本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及支持服務(wù)等級(jí)的PON口負(fù)載均衡方法及裝置。

背景技術(shù)：

無源光纖網(wǎng)絡(luò)PON作為用戶大帶寬接入的首選技術(shù)，已經(jīng)越來越多地部署在全球各地的寬帶接入網(wǎng)中，為用戶提供了一種部署成本低、維護(hù)成本低且靈活性高的大帶寬傳送手段。

然而，傳統(tǒng)PON網(wǎng)絡(luò)中由于無法實(shí)現(xiàn)波長可調(diào)諧，使得光網(wǎng)絡(luò)單元ONU不能靈活的選取PON口。此外，隨著接入網(wǎng)中用戶數(shù)量的不斷增加以及用戶需求的多樣化，出現(xiàn)了不同的PON分支上負(fù)載不均衡的現(xiàn)象，導(dǎo)致在高負(fù)載的PON分支下的用戶下載數(shù)據(jù)速度慢、用戶體驗(yàn)差。

近年來，PON技術(shù)不斷發(fā)展，PON系統(tǒng)中ONU的波長調(diào)諧技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，使得通過在不同PON口間靈活調(diào)度ONU實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡成為可能。

基于PON系統(tǒng)的負(fù)載均衡算法已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。負(fù)載均衡在流量管理方面扮演了重要的角色，通過把工作在高負(fù)載PON口下的ONU調(diào)整到低負(fù)載的PON口下，避免流量沖突的發(fā)生，有效地提高了帶寬利用率。同時(shí)，負(fù)載均衡也方便服務(wù)提供商動(dòng)態(tài)地響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的實(shí)時(shí)變化。

但是，目前提出的算法都是以用戶側(cè)實(shí)際產(chǎn)生的流量作為負(fù)載均衡的依據(jù)，并沒有考慮帶寬超額預(yù)訂以及不同用戶間服務(wù)等級(jí)協(xié)議(SLA)差異化的現(xiàn)狀。

伴隨著大流量、大寬帶業(yè)務(wù)的普及，需要在原有負(fù)載均衡技術(shù)基礎(chǔ)上加入對(duì)帶寬超額預(yù)定和用戶服務(wù)等級(jí)(SLA)的考慮，提出新的 負(fù)載均衡方案來滿足用戶服務(wù)差異化的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種支持SLA的PON口負(fù)載均衡方法及裝置，使得在避免流量沖突、提高帶寬利用率的同時(shí)滿足用戶的差異化需求、提升用戶體驗(yàn)。

本發(fā)明一方面，提供一種支持服務(wù)等級(jí)的PON口負(fù)載均衡方法，所述方法包括：

步驟S1，統(tǒng)計(jì)各個(gè)ONU請(qǐng)求帶寬平均值

步驟S2，根據(jù)請(qǐng)求帶寬平均值和預(yù)先設(shè)定的服務(wù)等級(jí)SLA參數(shù)，計(jì)算為各個(gè)ONU分配的帶寬Rⁱ；

步驟S3，根據(jù)ONU和PON口的映射關(guān)系，統(tǒng)計(jì)各PON口上所有ONU分配帶寬之和

步驟S4，選取需要調(diào)整的目標(biāo)ONU，將目標(biāo)OUN調(diào)整到合適的PON口。

進(jìn)一步地，所述步驟S1，統(tǒng)計(jì)各個(gè)ONU請(qǐng)求帶寬平均值R_Lⁱ，具體為：

一個(gè)動(dòng)態(tài)波長分配DWA周期包含多個(gè)動(dòng)態(tài)帶寬分配DBA周期；

各個(gè)ONU在每個(gè)DBA周期內(nèi)，上報(bào)帶寬請(qǐng)求；

在一個(gè)DWA周期內(nèi)，計(jì)算多個(gè)DBA周期的帶寬請(qǐng)求的平均值，得到各個(gè)ONU請(qǐng)求帶寬平均值

進(jìn)一步地，所述步驟S2，根據(jù)請(qǐng)求帶寬平均值和預(yù)先設(shè)定的服務(wù)等級(jí)SLA參數(shù)，計(jì)算為各個(gè)ONU分配的帶寬Rⁱ，具體為：

計(jì)算各個(gè)OUN的保證帶寬

計(jì)算各個(gè)ONU的超額帶寬

對(duì)保證帶寬與超額帶寬求和，得到為各個(gè)ONU分配的帶寬

進(jìn)一步地，所述保證帶寬、超額帶寬的具體計(jì)算包括：

保證帶寬

按權(quán)重為各個(gè)ONU分配的超額帶寬

超額帶寬總量S_E：

為固定帶寬，是OLT根據(jù)系統(tǒng)容量為ONU預(yù)留的帶寬；

為承諾帶寬，當(dāng)ONU的需求大于時(shí)，系統(tǒng)會(huì)以承諾帶寬的形式為其繼續(xù)分配帶寬，分配上限不會(huì)超過如果該ONU需求較小，剩余部分承諾帶寬分配給其它ONU；

為超額帶寬，是在固定帶寬和承諾帶寬之外為滿足ONU需求分配的帶寬；

Wⁱ為超額帶寬的分配權(quán)重，

C為PON系統(tǒng)的總?cè)萘俊?/p>

進(jìn)一步地，所述步驟S4，選取需要調(diào)整的目標(biāo)ONU，將目標(biāo)OUN調(diào)整到合適的PON口，具體包括：

在負(fù)載最大的PON口下，選取符合條件的ONU，若找到符合條件的ONU，將該OUN調(diào)整到負(fù)載最小的PON口，更新ONU和PON口的映射關(guān)系；若在負(fù)載最大的PON口下，沒找到符合條件的，從次最大的PON口中尋找符合條件的ONU；尋找過程持續(xù)，直至遍歷所 有的PON口。

本發(fā)明另一方面，提供一種支持服務(wù)等級(jí)的PON口負(fù)載均衡裝置，所述裝置包括：

請(qǐng)求帶寬計(jì)算單元，統(tǒng)計(jì)各個(gè)ONU請(qǐng)求帶寬平均值

分配帶寬處理單元，根據(jù)請(qǐng)求帶寬平均值和預(yù)先設(shè)定的服務(wù)等級(jí)SLA參數(shù)，計(jì)算為各個(gè)ONU分配的帶寬Rⁱ；

統(tǒng)計(jì)求和單元，根據(jù)ONU和PON口的映射關(guān)系，統(tǒng)計(jì)各PON口上所有ONU分配帶寬之和

負(fù)載調(diào)整單元，選取需要調(diào)整的目標(biāo)ONU，將目標(biāo)OUN調(diào)整到合適的PON口。

進(jìn)一步地，所述請(qǐng)求帶寬計(jì)算單元具體包括：

帶寬請(qǐng)求上報(bào)子單元，用于為各個(gè)ONU在每個(gè)DBA周期內(nèi)上報(bào)帶寬請(qǐng)求；

平均帶寬計(jì)算子單元，用于在一個(gè)DWA周期內(nèi)，計(jì)算多個(gè)DBA周期的帶寬請(qǐng)求的平均值，得到各個(gè)ONU請(qǐng)求帶寬平均值其中，一個(gè)動(dòng)態(tài)波長分配DWA周期包含多個(gè)動(dòng)態(tài)帶寬分配DBA周期。

進(jìn)一步地，所述分配帶寬處理單元具體包括：

保證帶寬計(jì)算子單元，用于計(jì)算各個(gè)OUN的保證帶寬

超額帶寬子單元，用于計(jì)算各個(gè)ONU的超額帶寬

分配帶寬計(jì)算子單元，用于對(duì)保證帶寬與超額帶寬求和，得到為

各個(gè)ONU分配的帶寬

其中，

保證帶寬

按權(quán)重為各個(gè)ONU分配的超額帶寬

超額帶寬總量S_E：

為固定帶寬，是OLT根據(jù)系統(tǒng)容量為ONU預(yù)留的帶寬；

為承諾帶寬，當(dāng)ONU的需求大于時(shí)，系統(tǒng)會(huì)以承諾帶寬的形式為其繼續(xù)分配帶寬，分配上限不會(huì)超過如果該ONU需求較小，剩余部分承諾帶寬分配給其它ONU；

為超額帶寬，是在固定帶寬和承諾帶寬之外為滿足ONU需求分配的帶寬；

Wⁱ為超額帶寬的分配權(quán)重，

C為PON系統(tǒng)的總?cè)萘俊?/p>

進(jìn)一步地，所述負(fù)載調(diào)整單元具體包括：

調(diào)整子單元，用于：在負(fù)載最大的PON口下，選取符合條件的ONU，若找到符合條件的ONU，將該OUN調(diào)整到負(fù)載最小的PON口，更新ONU和PON口的映射關(guān)系；若在負(fù)載最大的PON口下，沒找到符合條件的，從次最大的PON口中尋找符合條件的ONU；尋找過程持續(xù)，直至遍歷所有的PON口。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比：能夠在避免流量沖突的同時(shí)，提高帶寬利用率，并滿足用戶的差異化需求、提升用戶體驗(yàn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明支持服務(wù)等級(jí)的PON口負(fù)載均衡方法實(shí)施例原理示 意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例SLA原理示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例場(chǎng)景結(jié)構(gòu)圖；

圖4為現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)波長調(diào)諧的原理示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

圖1為本發(fā)明支持服務(wù)等級(jí)的PON口負(fù)載均衡方法實(shí)施例原理示意圖。圖1中，所述方法原理包括：

步驟1：開始一個(gè)新的周期T；

步驟2：統(tǒng)計(jì)各個(gè)ONU請(qǐng)求帶寬平均值

步驟3：根據(jù)預(yù)先設(shè)定的SLA和帶寬請(qǐng)求計(jì)算為各個(gè)ONU分配的帶寬Rⁱ；

步驟4：根據(jù)ONU和PON口的映射關(guān)系，統(tǒng)計(jì)各PON口上所有ONU分配帶寬之和，即該P(yáng)ON口的負(fù)載

步驟5：選取目標(biāo)ONU；

步驟5-1：計(jì)算使負(fù)載均衡效果最佳的目標(biāo)ONU帶寬值，即最佳優(yōu)化值α；

步驟5-2：在負(fù)載值L最大的PON口下選擇一個(gè)Rⁱ值最接近α的ONU；

步驟5-3：判斷選取的ONU的Rⁱ值是否小于負(fù)載最大值與最小值之差L_MAX-L_MIN，如果是，執(zhí)行步驟6；否則判斷是否還有PON口未遍歷；

步驟5-4：如果還有PON口未遍歷，在其中負(fù)載值最大的PON口下選擇一個(gè)Rⁱ值最接近α的ONU，跳轉(zhuǎn)到步驟5-3；否則該周期結(jié)束；

步驟6：將選中的ONU作為目標(biāo)ONU，更新ONU和PON口的映射關(guān)系，執(zhí)行步驟4。

下表為本發(fā)明實(shí)施例參數(shù)列表：

圖2為本發(fā)明實(shí)施例SLA原理示意圖。圖中：

固定帶寬，是OLT根據(jù)系統(tǒng)容量為ONU預(yù)留的帶寬；

承諾帶寬，當(dāng)ONU的需求大于固定帶寬時(shí)，系統(tǒng)會(huì)以承諾帶寬的形式為其繼續(xù)分配帶寬，分配上限不會(huì)超過承諾帶寬；如果該ONU需求較小，剩余部分承諾帶寬分配給其它ONU；

超額帶寬，是在固定帶寬和承諾帶寬之外為滿足ONU需求分配的帶寬。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例場(chǎng)景結(jié)構(gòu)圖，即波長可調(diào)諧的PON系統(tǒng)，為了簡(jiǎn)化算法的計(jì)算量，該系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)OLT和9個(gè)ONU，系統(tǒng)總?cè)萘繛?00Mbit/s。

OLT中有四個(gè)PON口來接收上行信號(hào)、輸出下行信號(hào)；一個(gè)DWBA(自定義術(shù)語，dynamic wavelength and bandwidth allocation，動(dòng)態(tài)波長帶寬分配)控制器來進(jìn)行波長和帶寬分配；一個(gè)光功率分配器連接PON口和對(duì)應(yīng)PON分支；一個(gè)多路復(fù)用/解復(fù)用器。

該系統(tǒng)中每個(gè)PON口使用不同的上/下行波長對(duì)；多路復(fù)用/解復(fù)用器聚合多路上行信號(hào)至核心網(wǎng)或城域網(wǎng)中，同時(shí)根據(jù)目的地址將下行信號(hào)解復(fù)用至每個(gè)PON口；ONU通過一個(gè)波長可調(diào)諧的收發(fā)機(jī)來接收下行信號(hào)并發(fā)送上行信號(hào)，每個(gè)ONU可以根據(jù)DWBA控制器的指示調(diào)諧上/下行波長從而切換至其它PON分支下。

DWBA控制器在每一個(gè)DBA周期內(nèi)為ONU分配上行時(shí)隙?？紤]到上行傳輸時(shí)延及對(duì)帶寬的精確控制，DBA周期通常很短，遠(yuǎn)小于DWA周期。

DWBA控制器可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。當(dāng)DWBA控制器監(jiān)測(cè)到各個(gè)PON口上的負(fù)載不均衡時(shí)，會(huì)通過本發(fā)明提出的算法從負(fù)載最大的PON口下選取一個(gè)或多個(gè)ONU，通過調(diào)諧選中的目標(biāo)ONU的波長將其切換至負(fù)載最小的PON口下。此過程中，如果進(jìn)行了不必要的波長調(diào)諧，不僅會(huì)造成被調(diào)諧的ONU的流量中斷，還會(huì)影響其它ONU的數(shù)據(jù)發(fā)送。因此，DWBA控制器要盡量減少波長調(diào)諧的數(shù)量，避免不必要的波長調(diào)諧。

圖4為現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)波長調(diào)諧的原理示意圖。其中DWA周期是由多個(gè)DBA周期組成的，DWA計(jì)算決定下一個(gè)DWA周期的ONU和PON口映射關(guān)系。根據(jù)DWA計(jì)算結(jié)果，OLT向ONU發(fā)送GATE幀，其中包含新的波長和波長調(diào)諧的起始時(shí)間T_λ；ONU完成波長調(diào)諧后， 向OLT發(fā)送REPORT幀。

圖4中，為實(shí)現(xiàn)波長調(diào)諧期間沒有數(shù)據(jù)幀丟失，即無中斷調(diào)諧，在ONU和OLT中都采用了緩存管理機(jī)制。在上行方向，ONU停止發(fā)送上行數(shù)據(jù)幀直到波長調(diào)諧完成，因此，通過在ONU中安裝一個(gè)足夠大的緩沖內(nèi)存來存儲(chǔ)波長調(diào)諧期間的上行數(shù)據(jù)就能保證數(shù)據(jù)幀不會(huì)丟失。

對(duì)下行方向，僅僅在OLT中安裝足夠大的緩沖內(nèi)存是不能避免數(shù)據(jù)幀丟失的。首先，在T_λ之前，必須預(yù)留足夠的時(shí)間來清空原有PON口上未發(fā)送完的數(shù)據(jù)幀，否則會(huì)造成下行數(shù)據(jù)幀丟失；其次，對(duì)于重新分配之后的PON口，要持續(xù)緩存下行數(shù)據(jù)幀直到完成波長調(diào)諧。

表a-m是本發(fā)明實(shí)施例PON口負(fù)載均衡調(diào)整過程示意圖。

表a為實(shí)施例初始化數(shù)據(jù)，包括初始ONU、PON口映射關(guān)系、用戶SLA參數(shù)、以及用戶帶寬請(qǐng)求(這里假設(shè)每個(gè)ONU下只連接一個(gè)用戶)。

表a

表b為根據(jù)表格a中的參數(shù)，求出的為每個(gè)用戶分配的帶寬(由保證帶寬和超額帶寬組成)。

表b

表c為根據(jù)表b中的分配帶寬值，求得最佳優(yōu)化值，再由最佳優(yōu)化值選出符合條件的目標(biāo)ONU。

表c

表d為將表c中選中的目標(biāo)ONU調(diào)整到負(fù)載最小的PON后，新的PON口、ONU映射關(guān)系。

表d

表e，根據(jù)d中映射關(guān)系繼續(xù)尋找新的目標(biāo)ONU。

表e

表f，繼續(xù)調(diào)整目標(biāo)ONU。

表f

表g，繼續(xù)在負(fù)載最大PON口下尋找目標(biāo)ONU，但是沒尋找到符合條件的目標(biāo)ONU。

表g

表h，在次最大PON口下尋找，找到符合條件的目標(biāo)ONU。

表h

表i，對(duì)表h尋找到的目標(biāo)ONU調(diào)整到負(fù)載最小的PON口。

表i

表j，繼續(xù)在負(fù)載最大PON口下尋找目標(biāo)ONU，但是沒尋找到符合條件的目標(biāo)ONU。

表j

表k，繼續(xù)在負(fù)載次最大PON口下尋找目標(biāo)ONU，但是沒尋找到符合條件的目標(biāo)ONU。

表k

表l，繼續(xù)尋找目標(biāo)ONU，但是沒尋找到符合條件的目標(biāo)ONU，且已遍歷了所有PON口。

表l

表m，整個(gè)負(fù)載均衡調(diào)整完成后的PON口負(fù)載結(jié)果。

表m

最后，本申請(qǐng)的方法僅為較佳的實(shí)施方案，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。