一种基于RNN的EPON动态带宽分配算法

技术领域

本发明属于带宽利用技术领域，具体涉及一种基于RNN的EPON动态带宽分配算法。

背景技术

RNN，是一种循环神经网络，具有记忆能力，能够通过先验知识学习获得预测能力，并通过在线学习，实时修改参数，提高非线性数据预测精度。ONU向OLT发送数据过程如图1所示，在T1-T5这段等待时间内，ONU仍然会接收上行数据，这一部分数据量并没有包含在请求帧内，造成请求信息与实际需求不符的现象，所以这部分数据包只能累计到下一次轮询周期发送，不仅增加了平均队列时延，还会影响业务的实时性。

与其他接入网技术相比，多接入光纤网络的高容量特性是光技术进步的主要动力，越来越多的低延时密集型任务如实时通讯、高清视频播放和游戏等出现在日常生活中，日益增长的带宽需求给网络基础设施建设带来了严峻挑战，资源分配是PON的基本任务，并且必须有一个有效的方案来减少延时，使带宽使用率最大化、资源浪费最小化，随着用户的日益增加，带宽分配方式的选择对于避免冲突，确保高优先级业务的服务要求十分关键。因此，本发明提出一种基于RNN结构模型，能够预测高优先级业务，并在确保高优先级业务的前提下，一定程度上保证其他业务的服务质量，同时减小队列时延以及提高上行带宽利用率的EPON动态带宽分配算法。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种基于RNN的EPON动态带宽分配算法。

本发明采用的技术方案为：一种基于RNN的EPON动态带宽分配算法，包括如下步骤：

步骤一：上报带宽请求，

将向OLT上传数据的N个ONU分别记为ONU

步骤二：OLT判断是否为EF业务，

若是EF业务，执行带宽预测，转至步骤三，若不是EF业务，不执行带宽预测，转至步骤四；

步骤三：计算EF业务实际需要的带宽，

OLT汇总EF队列的实际带宽请求

其中，T

计算得到新增流量数据为

为EF业务分配大小等于实际需要带宽的带宽，转至步骤七；

步骤四：OLT生成AF、BE业务实际需要的带宽，

OLT分别汇总AF、BE两个队列的实际带宽请求

r

r

其中，r

步骤五：保证带宽分配，

将EF、AF、BE三个队列分别记为队列k(k＝1,2,3)，对于EF业务，ONU

步骤六：剩余带宽分配，

保证带宽分配完成之后，OLT汇总AF和BE业务剩余的带宽请求，通过排队调度的方式对其进行带宽分配，所述OLT可调度的剩余总带宽为：

S为所述OLT可调度的剩余总带宽，B

按照业务的权重，将S分配到各个队列上，N个ONU中队列k获得的总剩余带宽为S

步骤七：分配结束。

具体地，所述步骤六中，将S

a.若S

b.若S

c.若S

其中，B

本发明的有益效果：本发明在RNN结构模型的基础上对高优先级业务EF进行带宽预测和带宽分配，提高了预测准确性，且在确保高优先级业务的前提下，对AF、BE业务进行带宽分配，最后对三种业务剩余的带宽请求通过排队调度的方式进行带宽分配，在一定程度上保证了其他业务的服务质量，提高了预测准确性的同时减小了队列时延并提高了上行带宽利用率。

附图说明

图1为ONU与OLT之间数据传输的示意图；

图2为EPON的系统结构图；

图3为本发明的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围，以下结合实施例具体说明。

如图2公开了EPON的系统结构图，在图2的基础上，本发明公开了一种基于RNN的EPON动态带宽分配算法，其流程如图3所示，具体包括如下步骤：

首先上报带宽请求，

将向OLT上传数据的N个ONU分别记为ONU

OLT判断是否为EF业务，

若是EF业务，执行带宽预测，计算EF业务实际需要的带宽，如图1所示，请求帧报告的是T1时刻ONU队列的缓存信息，T2-T3时刻OLT处理ONU的请求，并在T3时刻响应ONU返回授权帧，在T4时刻ONU收到OLT的授权信息，T5时刻向OLT发送数据，在T1-T5的这段等待时间内，ONU仍会不断接收上行数据，这一部分数据量并没有包含到请求帧中，所以这部分数据包只能累计到下一次轮询周期发送，因此需要对等待时间内到达的数据进行带宽预测。

OLT汇总EF队列的实际带宽请求

其中，T

计算得到新增流量数据为

ONU

为EF业务分配大小等于实际需要带宽的带宽，分配结束；

若不是EF业务，不执行带宽预测，OLT生成AF、BE业务实际需要的带宽，

OLT分别汇总AF、BE两个队列的实际带宽请求

r

r

其中，r

保证带宽分配，

每个ONU的每个队列都有一定额度的最小保证带宽，最小保证带宽是为了避免优先级低或其他问题没有分到带宽而被“饿死”，确保每个ONU的每个队列在有带宽请求时，都会得到一定的带宽，根据每个ONU的具体需求来设定其最小保证带宽B

将EF、AF、BE三个队列分别记为队列k(k＝1,2,3)，对于EF业务，ONU

剩余带宽分配，

保证带宽分配完成之后，OLT汇总AF和BE业务剩余的带宽请求，通过排队调度的方式对其进行带宽分配，所述OLT可调度的剩余总带宽为：

S为所述OLT可调度的剩余总带宽，B

按照业务的权重，将S分配到各个队列上，N个ONU中队列k获得的总剩余带宽为S

a.若S

b.若S

c.若S

其中，B

本发明所述算法对高优先级业务即加速转发业务EF进行预测之后并进行带宽分配，此预测过程通过RNN结构模型的引入，提高了EF的预测准确性，减小了队列时延并提高了上行带宽利用率，然后对保证转发业务AF和尽力而为业务BE进行的带宽分配和对三种业务的所有剩余带宽进行分配，在一定程度上实现了AF和BE的带宽分配公平性与合理性，保证了业务的服务质量。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的得同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。