[發(fā)明專利]一種適用于智能配電網(wǎng)的EPON通信系統(tǒng)的動態(tài)帶寬分配方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510239764.0
• 申請日: 2015-05-11
• 公開（公告）號: CN104994030B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張哲;尹項根;肖繁;陳衛(wèi);文明浩;陳鵬;楊航
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: H04L12/815
• 分類號: H04L12/815;H04L12/857;H04L12/851;H04Q11/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心42201
• 代理人: 廖盈春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種應(yīng)用于智能配電網(wǎng)的EPON通信系統(tǒng)的動態(tài)帶寬分配方法。

背景技術(shù)

以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)(Ethernet passive optical network，EPON)作為一種新型的通信技術(shù)，由于其低成本、高帶寬，以及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)十分吻合配電網(wǎng)接線方式等優(yōu)點已成為智能配電網(wǎng)通信系統(tǒng)接入層的重要選擇之一。EPON技術(shù)在工程應(yīng)用中需要解決的主要問題之一是如何通過靈活、合理的負(fù)載調(diào)度算法，對EPON的帶寬資源進行合理分配，以保證各類業(yè)務(wù)，尤其是繼電保護等高實時性通信業(yè)務(wù)的應(yīng)用要求。

但目前關(guān)于EPON技術(shù)應(yīng)用于智能配電網(wǎng)的研究大多只涉及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等方面的設(shè)計，事實上，EPON系統(tǒng)典型的帶寬分配方法已難以滿足智能配電網(wǎng)業(yè)務(wù)提出的新要求。當(dāng)前EPON技術(shù)兩種典型的調(diào)度分配方法包括基于絕對優(yōu)先級的間插輪詢動態(tài)帶寬分配算法和基于權(quán)值比例分配的間插輪詢動態(tài)帶寬分配算法。若采用基于權(quán)重比例的間插輪詢動態(tài)帶寬分配方法，將嚴(yán)重影響高實時性需求的繼電保護信息的實時傳輸。若采用基于絕對優(yōu)先級的間插輪詢動態(tài)帶寬分配算法，當(dāng)優(yōu)先級高的業(yè)務(wù)對通信量需求較大時，將存在低優(yōu)先級業(yè)務(wù)“餓死”的現(xiàn)象。同時，當(dāng)配電網(wǎng)在光網(wǎng)絡(luò)單元(optical network unit，ONU終端)數(shù)據(jù)傳輸完成至下次傳輸開始之間發(fā)生故障時，大量新增數(shù)據(jù)將不會被光線路終端(optical line terminal，OLT終端)分配帶寬，也將影響繼電保護等信息的實時性。因此，基于傳統(tǒng)典型帶寬分配方法的EPON技術(shù)難以滿足智能配電網(wǎng)的發(fā)展需求。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種適用于智能配電網(wǎng)EPON通信系統(tǒng)動態(tài)帶寬分配方法，其目的在于滿足智能配電網(wǎng)繼電保護等高優(yōu)先級業(yè)務(wù)的實時性要求和優(yōu)先級較低業(yè)務(wù)的通信量需求。

本發(fā)明提供了一種適用于智能配電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)的EPON系統(tǒng)改進的動態(tài)帶寬分配方法(improved weighted interleaved polling with adaptive cycle time，IW-IPACT)，包括下述步驟：

S1：根據(jù)智能配電網(wǎng)不同業(yè)務(wù)的需求將各業(yè)務(wù)分為加速轉(zhuǎn)發(fā)型業(yè)務(wù)、確定轉(zhuǎn)發(fā)型業(yè)務(wù)和盡力而為型業(yè)務(wù)；

其中，加速轉(zhuǎn)發(fā)型(expedited forwarding，EF)業(yè)務(wù)為支持端到端延時敏感和需要帶寬保證的業(yè)務(wù)，如繼電保護所需故障信息等；確定轉(zhuǎn)發(fā)型(assured forwarding，AF)業(yè)務(wù)為支持對延時不敏感，但是要求帶寬保證的業(yè)務(wù)，如高級配電自動化等業(yè)務(wù)；盡力而為型(best effort，BE)業(yè)務(wù)為支持對端到端延時不敏感，且不需要帶寬保證的業(yè)務(wù)。

S2：根據(jù)各業(yè)務(wù)的優(yōu)先級和單位時間內(nèi)該業(yè)務(wù)的最大數(shù)據(jù)流量，通過層次分析法計算該業(yè)務(wù)權(quán)重值大小，并計算在一個輪詢周期內(nèi)該ONU終端停止發(fā)送信息時，EF業(yè)務(wù)緩存量大小和EF業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)緩存速率,以及基于AF業(yè)務(wù)和BE業(yè)務(wù)綜合加權(quán)而成的加權(quán)業(yè)務(wù)緩存量大小和業(yè)務(wù)緩存速率大小；

S3：OLT終端通過比較ONU終端上傳業(yè)務(wù)的緩存速率是否等于正常情況下該業(yè)務(wù)的緩存速率，若是，則電網(wǎng)未發(fā)生故障，則OLT終端按照該ONU終端發(fā)來的Report幀中各業(yè)務(wù)的緩存速率和緩存量大小，計算在一個輪詢周期內(nèi)第i個ONU終端加速轉(zhuǎn)發(fā)型業(yè)務(wù)和加權(quán)業(yè)務(wù)的虛擬帶寬需求量大小；若否，則電網(wǎng)發(fā)生故障，則將該ONU終端中各業(yè)務(wù)的緩存速率修改為故障條件下的緩存速率，并計算在一個輪詢周期內(nèi)第i個ONU終端加速轉(zhuǎn)發(fā)型業(yè)務(wù)和加權(quán)業(yè)務(wù)的虛擬帶寬需求量大小；其中，i為ONU終端的序號，其取值為16；

S4：根據(jù)計算獲得的各ONU終端在下一個輪詢周期內(nèi)的帶寬需求，結(jié)合EPON系統(tǒng)自身帶寬值進行分配：

如果EPON系統(tǒng)自身帶寬值大于所有ONU終端帶寬需求量之和，則按照各ONU終端的帶寬需求大小成比例進行分配；如果EPON系統(tǒng)自身帶寬值小于所有ONU終端帶寬需求量之和，則首先滿足各ONU終端加速轉(zhuǎn)發(fā)型業(yè)務(wù)的帶寬需求，再將剩余帶寬根據(jù)各ONU終端中加權(quán)業(yè)務(wù)的帶寬需求大小按比例進行分配；如果EPON系統(tǒng)自身帶寬值小于所有ONU終端中加速轉(zhuǎn)發(fā)型業(yè)務(wù)帶寬需求量之和，則將EPON系統(tǒng)的帶寬根據(jù)各ONU終端中加速轉(zhuǎn)發(fā)型業(yè)務(wù)的帶寬需求大小按比例進行分配；