[發(fā)明專利]一種多用戶靈活以太網(wǎng)小顆粒時(shí)隙分配方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310333985.9
• 申請(qǐng)日: 2023-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN116055021B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱凱男;朱永東;趙志峰;劉云濤;趙庶源;李初雨;楊斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 之江實(shí)驗(yàn)室
• 主分類號(hào): H04L5/00
• 分類號(hào): H04L5/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 賈玉霞

本發(fā)明提供一種多用戶靈活以太網(wǎng)小顆粒時(shí)隙分配方法及裝置，該方法具體為，根據(jù)用戶需求提出兩種時(shí)隙資源分配、部署方案，方案一僅基于分配給所有用戶的時(shí)隙抖動(dòng)的全局最小化的目標(biāo)進(jìn)行時(shí)隙分配，該方案可以提高資源分配公平性，并提高網(wǎng)絡(luò)整體的性能。方案二在滿足最多的當(dāng)前時(shí)隙分配周期中用戶輸入數(shù)據(jù)在當(dāng)前時(shí)隙分配周期中傳輸?shù)那疤嵯拢凑沼脩羲钑r(shí)隙數(shù)量從大到小的順序，對(duì)每個(gè)用戶分別進(jìn)行時(shí)延和抖動(dòng)的有權(quán)重分配。本發(fā)明提供的多用戶靈活以太網(wǎng)小顆粒時(shí)隙分配方法及裝置，復(fù)雜度低，能夠滿足不同用戶的多樣性傳輸需求，能夠?qū)崿F(xiàn)時(shí)隙資源的靈活、快速、動(dòng)態(tài)調(diào)整分配，并且能夠顯著提高網(wǎng)絡(luò)傳輸性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多用戶靈活以太網(wǎng)小顆粒時(shí)隙分配方法及裝置。

背景技術(shù)

靈活以太網(wǎng)（Flexible?Ethernet，F(xiàn)lexE）技術(shù)是在標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上，為滿足高速傳送、帶寬靈活配置等需求而發(fā)展的技術(shù)。靈活以太網(wǎng)技術(shù)引入墊層（Shim?layer）作為插入傳統(tǒng)以太網(wǎng)架構(gòu)介質(zhì)訪問控制層與物理層中間的一個(gè)額外邏輯層，并通過基于時(shí)分復(fù)用的時(shí)隙分發(fā)機(jī)制實(shí)現(xiàn)靈活以太網(wǎng)技術(shù)的核心架構(gòu)。

在靈活以太網(wǎng)中，許多應(yīng)用服務(wù)都有較為嚴(yán)苛的實(shí)時(shí)通信需求?？深A(yù)測(cè)和一致性的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，如傳輸速率、時(shí)延、抖動(dòng)是這些應(yīng)用中通信服務(wù)質(zhì)量的基本組成部分，也是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的主要關(guān)注點(diǎn)。在基于時(shí)分復(fù)用的時(shí)隙分發(fā)機(jī)制中，傳輸速率指的是分配給用戶的時(shí)隙數(shù)量。時(shí)延指的是數(shù)據(jù)從信息源傳輸?shù)浇邮斩怂璧臅r(shí)間。抖動(dòng)是數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)間的變化，即實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流的每個(gè)數(shù)據(jù)包必須在相對(duì)于前一個(gè)數(shù)據(jù)包的傳輸完成時(shí)間的一定時(shí)間約束內(nèi)完成傳輸。抖動(dòng)越大，說明通信網(wǎng)絡(luò)越不穩(wěn)定。對(duì)于圖像、音頻和視頻等多媒體業(yè)務(wù)，抖動(dòng)的影響更為突出。例如，過大的抖動(dòng)會(huì)產(chǎn)生不夠連續(xù)平緩的語音，并可能導(dǎo)致語音無法辨識(shí)。

現(xiàn)有的基于時(shí)分復(fù)用的時(shí)隙分發(fā)機(jī)制較多針對(duì)單一的時(shí)延或抖動(dòng)最小化為目標(biāo)進(jìn)行時(shí)隙分配，難以保障不同業(yè)務(wù)的多樣性傳輸需求。同時(shí)，現(xiàn)有的基于時(shí)分復(fù)用的時(shí)隙分發(fā)機(jī)制較少見到針對(duì)多用戶場(chǎng)景的時(shí)延和抖動(dòng)需求進(jìn)行時(shí)隙分配。

經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，劉星等人在《系統(tǒng)工程，2012年6月，第30卷第6期，第90-94頁》上發(fā)表了文章“TDMA?戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈中最小時(shí)延抖動(dòng)的固定時(shí)隙分配算法”，該文提出一種基于最小時(shí)延抖動(dòng)的固定時(shí)隙分配算法，將基于時(shí)分多址的戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈時(shí)隙均勻分配問題轉(zhuǎn)化為圖論中包含確定邊數(shù)的不含回路的最短路徑有向環(huán)問題，然后采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法進(jìn)行求解。電子科技大學(xué)在發(fā)明專利“基于最小時(shí)延抖動(dòng)的TDMA通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)隙均勻分配方法”（申請(qǐng)?zhí)朇N201510770651.3）中提出一種基于最小時(shí)延抖動(dòng)的TDMA通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)隙均勻分配方法，即以TDMA通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議為依據(jù)，基于隨機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)移理論，在已知可用且分布不均勻的時(shí)隙中，求解一種時(shí)隙分配方案使之達(dá)到最小的時(shí)延抖動(dòng)。但是，上述兩項(xiàng)技術(shù)僅針對(duì)單用戶時(shí)隙均勻分配（即最小化抖動(dòng)）進(jìn)行了研究，沒有考慮多用戶時(shí)隙分配的場(chǎng)景，同時(shí)沒有考慮具體的用戶數(shù)據(jù)輸入時(shí)隙，也沒有考慮針對(duì)輸入時(shí)隙進(jìn)行的時(shí)隙分配導(dǎo)致的時(shí)延問題，并且上述兩項(xiàng)技術(shù)提出的方法無法給出多用戶場(chǎng)景下的最小化抖動(dòng)時(shí)隙分配全局最優(yōu)解。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，面向靈活以太網(wǎng)中多用戶業(yè)務(wù)傳輸?shù)亩鄻有孕枨螅峁┮环N多用戶靈活以太網(wǎng)小顆粒時(shí)隙分配方法，結(jié)合多用戶的業(yè)務(wù)傳輸速率、時(shí)延、抖動(dòng)需求，基于有向圖和優(yōu)化目標(biāo)權(quán)重的值設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)的邊權(quán)重，并根據(jù)時(shí)隙分配策略優(yōu)化目標(biāo)權(quán)重進(jìn)行多用戶時(shí)隙分配。另外，在多用戶時(shí)隙分配目標(biāo)為最小化抖動(dòng)的時(shí)候，設(shè)計(jì)多用戶全局最優(yōu)的時(shí)隙分配方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種多用戶靈活以太網(wǎng)小顆粒時(shí)隙分配方法，包括如下步驟：

S1：獲取當(dāng)前靈活以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，包括當(dāng)前時(shí)隙分配周期的總時(shí)隙數(shù)量、當(dāng)前時(shí)隙分配周期中的空閑時(shí)隙數(shù)量、當(dāng)前時(shí)隙分配周期中的空閑時(shí)隙位置；

S2：獲取用戶需求，包括需要分配時(shí)隙的用戶數(shù)量，每個(gè)用戶所需的時(shí)隙數(shù)量；