一种混合复用PON中基于业务优先级的波长时隙分配方法组成比例

本发明专利技术涉及一种混合复用PON中基于业务优先级的波长时隙分配方法，属于光通信技术领域。本方法首先根据网络负载与带宽容量之间的关系，自适应调整各光网络单元组波长数，以实现资源共享；其次，根据不同业务的带宽授予量，将轮询周期动态划分为两个子周期，使得高优先级业务总在周期的前段传输，实现业务区分服务以满足多业务的服务质量需求；然后，设计混合资源分配方法，并计算往返时延引起的波长空隙，通过在线分配补偿浪费带宽以提高信道利用率；最后，计算额外带宽请求的权重因子，并以离线方式进行剩余带宽分配，实现公平地资源分配。本方法在保证较高信道利用率的前提下，保证了不同优先级业务的服务质量，进一步提高了资源分配的效率及合理性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光通信
，涉及一种混合复用PON中基于业务优先级的波长时隙分配方法。
技术介绍
随着社会信息化程度的不断提高及大量智能终端的涌现，用户对网络带宽需求不断加大，“三网融合”俨然成为发展趋势。毫无疑问，“光进铜退”成为运营商部署接入网的必要选择。而具有接入带宽高、维护成本低等优点的无源光网络(PassiveOpticalNetwork,PON)成为解决“最后一公里”接入最为理想的技术方案。PON技术的发展已经历了20多年，其技术演进过程可分为用于窄带接入的窄带PON和用于宽带接入的宽带PON，其中宽带PON包括基于异步传输模式传送的BPON(APON)、基于以太网分组传送的EPON及兼顾ATM/Ethernet/TDM综合化的GPON技术。用户带宽需求将呈长期快速增长的趋势，而现有的基于时分复用的无源光网络(TimeDivisionMultiplexedPassiveOpticalNetwork,TDM-PON)均无法满足未来各种宽带业务发展的需求。对此，有必要推进下一代无源光网络(NextGenerationPassiveOpticalNetwork,NG-PON)技术标准的研究和制定，以解决现有PON技术出现的带宽瓶颈问题。而TWDM-PON由于具有大容量、高带宽、长距离等优势，是广受青睐的接入网解决方案，得到了广泛的研究。而资源分配对TWDM-PON的传输性能至关重要，由于多波长的引入，使得网络进行资源分配需同时考虑波长和时隙，即资源分配具有二维性。在资源分配过程中，为避免不同光网络单元(OpticalNetworkUnit,ONU)之间的上行传输冲突，光线路终端(OpticalLineTerminal,OLT)基于多点控制协议(Multi-PointControlProtocol,MPCP)与各个ONU进行信息交互，但往返时延(RoundTripTime,RTT)的存在会导致上行信道经常出现空闲状态，造成数据传输时延大且信道利用率低。因此，如何高效地实现波长时隙的二维分配，提高信道利用率的同时又兼顾ONU端多业务的服务质量(QualityofService,QoS)保证，已成为研究资源分配方法的热点。目前，根据授权方式的不同，TWDM-PON资源分配可分为在线分配和离线分配。在线分配指OLT收到ONU的报告消息(REPORT帧)后立即进行资源分配计算，即OLT为任意波长λi维护一个时间变量表示截止到该时刻波长λi已经分配完成。为获得较高的上行信道高利用率及较低的传输时延，现有算法曾提出基于最早波长可用的在线资源分配方法，即OLT一般选择较小的(如最早可用波长原则)，紧接着已经分配的时隙来分配下一时隙。这种分配方式能够有效降低帧队列的排队时延，但不能充分挖掘多波长的信道优势，传输效率不高。离线分配是指OLT收到所有或部分ONU的报告消息后进行统一带宽分配。这是一种基于轮询周期的请求授权方式，能够较为公平地实现资源分配且信道利用率高，已成为目前带宽分配的主要方式。现有算法针对剩余带宽的分配问题，提出三种动态波长时隙分配机制，较好地实现剩余带宽的公平分配。然而，这种方式由于要等待所有ONU的报告消息到达OLT才统一进行带宽计算，直到ONU收到OLT的授权信息后才开始发送数据，这就会产生一段闲置时间，造成上行带宽的浪费，同时也增加了网络时延。此外，该类资源分配方式由于未基于业务多样性进行考虑，无法满足多业务的服务质量需求。TWDM-PON作为下一代光接入网，其接入用户数众多，业务呈多样化趋势，不同优先级业务具有不同的QoS需求；同时其多级分光的长距离传输结构使得OLT与ONU之间信息交互的往返时延增大，这都给网络资源的高效分配带来了新的挑战。由此可见，对TWDM-PON来说，联合考虑波长和时隙的二维资源分配，在提高网络的信道利用率，同时减小传输时延并满足不同业务的服务质量要求尤为重要。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种混合复用PON中基于业务优先级的波长时隙分配方法，该方法在保证不同业务服务质量的同时，有效地提高信道利用率，使其成为具有较好公平性的高效动态资源分配方法。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种混合复用PON中基于业务优先级的波长时隙分配方法，本方法包括基于ONU往返时间的波长分配、基于业务优先级的自适应子周期划分、基于空闲时隙的在线填充和基于权重因子的离线剩余带宽分配四个步骤：步骤1)：OLT实时统计网络负载与系统，自适应动态调整各光网络单元组波长数，实现资源共享；步骤2)：根据不同业务带宽授予量，将轮询周期自适应划分为两个子周期，使得高优先级业务总在周期的前段传输，实现业务区分服务以满足多业务的服务质量需求；步骤3)：设计混合资源分配方法，并计算往返时延引起的波长空隙，通过在线分配补偿浪费带宽，提高信道利用率；步骤4)：计算额外带宽请求的权重因子，并以离线方式进行剩余带宽分配，实现公平地资源分配。进一步，在步骤1)中，OLT按往返时延从小到大对所有ONU排序形成集合，并将排序后的ONU集合划分为K(1≤K≤M)组，其中M为波长数；前Z(Z＝NmodK，其中N为ONU总个数))个ONU组含有个ONU，第K-Z个ONU组含有个ONU，且每组分配m(M＝K×m)条波长，其中m为每个ONU组的波长数；设定波长λk,j为第k个ONU组第j条波长，每组的共享波长为{λk,1,...,λk,j,...,λk,m-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合复用PON中基于业务优先级的波长时隙分配方法，其特征在于：本方法包括基于ONU往返时间的波长分配、基于业务优先级的自适应子周期划分、基于空闲时隙的在线填充和基于权重因子的离线剩余带宽分配四个步骤：步骤1)：OLT实时统计并比较网络负载与系统容量之间的关系，自适应动态调整各光网络单元组波长数，实现资源共享；步骤2)：根据不同业务的带宽授予量，将轮询周期自适应划分为两个子周期，使得高优先级业务总在周期的前段传输，实现业务区分服务以满足多业务的服务质量需求；步骤3)：设计混合资源分配方法，并计算往返时延引起的波长空隙，通过在线分配补偿浪费带宽，提高信道利用率；步骤4)：计算额外带宽请求的权重因子，并以离线方式进行剩余带宽分配，实现公平地资源分配。

【技术特征摘要】
1.一种混合复用PON中基于业务优先级的波长时隙分配方法，其特征在于：本方法包括
基于ONU往返时间的波长分配、基于业务优先级的自适应子周期划分、基于空闲时隙的在线
填充和基于权重因子的离线剩余带宽分配四个步骤：
步骤1)：OLT实时统计并比较网络负载与系统容量之间的关系，自适应动态调整各光网
络单元组波长数，实现资源共享；
步骤2)：根据不同业务的带宽授予量，将轮询周期自适应划分为两个子周期，使得高优
先级业务总在周期的前段传输，实现业务区分服务以满足多业务的服务质量需求；
步骤3)：设计混合资源分配方法，并计算往返时延引起的波长空隙，通过在线分配补偿
浪费带宽，提高信道利用率；
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【专利技术属性】
技术研发人员：王汝言，蒋婧，熊余，张振振，吴大鹏，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50