CN108111318A - 面向均衡分布的电力通信业务路由规划算法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了面向均衡分布的电力通信业务路由规划算法,包括自适应休眠控制模块(ADCM)、多域控制模块(MDCM)和流量监控模块(TMM)、动态带宽分配模块(DBAM)以及操作管理和维护模块(OAM),所述自适应休眠控制模块(ADCM)和多域控制模块(MDCM)来实现多域ONU节能策略,所述流量监控模块(TMM)收集服务流量的数据信息;所述多域控制模块(MDCM)平衡整个网络OLT的带宽/流量分配;所述动态带宽分配模块(DBAM)的流量调度策略将根据不同服务需求的时间间隙分配带宽;根据休眠策略,自适应休眠控制模块(ADCM)的间隙计算单元计算每个ONU的间隙分布和节能状态(Active/Doze/Light Sleep/Deep Sleep);操作管理和维护模块(OAM)反馈给动态带宽分配模块(DBAM)来调整每个ONU的带宽槽分配来满足节能效果的要求。
Description
技术领域
本发明涉及电力通信业务路由规划算法技术领域,特别是涉及面向均衡分布的电力通信业务路由规划算法。
背景技术
目前,我国电力通信骨干网已经基本上建成了以OTN技术为依托,连接多张 SDH环网的复杂网络结构,并已逐步形成了地区、省际互通的骨干光通信传输***。但是,随着电网规模的扩大以及传输速度的加快,现有电力通信网的电力负荷能耗在综合数据网、变电站视频等大量需要高带宽的业务中呈指数增长。照此趋势,电力骨干通信网的光通信能耗可能会成为制约其网络效能的重要因素。因此,为了响应绿色电网高效节能的目标,电力通信骨干网的节能化、高效化越来越成为衡量其***功能的重要指标。
SDN架构将控制平面与数据平面分离,实现流量的智能集中管控,使得控制平面能够对网络节点的协议、类型等异构性同等对待,数据平面的网络资源设施可以无障碍地接受控制平面的指令,最终实现全网资源的高效利用。
当前存在多种应用SDN架构来改善光网络能源效率的成功实践。其中使光网络单元(ONUs)进入休眠(Sleep)模式实现节能被认为是最有效的方法之一。在一种参数化扩展、支持电源的统一管理模式当中,循环休眠(Sleep)模式下,ONU 周期性地关闭它的接收机和发射机,在打盹(Doze)模式下具有双向握手功能。而只有ONU的接收机打开时,对外界刺激的及时反应是靠周期性的单向握手保证的。统一模式结合了以上两种标准节电模式的优点,一个支持统一模式的***可以作为一种特殊情况模拟循环休眠(Sleep)或打盹(Doze)行为。已有的仿真结果表明在一般情况下,统一模式的能源效率的优势超过了两种标准模式。另外,一种能量有效的中间接入控制协议可以在ONU收发功率层表现出智能的切换。这是通过ONU在NG-PONs中活跃(Active)的状态下基于对标准的本地休眠(Sleep) 和本地打盹(Doze)队列指标的适应引入一个新的方法论实现的,向一个更加综合的、有格栅的模式选择策略转换。计算机模拟已经表明了这项研究的优势能源效率。Maneyama等提出一个基于QL(队列长度)的比例和比例微分控制器,能有效降低ONUs功耗,同时保持下行队列延迟在一个恒定的水平。除此之外,许多动态带宽分配(DBA)通常只在多个OLT内使用在一个光线路终端(OLT),缺乏灵活的带宽配置。结果,在所有的工作设备的闲置区域存在网络资源的巨大浪费。更重要的是,大部分的传统方案实现带宽分配是根据终端的带宽需求和预定义的3-saving模式(Active、Doze和Sleep)切换策略。然而,在当前的3-saving 模式DBA方法(3M-DBA)中,当达到DBA时期的终点,无论是否有大的数据流,ONU 总是会被唤醒。所以需要一个4-saving模式(Active,Doze,Light Sleep,Deep Sleep)和多周期混合自适应休眠策略来使节能效率最大化。
发明内容
针对上述情况,为克服现有技术之缺陷,本发明之目的在于提供面向均衡分布的电力通信业务路由规划算法,解决传统电力骨干通信网中业务传输造成的能耗过多问题,改善光网络能源效率。
其解决的技术方案是,面向均衡分布的电力通信业务路由规划算法,包括自适应休眠控制模块(ADCM)、多域控制模块(MDCM)和流量监控模块(TMM)、动态带宽分配模块(DBAM)以及操作管理和维护模块(OAM),所述自适应休眠控制模块(ADCM)和多域控制模块(MDCM)来实现多域ONU节能策略,具体步骤如下,
S1,所述流量监控模块(TMM)收集服务流量的数据信息;
S2,所述多域控制模块(MDCM)平衡整个网络OLT的带宽/流量分配;
S3,所述动态带宽分配模块(DBAM)的流量调度策略将根据不同服务需求的时间间隙分配带宽;根据休眠策略,自适应休眠控制模块(ADCM)的间隙计算单元计算每个ONU的间隙分布和节能状态(Active/Doze/Light Sleep/Deep Sleep);操作管理和维护模块(OAM)反馈给动态带宽分配模块(DBAM)来调整每个ONU 的带宽槽分配来满足节能效果的要求。
由于以上技术方案的采用,本发明与现有技术相比具有如下优点;
智能地根据实际网络情况实时地实现业务频率排序,为基于业务频率的光旁路算法提供实现基础,涉及到光旁路算法的网络节点都能够实现单一配置实现智能转换等,大大降低了算法实现的复杂程度,从而间接降低了网络能源的消耗问题。基于业务频率的光旁路算法与现有算法策略相比,更符合网络运维的实际需求,具有更大的弹性,能够依据网络的实时状况作出较快的对应策略,并且网络业务请求量越大时,与同类型的算法相比能够体现出更大的节能性。
附图说明
图1为本发明面向均衡分布的电力通信业务路由规划算法的架构图。
图2为本发明面向均衡分布的电力通信业务路由规划算法的骨干光网络图。
图3为本发明面向均衡分布的电力通信业务路由规划算法的业务频率光旁路启发式算法流程图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效,在以下配合参考附图1至附图3对实施例的详细说明中,将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容,均是以说明书附图为参考。
实施例一,面向均衡分布的电力通信业务路由规划算法,包括自适应休眠控制模块(ADCM)、多域控制模块(MDCM)和流量监控模块(TMM)、动态带宽分配模块(DBAM)以及操作管理和维护模块(OAM),所述自适应休眠控制模块 (ADCM)和多域控制模块(MDCM)来实现多域ONU节能策略,具体步骤如下,
S1,所述流量监控模块(TMM)收集服务流量的数据信息;
S2,所述多域控制模块(MDCM)平衡整个网络OLT的带宽/流量分配;
S3,所述动态带宽分配模块(DBAM)的流量调度策略将根据不同服务需求的时间间隙分配带宽;根据休眠策略,自适应休眠控制模块(ADCM)的间隙计算单元计算每个ONU的间隙分布和节能状态(Active/Doze/Light Sleep/Deep Sleep);操作管理和维护模块(OAM)反馈给动态带宽分配模块(DBAM)来调整每个ONU 的带宽槽分配来满足节能效果的要求。
实施例二,在实施例一的基础上,在OLT和ONU的交换过程中,下行数据流(DS)在Tx/Rx模块被接收机生成并广播给所有连接的ONU;对上行数据流(US),Tx/Rx模块可以被用来接收数据流并以不同的尺寸给对应的ONU分配带宽时隙;OpenFlow协议代理被嵌入在OF-OLT中维护信息流表,并模拟OLT相关的控制信息(如ONU Sleep State),软件内容映射为发射机和接收机内部开关控制和适应;因此,US和DS链可以被虚拟为一个逻辑流;同样,OpenFlow协议代理也嵌入在ONU中,ONU与OF-OLT通过信号直接控制发射机和接收机内部开关设备。
实施例三,在实施例二的基础上,为了使能源效率最大化,ONU的Sleep 时间应该被尽可能地延长,所述ONU的休眠(Sleep)设计采用4-saving模式 (Active、Doze、LightSleep、Deep Sleep)和多周期混合自适应休眠方法,并假定两个DBA周期(2T)作为一个轮询周期,具体步骤如下,
a)休眠(Sleep)阈值,ONU可能进入Sleep模式下的限制;它包括缓存阈值(Thrcache)和时间阈值(Thrtime);如果在一个时间阈值期间内,如果报告和队列缓存中的数据小于缓存阈值,ONU可能进入轻度休眠(Light Sleep)模式;如果在第二个时间阈值之后,数据缓存仍小于缓存阈值,ONU可能会进入深度休眠 (Deep Sleep)模式;
b)Sleep控制,OLT用这种GATE信号命令ONU进入Sleep模式;
c)清醒状态,一个过渡模式,当Sleep时钟(ONUclk)控制达到Sleep间隔,ONU 进入这种模式自发地从Sleep控制接收触发;
d)活跃态(Active)时间间隔,ONU在Active模式的时期,在Active时间间隔内,ONU的所有模型都是Active的;它从OLT接收normal gate信号和DS数据并根据normal gate的开始时间和长度传送数据;
e)打盹(Doze)时间间隔,ONU在Doze模式的时间;在Doze间隔,ONU发射机关闭,停止传输数据;ONU还维护一个计时器来计算OLT指定的doze时期;保持接收器部分功能的活跃;在doze期间到达的数据将暂时存储在ONU的缓冲区;当ONUclk sleep控制达到一个DBA周期,T,ONU将总是被唤醒的;
f)轻度休眠(Light Sleep)间隔,ONU在Light Sleep模式的时间;停止所有的用户界面、光接收机和发射机功能;ONU无法接收或发送任何数据流;类似于Doze 状态;当ONUclk达到T,ONU将总是被唤醒的,并开始传输存储在缓冲区的数据;
g)深度休眠(deep sleep)时间间隔,和轻度休眠(Light Sleep)间隔一样,ONU无法接收或发送任何数据流,但ONU也许会在一个轮询周期休眠2T;当ONUclk sleep控制达到轮询周期2T,ONU将总是被唤醒,并开始根据sleep gate信号的开始时间和长度传输存储在缓冲区的数据。
本发明具使用时,由控制层、4层骨干通信网络层和接入网络层组成;分布式光接入网是指包括OLT、分离器和ONU的底层网络设备;这些“傻瓜式”硬件只需要传输数据和执行策略,控制器来实现分析和管理网络策略;接入层为控制层提供基于OpenFlow协议的可编程接口,这是标准的通信协议;域控制器可以被集成到OF-OLT中;在4层电力骨干网络层的网关和控制层及接入层之间会发生融合,实现信息的智能采集和收集;应用程序层使用控制层的北向应用程序编程接口(API)可以实现更复杂的功能;对于US,当US数据开始在下一个周期传输时,OLT计算时间和US带宽;然后,OLT将时间和带宽绑在一起构成一个GATE信号,并把它放到GATE队列中;对于DS,在为下一个循环授权处理之前,在OLT等待从ONU来的所有报告信息的地方MH-DBA执行动态调度;在给ONU分配带宽之前,OLT应该检查GATE队列;如果有一个GATE 信号等待传输,OLT先为所有的GATE分配时间段,然后计算ONU的开始时间和带宽。
以上所述是结合具体实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明具体实施仅局限于此;对于本发明所属及相关技术领域的技术人员来说,在基于本发明技术方案思路前提下,所作的拓展以及操作方法、数据的替换,都应当落在本发明保护范围之内。
Claims (3)
1.面向均衡分布的电力通信业务路由规划算法,包括自适应休眠控制模块(ADCM)、多域控制模块(MDCM)和流量监控模块(TMM)、动态带宽分配模块(DBAM)以及操作管理和维护模块(OAM),其特征在于,所述自适应休眠控制模块(ADCM)和多域控制模块(MDCM)来实现多域ONU节能策略,具体步骤如下,
S1,所述流量监控模块(TMM)收集服务流量的数据信息;
S2,所述多域控制模块(MDCM)平衡整个网络OLT的带宽/流量分配;
S3,所述动态带宽分配模块(DBAM)的流量调度策略将根据不同服务需求的时间间隙分配带宽;根据休眠策略,自适应休眠控制模块(ADCM)的间隙计算单元计算每个ONU的间隙分布和节能状态(Active/Doze/Light Sleep/Deep Sleep);操作管理和维护模块(OAM)反馈给动态带宽分配模块(DBAM)来调整每个ONU的带宽槽分配来满足节能效果的要求。
2.如权利要求1所述面向均衡分布的电力通信业务路由规划算法,其特征在于,在OLT和ONU的交换过程中,下行数据流(DS)在Tx/Rx模块被接收机生成并广播给所有连接的ONU;对上行数据流(US),Tx/Rx模块可以被用来接收数据流并以不同的尺寸给对应的ONU分配带宽时隙;OpenFlow协议代理被嵌入在OF-OLT中维护信息流表,并模拟OLT相关的控制信息(如ONU Sleep State),软件内容映射为发射机和接收机内部开关控制和适应;因此,US和DS链可以被虚拟为一个逻辑流;同样,OpenFlow协议代理也嵌入在ONU中,ONU与OF-OLT通过信号直接控制发射机和接收机内部开关设备。
3.如权利要求2所述面向均衡分布的电力通信业务路由规划算法,其特征在于,所述ONU的休眠(Sleep)设计采用4-saving模式(Active、Doze、Light Sleep、Deep Sleep)和多周期混合自适应休眠方法,并假定两个DBA周期(2T)作为一个轮询周期,具体步骤如下,
a)休眠(Sleep)阈值,ONU可能进入Sleep模式下的限制;它包括缓存阈值(Thrcache)和时间阈值(Thrtime);如果在一个时间阈值期间内,如果报告和队列缓存中的数据小于缓存阈值,ONU可能进入轻度休眠(Light Sleep)模式;如果在第二个时间阈值之后,数据缓存仍小于缓存阈值,ONU可能会进入深度休眠(Deep Sleep)模式;
b)Sleep控制,OLT用这种GATE信号命令ONU进入Sleep模式;
c)清醒状态,一个过渡模式,当Sleep时钟(ONUclk)控制达到Sleep间隔,ONU进入这种模式自发地从Sleep控制接收触发;
d)活跃态(Active)时间间隔,ONU在Active模式的时期,在Active时间间隔内,ONU的所有模型都是Active的;它从OLT接收normal gate信号和DS数据并根据normal gate的开始时间和长度传送数据;
e)打盹(Doze)时间间隔,ONU在Doze模式的时间;在Doze间隔,ONU发射机关闭,停止传输数据;ONU还维护一个计时器来计算OLT指定的doze时期;保持接收器部分功能的活跃;在doze期间到达的数据将暂时存储在ONU的缓冲区;当ONUclk sleep控制达到一个DBA周期,T,ONU将总是被唤醒的;
f)轻度休眠(Light Sleep)间隔,ONU在Light Sleep模式的时间;停止所有的用户界面、光接收机和发射机功能;ONU无法接收或发送任何数据流;类似于Doze状态;当ONUclk达到T,ONU将总是被唤醒的,并开始传输存储在缓冲区的数据;
g)深度休眠(deep sleep)时间间隔,和轻度休眠(Light Sleep)间隔一样,ONU无法接收或发送任何数据流,但ONU也许会在一个轮询周期休眠2T;当ONUclk sleep控制达到轮询周期2T,ONU将总是被唤醒,并开始根据sleep gate信号的开始时间和长度传输存储在缓冲区的数据。
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