一种GPON中动态带宽分配的改进算法制造技术

本发明专利技术公开了一种GPON中动态带宽分配的改进算法，该算法以自回归模型为基础预测下一时刻的网络需求值，并且用得到的带宽请求来修正该预测值，以修正值为下一阶段带宽授权的依据，采用状态报告+带宽预测的方式来分配带宽，用预测带宽修正了状态报告得到的带宽需求，减小因时延造成的误差；对non‑assured(非保证带宽)和best‑effort(尽力而为带宽)这两种动态分配的带宽，采用循环级联的方式分配，使它们尽量得到满足，当分配给它们的带宽超出它们的最大带宽限制时，又将多余的带宽收回，避免了带宽浪费。

【技术实现步骤摘要】
一种GPON中动态带宽分配的改进算法
本专利技术属于宽带接入技术中GPON(Gigabit-CapablePassiveOpticalNetwork，吉比特无源光网络)
，具体涉及一种GPON中动态带宽分配的改进算法。
技术介绍
电信网络主要由核心网、接入网和用户驻地网组成，接入网是连接核心网和用户的网络，被称为“最后一公里”或“最初一公里”。接入网技术的主流PON(PassiveOpticalNetwork，无源光网络)技术已经得到了大规模的部署，包括EPON和GPON技术得到了很大的发展，尤其是GPON技术已经占据了光纤接入技术的较大份额。一种有效的带宽分配机制在GPON系统中具有重要意义，它可以提高GPON的上行带宽利用率，减小网络时延，减少网络的抖动，为用户提供更好的服务，网络运营商能增加更多的用户来分享额外的带宽。带宽分配的方式主要有静态和动态两种。静态分配实现简单，但缺点较多，不能实现带宽的统计复用，带宽利用率低，在网络业务流量具有突发性时，会使整个网络负载很低，静态分配也可能会使某些ONU的某些时隙产生“溢出”的现象，导致分组传送延迟。为了有效支持多媒体业务，GPON致力于提供更高的数据传输效率和业务等级，因为为了提高带宽利用率，降低分组时延，在GPON中引入动态带宽分配机制是十分必要的。动态带宽分配(DBA，DynamicBandwidthAllocation)是一种在毫秒微秒的数量级下动态分配上行带宽的机制，它的带宽利用率高，能完成统计复用的TDMA。OLT(OpticalLineTerminal)根据即时的网络拥塞状况给每个ONU(OpticalNetworkUnit)逐个分配带宽，每周更新一次。但是标准的动态带宽分配算法存在两点不足：1、没有按照各T-CONT的实际需求分配带宽；2、状态报告的固有时延没有考虑。所以现有的动态带宽分配算法的效率不高。
技术实现思路
本专利技术针对GPON中标准动态带宽分配(DBA)算法的问题，以抬高GPON带宽利用率、降低GPON系统传输时延为目标，针对现有的标准DBA算法中的没有考虑各个T-CONT对实际带宽的需求以及GPON中存在固有时延的问题，改进优化了GPON标准中的DBA算法，提出了一种GPON中动态带宽分配的改进算法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种GPON中动态带宽分配的改进算法，包括以下步骤：第一步：为各个T-CONT分配固定带宽，这是静态带宽分配，完全满足各个T-CONT的要求；BF(i)＝Fix(i)BF(i)为第i个T-CONT固定带宽的获得带宽，Fix(i)表示第i个T-CONT需要分配的固定带宽；第二步：为各个T-CONT分配确定带宽，即在确定带宽上限的范围内尽可能的满足各个T-CONT的需求；BA＝min{R(i),Ass(i)}BA为确定带宽的获得带宽，min{}代表取最小值，R(i)表示第i个T-CONT的带宽需求，Ass(i)表示需要分配的确定带宽的上限值；第二步分配后，仍未使用的确定带宽为：BWunused表示仍未使用的确定带宽，为求和公式；然后更新带宽需求表：R(i)＝R(i)-BF(i)-BA(i)，BF(i)表示第i个T-CONT固定带宽的带宽需求；更新预测所得的带宽需求表：表示经过预测后第i个T-CONT的带宽；第三步：如果还有剩余带宽，即BWunused>0，就开始分配非确定带宽，在分配非确定带宽和尽力而为带宽时，需要把预测得到的需求和T-CONT汇报的需求做一次比较，如果差距过大，即认为预测得到的结果不准确，那么就用T-CONT汇报得到的带宽需求；如果二者的差距不大，即用预测得到的带宽需求替代T-CONT汇报得到的带宽需求。这里差距是否过大的依据是比较预测得到的带宽需求与T-CONT汇报得到的带宽需求之间的变化率ε：即，如果那么RD(i)＝R(i)，RD(i)表示第i个T-CONT在经过固定带宽和确定带宽分配后，在实际计算中的带宽需求；如果那么此时开始分配非确定带宽，若则按需分配：BNA(i)＝RD(i)注：BNA(i)表示第i个T-CONT非确定带宽的获得带宽；若则按照如下的方式分配：此时，还要考虑给各个T-CONT分配的非确定带宽是否超过了它的带宽上限MAX(i)，MAX(i)表示需要分配的最大带宽的上限值；如果在先前分配的非确定带宽BNA(i)，确定带宽BA(i)与固定带宽BF(i)的和大于带宽上限MAX(i)，即：BNA(i)＝MAX(i)-BF(i)-BA(i)如果在先前分配的非确定带宽BNA(i)，确定带宽BA(i)与固定带宽BF(i)的和不大于带宽上限MAX(i)，那么给该T-CONT分配的带宽即为BNA(i)本身；此时，当前的剩余带宽更新为：仍然没有被满足的带宽更新为：R(i)＝R(i)-BNA(i)第四步，如果剩余带宽BWunused>0就进入尽力而为带宽的分配过程，其分配方式和非确定带宽类似；先判断此时的带宽需求应该用预测值还是应该用T-CONT汇报的带宽，判断方式和第三步的判断方式类似：如果那么RL(i)＝R(i)注：RL(i)表示在经过非确定带宽分配后，在实际计算中的带宽需求；如果那么此时开始分配尽力而为带宽，若则按需分配：BBE(i)＝RL(i)注：BBE(i)表示第i个T-CONT尽力而为带宽的获得带宽；若则按照如下的方式分配：此时，还要考虑给各个T-CONT分配的尽力而为带宽是否超过了它的带宽上限MAX(i)。BBE(i)＝min{BBE(i),(MAX(i)-BF(i)-BA(i)-BNA(i))}即：如果在先前分配的尽力而为带宽BBE(i)，非确定带宽BNA(i)，确定带宽BA(i)与固定带宽BF(i)的和大于带宽上限MAX(i)，那么给该T-CONT分配的带宽不能超过带宽上限MAX(i)，即：BBE(i)＝MAX(i)-BF(i)-BA(i)-BNA(i)如果在先前分配的尽力而为带宽BBE(i)，非确定带宽BNA(i)，确定带宽BA(i)与固定带宽BF(i)的和不大于带宽上限MAX(i)，那么给该T-CONT分配的带宽即为BBE(i)本身。此时，将当前的剩余带宽更新为：仍未满足的带宽请求数更新为：RL(i)＝RL(i)-BBE(i)最后，如果BWunused＞0，即仍有剩余带宽，且非确定带宽或尽力而为带宽的请求未满足，则返回第三步，对非确定带宽和尽力而为进行循环分配，直到剩余带宽为0或者所有的带宽请求都已被满足，则退出循环。本专利技术的优点和有益效果为：1、采用状态报告+带宽预测的方式来分配带宽，用预测带宽修正了状态报告得到的带宽需求，减小因时延造成的误差；2、对non-assured和best-effort这两种动态分配的带宽，采用循环级联的方式分配，使它们尽量得到满足，当分配给它们的带宽超出它们的最大带宽限制时，又将多余的带宽收回，避免了带宽浪费；3、采用加权平均的算法对各个T-CONT进行队列调度，让状态平衡的T-CONT在保证自身业务有效传输的同时，能为突发流量的T-CONT挤出适当的带宽，从一定程度上缓解了后者的拥塞，防止整个GPON系统的抖动；具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合具体实施例进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种GPON中动态带宽分配的改进算法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：为各个T‑CONT分配固定带宽，这是静态带宽分配，完全满足各个T‑CONT的要求；BF(i)＝Fix(i)BF(i)为第i个T‑CONT固定带宽的获得带宽，Fix(i)表示第i个T‑CONT需要分配的固定带宽；第二步：为各个T‑CONT分配确定带宽，即在确定带宽上限的范围内尽可能的满足各个T‑CONT的需求；BA＝min{R(i),Ass(i)}BA为确定带宽的获得带宽，min{}代表取最小值，R(i)表示第i个T‑CONT的带宽需求，Ass(i)表示需要分配的确定带宽的上限值；第二步分配后，仍未使用的确定带宽为：

【技术特征摘要】
1.一种GPON中动态带宽分配的改进算法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：为各个T-CONT分配固定带宽，这是静态带宽分配，完全满足各个T-CONT的要求；BF(i)＝Fix(i)BF(i)为第i个T-CONT固定带宽的获得带宽，Fix(i)表示第i个T-CONT需要分配的固定带宽；第二步：为各个T-CONT分配确定带宽，即在确定带宽上限的范围内尽可能的满足各个T-CONT的需求；BA＝min{R(i),Ass(i)}BA为确定带宽的获得带宽，min{}代表取最小值，R(i)表示第i个T-CONT的带宽需求，Ass(i)表示需要分配的确定带宽的上限值；第二步分配后，仍未使用的确定带宽为：BWunused表示仍未使用的确定带宽，为求和公式；然后更新带宽需求表：R(i)＝R(i)-BF(i)-BA(i)，BF(i)表示第i个T-CONT固定带宽的带宽需求；更新预测所得的带宽需求表：表示经过预测后第i个T-CONT的带宽；第三步：如果还有剩余带宽，即BWunused>0，就开始分配非确定带宽，在分配非确定带宽和尽力而为带宽时，需要把预测得到的需求和T-CONT汇报的需求做一次比较，如果差距过大，即认为预测得到的结果不准确，那么就用T-CONT汇报得到的带宽需求；如果二者的差距不大，即用预测得到的带宽需求替代T-CONT汇报得到的带宽需求。这里差距是否过大的依据是比较预测得到的带宽需求与T-CONT汇报得到的带宽需求之间的变化率ε：即，如果那么RD(i)＝R(i)，RD(i)表示第i个T-CONT在经过固定带宽和确定带宽分配后，在实际计算中的带宽需求；如果那么此时开始分配非确定带宽，若则按需分配：BNA(i)＝RD(i)注：BNA(i)表示第i个T-CONT非确定带宽的获得带宽；若则按照如下的方式分配：此时，还要考虑给各个T-CONT分配的非确定带宽是否超过了它的带宽上限MAX(i)，MAX(i)表示需要分配的最大带宽的上限值；如果在先前分配的非确定带宽BNA(i)，确定带宽BA(i)与固定带...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈庆磊，
申请(专利权)人：天津市职业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12