一种OFDMA-PON动态带宽分配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种OFDMA-PON动态带宽分配方法，属于无源光网络系统技术领域。本发明专利技术在GPON系统传输汇聚层的帧结构及动态带宽分配的实现方法上进行了改进，提出了一种OFDMA-PON动态带宽分配方法。本发明专利技术装置简单，鲁棒性强，能够对GPON系统中底层MAC协议的带宽进行自适应动态分配，具有较强的工程应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无源光网络系统
，具体的涉及一种0FDMA-P0N动态带宽分配 方法。
技术介绍
GP0N标准的制订和提出，标志着向全光网又迈进了一步。通过GP0N系统，既可以 传输ATM(高速分组交换技术）信元，也可以传输基于分组的信元流。GP0N致力于提供更 高的数据传输效率和业务服务等级（QoS)，而这些都是有效支持多媒体业务所必须的。ITU 国际电信联盟建议明确了物理媒质层和传输汇聚层的基本要求，与MAC协议最相关的部分 是该建议明确了信息流的帧格式、开销字节的安排以及物理层维护着信元的分配。但是对 于MAC协议中最关键的带宽分配方法没有做出规定，因此对MAC协议带宽分配算法的研宄 具有现实意义。 分组网络中，由于各种业务对业务质量的要求不尽相同，有的业务类型对时延很 敏感（如话音），有的则只对信元丢失率敏感（如FTP或e-mail)，若将不同类型业务不加 区别地对待，会导致QoS的恶化，甚至会造成信元丢失。吉比特无源光网络（GP0N)带宽分 配的公平性降低网络的传输延时，并提高了带宽利用率。在GP0N系统中，能够有效的实现 底层MAC协议带宽分配的装置及方法，成为了一种新的技术需求。 针对以上缺点，本专利技术在GP0N系统传输汇聚层的帧结构及动态带宽分配的实现 方法上进行了改进，提出了一种0FDMA-P0N动态带宽分配方法。本专利技术装置简单，鲁棒性 强，能够对GP0N系统中底层MAC协议的带宽进行自适应动态分配，具有较强的工程应用价 值。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种0FDMA-P0N动态带宽分配方 法。 根据本专利技术的一个方面，提供了一种0FDMA-P0N动态带宽分配方法，所述装置包 括带宽请求单元、带宽管理单元和带宽执行单元。 优选的，所述的带宽请求单元根据三网合一需求，形成0NU带宽需求矩阵R。 进一步的，所述的带宽请求单元中三网合一包括电信网、广播电视网和互联网。 进一步的，所述的带宽需求矩阵R是以数据帧为基本时间统计单位，将0NU中各队 列的长度转换为字节数或以53字节为单位的信元数，构成带宽需求矩阵R。 优选的，所述的0NU是光网络单元，包括A、B、C、D四类等级业务，所述的带宽需求 矩阵R中的元素氏,」（1彡i彡N，1彡j彡4)是ON%中第j个队列累计带宽需求，N代表光 网络单元的统计值，N是正整数，且N的最大值为128。 进一步的，所述的A、B、C、D四类等级业务中，根据各队列业务对实时性要求的高 低确定各队列轮询的优先级顺序，从高到低排列，依次为A等级业务、B等级业务、C等级业 务和D等级业务。 优选的，所述的带宽管理单元根据R矩阵进行动态带宽分配。 进一步的，所述的带宽管理单元中动态带宽分配，将每个数据帧中队列的发送授 100 权固定，为％(1彡j彡4)，其中满足=1GG，以数据帧为基本时间统计单位，将系统中 >=i 总的可分配带宽转换为字节数或以53字节为单位的信元数M。 进一步的，所述的信元数M是将可分配给ON%的带宽转换为字节数或以53字节 为单位的信元数，满」1，将可为ON%的各个队列分配的带宽转 换为字节数或以53字节为单位的信元数，满足^进一步分配带宽分 配矩阵。 进一步的，所述的带宽分配矩阵是将ON%每个等级业务队列的许可带宽转换为字 节数或以53字节为单位的信元数Gy，构成带宽分配矩阵，其中，满足Gi,j=minO^,」，Mi, (1<i<N，j< 4)〇 优选的，所述的带宽执行单元执行最终数据、语音、视频等信息的传输。 根据本专利技术的另一个方面，提供了一种基于GP0N系统的动态带宽分配方法，所述 方法包括如下步骤： 步骤S1 :在带宽分配时间的第1帧时间内估算系统总的可分配带宽为M，MAC协议 控制器轮询带宽需求矩阵R，1帧时间内总的带宽需求爻 步骤S2 :根据ON%的负载1计算为其分配的带宽吣=(Q' /Q)M; 步骤S3 :根据业务权值和步骤S2,可得分配给ONUi各业务队列的带宽 步骤S4 :根据步骤S2轮询的结果和步骤S3计算的结果，为(^仏的业务队列分配 带宽； 步骤S5 :为所有包含带宽请求的0NU分配带宽； 步骤S6 :更新带宽需求矩阵，计算剩余带宽M= ?，并判断是否回到步骤S1 ; /=1 步骤S7 :对带宽需求矩阵R进行更新，等待下一帧的分配。 优选的，所述步骤S3中，所述的业务权值为权利要求5中数据帧队列的发送授权 权值Wj(1彡j彡4)。 可选的，所述步骤S4中，0叫业务队列中分配的带宽分为以下四种情况： 如果1^> 0,为0NU满A类业务分配带宽，并计算带宽剩余： Gia=min(RiA,Mia) Mj=Mi-Gia 如果Ri>2> 0,为ONU满B类业务分配带宽，并计算带宽剩余： Gi>2=min(Ri>2,Mi>2) Mi=Mi-Gi,2 如果Ri>3> 0,为ONU满C类业务分配带宽，并计算带宽剩余： Gi,3=min(Ri>3,Mi>3) Mi=MrGU3 如果Ri>4> 0,为ONU满D类业务分配带宽，并计算带宽剩余： Gi>4=min(Ri>4,Mi>4) Mi=Mi-Gij4 优选的，所述步骤S6中，经过初始带宽授权分配后，在出现剩余带宽的前提下，此 时没有发送许可的队列中会出现累积信元，为了提高带宽利用率，需要依照权利要求8中 步骤S1到S5,对剩余的上行带宽进行再次处理。 本专利技术提出的基于GP0N系统的动态带宽分配装置及方法，能够产生积极的有益 效果，具有以下三个方面的优点： (1)装置简单，鲁棒性强，能够对GP0N系统中底层MAC协议的带宽进行自适应动态 分配，具有较强的工程应用价值。 (2)带宽映射管理器实现逻辑功能由算法实现，完成带宽的动态分配，成本低廉， 方法高效。 (3)对于分组信元流的管理、维护以及健壮性而言，本专利技术提出的方法是非常有效 的。【附图说明】 图1显示了现有技术中GP0N系统的组成结构示意图； 图2显示了现有技术中GP0N系统MAC上行帧传输帧结构示意图； 图3显示了现有技术中GP0N系统MAC下行帧传输帧结构示意图； 图4显示了本专利技术优选实施例的分组数据在GP0N系统中传输帧结构示意图； 图5显示了本专利技术优选实施例的基于GP0N系统的动态带宽分配装置示意图； 图6显示了本专利技术优选实施例的基于GP0N系统的MAC控制器结构； 图7显示了本专利技术优选实施例的基于GP0N系统的动态带宽分配方法示意图； 图8显示了本专利技术优选实施例的基于GP0N系统的动态带宽分配方法流程图。【具体实施方式】 为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合【具体实施方式】并参 照附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发 明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本 专利技术的概念。 图1显示了现有技术中GP0N系统的组成结构示意图。 如图1所示，GP0N系统最主要的三部分包括位于局端的0LT(0pticalLine Terminal，光线路终端）、终端ONU(OpticalNe本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种OFDMA‑PON动态带宽分配方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤S1：在带宽分配时间的第1帧时间内估算系统总的可分配带宽为M，MAC协议控制器轮询带宽需求矩阵R，1帧时间内总的带宽需求为Q=Σi=1NΣj=14Ri,j;]]>步骤S2：根据ONUi的负载计算为其分配的带宽Mi＝(Q′/Q)M；步骤S3：根据业务权值和步骤S2，可得分配给ONUi各业务队列的带宽Mi,j=(Wj/Σj=14Wj)Mi;]]>步骤S4：根据步骤S2轮询的结果和步骤S3计算的结果，为ONUi的业务队列分配带宽；步骤S5：为所有包含带宽请求的ONU分配带宽；步骤S6：更新带宽需求矩阵，计算剩余带宽并判断是否回到步骤S1；步骤S7：对带宽需求矩阵R进行更新，等待下一帧的分配。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭澍，周权，
申请(专利权)人：北京蓝山科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11