一种改进的EPON动态带宽分配算法概要.docx
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一种改进的EPON动态带宽分配算法概要
文章编号:
1002-2082(200906-1016-04
一种改进的EPON动态带宽分配算法
张晓敏1
李维民1
李法庆
2
(1.空军工程大学电讯工程学院,陕西西安710077;2.陕西省生产力促进中心,陕西西安710077
摘 要:
在分析了现有带宽分配算法的基础上,结合已有算法的优缺点,提出一种新的区分业务等级的、保证服务质量的动态带宽分配算法。
新算法动态确定轮询周期,分配给高优先级业务请求带宽,按权重对中、低优先级业务进行带宽分配,并考虑到了剩余带宽的再分配。
经仿真验证:
该方案充分保证了高优先级业务的带宽需求,考虑到了低等级业务可能分不到带宽的情况,体现了带宽分配的公平性,全面提高了上行带宽的利用率,提高了系统的服务质量保证。
关键词:
以太无源光网络;动态带宽分配;区分业务等级;服务质量;OPNET仿真
中图分类号:
TN915 文献标志码:
A
ImprovingdynamicbandwidthdistributionalgorithminEPON
ZHANGXiao-min1,LIWei-min1,LIFa-qing
2
(1.TelecommunicationEngineeringInstitute,AirForceEngineeringUniversity,Xi’an710077,China;
2.ShaanxiProvinceProductivityPromotionCenter,Xi’an710077,China
Abstract:
DynamicbandwidthallocationoftheuplinkisahottechniqueinEPONsystem.Byanalyzingthemeritsandweaknessesoftheexistingalgorithms,anoveldynamicbandwidthallocationalgorithmisproposed,whichsupportsdifferentiatingservicelevelsandguaranteesthequalityoftheservice.Thenewalgorithmdeterminesthepollingcycle,allocatestherequestedbandwidthtohigh-priorityservices,andallocatesbandwidthtomiddleandlowprioritysevicesbyweight.Italsotakesthereallocationoftheexcessbandwidthintoaccount.Simulationresultsshowthatthisschemecanmeetthebandwidthneedofhighpriorityservicewhiletakinglowpriorityserviceintoaccount.Thealgorithmmakesthedistributionofsystembandwidthmorerationalandimprovestheefficiencyofup-linkbandwidthandthequalityofservice.Keywords:
Ethernetpassiveopticalnetwork;dynamicbandwidthallocation;differentiatedclassesofservice;qualityofservice;OPNETsimulation
引言
动态带宽分配是以太无源光网络(Ethernetpassiveopticalnetwork,EPON研究的关键技术之一,采用怎样的动态带宽分配算法,最大程度地提高系统的带宽利用率,是EPON系统研究的热点问题。
KramerG,MukherjeeB,PesaventoG等人提出的IPACT(interleavedpollingwithadaptive
cycletime算法[1-2]
是基于授权和请求的有自适应循环周期时间的交织轮询方案,它是以OLT(opticallineterminal,光线路终端为控制中心,按固定周期内网络的实时情况来改变时隙安排,并考虑了系统中OLT与各个ONU(opticalnetworkunit,光网络单元之间由实际距离所带来的传输时延。
但是,IPACT算法轮询周期不固定,导致轻负载时带宽利用率低,且对业务的QoS(qualityofservice,服务质
收稿日期:
2009-06-19; 修回日期:
2009-06-28
第30卷第6期2009年11月 应用光学JournalofAppliedOptics
Vol.30No.6
Nov.2009
量保证不高。
ChoiS提出的ETRI(electronicsandtelecommunicationsresearchinstitute算法[3]中将轮询周期固定,对高优先级业务的带宽需求固定分配,上行带宽的利用率大大提高,但不能有效保证低优先级业务的带宽分配[4],带宽分配的公平性得不到体现。
针对这两种算法存在的不足,提出一种区分业务等级的ETRI改进算法(DS-ETRI。
通过
分析推导和仿真验证,新算法提高了带宽利用率,提高了QoS保证。
1 DS-ETRI算法
为了全面保证各优先等级业务的带宽需求,提高系统的QoS保证,文章提出一种改良的算法,改善上面两种算法存在的问题。
算法的主要思想是动态确定轮询周期,也就是不固定轮询的周期,在轮询之前根据网络的负载轻重动态调整轮询周期的长短。
负载轻时把轮询周期缩小,负载重时增大轮询周期。
这样避免了在网络负载轻时上行信道利用率低的问题,也降低了网络负载重时所出现问题的机率,动态地控制轮询周期,提高了上行信道的利用率。
具体算法表述如图1
所示。
图1 算法流程图 假设OLT上有N个ONU处于正常工作状态,上行信道的传输速率为Rbit/s,Tcycle是进行一次完整的周期轮询的时间,Tcycle太大将增大数据的延时[5],Tcycle太小则会有更多的带宽被浪费在数据帧的保护时间上,因此要选择合适的Tcycle。
在本文中,把使Breport≤Btotal的Tcycle取值范围定为{125s,2000s},Tg为保护时间,N为ONU的个数,BR是为维护和管理信息流以及请求消息等的预留带宽,Btotal为当前网络总的可用带宽。
它们的关系式为
Btotal=(Tcycle-N×Tg×R/8-BR
(1
1动态确定轮询周期Tcycle[5]
:
如果发送到OLT的带宽请求Breport≤Btotal,则按业务优先等级进行带宽分配;如果发送到OLT的带宽请求Breport>Btotal,则增大Tcycle,使Breport≤Btotal,再按业务等级进行带宽分配;若将Tcycle调整到最大值2000s,仍未满足Breport≤Btotal,则先充分保证高优先级业务的带宽需求,然后中、低优先级业务按权重分配带宽。
其中,Breport为总的请求带宽。
2高优先级EF(expeditedforwarding,加速转发业务的带宽分配:
在确定有EF业务需发送时,充分保证其所需带宽,RHi为高优先级业务的请求带宽,GHi为高优先级业务的最终授权带宽。
则分配的带宽为
GHi=RHi
(2
若无EF业务需发送,则从AF业务开始分配带宽。
3中优先级AF(assuredforwarding,保证转发业务按下面的公式进行带宽分配:
如果 RMi≤Btotal-∑n
i=1B
Hi
GMi=RMi
(3
按步骤4和5进行其他业务的带宽分配。
如果 RMi>Btotal-
∑n
i=1
B
Hi
则中优先级业务和低优先级业务按所占权重进行带宽分配,分配公式如下:
GMi=
Mi
∑n
i=1
(R
Mi
+RLi
(Btotal-
∑n
i=1G
Hi
GLi=
RLi
∑i=1
(R
Mi
+RLi
(Btotal-
∑n
i=1
G
Hi
(4
4低优先级BE(besteffort,尽力而为业务
Bn
i1
・
1017・应用光学 2009,30(6 张晓敏,等:
一种改进的EPON动态带宽分配算法
低优先级业务按下面公式进行带宽分配:
GLi=
Li
∑n
i=1
R
Li
Btotal-
∑n
i=1
(GHi+GMi
(5
5剩余带宽的再分配:
按步骤1~4分配带宽后若有剩余带宽,则剩余带宽为
Bexcess=Btotal-
∑n
i=1
(G
Hi
+GMi+GLi(6
因为高、中优先级业务均分配给其所需的带宽,故剩余带宽可全部分配给低优先级业务,满足其所请求的全部带宽。
在RMi>Btotal-
∑n
i=1
B
Hi
的情况下,为高优先级
业务分配后余下的全部带宽按比例分配给了中、低优先级业务,所以不存在剩余带宽,无须进行剩余带宽的再分配。
2 仿真结果及性能分析
为了验证以上算法,采用OPNET仿真软件对DS-ETRI算法和ETRI算法进行建模仿真:
仿真系统由1个OLT和16个ONU组成。
用户到ONU的接入链路速率(Ru最大为100Mbit/s,EPON中上下行链路速率(Rn均为1000Mbit/s,保护时间Tg取为1s。
每一个ONU都分3种优先等级:
高优先级EF业务、中优先级AF业务和低优先级BE业务。
通过仿真得到2种算法各优先级业务的网络延时(如图2所示和带宽利用率(如图3所示,EF,AF,BE分别代表DS-ETRI算法的3个优先级业务,而EF′,AF′,BE′分别代表ETRI算法的
3个优先级业务。
从图2中可以看出,DS-ETRI算法各优先级业务的延迟均优于ETRI算法,尤其是低优先级业务更为明显,其原因是DS-ETRI算法考虑到了低优先级业务的带宽需求,避免了低优先级业
图2 业务平均包延时比较
.务分不到带宽的情况;通过图3可以看出,无论是
在负载很轻或负载重时,DS-ETRI算法较于ETRI算法都显示出其优越性,可以看出新算法提高了系统的带宽利用率。
DS-ETRI算法将IPACT算法和ETRI算法的
优、缺点进行融合、改善,具体优点表述如下:
1动态调整轮询周期,使网络总带宽趋向于最优值,充分发挥EPON网络传输作用。
图3 带宽利用率比较
Fig.3 Comparisonofbandwidthutilization
2在确定高优先级业务有数据传送时,保证其带宽需求;在确认高优先级业务无数据传送时,从中优先级业务开始分配带宽。
减少了带宽浪费,充分利用了上行带宽。
3在总的请求带宽大于总带宽时,中、低优先级业务按权重分配带宽,保证了系统的公平性,避免了ETRI算法中低优先级业务分不到带宽的情况出现。
4考虑到了剩余带宽的分配,整体提高了带宽利用率。
3 结束语
由于EPON系统上行链路多个ONU共享带宽的拓扑结构,系统的上行动态带宽分配算法一直是EPON系统讨论的热点。
在3G业务愈演愈烈的今天,EPON作为一种接入网的新技术,更是承担起了承载3G的重任,因此EPON系统的动态带宽分配算法更为关键。
当前针对EPONDBA算法的研究不能仅仅着眼于某一方面,而是应该从全局出发,考虑到每个相关因素,才能提高EPON系统的性能,从而把EPON技术的应用推向更广泛的领域。
参考文献:
[ P・
1018・应用光学 2009,30(6 张晓敏,等:
一种改进的EPON动态带宽分配算法
Interleavedpollingwithadaptivecycletime(IPACT:
adynamicbandwidthdistributionschemeinanopticalaccessnetwork[J].PhotonicNetworkCommunications,2002,4(1:
89-107.
[2] KRAMERG,MUKHERJEEB,PESAVENTOG.EthernetPON(ePON:
designandanalysisofanopticalaccessnetwork[J].PhotonicNetworkCommunications,2001,3(3:
307-319.
[3] CHOIS.Cyclicpolling-baseddynamicbandwidthallocationfordifferentiatedclassesofserviceinEthernetpassiveopticalnetworks[J].PhotonicNetworkCommunications,2004,7(1:
87-96.[4] 徐宝才,董光辉.EPON中一种改进的DBA算法[J].中国新技术新产品,2009(1:
20.
XUBao-cai,DONGGuang-hui.AnimproveddynamicbandwidthallocationalgorithminEPON
[J].ChinaNewTechnologiesandProducts,2009(1:
20.(inChinesewithanEnglishabstract[5] 李精华,曾丽珍,李云.EPON上行信道中的动态带宽分配算法研究[J].光通信技术,2006,30(1:
17-19.LIJing-hua,ZENGLi-zhen,LIYun.TheresearchofdynamicbandwidthallocationalgorithmintheupstreamchannelofEPON[J].OpticalCommunicationTechnology,2006,30(1:
17-19.(inChinesewithanEnglishabstract
[6] 吴欢.一种在EPON中支持多业务接入的DBA公平算法[J].光通信研究,2007(3:
13-15.
WUHuan.AfairDBAalgorithmformultiserviceaccessinEPON[J].StudyonOpticalCommunications,2007(3:
13-15.(inChinesewithanEnglishabstract
・1019・
应用光学 2009,30(6 张晓敏,等:
一种改进的EPON动态带宽分配算法
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- 一种 改进 EPON 动态 带宽 分配 算法 概要