢周期只能在與之間變化，減小了輪詢周期的波動(dòng)范圍，從而降低了對(duì)時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)敏感業(yè)務(wù)的影響。


圖1本發(fā)明自適應(yīng)保證服務(wù)質(zhì)量的動(dòng)態(tài)帶寬分配方法流程圖。圖2本發(fā)明ONU流量預(yù)測(cè)中等待期間到來(lái)的數(shù)據(jù)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一歩說(shuō)明本發(fā)明。
如圖1所示，本發(fā)明為以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)中自適應(yīng)保證服務(wù)質(zhì)量的動(dòng)態(tài)帶寬分配方法，其具體實(shí)施方式
為
1、光線路終端(0LT)正常工作后，啟動(dòng)動(dòng)態(tài)帶寬分配(DBA)算法，并初始化一些參數(shù)，如系統(tǒng)承諾能夠保證的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的最大時(shí)延Aw和時(shí)延抖動(dòng)J,以及各ONU的權(quán)重因子^等固定參數(shù)(可以通過(guò)系統(tǒng)的人機(jī)交互接口對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行配置)，和上一周期下行方向的負(fù)載量報(bào)告的數(shù)據(jù)量/ (")等可變參數(shù)(不妨初始化為0，因?yàn)檫@些參數(shù)將隨
著系統(tǒng)運(yùn)行而不斷自動(dòng)調(diào)整，初始值的選擇不會(huì)影響系統(tǒng)性能)。
2、根據(jù)EP0N系統(tǒng)承諾能夠保證的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的最大時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)確定系統(tǒng)的最大輪詢周期
其中，人 是epon系統(tǒng)承諾能夠保證的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的最大時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)，re;=是系
統(tǒng)的最大輪詢周期長(zhǎng)度。這樣在ONU內(nèi)釆用嚴(yán)格優(yōu)先級(jí)調(diào)度的情況下，能夠保證在重載情況
下，實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)也基本保持在系統(tǒng)承諾的范圍內(nèi)，服務(wù)質(zhì)量能夠得到很好的保證。有了最大輪詢周期7;:和各onu的權(quán)重因子w,(由各onu與服務(wù)提供商之間的服務(wù)等
級(jí)協(xié)定確定)，每個(gè)ONU在一個(gè)周期內(nèi)能夠獲得的最大傳送窗口長(zhǎng)度便能夠確定
『=『単孤證x力]x w,
其中srv是ow,在一個(gè)輪詢周期內(nèi)能夠獲得的最大傳送窗口長(zhǎng)度，是最大輪詢周期
長(zhǎng)度，W是EPON上行信道容量，w是EPON中ONU的數(shù)目，丄,，7.是報(bào)告(REPORT)幀的長(zhǎng)度(512比特)，；"是保護(hù)時(shí)間的長(zhǎng)度，vv,是ow,的權(quán)重因子。
3、本發(fā)明中的動(dòng)態(tài)帶寬分配方法仍然采用自適應(yīng)周期輪詢機(jī)制。由于自適應(yīng)周期輪詢機(jī)制存在上行輕載時(shí)對(duì)下行帶寬占用量大的固有缺陷，木策略根據(jù)系統(tǒng)的下行負(fù)載量，設(shè)定一個(gè)最小輪詢周期7;:，以此限制輪詢頻率，進(jìn)而限制對(duì)下行帶寬的占用。
設(shè)某一輪詢周期結(jié)束時(shí)，測(cè)得系統(tǒng)的下行負(fù)載量為^。^^(")(單位bps)，那么GATE消息能夠占用并且不影響下行鏈路吞吐量的最大帶寬為() (i 為下行信道的最
大傳輸速率)，進(jìn)-歩我們能夠得到對(duì)應(yīng)該最大可占用帶寬的最小輪詢周期7;;("):
CWx(術(shù)4)/(/ -U其中w是EPON網(wǎng)絡(luò)巾ONU的數(shù)目，/FG是最小幀間隔(包括64比特的甜導(dǎo)碼及96
比特的幀間隔)，^.是授權(quán)(GATE)幀的長(zhǎng)度，i 是EPON下行信道的容量，A一jw)是第w個(gè)周期內(nèi)下行鏈路上的負(fù)載量，7;=(")為對(duì)應(yīng)此負(fù)載量的最小輪詢周期長(zhǎng)度。注意到因
7為有最大輪詢周的限制，c::(w)若大于7;"^，則其值只能為？;。
只要第"個(gè)周期的實(shí)際長(zhǎng)度不小于7;;(")，則發(fā)送GATE消息占有的帶寬不會(huì)影響下行鏈路的吞吐量?；谶@一考慮，本發(fā)明的動(dòng)態(tài)帶寬算法引入最小分配窗口B,'皿(w + l)這一參數(shù)，第(n+l)個(gè)周期內(nèi)，實(shí)際分配給6Wt/,的窗口長(zhǎng)度將不會(huì)小于5;^(w + l)，其中
W ("+1)=(") x - 7v(丄腳。虹+7;,w ")] x w,式中fi,'"'n(" + l)是OW,在第(n+l)個(gè)周期能夠獲得的最小傳送窗口長(zhǎng)度，r::(")是根
據(jù)第n個(gè)周期內(nèi)下行負(fù)載量確定的最小輪詢周期長(zhǎng)度，i 是EPON上行信道容量，W是EPON中ONU的數(shù)目，Z鵬,是報(bào)告(REPORT)幀的長(zhǎng)度(512比特)，；^是保護(hù)時(shí)間的長(zhǎng)度，w,是OV",的權(quán)重因子。這樣就保證了下一輪詢周期的實(shí)際長(zhǎng)度不會(huì)低于由上一周期下行負(fù)載量確定的最小周期長(zhǎng)度。同時(shí)由于相鄰兩個(gè)周期的時(shí)間間隔非常短(2ms左右)，可近似認(rèn)為在這段時(shí)間內(nèi)下行負(fù)載量保持穩(wěn)定，進(jìn)而可以認(rèn)為按這種方法確定的下一輪詢周期的長(zhǎng)度不會(huì)對(duì)該周期內(nèi)下行吞吐量產(chǎn)生影響。
4、完成以上工作后，OLT等待接收來(lái)自O(shè)NU的報(bào)告(REPORT)消息。每收到一個(gè)ONU的報(bào)告消息,就記錄下該ONU報(bào)告的待發(fā)送數(shù)據(jù)量長(zhǎng)度i (" + l)，同時(shí)結(jié)合其上一周期報(bào)告的數(shù)
據(jù)量長(zhǎng)度i (w)，以及本周期內(nèi)該ONU傳送到OLT的的數(shù)據(jù)量長(zhǎng)度D、^(" + l)，可以對(duì)本周期內(nèi)該ONU中的平均數(shù)據(jù)到達(dá)速率進(jìn)行估計(jì)，如圖2所示
l (")=[雖+1) + dw ("+1) - i (")]/r卿,(")
其中/ ("),/ (" + l)分別是同一ONU在第n和第6i+^M個(gè)周期內(nèi)報(bào)告的待傳送的數(shù)據(jù)量長(zhǎng)度，"w(" +1)是ONU在第6z+7 J個(gè)周期內(nèi)發(fā)送到光線路終端(OLT)的數(shù)據(jù)量長(zhǎng)度，r，, (w)為連續(xù)兩次報(bào)告A (" + l)之間的時(shí)間間隔，i 。"")是本周期內(nèi)該ONU的平均數(shù)據(jù)到達(dá)速率。
在帶寬允許的情況下，對(duì)等待期間到達(dá)的沒(méi)有包含在REPORT消息中的數(shù)據(jù)分配額外的時(shí)隙窗口 (帶寬)，可以有效減少它們的等待時(shí)間。同時(shí)因?yàn)镋PON中，相鄰兩個(gè)輪詢周期之間的間隔較小(約2ms)，可以認(rèn)為在這較短的時(shí)間內(nèi)，ONU中的平均數(shù)據(jù)到達(dá)速率基本保持不變，進(jìn)而可以對(duì)該ONU下一周期內(nèi)等待期間可能到達(dá)數(shù)據(jù)量進(jìn)行預(yù)測(cè)
^V,(" + l) = W。v(")x^",,(" + 1)其中是上面得到的ONU本周期內(nèi)平均數(shù)據(jù)到達(dá)速率，rw。,,(" + l)是ONU從發(fā)送
完報(bào)告i 0 + 1)到分配的下一個(gè)時(shí)隙丌始時(shí)刻之間的等待時(shí)間。^D^(" + l)是預(yù)測(cè)的等待期
間ONU接收到的來(lái)自用戶的數(shù)據(jù)量。
于是ONU中等待發(fā)送的總數(shù)據(jù)量(由報(bào)告的數(shù)據(jù)量和等待期間到達(dá)的數(shù)據(jù)量?jī)刹糠纸M
成)，可表示為
&。'。'(" + 1)=雖+ 1) + ￡)拜("+ 1)
其中J (" + l)是其在第(n+l)個(gè)周期中報(bào)告的待傳數(shù)據(jù)量，"^(" + l)是預(yù)測(cè)的等待
8期間到達(dá)的數(shù)據(jù)量，W乂w + l)為該ONU下一輪詢周期總的待發(fā)送數(shù)據(jù)量。
5、 有了最大傳送窗口s;^，最小傳送窗口^"'n(w+l)以及6Wt/,內(nèi)待發(fā)送的數(shù)據(jù)總量 《^( + 1)這些參數(shù)，下一周期內(nèi)，實(shí)際分配給OTW7,的窗口長(zhǎng)度G,(" + l)可表示為<formula>formula see original document page 9</formula> 接著OLT立即給<97Vfy,發(fā)送GATE消息，告訴其分配的窗口長(zhǎng)度為+1)。
6、 若所有的ONU都己分配了一遍發(fā)送窗口，則一個(gè)輪詢周期結(jié)束，否則回到4繼續(xù)等 待ONU報(bào)告消息的到來(lái)，如此循環(huán)，直到所有的ONU都已分配了發(fā)送窗口 。
7、 周期結(jié)束后，需要更新本周期內(nèi)下行負(fù)載量的值，為確定下一周期的最小周期長(zhǎng)度做 準(zhǔn)備。設(shè)本周期內(nèi)，OLT發(fā)送的下行數(shù)據(jù)量總長(zhǎng)度為Z^。，(")，本周期的實(shí)際長(zhǎng)度為r(")，
則下行負(fù)載量可表示為
<formula>formula see original document page 9</formula>
然后就轉(zhuǎn)入3，開始下一輪詢周期的工作，如此往復(fù)，便實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明所提出的EPON中自 適應(yīng)保證服務(wù)質(zhì)量的動(dòng)態(tài)帶寬分配。
(1) 本策略是基于在ONU內(nèi)采用嚴(yán)格優(yōu)先級(jí)調(diào)度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，為達(dá)到理想效果，實(shí)際實(shí)施時(shí)也 應(yīng)當(dāng)在0NU中釆用嚴(yán)格的優(yōu)先級(jí)調(diào)度機(jī)制。
(2) 本策略在根據(jù)最大時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)確定最大輪詢周期的過(guò)程中，假定每個(gè)0NU中緩存的 高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)都能在一個(gè)傳送時(shí)隙內(nèi)發(fā)送完，因此進(jìn)入ONU的高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的總帶寬，不能 大于0LT分配給該(mj的最大帶寬。
(3) 最小輪詢周期7;;將隨下行信道負(fù)載量的增大而增大，但為保證所承諾的服務(wù)質(zhì)量(最
人時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng))，r;;:還應(yīng)滿足 t;:s^;'。
本發(fā)明涉及文獻(xiàn)周行，秦曉衛(wèi)，徐佩霞。EPON系統(tǒng)中周期輪詢動(dòng)態(tài)帶寬分配算法的改進(jìn)。光通信技術(shù)， 2007年第8期。 G. Kramer and B.Mukherjee, "Interleaved polling with adaptive cycle time (IPACT): a dynamic bandwidth distribution scheme in an optical access network," Photon. Netw. Commun. 4(1)， 89—107 (2002).。 Yeon-Mo Yang and Byung-Ha Ahn. Supporting quality of service by using delta dynamic
bandwidth allocations in Ethernet passive optical networks. JOURNAL OF OPTICAL NETWORKING February 2005 / Vol. 4, No. 2 。 [4] J. Zheng. Efficient bandwidth allocation algorithm for Ethernet passive optical networks, IEE Proceedings Communications 153 (3) (2006) 464 - 468。
權(quán)利要求
1、一種以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)中自適應(yīng)保證服務(wù)質(zhì)量的動(dòng)態(tài)帶寬分配方法，其特征是，包括下列步驟(一)根據(jù)以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)EPON系統(tǒng)承諾能夠保證的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的最大時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)確定系統(tǒng)的最大輪詢周期；(二)根據(jù)系統(tǒng)的下行負(fù)載量確定最小輪詢周期；(三)對(duì)光網(wǎng)絡(luò)單元ONU的流量預(yù)測(cè)；(四)帶寬分配。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自適應(yīng)保證服務(wù)質(zhì)量的動(dòng)態(tài)帶寬分配方法，其特征在于(1)最大輪詢周期7X^由以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)EP0N系統(tǒng)承諾能夠保證的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的最大時(shí)延 A^和時(shí)延抖動(dòng)^ax確定，且上述C :min(i^,U ;(2)最小輪詢周期z;:w由下行負(fù)載量i^^(")確定，且上述口") = A^(術(shù)4)/(/ —U 其中W是以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)EPON網(wǎng)絡(luò)中光網(wǎng)絡(luò)單元ONU的數(shù)目，/FG是最小幀間隔， 包括64比特的前導(dǎo)碼及96比特的幀間隔，丄(;是授權(quán)GATE幀的長(zhǎng)度，是以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)EPON下行信道的容量，T^^。。/w)是第n個(gè)周期內(nèi)下行鏈路上的負(fù)載量，7;:(w)為對(duì)應(yīng)此 負(fù)載量的最小輪詢周期長(zhǎng)度；其中，^ww("卜化，(")廳(")，其中D^(")是光線路終端OLT在第"個(gè)周期內(nèi)發(fā)送的下行數(shù)據(jù)量長(zhǎng)度，是第" 個(gè)周期的實(shí)際長(zhǎng)度；(3)對(duì)光網(wǎng)絡(luò)單元0NU進(jìn)行流量預(yù)測(cè)時(shí)，下一周期內(nèi)到達(dá)光網(wǎng)絡(luò)單元0NU的平均數(shù)據(jù)速率 用上一周期內(nèi)光網(wǎng)絡(luò)單元0MJ中數(shù)據(jù)的實(shí)際平均到達(dá)速率K")來(lái)近似代替，進(jìn)而根據(jù)光網(wǎng)絡(luò)單元0NU的等待時(shí)間7_> + 1)，預(yù)測(cè)下一周期內(nèi)等待期間到達(dá)光網(wǎng)絡(luò)單元0NU的數(shù)據(jù)量長(zhǎng) 度D戸("+ 1)，且上述l (") = +1) + A" (" +1) _ W(")]/乙,(") 其中i (w)，J (" + l)分別是同一光網(wǎng)絡(luò)單元ONU在第"和第個(gè)周期內(nèi)報(bào)告的待傳送的數(shù)據(jù)量長(zhǎng)度，D^(" + 1)是光網(wǎng)絡(luò)單元0NU在第個(gè)周期內(nèi)發(fā)送到光線路終端 OLT的數(shù)據(jù)量長(zhǎng)度，r，,(")為連續(xù)兩次報(bào)告i (")，i (w + l)之間的時(shí)間間隔，K")是本周 期內(nèi)該光網(wǎng)絡(luò)單元ONU的平均數(shù)據(jù)到達(dá)速率，且"戸("+ l)二&v(")xr聰,("+ l) 其中&v(w)是上面得到的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU本周期內(nèi)平均數(shù)據(jù)到達(dá)速率的實(shí)際值， 7_,(/7 + 1)是光網(wǎng)絡(luò)單元ONU從發(fā)送完報(bào)告i (n + l)到分配的下一個(gè)時(shí)隙丌始時(shí)刻之間的等待時(shí)間，D^(w + l)是預(yù)測(cè)的等待期間光網(wǎng)絡(luò)單元ONU接收到的來(lái)自用戶的數(shù)據(jù)量；(4)帶寬分配時(shí)在光網(wǎng)絡(luò)單元ONU內(nèi)采用嚴(yán)格優(yōu)先級(jí)調(diào)度策略，同時(shí)分配給某個(gè)光 網(wǎng)絡(luò)單元CW[/,的實(shí)際窗口長(zhǎng)度G,(" + 1)由最大傳送窗口 ，最小傳送窗口 ^ n(" + l)以及 某個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元CWt/,內(nèi)待發(fā)送的數(shù)據(jù)總量W(w + 1)這些參數(shù)決定，其中上述G, (" +1) = min(《加x， max(《加'("+1)，《'"("+1)))A隨=[口 w -単朋層+x w,其中5;^是某個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元oat/,在一個(gè)輪詢周期內(nèi)能夠獲得的最大傳送窗口長(zhǎng)度，是最大輪詢周期長(zhǎng)度，i 是以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)EPON上行信道容量，iV是以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)EPON 中光網(wǎng)絡(luò)單元ONU的數(shù)目，4 是報(bào)告REPORT幀的長(zhǎng)度為512比特，T^^是保護(hù)時(shí)間 的長(zhǎng)度，w,是某個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元OiW7,的權(quán)重因子，且《■ (" +1) = (") x i - W(Z處歷r + ;,。w x W] x w, 式中《n'n(" + l)是某個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元CWC/,在第(n+l)個(gè)周期將獲得的最小傳送窗口長(zhǎng)度， 7;:(")是根據(jù)第《個(gè)周期內(nèi)下行負(fù)載量確定的最小輪詢周期長(zhǎng)度，i 是以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò) EPON上行信道容量，W是以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)EPON中網(wǎng)絡(luò)單元ONU的數(shù)目，i^w,是報(bào)告 REPORT幀的長(zhǎng)度為512比特，T^^是保護(hù)時(shí)間的長(zhǎng)度，w,是某個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元OW,的權(quán)重 因子，f(" + l) = i (" + l) + Dpre(" + l) 其中i (w + l)是其在第(n+l)個(gè)周期中報(bào)告的待傳數(shù)據(jù)量，"^(" + l)是預(yù)測(cè)的等待期 間到達(dá)的數(shù)據(jù)量，萬(wàn)'自'("+ l)為該光網(wǎng)絡(luò)單元ONU下一輪詢周期總的待發(fā)送數(shù)據(jù)量。
全文摘要
本發(fā)明涉及以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)通信中的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)傳輸質(zhì)量保證，尤其涉及以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)中自適應(yīng)保證服務(wù)質(zhì)量的動(dòng)態(tài)帶寬分配方法。為本發(fā)明采用的技術(shù)方案是在保證系統(tǒng)承諾的服務(wù)質(zhì)量的前提下，諸如如實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的最大時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)，根據(jù)系統(tǒng)上下行的負(fù)載量，自動(dòng)調(diào)整輪詢周期，使系統(tǒng)的性能包括吞吐量、時(shí)延以及時(shí)延抖動(dòng)達(dá)到最佳。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，包括下列步驟(一)根據(jù)以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)EPON系統(tǒng)承諾能夠保證的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的最大時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)確定系統(tǒng)的最大輪詢周期；(二)根據(jù)系統(tǒng)的下行負(fù)載量確定最小輪詢周期；(三)對(duì)光網(wǎng)絡(luò)單元ONU的流量預(yù)測(cè)；(四)帶寬分配；本發(fā)明主要用于以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)通信。
文檔編號(hào)H04L12/56GK101667962SQ20091007080
公開日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月14日
發(fā)明者付曉梅, 張宏偉, 蘇毅珊, 權(quán) 郭 申請(qǐng)人:天津大學(xué)