光接入网带宽动态分配的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种光接入网中带宽动态分配的方法和装置，克服现有TDM-PON动态带宽分配机制中的实时性差、且只局限在单个OLT内部的缺点，提出了一种面向光接入网全局的集中式灵活带宽动态分配方法和装置。本发明专利技术的装置由控制层和被管理设备组成，其中控制层包括通信代理模块、带宽资源分析模块、策略决策模块。本发明专利技术带宽动态分配的方法，循环监测网络流量，如果存在网络繁忙热点，则执行带宽动态分配机制。带宽动态分配机制包括带宽动态优化机制和带宽动态恢复机制。本发明专利技术与现有技术相比，进行循环检测并采取了全网联合动态带宽调度技术措施，使得光接入网带宽资源管理智能化，极大提高了带宽利用率，节省了接入网运营成本，提高了接入网用户体验。

【技术实现步骤摘要】
光接入网带宽动态分配的方法和装置
本专利技术涉及一种光接入网中带宽动态分配的方法和装置，尤其涉及时分复用的无源光网络中的多个光线路终端相结合的集中式灵活带宽动态分配方法与装置。
技术介绍
随着“三网融合”的持续推进和FTTx的迅猛发展，超大带宽灵活分配是光接入网发展的必然趋势，同时对光接入网智能化管理提出了更高要求。如何通过对接入网智能控制来提高资源利用率，对实现光接入网全面普及意义重大。光接入网在上行方向是一个多点到点的拓扑结构，在时分复用的无源光网络（TDM-PON）中上行信道采用时分复用（TDM）方式实现带宽资源共享，TDM-PON系统采用动态带宽分配机制（DBA）来提高系统上行带宽利用率以及保证公平性和服务质量（QoS），动态带宽分配机制可以实现单个光线路终端（OLT）与光网络单元（ONU）之间的带宽灵活高效分配。ONU向OLT发送带宽请求，说明需要发送的数据量，OLT处理来自所有ONU的带宽请求，并根据这些请求和预先制定的策略发送授权消息给各个ONU。ONU接收来自OLT的授权信息，根据窗口大小发送数据，另外为了保证ONU之间的公平性，避免数据量过大的ONU长时间的独占整个带宽，OLT限制了ONU传输窗口的大小。动态带宽分配机制根据终端的带宽需求以及预先制定的策略实现了光接入网局部带宽灵活配置。然而这种OLT内部的动态带宽分配机制并不能满足整个光接入网带宽灵活配置需求。一方面，传统的动态带宽分配机制依赖人工预先制定的参数策略，只能实现一定范围内的灵活性，实时性差，无法动态满足终端带宽需求；另一方面，传统的动态带宽分配机制只局限在单个OLT内部，缺乏多个OLT之间的带宽灵活配置，当同一个PON内部多个ONU带宽需求都增加时，传统的动态带宽分配机制由于OLT总上行带宽限制无法满足高带宽需求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有TDM-PON动态带宽分配机制中的实时性差、且只局限在单个OLT内部的缺点，提出了一种面向光接入网全局的集中式灵活带宽动态分配方法和装置。本专利技术所述光接入网中带宽动态分配的装置由控制层和被管理设备（包括OLT和与之相连的城域汇聚层设备SR/BRAS），其中控制层包括通信代理模块、带宽资源分析模块、策略决策模块，带宽资源分析模块收集底层设备的实时流量信息并进行分析，将分析出的全网流量情况发送给策略决策模块，策略决策模块根据全网流量分布情况以及全网带宽分配情况制定带宽优化策略，通信代理模块负责协议解析、与被管理设备进行通信等，控制层与被管理设备之间的信息流是双向的，被管理设备向控制层上报流量状态信息，控制层向被管理设备下发带宽优化策略。本专利技术所述光接入网带宽动态分配的方法如下：第1步：初始化。分配所有设备的初始带宽，初始带宽值是带宽分配公平性的保证。第2步：监测网络流量。如果存在网络繁忙热点，则执行带宽动态分配机制。带宽动态分配机制包括带宽动态优化机制和带宽动态恢复机制。带宽动态优化机制涉及第3步和第4步。有三种方案：只包含第3步；只包含第4步；包含第3步和第4步。第3步：执行OLT内部带宽优化策略。优化同一OLT下各个ONU之间的带宽资源分配。第4步：执行多OLT联合带宽优化策略。优化同一城域网接入交换机下各个OLT之间的带宽资源分配。如果带宽优化机制无法满足繁忙热点带宽需求，则执行带宽恢复机制。带宽恢复机制涉及第5步和第6步。与前述带宽动态优化机制相对应，有三种方案：只包含第5步；只包含第6步；包含第5步和第6步。第5步：执行OLT内部带宽恢复策略。通过调整OLT内部带宽资源分配，将繁忙热点的带宽分配值在初始带宽值内强制恢复，以保证带宽分配的公平性。第6步：执行多OLT联合带宽恢复策略。通过调整多个OLT之间带宽资源分配，将繁忙热点的带宽分配值在初始带宽值内强制恢复，以保证带宽分配的公平性。第7步：按照第3～6步所确定的带宽值更新设备的分配带宽，然后回到第2步。采用本专利技术所述方法和装置，与现有技术相比，引入了多OLT联合带宽调整，并进行循环检测和调整。由于采取了全网联合动态带宽调度技术措施，使得光接入网带宽资源管理智能化，极大提高了带宽利用率，节省了接入网运营成本，提高了接入网用户体验。附图说明图1是传统光接入网网络管理架构。图2是光接入网中带宽动态分配的装置。图3是光接入网中以设备为直接管理对象的带宽动态分配的装置。图4是光接入网中以分布式网管服务器为直接管理对象的带宽动态分配的装置。图5是对光接入网和与之相连的城域网汇聚层设备进行带宽动态分配的方法。图6是OLT内部带宽动态分配的方法。图7是多OLT联合带宽动态分配的方法。具体实施方式图1是传统光接入网网络管理架构，包括OLT、每个OLT下连接的多个ONU、与OLT相连的城域网汇聚层设备（SR和BRAS）、网络管理系统等。传统的集中网管功能单一，仅能实现单向信息流，即收集网络拓扑等基本信息，不具备动态配置网络状态功能，而且传统网络管理架构是分布式的，城域网与接入网是独立的，这样就导致传统网络管理的局限性，无法面向整个接入网全局动态分配网络资源。图2是光接入网中带宽动态分配的装置，包括控制层和被管理设备，其中被管理设备包括OLT和与OLT直连的城域汇聚层设备（SR和BRAS），其中控制层又包括通信代理模块、带宽资源分析模块、策略决策模块。控制层集成在服务器中，与被管理设备的管理接口相连。控制层与被管理设备之间可以选择采用多种控制协议，例如SNMP协议、OpenFlow协议等。带宽资源分析模块收集底层设备的实时流量信息并进行分析，将分析出的全网流量情况发送给策略决策模块。策略决策模块根据全网流量分布情况以及全网带宽分配情况制定带宽优化策略。通信代理模块负责与被管理设备的通信、协议解析等。控制层与被管理设备之间的信息流是双向的：被管理设备向控制层上报流量状态信息，控制层向被管理设备下发带宽优化策略。所述控制层三个模块可以集成在单一控制器中，也可以分离组成控制集群。作为本专利技术体现相同构思的其它方案，通信代理模块也可以与现有的被管理设备集成，还可以与现有的分布式网管系统集成，可以适应不同的组网环境，并且屏蔽底层硬件信息，为上层控制单元提供抽象接口，实现复杂异构接入网络的统一控制与管理。本专利技术装置控制层收集全网网络实时状态信息，再将调整策略下发到对应的设备。通过轮询机制，实现网络资源动态分配，提高了资源利用率。解决了传统网络管理架构的局限性和实时性差的特点。本专利技术提出的光接入网中带宽动态分配的装置的管理对象可以是设备，也可以是网管服务器，前者网络结构简单，可靠性高。图3是光接入网中以设备为直接管理对象实现带宽动态分配的装置。本实施例中通信代理模块与被管理设备之间采用SNMP协议，此时接入网设备具有可识别SNMP协议的管理接口。针对支持其他协议（如OpenFlow协议）的接入网设备，则需要采用其他协议（如OpenFlow协议）的通信代理模块。实现控制层其它模块（带宽资源分析模块、策略决策模块）的一个方法是使用嵌入式软件；另一个方法是运用网络操作系统（NetworkOS），通过在该操作系统上开发应用软件来实现。网络操作系统提供统一的南、北向接口，南向接口与通信代理模块连接，通过通信代理模块与设备通信；网络操作系统为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现光接入网中带宽动态分配的装置，包括控制层和被管理设备（包括OLT和城域网汇聚层设备SR、BRAS），其特征在于，控制层包括通信代理模块、带宽资源分析模块、策略决策模块；带宽资源分析模块收集底层设备的实时流量信息并进行分析，将分析出的全网流量情况发送给策略决策模块；策略决策模块根据全网流量分布情况以及全网带宽分配情况制定带宽优化策略；通信代理模块包括消息解析转换、协议栈功能，与被管理设备进行通信；控制层与被管理设备之间的信息流是双向的，被管理设备向控制层上报流量状态信息，控制层向被管理设备下发带宽优化策略。

【技术特征摘要】
1.一种实现光接入网中带宽动态分配的装置，包括控制层和被管理设备，所述被管理设备包括OLT和与所述OLT直连的城域汇聚层设备，所述城域汇聚层设备包含SR和BRAS，其特征在于，控制层包括通信代理模块、带宽资源分析模块、策略决策模块；带宽资源分析模块收集底层设备的实时流量信息并进行分析，将分析出的全网流量情况发送给策略决策模块；策略决策模块根据全网流量分布情况以及全网带宽分配情况制定带宽优化策略；通信代理模块包括消息解析转换、协议栈功能，与被管理设备进行通信；控制层与被管理设备之间的信息流是双向的，被管理设备向控制层上报流量状态信息，控制层向被管理设备下发带宽优化策略。2.如权利要求1所述的实现光接入网中带宽动态分配的装置，其特征在于，还包括分布式网管服务器，所述分布式网管服务器包括接入网分布式网管服务器、城域网分布式网管服务器，通信代理模块通过网管服务器与被管理设备进行双向通信，控制层读取服务器端的网络状态数据库，通过分析和决策，下发带宽优化配置，再通过网管服务器更新被管理设备的网络配置，实现带宽动态调整，通信代理模块和网管服务器之间的通信接口，与网管客户端和网管服务器之间的通信接口使用的通信协议相同。3.如权利要求1所述的实现光接入网中带宽动态分配的装置，其特征在于，所述控制层通信代理模块与被管理的设备集成。4.如权利要求2所述的实现光接入网中带宽动态分配的装置，其特征在于，所述控制层的通信代理模块与网管服务器集成。5.如权利要求1～4任意一项所述的实现光接入网中带宽动态分配的装置，其特征在于，运用网络操作系统，在操作系统上用应用软件实现控制层的带宽资源分析模块、策略决策模块；网络操作系统提供统一的南、北向接口，南向接口与通信代理模块连接，北向接口用于实现应用层扩展。6.一种实现光接入网中带宽动态分配的方法，用于权利要求1～5所述装置，其特征在于，包括以下步骤：第1步：初始化，分配所有设备的初始带宽；第2步：监测网络流量，发现网络繁忙热点；第3步：执行OLT内部带宽优化策略，优化同一OLT下各个ONU之间的带宽资源分配；第4步：执行多OLT联合带宽优化策略，优化同一城域网接入交换机下各个OLT之间的带宽资源分配；第5步：执行OLT内部带宽恢复策略，通过调整OLT内部带宽资源分配，将繁忙热点的带宽分配值在初始带宽值范围内强制恢复，以保证带宽分配的公平性；第6步：执行多OLT联合带宽恢复策略，通过调整多个OLT之间带宽资源分配，将繁忙热点的带宽分配值在初始带宽值范围内强制恢复，以保证带宽分配的公平性；第7步：按照第3～6步所确定的带宽值更新设备的分配带宽，然后回到第2步；上述步骤中第2～6步之间的关系为：如果第2步发现网络繁忙热点，则执行带宽动态分配机制，包括带宽动态优化机制和带宽动态恢复机制；如果第2步未发现网络繁忙热点，则对网络流量进行循环检测；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杰，赵永利，吴家林，杨辉，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：