一种实现C-HPAV标准的EOC系统中TDMA的DBA方法技术方案

本发明专利技术公开了一种实现中国广电总局有线电视宽带接入EOC标准C-HPAV网络通信系统中以跨层网络流量预测的方法实现其TDMA接入的DBA(DynamicBandwidthAllocation:动态带宽分配)算法。基于C-HPAV系统架构，在其做TDMA时隙DBA分配时，在CLT(CoaxLineTerminal有线电视线终端，对于每个CNU(CoaxNetworkUnit有线电视网络单元，即EOC终端)，MAC层记录下连续N个通信周期中该CNU各周期上行和下行发送的物理层PB数目。将前N个通信周期内MAC层统计的物理层PB个数序列作为样本，对其加权求平均，得出第N+1个通信周期内CNU发送的物理层PB个数的预测值。将这个预测值作为MAC层带宽分配的依据，实现自适应动态带宽分配。

A TDMA method of DBA in EOC system implementing C-HPAV standard

The invention discloses a method for realizing the cross layer network traffic prediction China SARFT CATV broadband access EOC standard C-HPAV network communication system to realize the TDMA access DBA (DynamicBandwidthAllocation: dynamic bandwidth allocation algorithm). Based on the C-HPAV system architecture, in its TDMA slot allocation in DBA, CLT (cable terminal, CoaxLineTerminal for each CNU (CoaxNetworkUnit cable TV network unit, namely, the CNU terminal EOC) each cycle of uplink and physical layer transmitting PB MAC layer number record in a row N communication cycle. The physical layer PB number sequence of the MAC layer in the previous N communication cycle is taken as the sample, and the weighted average value is obtained. The prediction value of the physical layer CNU transmitted by the PB in the first N+1 communication cycle is obtained. This prediction value is used as the basis of MAC layer bandwidth allocation, and the adaptive dynamic bandwidth allocation is realized.

【技术实现步骤摘要】
—种实现C-HPAV标准的EOC系统中TDMA的DBA方法
[0001 ] 本专利技术涉及有线电视网络宽带接入EOC通信领域，尤其涉及基于中国有线电视宽带接入C-HPAV标准的EOC系统TDMA的DBA方法；
技术介绍
随着人们对网络需求的迅速发展以及网络上承载的业务和应用日益丰富，加强有线电视双向网网络建设是有线电视运营商急需解决的下一代广播网(NGB)的问题。而NGB的最核心关键技术就是双向化有线电视网络即家庭用户基于有线电视网路的宽带接入技术-E0C。EOC是通过有线电视同轴电缆传输以太网数据信号的最后100米的宽带网络接入技术。通过EOC技术实现同轴电缆在传输CATV模拟电视和数字电视信号的同时,传输以太网数据； 中国广电总局于2013年颁布了有线电视同轴电缆宽带接入EOC标准C-HPAV (标准号GY/T 269— 2013)。该标准物理层采用自适应多载波调制方式，MAC层采用CSMA和TDMA融合的接入方式，网络层采用点对多点的树型有线电视同轴电缆网络结构。其抗干扰、抗噪声能力强，保证QoS，易于使用、安装、维护； 在现有的C-HPAV标准EOC设备中，对于大量数据流以及单一业务数据流的设备带宽利用和动态带宽分配上，没有很好的有效解决办法。本专利技术面向C-HPAV的EOC的高效DBA机制提出了一种跨层的网络流量预测的实现方式，MAC层能够根据过去和现在的物理层数据流量信息进行预先的估计和推测，对网络流量出现的可能状态做出合理的、在允许误差范围内的预测，以预测值来及时调整DBA参数，这样在CLT做DBA时，不需要用另一个专门的TDMA时隙作为CNU向CLT报告确切的将要通信的PB数，节省了通信时隙，增加了数据吞吐量，减少了系统复杂度。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题 现有EOC通信设备中，CLT为每个CNU分配信道资源时，系统剩余带宽的利用率低，分配常常不合理。本专利技术的主要目的在于提供一种基于网络流量预测实现DBA的方法，解决带宽利用率低及分配不合理的问题，提高了系统数据吞吐率及带宽的使用率。(二)技术方案 C-HPAV标准定义了 EOC物理层、MAC层、网络管理及维护，规范了 EOC系统的协议层次结构，并对EOC系统参数进行了定义。其总体要求定义了系统的功能要求、业务承载能力以及带宽要求；其物理层定义了系统采用的工作频率、信道编码与调制方式、数据单元格式，以及发送端与接受端的电气要求；其MAC层定义了介质访问控制机制、控制面与数据面的运作机制，以及帧格式；网络管理和维护规定了网络注册流程、远端设备管理及维护方法、管理消息格式，以及系统的安全机制； C-HPAV标准物理层定义了数据单元格式，以PB作为数据发送单元，大小固定为136字节或者520字节。MAC层数据帧流被分成128字节或512字节固定长度的数据分片。因此，基于C-HPAV标准的EOC设备，MAC层可以通过统计物理层PB的数目来准确的计算出网络上的数据流量； C-HPAV标准MAC层调度采用周期信标(Beacon)的信道接入访问机制。MAC层提供了两种数据传输信道访问模式=CSMA和TDMA。CSMA机制采用冲突避免及随机退避方式实现信道共享，TDMA机制以时分复用的分配不同时隙的方式实现上下行双向业务数据带宽调度，并公平分配信道资源。在TDMA机制下，系统为每一个CNU公平分配信道时隙。但在实际网络环境下，很多时候对于每一个CNU上的网络流量是不相同的，如果以完全平均的方式分配时隙分给每一个CNU，势必会造成整个系统带宽利用率降低，部分系统空闲带宽浪费，系统整体吞吐量低。为了提高整个EOC系统的带宽利用率，有必要对不同的CNU进行不同大小的时隙分配即DBA调度。本专利技术针对C-HPAV标准的EOC的DBA算法。在进行DBA调度时，CLT的MAC层记录下每个CNU前N个通信周期中，上行和下行发送的物理层PB数目，将这前N个通信周期内统计的PB个数序列作为样本，对这些样本数进行加权求平均，得到下一通信周期内CNU发送的PB个数的预测值。以这个预测值，作为设备带宽分配的参数，实现自适应带宽调整。这样在CLT做DBA时，不需要用另一个专门的TDMA时隙作为CNU向CLT报告确切的将要通信的PB数，节省了通信时隙，增加了数据吞吐量，减少了系统复杂度；对于一些突发性较强，变化过于频繁的网络数据流，为了减小误差，CLT在给每个CNU分配带宽时，可以对采样预测的通信周期数目进行相应的调整:在网络数据流相对平稳的情况下，增大预测的通信周期数目；在网络数据流突发性较强时，减少预测的通信周期数目。(三)有益效果 本专利技术提供了一种面向C-HPAV标准的EOC系统实现网络流量预测的DBA方法。CLT通过对各CNU对前N个通讯周期的物理层PB数进行监测，加权求平均，预测出下一通讯周期的流量，以该预测值而无需用一个专门通信时隙来让CNU告知CLT其下个周期的确切PB数做带宽分配，使得MAC层对系统带宽进行更加及时有效的分配，从而进一步提高系统数据吞吐率以及网络带宽的利用率；【附图说明】图1是面向C-HPAV标准的EOC网络通信中以网络流量预测实现DBA的方法流程图；【具体实施方式】步骤1: 当EOC网络由CLT对每个CNU进行TDMA时隙分配时，CLT为每一个CNU建立一个用于记录连续N个通信周期各周期发送PB数目的统计表。CLT对各周期各CNU发出和接收的PB数进行监测，将其记录入统计表。步骤2: 在每个通信周期起始点，CLT查看每一个CNU的统计表，将表中的记录值进行加权求平均运算，得出下一个通信周期该CNU发送PB书目的预测值。以用K个通信周期为时间长度的统计进行预测为例，具体步骤如下: CNU前K个通信周期发送的PB数目分别为:N1, N2,…Νκ，取K个加权系数分别为:f\、f2,…fK，满足以下条件:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向C?HPAV标准的EOC网络通信系统以跨层设计的方法实现网络流量预测的DBA方法，该方法针对MAC层采用TDMA信道调度方式时，通过对物理层PB网络流量的统计及预测（而不需用CNU报告CLT确切的PB数），对MAC层信道资源TDMA时隙进行动态分配，从而提高系统带宽的利用率，增加系统的吞吐量。

【技术特征摘要】
1.一种面向C-HPAV标准的EOC网络通信系统以跨层设计的方法实现网络流量预测的DBA方法，该方法针对MAC层采用TDMA信道调度方式时，通过对物理层PB网络流量的统计及预测(而不需用CNU报告CLT确切的PB数)，对MAC层信道资源TDMA时隙进行动态分配，从而提高系统带宽的利用率，增加系统的吞吐量。2.根据权利要求1中所述一种面向EOC通信系统跨层实现网络流量预测的方法，基于C-HPAV标准物理层定义了数据单元格式，以PB作为数据发送单元，大小固定为136字节或者520字节，MAC层数据帧流被分成128字节或512字节固定长度的数据分片，因此，通过统计物理层PB的数目可以准确的计算出网络上的数据流量；我们把前N个通讯周期PB数作为样本，对...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨振，杨佳，杨云隆，
申请(专利权)人：北京感通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：