一种基于双轮询机制的多业务共存TDM-PON系统的调度方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于双轮询机制的多业务共存TDM

【技术实现步骤摘要】
一种基于双轮询机制的多业务共存TDM
‑
PON系统的调度方法


[0001]本专利技术属于光与无线融合接入
，具体涉及一种基于双轮询机制的多业务共存TDM
‑
PON系统的调度方法。

技术介绍

[0002]随着第五代移动通信系统(5G)的到来，移动数据流量的井喷式增长、各类新业务的出现、用户需求在数据速率、传输时延、可扩展性等方面的持续递增，这对现有的无线接入网络提出了新的挑战。为了减轻前传网络的带宽压力，在云无线接入网(Cloud Radio Access Network,C
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RAN)基带池化的基础上，不同的功能分割选项将前传网络重新划分基带处理单元(Base Band Unit,BBU)和射频拉远单元(Radio Remote Unit,RRU)的功能。5G的无线接入网从4G/LTE的BBU
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RRU两级结构演变成集中式单元(Centralized Unit,CU)、分布式单元(Distributed Unit,DU)、射频单元(Radio Unit,RU)的三级结构。然而，即使采用了功能分割的三级接入网结构，移动前传网络对于带宽的要求仍然很高。
[0003]由于移动前传网络对低时延和大带宽的需求，进而对于移动前传的传输网技术的要求也随之提高。在诸多候选方案中，时分复用无源光网络(Time Division Multiplexing Passive Optical Network,TDM
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PON)被认为是一种可行的无源解决方案。RRU通过共享TDM
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PON的光纤和网络设备，达到经济高效的成本效益。然而，传统TDM
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PON的上行传输需要有一个光网络单元(Optical Network Unit,ONU)端向光链路终端(Optical Link Terminal,OLT)端发送请求(Report)信号和OLT端给各个ONU授权(Grant)带宽信号的过程，因而传统的TDM
‑
PON系统的上行传输的动态带宽分配机制造成的时延大于毫秒级别，这对于未来5G甚至6G移动前传网络的时延需求是不可接受的。
[0004]为此，2014年日本NTT实验室提出一种面向无线和光融合的动态带宽分配(mobile Dynamic Bandwidth Allocation,mobile
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DBA)方案，与传统的动态带宽分配方案不同的是，mobile
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DBA方案在用户设备的上行链路数据传输之前处理BBU的调度信息，OLT使用处理后的信息提前进行带宽的分配计算。该方案将上行传输时延降低到传统DBA的约1/20。此外，TDM
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PON下行采用广播的方式向各光网络单元(Optical Network Unit,ONU)传输数据，上行采用时分多址的方式进行上行数据传输，每个ONU只在它被授权的时隙内进行数据发送。传统的TDM
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PON轮询传输机制使得特定ONU在此次数据传输以后必须要等待周期内的其他ONU完成传输才能开始下一周期的传输。若某个数据在周期的最后到达，则该数据需要其他所有ONU传输完才能得到发送，这会造成很长的排队时延。在5G中有三种主要的业务应用场景，分别是增强型移动带宽(enhanced Mobile BroadBand,eMBB)、大规模机器类通信(massive Machine Type Communication,mMTC)和超低时延高可靠通信(ultra
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Reliable and Low Latency Communication,uRLLC)，其中，uRLLC业务对时延要求非常高，端到端通信时延要达到毫秒级。而上述的传统TDM
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PON轮询传输机制存在的缺陷明显，无法满足uRLLC业务的时延需求。
[0005]本专利技术将基于TDM
‑
PON的轮询周期等长分块，提出双轮询机制，在传统的上行传输
调度机制的基础上，进一步提高uRLLC业务的优先级。试验结果表明，在双轮询机制下，uRLLC业务造成的时延将会比传统的单轮询机制小，同时，双轮询机制相比于单轮询机制更具有应对高负载网络条件的能力。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种基于双轮询机制的多业务共存TDM
‑
PON系统的调度方法。
[0007]为了实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种基于双轮询机制的多业务共存TDM
‑
PON系统的调度方法，包括以下步骤：
[0009]S1、用户端提前上报数据业务信息给集中式单元端及分布式单元端；
[0010]S2、集中式单元端及分布式单元端根据用户端上报的数据业务信息提前生成动态带宽分配决策信息，并将动态带宽分配决策信息传输给光链路终端；
[0011]S3、光链路终端通过动态带宽分配决策信息对TDM
‑
PON系统内的各个光网络单元进行带宽分配；
[0012]S4、对TDM
‑
PON传统的轮询周期进行等长分块；
[0013]S5、对各个光网络单元中每个轮询周期内到达的数据进行业务分类并进行优先级排序，uRLLC业务排在eMBB业务前面；其中，uRLLC业务和eMBB业务各自的数据根据到达光网络单元缓冲区的先后时间进行排序；
[0014]S6、基于单个轮询周期中进行二次轮询的双轮询机制，在多业务共存的TDM
‑
PON系统中对uRLLC业务进行第一次轮询，根据轮询顺序把各个光网络单元中的uRLLC数据轮询出来；
[0015]S7、对eMBB业务进行第二次轮询，根据轮询顺序把各个光网络单元中的eMBB数据轮询出来；
[0016]S8、对所有上行传输完毕的数据包进行上行时延计算。
[0017]作为优选方案，所述步骤S4中，等长分块的分块数量M取值为4到20范围内的偶数。
[0018]作为优选方案，所述步骤S4中，等长分块的分块数量从4依次增加至20，对应地，轮询周期长度T
cycle
取值不断减小。
[0019]作为优选方案，所述步骤S5中，每个光网络单元中uRLLC业务数据和eMBB业务数据根据泊松分布在每个轮询周期中到达。
[0020]作为优选方案，所述步骤S5具体包括：
[0021]在每个轮询周期内到达的业务数据，将会进入每个光网络单元的缓冲区等待发送；同时，每个光网络单元的缓冲区会对其内的数据进行优先级排序；
[0022]利用L＝{E1,E2,U1,E3,
…
,E
n
,U
m
}表示缓冲区内的根据泊松分布到达的数据队列，其中，U表示为uRLLC数据，E表示为eMBB数据，其各自的下标数字代表相应数据进入缓冲区的先后顺序；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双轮询机制的多业务共存TDM
‑
PON系统的调度方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、用户端提前上报数据业务信息给集中式单元端及分布式单元端；S2、集中式单元端及分布式单元端根据用户端上报的数据业务信息提前生成动态带宽分配决策信息，并将动态带宽分配决策信息传输给光链路终端；S3、光链路终端通过动态带宽分配决策信息对TDM
‑
PON系统内的各个光网络单元进行带宽分配；S4、对TDM
‑
PON传统的轮询周期进行等长分块；S5、对各个光网络单元中每个轮询周期内到达的数据进行业务分类并进行优先级排序，uRLLC业务排在eMBB业务前面；其中，uRLLC业务和eMBB业务各自的数据根据到达光网络单元缓冲区的先后时间进行排序；S6、基于单个轮询周期中进行二次轮询的双轮询机制，在多业务共存的TDM
‑
PON系统中对uRLLC业务进行第一次轮询，根据轮询顺序把各个光网络单元中的uRLLC数据轮询出来；S7、对eMBB业务进行第二次轮询，根据轮询顺序把各个光网络单元中的eMBB数据轮询出来；S8、对所有上行传输完毕的数据包进行上行时延计算。2.根据权利要求1所述的一种基于双轮询机制的多业务共存TDM
‑
PON系统的调度方法，其特征在于，所述步骤S4中，等长分块的分块数量M取值为4到20范围内的偶数。3.根据权利要求2所述的一种基于双轮询机制的多业务共存TDM
‑
PON系统的调度方法，其特征在于，所述步骤S4中，等长分块的分块数量从4依次增加至20，对应地，轮询周期长度T
cycle
取值不断减小。4.根据权利要求1所述的一种基于双轮询机制的多业务共存TDM
‑
PON系统的调度方法，其特征在于，所述步骤S5中，每个光网络单元中uRLLC业务数据和eMBB业务数据根据泊...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐志威，毕美华，胡志蕊，周雪芳，杨国伟，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：