一种以太无源光网络的动态带宽分配方法

摘要

本发明提供了一种以太无源光网络的动态带宽分配方法，用于向以太无源光网络中各个光网络单元的上行带宽进行分配，由光线路终端执行令牌分配线程与带宽分配线程的并行运行，令牌分配线程通过迭代分配很好的保证较高的令牌分配完成率，且每个分配周期内完成分配的令牌所对应的时隙长度之和能够与分配周期时长相适应，同时带宽分配线程以动态带宽分配周期通过消耗令牌而自适应地进行带宽分配，保证较高的带宽分配的效率，并在令牌分配线程与带宽分配线程并行运行的环境下，使得高效的令牌分配、带宽分配的过程能够得以异步地持续进行，从而提高带宽分配精度，提升带宽利用率，减少以太无源光网络的数据传输延迟，并且处理逻辑更加简单，更易于实现。

主权项

一种以太无源光网络的动态带宽分配方法，用于向以太无源光网络中各个光网络单元的上行带宽进行分配；其特征在于，预先设定每个光网络单元对应的带宽分配参数和令牌桶的容量；每个光网络单元对应的带宽分配参数包括最小带宽值、最大带宽值和权重系数；然后，由并行运行有令牌分配线程和带宽分配线程的光线路终端执行向网络中各个光网络单元的上行带宽分配控制；其中，令牌分配线程以固定的分配周期向网络中各个光网络单元对应的令牌桶中分配令牌；带宽分配线程以动态带宽分配周期，通过消耗网络中各个光网络单元各自对应的令牌桶中的令牌数量而向其分配相应的带宽；所述令牌分配线程在每个分配周期分别向网络中各个光网络单元对应的令牌桶中分配令牌的步骤如下：1)根据网络中每个光网络单元各自对应的最小带宽值，分别向各个光网络单元进行当前分配周期内令牌的第1次分配：其中，M表示每个分配周期时长T_A内的可分配令牌总数，M＝T_A/T_EPON，T_A表示令牌分配线程的分配周期时长，T_EPON表示以太无源光网络的时隙长度，每个令牌对应于以太无源光网络的一个时隙长度T_EPON；A_i(t₁)表示当前分配周期内向第i个光网络单元第1次分配的令牌数，i∈{1,2,…,N}，N表示网络中光网络单元的数量；表示在当前分配周期内第1次分配时刻t₁之前第i个光网络单元对应的令牌桶中所能够容纳的令牌数，P_i表示第i个光网络单元对应的令牌桶的容量，表示在当前分配周期内第1次分配时刻t₁之前第i个光网络单元对应的令牌桶中所装载的令牌数量；表示第i个光网络单元对应的最小带宽值，且B_tol表示网络中可向光网络单元分配的上行总带宽；2)统计当前分配周期内向网络中各个光网络单元进行第1次分配之后所剩余的可分配令牌数m(t₁)，并统计当前分配周期内第1次分配之后网络中是否存在令牌桶尚未满载的光网络单元；若是，则记当前分配周期内的分配次数k＝2，继续执行步骤3)；否则，跳转至步骤8)；3)根据网络中每个光网络单元各自对应的权重系数和最大带宽值，分别向各个光网络单元进行当前分配周期内令牌的第k次分配：其中，m(t_k‑1)表示当前分配周期内向网络中各个光网络单元进行第k‑1次分配之后所剩余的可分配令牌数；A_i(t_k)表示当前分配周期内向第i个光网络单元第k次分配的令牌数，i∈{1,2,…,N}，N表示网络中光网络单元的数量；β_i表示第i个光网络单元对应的权重系数，β_tol表示网络中各个光网络单元对应的权重系数之和；表示在当前分配周期内第k次分配时刻t_k之前第i个光网络单元对应的令牌桶中所能够容纳的令牌数，表示在当前分配周期内第k次分配时刻t_k之前第i个光网络单元对应的令牌桶中所装载的令牌数量；表示当前分配周期内向第i个光网络单元前k‑1次分配的令牌数总和；表示第i个光网络单元在单个分配周期内所允许分配到的最大令牌数，表示第i个光网络单元对应的最大带宽值，且4)统计当前分配周期内向网络中各个光网络单元进行第k次分配之后所剩余的可分配令牌数m(t_k)；若m(t_k)＞0，则继续执行步骤5)；若m(t_k)＝0，则跳转至步骤8)；5)统计当前分配周期内第k次分配之后网络中是否存在令牌桶尚未满载的光网络单元；若是，则继续执行步骤6)；否则，跳转至步骤8)；6)统计网络中是否存在在当前分配周期内前k次分配到的令牌数总和尚未达到其所允许分配到的最大令牌数的光网络单元；若是，则继续执行步骤7)；否则，跳转至步骤8)；7)令当前分配周期内的分配次数k加1，然后返回执行步骤3)；8)当前分配周期的令牌分配结束；所述带宽分配线程每当在动态带宽分配周期到达时，分别为每个光网络单元进行带宽分配的步骤如下：a)统计当前动态带宽分配周期到达时刻网络中各个光网络单元各自对应的令牌桶中所装载的令牌数量；b)根据带宽分配线程预设的带宽分配门限以及网络中每个光网络单元各自的请求带宽，分别为各个光网络单元进行带宽分配：其中，B_i(t_DBA)表示在当前动态带宽分配周期到达时刻t_DBA为第i个光网络单元分配的带宽，i∈{1,2,…,N}，N表示网络中光网络单元的数量；B₀表示预设的带宽分配门限；表示第i个光网络单元的请求带宽；表示在当前动态带宽分配周期到达时刻t_DBA获得带宽分配之前第i个光网络单元对应的令牌桶中所装载的令牌数量；c)根据在当前动态带宽分配周期到达时刻为各个光网络单元分配的带宽，分别消耗各个光网络单元各自对应的令牌桶中相应数量的令牌：$A_{con}^i\left(t_{DBA}\right)=\left(B_i\right(t_{DBA})/B_{tol})\times M;$其中，表示在当前动态带宽分配周期到达时刻为第i个光网络单元分配带宽后，在第i个光网络单元对应的令牌桶中所消耗的令牌数量；d)完成对网络中各个光网络单元的带宽分配和令牌消耗后，当前动态带宽分配周期的带宽分配结束。