一种灵活以太网双向时延对称小颗粒时隙分配方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种灵活以太网双向时延对称小颗粒时隙分配方法及装置，该方法具体为，结合输入时隙数量需求、输入时隙位置、最大时延限制、空闲时隙数量、空闲时隙位置，设计基于二元整数线性规划的双向时延对称和时延最小的时隙分配方法。可以满足单用户、多用户场景下，根据当前网络状态和用户需求灵活、快速、动态调整分配、部署网络时隙资源的目的，满足特殊业务如电力特种业务和继电保护业务对传输时延和时延双向对称性的要求。本发明专利技术能够实现时隙资源的灵活、快速、动态调整分配，并且能够显著提高网络传输性能。著提高网络传输性能。著提高网络传输性能。

【技术实现步骤摘要】
一种灵活以太网双向时延对称小颗粒时隙分配方法及装置


[0001]本专利技术涉及传输网络
，尤其涉及一种灵活以太网双向时延对称小颗粒时隙分配方法及装置。

技术介绍

[0002]灵活以太网（Flexible Ethernet，FlexE）技术是在标准以太网技术基础上，为满足高速传送、带宽灵活配置等需求而发展的技术。灵活以太网技术引入垫层（Shim layer）作为插入传统以太网架构介质访问控制层与物理层中间的一个额外逻辑层，并通过基于时分复用的时隙分发机制实现灵活以太网技术的核心架构。
[0003]在灵活以太网中，许多应用服务都有较为严苛的实时通信需求。在基于时分复用的时隙分发机制中，时延指的是数据从信息源传输到接收端所需的时间。端到端的通道时延主要由通信光纤传送时延和通信设备处理时延这两部分构成。在电力传输网中，电力特种业务和继电保护业务对单向通道时延有严格的要求。同时，通信系统在为继电保护业务提供不对称通道时，继保信息在双向通道上的传输存在时延差，双向通道时延差是影响特种业务性能的另一个主要因素。
[0004]现有的基于时分复用的时隙分发机制中将通信光纤双向传送时延对称作为目标进行时隙分配，然而仅考虑了业务传输的路径选择产生的时延，忽视了通信设备内部时隙交叉产生的时延的双向对称性。
[0005]经过对现有技术的检索发现，上海交通大学在专利技术专利“高精度长距离分布式光纤时间传递方法与系统”（申请号201610781482.8）中提出了一种高精度长距离分布式光纤时间传递方法。该方法让双向时间信号通过同一路径来最大程度地保证主链路双向时延对称。然而该方法主要考虑了业务传输的多设备（中继）路径传送时延，没有针对通信设备内部时隙交叉产生的时延双向对称性进行设计，没有考虑针对输入时隙进行的时隙分配导致的时延问题，没有考虑多用户时隙分配的场景，同时没有考虑具体的用户数据输入时隙。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有技术存在的上述不足，面向灵活以太网中业务传输的双向时延对称性需求，提供一种灵活以太网双向时延对称小颗粒时隙分配方法及装置，结合输入时隙数量需求、输入时隙位置、最大时延限制、空闲时隙数量、空闲时隙位置，设计全局最优的双向时延对称时隙分配方法，以克服现有技术中的不足。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种灵活以太网双向时延对称小颗粒时隙分配方法，包括如下步骤：
[0009]S1：获取当前灵活以太网的网络状态，包括正向传输方向和反向传输方向中当前时隙分配周期的总时隙数量、空闲时隙数量以及空闲时隙位置；
[0010]S2：获取时隙分配需求，包括正向传输方向中和反向传输方向中需要分配的时隙数量，以及每一对输入时隙分别在正向传输方向和反向传输方向中的当前时隙分配周期中
的位置；
[0011]S3：为每一对输入时隙建立双向传输时延矩阵；
[0012]S4：为每一对输入时隙建立双向时延差值矩阵，所述双向时延差值矩阵中的第i行第j列的元素为：该输入时隙的正向传输时延矩阵的第i个元素与该输入时隙的反向传输时延矩阵的第j个元素的差值的绝对值；
[0013]S5：分别建立以下三个条件：输出时隙选择数量条件，即正反向传输方向中每个输入时隙必须且只能选择一个正向输出时隙和一个反向输出时隙；输出时隙位置线性排序不等式条件；最大时延限制条件，即在正反向传输方向中，为每个输入时隙分配的输出时隙所对应的时延必须小于等于最大时延要求；
[0014]S6：分别计算时延差值权重因子与双向时延差值的乘积、总时延权重因子与双向传输总时延的乘积，将两个乘积的和的最小化作为优化目标，将S5建立的条件作为约束条件，建立优化问题；
[0015]S7：利用求解器用分支定界法对S6所建立的优化问题进行求解，得到输出时隙分配结果；
[0016]S8：根据所述输出时隙分配结果分配输出时隙，更新当前灵活以太网的网络状态。
[0017]进一步地，所述步骤S3中，针对每一对输入时隙，分别在正向传输方向和反向传输方向计算将每一个当前时隙分配周期中的空闲时隙作为输出时隙时产生的时延，时延的计算方法如下：
[0018]当输出时隙在当前时隙分配周期中的位置大于等于输入时隙在当前时隙分配周期中的位置时，产生的时延等于输出时隙在当前时隙分配周期中的位置减去输入时隙在当前时隙分配周期中的位置；
[0019]当输出时隙在当前时隙分配周期中的位置小于输入时隙在当前时隙分配周期中的位置时，产生的时延等于当前时隙分配周期的总时隙数量减去输入时隙在当前时隙分配周期中的位置，再加上输出时隙在当前时隙分配周期中的位置。
[0020]进一步地，所述S5中，建立输出时隙位置线性排序不等式条件的具体子步骤如下：
[0021]S5a：将输入时隙按照在当前时隙分配周期中的位置从小到大进行排序；
[0022]S5b：建立输出时隙互不相等条件；
[0023]S5c：在S5a得到的排序中，依次选取排序相邻的两个输入时隙，并用在当前时隙分配周期中具有较大位置的输入时隙所对应的输出时隙在时隙分配周期中的位置减去在当前时隙分配周期中具有较小位置的输入时隙所对应的输出时隙在时隙分配周期中的位置，建立不等式，并判断其结果是否大于0；如果大于0，则大于0的不等式数量加1；如果小于0，则大于0的不等式的数量不改变；
[0024]同时，在S5a得到的排序中，用在当前时隙分配周期中具有最小位置的输入时隙所对应的输出时隙在时隙分配周期中的位置减去在当前时隙分配周期中具有最大位置的输入时隙所对应的输出时隙在时隙分配周期中的位置，建立不等式，并判断其结果是否大于0；如果大于0，则大于0的不等式数量加1，如果小于0，则大于0的不等式的数量不改变；
[0025]S5d：为每个需要判断其结果是否大于0的不等式引入一个二元变量y，并定义一个正整数M；
[0026]S5e：使每个需要判断其结果是否大于0的不等式满足小于等于M与y的乘积，且大
于等于M与（y
‑
1）的乘积；
[0027]S5f：所有二元变量y之和等于需要分配的时隙数量减去1。
[0028]进一步地，针对多用户分配的情况，采用每个用户依次执行上述步骤S1
‑
S8，获得每个用户的双向时延差和时延最小的时隙分配最优解，从而保证单个用户在当前网络状态下的双向时延对称性，并提升算法运行效率；
[0029]或者将所有用户的时隙分配需求同时作为输入并执行上述步骤S1
‑
S8，获得所有用户的双向时延差和时延最小的时隙分配最优解，从而提高系统整体双向时延对称性。
[0030]进一步地，所述S5中，建立输出时隙位置线性排序不等式条件时，限制最多有u个输入时隙在下一个时隙分配周期中输出，加快算法的运行效率；此时，建立输出时隙位置线性排序不等式条件的具体子步骤如下：
[0031]（1）将输入时隙按照在当前时隙分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种灵活以太网双向时延对称小颗粒时隙分配方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：获取当前灵活以太网的网络状态，包括正向传输方向和反向传输方向中当前时隙分配周期的总时隙数量、空闲时隙数量以及空闲时隙位置；S2：获取时隙分配需求，包括正向传输方向中和反向传输方向中需要分配的时隙数量，以及每一对输入时隙分别在正向传输方向和反向传输方向中的当前时隙分配周期中的位置；S3：为每一对输入时隙建立双向传输时延矩阵；S4：为每一对输入时隙建立双向时延差值矩阵，所述双向时延差值矩阵中的第i行第j列的元素为：该输入时隙的正向传输时延矩阵的第i个元素与该输入时隙的反向传输时延矩阵的第j个元素的差值的绝对值；S5：分别建立以下三个条件：输出时隙选择数量条件，即正反向传输方向中每个输入时隙必须且只能选择一个正向输出时隙和一个反向输出时隙；输出时隙位置线性排序不等式条件；最大时延限制条件，即在正反向传输方向中，为每个输入时隙分配的输出时隙所对应的时延必须小于等于最大时延要求；S6：分别计算时延差值权重因子与双向时延差值的乘积、总时延权重因子与双向传输总时延的乘积，将两个乘积的和的最小化作为优化目标，将S5建立的条件作为约束条件，建立优化问题；S7：利用求解器用分支定界法对S6所建立的优化问题进行求解，得到输出时隙分配结果；S8：根据所述输出时隙分配结果分配输出时隙，更新当前灵活以太网的网络状态。2.根据权利要求1所述的灵活以太网双向时延对称小颗粒时隙分配方法，其特征在于：所述步骤S3中，针对每一对输入时隙，分别在正向传输方向和反向传输方向计算将每一个当前时隙分配周期中的空闲时隙作为输出时隙时产生的时延，时延的计算方法如下：当输出时隙在当前时隙分配周期中的位置大于等于输入时隙在当前时隙分配周期中的位置时，产生的时延等于输出时隙在当前时隙分配周期中的位置减去输入时隙在当前时隙分配周期中的位置；当输出时隙在当前时隙分配周期中的位置小于输入时隙在当前时隙分配周期中的位置时，产生的时延等于当前时隙分配周期的总时隙数量减去输入时隙在当前时隙分配周期中的位置，再加上输出时隙在当前时隙分配周期中的位置。3.根据权利要求1所述的灵活以太网双向时延对称小颗粒时隙分配方法，其特征在于：所述S5中，建立输出时隙位置线性排序不等式条件的具体子步骤如下：S5a：将输入时隙按照在当前时隙分配周期中的位置从小到大进行排序；S5b：建立输出时隙互不相等条件；S5c：在S5a得到的排序中，依次选取排序相邻的两个输入时隙，并用在当前时隙分配周期中具有较大位置的输入时隙所对应的输出时隙在时隙分配周期中的位置减去在当前时隙分配周期中具有较小位置的输入时隙所对应的输出时隙在时隙分配周期中的位置，建立不等式，并判断其结果是否大于0；如果大于0，则大于0的不等式数量加1；如果小于0，则大于0的不等式的数量不改变；同时，在S5a得到的排序中，用在当前时隙分配周期中具有最小位置的输入时隙所对应
的输出时隙在时隙分配周期中的位置减去在当前时隙分配周期中具有最大位置的输入时隙所对应的输出时隙在时隙分配周期中的位置，建立不等式，并判断其结果是否大于0；如果大于0，则大于0的不等式数量加1，如果小于0，则大于0的不等式的数量不改变；S5d：为每个需要判断其结果是否大于0的不等式引入一个二元变量y，并定义一个正整数M；S5e：使每个需要判断其结果是否大于0的不等式满足小于等于M与y的乘积，且大于等于M与（y
‑
1）的乘积；S5f：所有二元变量y之和等于需要分配的时隙数量减去1。4.根据权利要求1所述的灵活以太网双向时延对称小颗粒时隙分配方法，其特征在于：针对多用户分配的情况，采用每个用户依次执行上述步骤S1
‑
S8，获得每个用户的双向时延差和时延最小的时隙分配最优解，从而保证单个用户在当前网络状态下的双向时延对称性，并提升算法运行效率；或者将所有用户的时隙分配需求同时作为输入并执行上述步骤S1
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S8，获得所有用户的双向时延差和时延最小的时隙分配最优解，从而提高系统整体双向时延对称性。...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱凯男，朱永东，赵志峰，杨斌，赵庶源，李初雨，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：