一种带宽分配方法、系统和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种带宽分配方法、系统和装置。其方法部分主要包括：基于不同的业务流量需求，计算出对应业务的带宽；将不同种类的带宽按照计算顺序存入高优先级队列或低优先级队列；对所有带宽进行授权排布，并按照高优先级队列优先、低优先级队列尽力而为的原则将带宽授权排布在上行时间片中。本发明专利技术适用于低时延和大流量业务共存的应用场景，在保证低时延、低抖动的同时，还能提供高吞吐量的带宽应用。用。用。

【技术实现步骤摘要】
一种带宽分配方法、系统和装置


[0001]本专利技术涉及通信和信息处理
，特别是涉及一种带宽分配方法、系统和装置。

技术介绍

[0002]在通信领域，随着5G技术的逐渐普及，网络应用场景越来越复杂，尤其在工业应用领域，业务应用存在多样化和差异化，不同的终端对网络设备要求不同。根据这些工业应用对网络的需求，可以将工业网络典型业务场景大致分为四类：基于高清视频智能化应用、低时延控制类应用、设备能源管理类应用、融合通信综合承载类应用。
[0003]对于基于高清视频智能化应用场景：在工业园区/工厂部署高清摄像头，将采集到高清视频/图像实时回传到云端服务器，结合后台人工智能技术及智能检测系统，实现工业领域基于高清视频/图像的业务应用场景。其特点是高清视频/图像分辨率高，传输速率高，要满足无损、无卡顿、实时稳定回传及查看，需要通信网络具备上下行大带宽、低丢包率、高可靠特性。
[0004]对于低时延控制类应用场景：工业自动化生产过程中，通过PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)，变频器，伺服电机，工控机等工业控制设备，对机器臂、AGV小车(Automated Guided Vehicle，自动导引运输车/无人搬运车)、机床、行车等现场设备进行周期性自动化控制/远程控制，以及多个机器人之间的协同作业，降低人力成本提高作业效率，需要对控制指令进行上传下达，实现工业领域低时延控制类应用。其特点是控制类信号为小数据包、要求低时延、低抖动、高可靠性，端侧设备以PLC为主，多使用自动化设备厂家工业以太网私有协议，需要通信网络具备高可靠性、低时延低抖动、QOS(Quality of Service，服务质量)保障特性。
[0005]这些工业场景对网络要求严苛，有些场景存在多种终端接入同一张网络，需要进行统一承载调度的情况，这种情况下，既需要保障端到端精确到微妙级的准确时延，同时也会传输大量的数据。这种对网络性能差异化的需求，需要网络设备提供可保障的终端安全接入、灵活互操作架构、高可靠性、低时延抖动，低丢包率、上下行大带宽的按需服务。
[0006]在现有工业网络应用中，当不同需求的终端同时接入，既要为控制类信号下发低时延低抖动、低丢包率、高可靠性的带宽，又要为高传输率业务按需灵活下发大带宽。此时若使用固定带宽保障低时延，低抖动，那么带宽吞吐量和带宽利用率就会下降；若使用尽力而为带宽，就会导致低时延控制业务时延性能下降，无法满足生产需求。综上所述，传统带宽分配方式不能较好兼顾低时延和大带宽共存的需求。
[0007]鉴于此，如何克服现有技术所存在的缺陷，满足上述对网络性能差异化的需求问题，是本
待解决的难题。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供一种带宽分配方法、系统和装
置。由于低时延控制类业务其特点是数据包小，高传输率业务特点是数据包大，本专利技术采用在固定时间点给低时延控制业务下发带宽，且其时间片固定，剩余的时间片下发尽力而为带宽的方式，当上行剩余的时间片不足以存放尽力而为带宽时，将尽力而为带宽进行切割，在下一次的低时延带宽下发后，再下发上一次剩余的尽力而为带宽，保证每次的低时延控制业务时间片不被干扰。以此满足低时延控制业务获得确定性时延的需求，以及满足大流量业务能极大的利用上行带宽的目的。
[0009]本专利技术实施例采用如下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供了一种带宽分配方法，包括：
[0011]基于不同的业务流量需求，计算出对应业务的带宽；
[0012]将不同种类的带宽按照计算顺序存入高优先级队列或低优先级队列；
[0013]对所有带宽进行授权排布，并按照高优先级队列优先、低优先级队列尽力而为的原则将带宽授权排布在上行时间片中。
[0014]进一步的，所述基于不同的业务流量需求，计算出对应业务的带宽具体包括：
[0015]对于不同的业务，将其按照低时延控制业务和高传输率业务进行划分并分别对不同业务的流量需求按顺序命名；
[0016]根据不同业务的流量需求，结合当前上行总的带宽，计算出各个对应业务的带宽。
[0017]进一步的，所述将不同种类的带宽按照计算顺序存入高优先级队列或低优先级队列具体包括：
[0018]将低时延控制业务类的带宽按照计算顺序存入高优先级队列；
[0019]将高传输率业务类的带宽按照计算顺序存入低优先级队列。
[0020]进一步的，所述对所有带宽进行授权排布，并按照高优先级队列优先、低优先级队列尽力而为的原则将带宽授权排布在上行时间片中具体包括：
[0021]对高优先级队列的带宽进行授权，并将其按顺序排布在上行时间片的固定时间点处；
[0022]对低优先级队列的带宽进行授权，并将其按顺序排布在上行时间片的剩余时间片处。
[0023]进一步的，所述对低优先级队列的带宽进行授权，并将其按顺序排布在上行时间片的剩余时间片处时，若低优先级队列的带宽授权中有超过当前帧上行时间片边界的带宽授权，则将该带宽授权切割，将不超过当前帧上行时间片边界的部分带宽授权排布在当前帧，将超过当前帧上行时间片边界的剩余部分带宽授权存在剩余大带宽暂存队列，以在下一帧上行时间片中将该剩余部分带宽授权排布在高优先级队列的带宽授权后。
[0024]进一步的，所述对高优先级队列的带宽进行授权，并将其按顺序排布在上行时间片的固定时间点处时，若高优先级队列中的某个带宽授权所占有的时间片有剩余，则截取低优先级队列中某个带宽授权的一部分排在此剩余时间片处，低优先级队列中该带宽授权的剩余部分存在剩余大带宽暂存队列，以在高优先级队列的后续带宽授权排布完成后，对该剩余部分带宽授权进行排布；若高优先级队列中存在多个带宽授权所占有的时间片有剩余，则将低优先级队列中的带宽授权按顺序尽力而为的截取排布在多个剩余时间片处。
[0025]第二方面，本专利技术提供了一种带宽分配系统，包括带宽计算模块，带宽存储队列，剩余大带宽暂存队列，授权排布模块，其中：
[0026]所述带宽计算模块用于根据不同的业务流量需求，计算出对应的带宽；
[0027]所述带宽存储队列用于将低时延控制业务类的带宽按照计算顺序存入高优先级队列；将高传输率业务类的带宽按照计算顺序存入低优先级队列；
[0028]所述剩余大带宽暂存队列用于存放低优先级队列中切割后的剩余部分带宽授权；
[0029]所述授权排布模块用于将所有的带宽授权按顺序排布在上行时间片中，对于高优先级队列的带宽授权，将其排布在上行时间片的固定时间点处；对于低优先级队列的带宽授权，将其排布在上行时间片的剩余时间片处。
[0030]进一步的，所述授权排布模块在对于高优先级队列的带宽授权，将其排布在上行时间片的固定时间点处时，若高优先级队列中的某个带宽授权所占有的时间片有剩余，则截取低优先级队列中某个带宽授权的一部分排在此剩余时间片处，低优先级队列中该带宽授权的剩余部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带宽分配方法，其特征在于，包括：基于不同的业务流量需求，计算出对应业务的带宽；将不同种类的带宽按照计算顺序存入高优先级队列或低优先级队列；对所有带宽进行授权排布，并按照高优先级队列优先、低优先级队列尽力而为的原则将带宽授权排布在上行时间片中。2.根据权利要求1所述的带宽分配方法，其特征在于，所述基于不同的业务流量需求，计算出对应业务的带宽具体包括：对于不同的业务，将其按照低时延控制业务和高传输率业务进行划分并分别对不同业务的流量需求按顺序命名；根据不同业务的流量需求，结合当前上行总的带宽，计算出各个对应业务的带宽。3.根据权利要求2所述的带宽分配方法，其特征在于，所述将不同种类的带宽按照计算顺序存入高优先级队列或低优先级队列具体包括：将低时延控制业务类的带宽按照计算顺序存入高优先级队列；将高传输率业务类的带宽按照计算顺序存入低优先级队列。4.根据权利要求3所述的带宽分配方法，其特征在于，所述对所有带宽进行授权排布，并按照高优先级队列优先、低优先级队列尽力而为的原则将带宽授权排布在上行时间片中具体包括：对高优先级队列的带宽进行授权，并将其按顺序排布在上行时间片的固定时间点处；对低优先级队列的带宽进行授权，并将其按顺序排布在上行时间片的剩余时间片处。5.根据权利要求4所述的带宽分配方法，其特征在于，所述对低优先级队列的带宽进行授权，并将其按顺序排布在上行时间片的剩余时间片处时，若低优先级队列的带宽授权中有超过当前帧上行时间片边界的带宽授权，则将该带宽授权切割，将不超过当前帧上行时间片边界的部分带宽授权排布在当前帧，将超过当前帧上行时间片边界的剩余部分带宽授权存在剩余大带宽暂存队列，以在下一帧上行时间片中将该剩余部分带宽授权排布在高优先级队列的带宽授权后。6.根据权利要求4所述的带宽分配方法，其特征在于，所述对高优先级队列的带宽进行授权，并将其按顺序排布在上行时间片的固定时间点处时，若高优先级队列中的某个带宽授权所占有的时间片有剩余，则截取低优先级队列中某个带宽授权的一部分排在此剩余时间片处，低优先级队列中该带宽授权的剩余部分存在剩余大带宽暂存队列，以在高优先级队列的后续带宽授...

【专利技术属性】
技术研发人员：周玉彬，李祥辉，杨彦波，
申请(专利权)人：武汉飞思灵微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：