[發(fā)明專利]一種基于RNN的EPON動(dòng)態(tài)帶寬分配算法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110467814.6
• 申請(qǐng)日: 2021-04-28
• 公開（公告）號(hào): CN113076199A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦攀科;付巖巖;尤俊茹;劉飛揚(yáng);韓尚雅;王家偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F9/50
• 分類號(hào): G06F9/50;G06Q10/04;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 鄭州圖釘專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 41164
• 代理人: 石路

本發(fā)明涉及一種基于RNN的EPON動(dòng)態(tài)帶寬分配算法，包括如下步驟：首先ONU向OLT上報(bào)帶寬請(qǐng)求，然后OLT判斷是否為EF業(yè)務(wù)，對(duì)EF業(yè)務(wù)進(jìn)行帶寬預(yù)測(cè)和帶寬分配，對(duì)于AF和BE業(yè)務(wù)的帶寬請(qǐng)求生成實(shí)際需要的帶寬并進(jìn)行帶寬分配，然后匯總AF和BE業(yè)務(wù)剩余的帶寬請(qǐng)求，通過(guò)排隊(duì)調(diào)度的方式對(duì)其進(jìn)行帶寬分配。本發(fā)明在RNN結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上對(duì)高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)EF進(jìn)行帶寬預(yù)測(cè)和帶寬分配，提高了預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性，且在確保高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的前提下，對(duì)AF、BE業(yè)務(wù)進(jìn)行帶寬分配，最后對(duì)三種業(yè)務(wù)剩余的帶寬請(qǐng)求通過(guò)排隊(duì)調(diào)度的方式進(jìn)行帶寬分配，在一定程度上保證了其他業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，提高了預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性的同時(shí)減小了隊(duì)列時(shí)延并提高了上行帶寬利用率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于帶寬利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于RNN的EPON動(dòng)態(tài)帶寬分配算法。

背景技術(shù)

RNN，是一種循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，具有記憶能力，能夠通過(guò)先驗(yàn)知識(shí)學(xué)習(xí)獲得預(yù)測(cè)能力，并通過(guò)在線學(xué)習(xí)，實(shí)時(shí)修改參數(shù)，提高非線性數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)精度。ONU向OLT發(fā)送數(shù)據(jù)過(guò)程如圖1所示，在T1-T5這段等待時(shí)間內(nèi)，ONU仍然會(huì)接收上行數(shù)據(jù)，這一部分?jǐn)?shù)據(jù)量并沒(méi)有包含在請(qǐng)求幀內(nèi)，造成請(qǐng)求信息與實(shí)際需求不符的現(xiàn)象，所以這部分?jǐn)?shù)據(jù)包只能累計(jì)到下一次輪詢周期發(fā)送，不僅增加了平均隊(duì)列時(shí)延，還會(huì)影響業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)性。

與其他接入網(wǎng)技術(shù)相比，多接入光纖網(wǎng)絡(luò)的高容量特性是光技術(shù)進(jìn)步的主要?jiǎng)恿Γ絹?lái)越多的低延時(shí)密集型任務(wù)如實(shí)時(shí)通訊、高清視頻播放和游戲等出現(xiàn)在日常生活中，日益增長(zhǎng)的帶寬需求給網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，資源分配是PON的基本任務(wù)，并且必須有一個(gè)有效的方案來(lái)減少延時(shí)，使帶寬使用率最大化、資源浪費(fèi)最小化，隨著用戶的日益增加，帶寬分配方式的選擇對(duì)于避免沖突，確保高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的服務(wù)要求十分關(guān)鍵。因此，本發(fā)明提出一種基于RNN結(jié)構(gòu)模型，能夠預(yù)測(cè)高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)，并在確保高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的前提下，一定程度上保證其他業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，同時(shí)減小隊(duì)列時(shí)延以及提高上行帶寬利用率的EPON動(dòng)態(tài)帶寬分配算法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種基于RNN的EPON動(dòng)態(tài)帶寬分配算法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于RNN的EPON動(dòng)態(tài)帶寬分配算法，包括如下步驟：

步驟一：上報(bào)帶寬請(qǐng)求，

將向OLT上傳數(shù)據(jù)的N個(gè)ONU分別記為ONU_i(i＝1,2，……N)，ONU_i(i＝1,2，……N)按照業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)將EF、AF、BE這三種不同業(yè)務(wù)分別緩存到三個(gè)隊(duì)列中，并向OLT上報(bào)三個(gè)隊(duì)列的帶寬請(qǐng)求；

步驟二：OLT判斷是否為EF業(yè)務(wù)，

若是EF業(yè)務(wù)，執(zhí)行帶寬預(yù)測(cè)，轉(zhuǎn)至步驟三，若不是EF業(yè)務(wù)，不執(zhí)行帶寬預(yù)測(cè)，轉(zhuǎn)至步驟四；

步驟三：計(jì)算EF業(yè)務(wù)實(shí)際需要的帶寬，

OLT匯總EF隊(duì)列的實(shí)際帶寬請(qǐng)求采用RNN結(jié)構(gòu)模型對(duì)等待時(shí)間T_wait內(nèi)到達(dá)的流量進(jìn)行預(yù)測(cè)，將歷史帶寬請(qǐng)求做差分計(jì)算，設(shè)j周期內(nèi)到達(dá)的數(shù)據(jù)包為得到j(luò)周期內(nèi)的數(shù)據(jù)包到達(dá)的平均速率為

其中，T_cycle為輪詢周期，

計(jì)算得到新增流量數(shù)據(jù)為EF業(yè)務(wù)的預(yù)測(cè)帶寬結(jié)果為ONU_i中EF業(yè)務(wù)的實(shí)際需要的帶寬為：

為EF業(yè)務(wù)分配大小等于實(shí)際需要帶寬的帶寬，轉(zhuǎn)至步驟七；

步驟四：OLT生成AF、BE業(yè)務(wù)實(shí)際需要的帶寬，

OLT分別匯總AF、BE兩個(gè)隊(duì)列的實(shí)際帶寬請(qǐng)求和實(shí)際需要的帶寬等于隊(duì)列請(qǐng)求的帶寬，其公式為：