CN114302268B - 基于多轮询窗口epon***中的多业务共存调度方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度方法及***，方法如下：S1，OLT掌握ONU缓冲区内排队情况，向ONU发送GRANT信号进行带宽授权；S2，ONU收到GRANT信号后开始uRLLC业务传输；S3，ONU在完成uRLLC数据包传输后继续发送REPORT信号；S4，OLT在收到轮询调度中最后一ONU的REPORT信号后，OLT发送新一轮调度周期的GRANT信号；S5，OLT根据ONU缓冲区内eMBB数据包决定ONU的eMBB业务调度顺序；S6，最后一个ONU的REPORT上传和OLT下发GRANT的往返空余时隙中，发送eMBB业务，ONU根据前一步规定的调度顺序进行第二轮针对eMBB业务的调度；S7，OLT下发的GRANT信号达到ONU时，eMBB的传输还未结束，则终止eMBB传输，执行uRLLC业务传输并进入下一调度周期；S8，对上行传输完毕的数据包进行上行时延计算。
Description
技术领域
本发明属于光与无线融合接入技术领域，更具体地，涉及一种基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度方法及***。
背景技术
随着第五代移动通信***(5G)的到来并广泛应用，移动数据流量、各类新业务将出现井喷式增长，用户对数据速率、传输时延、可扩展性等方面的需求持续递增，这对现有的无线接入网络提出了新的挑战。为了减轻前传网络的带宽压力，在云无线接入网(CloudRadio Access Network,C-RAN)基带池化的基础上，不同的功能分割选项将前传网络重新划分基带处理单元(Base Band Unit,BBU)和射频拉远单元(Radio Remote Unit,RRU)的功能。5G的无线接入网从4G/LTE的BBU-RRU两级结构演变成集中式单元(Centralized Unit,CU)、分布式单元(Distributed Unit,DU)、射频单元(Radio Unit,RU)的三级结构。然而，即使采用了功能分割的三级接入网结构，移动前传网络对于带宽的要求仍然很高。
在5G中有三种主要的业务应用场景，分别是增强型移动带宽(enhanced MobileBroadBand,eMBB)、大规模机器类通信(massive Machine Type Communication,mMTC)和超低时延高可靠通信(ultra-Reliable and Low Latency Communication,uRLLC)。其中，uRLLC业务对时延要求非常高，端到端通信时延要达到毫秒级，且通信可靠性需达到99.999％以上。eMBB业务则对移动前传网络的速率有着较高的要求，对时延和可靠性的要求不高。因此，移动前传网络如何在多业务共存的网络环境下同时满足不同通信业务的特性需求成为目前研究的重点之一。
由于移动前传网络对低时延和大带宽的需求，进而对于移动前传的传输网技术的要求也随之提高。在诸多候选方案中，以太网无源光网络(Ethernet Passive OpticalNetwork,EPON)因其低成本、大容量的特点，被认为是一种可行的无源解决方案。EPON***由一个光链路终端(Optical Terminal Link，OLT)和多个光网络单元(Optical NetworkUnit，ONU)组成，OLT被安置在中心局，而ONU则被设置在近用户端用以对用户端的数据进行接受和发送。由于EPON的树形拓扑的结构特点，在上行传输过程中，来自不同ONU的上行传输数据会在光分路器中发生冲突。因此，对于EPON***而言，一个好的多点控制协议(Multi-point Control Protocol，MPCP)显得尤为重要。
为了解决上文提到的关于EPON***在上行传输过程会发生的冲突问题，OLT必须通过动态带宽分配(Dynamic Bandwidth Allocation，DBA)算法来给***内的ONU分配上行传输带宽，保证每个ONU都只能在被分配的传输窗口内进行数据传输。DBA算法主要依赖于MPCP的两个信息单元，REPORT(上报)和GRANT(授权)。ONU通过上传REPORT信息来汇报当前缓冲区内的情况和带宽请求，OLT根据ONU上报的带宽请求信息进行DBA计算，然后发送GRANT信号给ONUs给每个ONU分配带宽。然而，目前现有的DBA算法对于多业务共存的EPON***并没有较好的解决方案，很难同时很好地满足不同业务的特性需求。其中，上海交通大学的叶通老师实验室在2020年提出了一种混合式动态带宽分配算法，其主要思想是，uRLLC业务和eMBB业务分窗口进行轮询，uRLLC业务是通过竞争小时隙来上报REPORT信号，但若两个ONU在选择了同一时隙则两个ONU的uRLLC业务传输都会取消，从而造成了数据包时延的增加。
发明内容
针对上述现状，本发明提出了基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度技术方案以克服现有技术的缺陷，提供了一种基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度方法及***。
为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于EPON的多业务共存的资源调度方法，步骤如下：
步骤1，假定在某一开始时刻t0时，OLT已经掌握各ONU缓冲区的内部排队情况，并向***内的ONU发送GRANT信号进行带宽授权；
步骤2，各ONU收到GRANT信号后立即开始uRLLC业务的传输；优选的，本步骤可以依据传统轮询次序开始uRLLC业务的传输。
步骤3，每个ONU在完成uRLLC数据包传输之后继续发送一个REPORT信号，用以上报各ONU缓冲区内的情况和带宽请求；
步骤4，根据离线调度的原理，当OLT在收到轮询调度中最后一个ONU的REPORT信号后，OLT发送新一轮调度周期的GRANT信号；
步骤5，OLT根据各ONU缓冲区内eMBB数据包的个数降序决定ONU的eMBB业务的调度顺序；
步骤6，在最后一个ONU的REPORT上传和OLT下发GRANT信号的往返空余时隙(Round-Trip Time,RTT)中，进行eMBB业务的发送，ONU根据前一步规定的调度顺序进行第二轮针对eMBB业务的调度，即执行步骤5；
步骤7，若OLT下发的GRANT信号达到ONU时，eMBB的传输还未结束，那么eMBB的传输被终止而立即执行uRLLC业务的传输并进入下一个调度周期，即执行步骤2；
步骤8，对所有上行传输完毕的数据包进行上行时延计算。
优选的，OLT发送给ONU的GRANT信息是根据本发明所提出的资源隔离的uRLLC业务第一优先级的多业务共存EPON***中的调度算法生成的。作为本发明的创新点，根据传统单轮询机制的缺点，本发明提出在单个轮询周期中进行时隙资源隔离并进行两次轮询的方案。该带宽分配法内容包含第一次针对uRLLC业务轮询的各ONU传输窗口的开始时间和结束时间，第二次针对增强型移动带宽(evolved-Mobile BroadBand,eMBB)业务轮询的各ONU传输窗口的开始时间和结束时间以及根据等长分块后的轮询周期长度。在第一个uRLLC轮询窗口中，依据轮询次序将各ONU缓冲区内的uRLLC业务数据包进行排队发送，通过第一次轮询将uRLLC业务的优先级大大提高，保证其拥有充足的带宽资源以保证其可靠性；在第二次轮询中，依据轮询次序将各ONU缓冲区内的eMBB业务数据包进行排队发送，将uRLLC业务放在eMBB业务之前发送可使uRLLC业务数据包的排队时延得到减小，可有效保证uRLLC业务的低时延需求。
优选的，在步骤2中，各ONU收到GRANT信号后立即依据传统轮询次序开始uRLLC业务的传输，在两个相邻传输的ONU之间有一个长度为2us的保护间隔，以避免不必要的上行传输冲突。
优选的，在步骤3中，每个ONU在完成uRLLC数据包传输之后会继续发送一个REPORT信号，用以上报各ONU缓冲区内的情况和带宽请求。本***中存在两种业务类型，分别是uRLLC业务和eMBB业务。每个ONU中uRLLC业务数据和eMBB业务数据根据泊松分布在每个轮询周期中到达。uRLLC业务是零星的，数据量很小，但对时延和可靠性要求很高，其对移动前传网络要求时延控制在250us以内；eMBB业务量大，对时延和可靠性要求不高，时延控制在4ms以内。因此，对于eMBB业务来讲，其优先级低于uRLLC业务。作为优选方案，在本***中，对于uRLLC数据包以太网帧大小和eMBB数据包以太网帧大小采用624.22Bytes，对于REPORT信号以太网帧大小和GRANT信号以太网帧大小均采用64Bytes。
优选的，在步骤4中，区别于在线调度，根据离线调度的原理，OLT只有收集该EPON***内所有ONU在本次调度周期内的REPORT信息，才会开始进行DBA运算，而后OLT会向***内的ONUs发送新一轮调度周期的GRANT信号。
优选的，在步骤5中，OLT根据上报信息中各ONU缓冲区内eMBB数据包的个数降序决定ONU的eMBB业务的调度顺序。
优选的，在步骤6中，在最后一个ONU的REPORT上传和OLT下发GRANT信号的往返空余时隙(Round-Trip Time,RTT)中，将进行eMBB业务的发送，ONU根据前一步规定的调度顺序进行第二轮针对eMBB业务的调度。作为优选方案，在本***中，RTT采用66.7us，即一个REPORT信号从ONU发送到ONU接收到GRANT的最短时间。
优选的，在步骤7中，若OLT下发的GRANT信号达到ONU时，eMBB的传输还未结束，那么eMBB的传输会被终止而立即执行uRLLC业务的传输并进入下一个调度周期。此设计是为了降低uRLLC业务在上行传输过程中的排队时延，只要OLT完成对所有ONU的REPORT信号的收集并完成DBA计算，就可以下发GRANT信号。
优选的，在步骤8中，本发明中对各数据包的时延计算提出了计算模型，如下：
Latency＝Dqueuing+Dprocessing+Dtransport
在上述时延计算模型中，Dqueuing、Dprocessing和Dtransport分别代表了排队时延、处理时延和传输时延。其中，传输时延是一个固定值，本发明优选设置ONU与OLT之间的距离，即前传传输距离为10km，光信号在光纤中的产生时延为5us/km，则传输时延为50us；排队时延是指一个数据包从一个轮询调度周期到达到下一周被发送前的时延；处理时延是指发送一个数据包的一个比特开始到最后一个比特结束。
本发明还公开了一种基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度***，包括如下模块：
带宽授权模块：时刻t0，OLT已掌握各ONU缓冲区的内部排队情况，并向***内的ONU发送GRANT信号进行带宽授权；
uRLLC业务传输模块：各ONU收到GRANT信号后立即开始uRLLC业务的传输；
发送REPORT信号模块：每个ONU在完成uRLLC数据包传输之后继续发送一个REPORT信号，用以上报各ONU缓冲区内的情况和带宽请求；
发送GRANT信号模块：当OLT在收到轮询调度中最后一个ONU的REPORT信号后，OLT发送新一轮调度周期的GRANT信号；
eMBB业务调度顺序决定模块：OLT根据各ONU缓冲区内eMBB数据包的个数降序决定ONU的eMBB业务的调度顺序；
第二轮业务调度模块：在最后一个ONU的REPORT上传和OLT下发GRANT信号的往返空余时隙中，进行eMBB业务的发送，ONU根据前一步规定的调度顺序进行第二轮针对eMBB业务的调度；
uRLLC业务传输及进入下一调度周期模块：若OLT下发的GRANT信号达到ONU时，eMBB的传输还未结束，则eMBB的传输被终止而立即执行uRLLC业务的传输并进入下一个调度周期；
上行时延计算模块：对所有上行传输完毕的数据包进行上行时延计算。
优选的，uRLLC业务传输模块具体如下：各ONU收到GRANT信号后立即依据传统轮询次序开始uRLLC业务的传输，在两个相邻传输的ONU之间有一个长度为2us的保护间隔。
优选的，发送REPORT信号模块具体如下：每个ONU中uRLLC业务数据和eMBB业务数据根据泊松分布在每个轮询周期中到达；uRLLC业务是零星的，数据量很小，但对时延和可靠性要求高，对移动前传网络要求时延控制在250us以内；eMBB业务量大，对时延和可靠性要求低，时延控制在4ms以内；对于eMBB业务来言，优先级低于uRLLC业务。
优选的，第二轮业务调度模块具体如下：往返空余时隙采用66.7us，即一个REPORT信号从ONU发送到ONU接收到GRANT的最短时间。
优选的，上行时延计算模块具体如下：对各数据包的时延计算提出了计算模型，如下：
Latency＝Dqueuing+Dprocessing+Dtransport
在上述时延计算模型中，Dqueuing、Dprocessing和Dtransport分别代表排队时延、处理时延和传输时延；其中，排队时延是指一个数据包从一个轮询调度周期到达到下一周被发送前的时延；处理时延是指发送一个数据包的一个比特开始到最后一个比特结束；传输时延是一个固定值。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、有别于现有技术基于EPON的上行动态带宽分配方法只针对网络中单一业务的特性需求，本发明所提出的基于多轮询窗口PON***中的多业务共存调度方法可以更好地满足多业务共存网络中各业务的特性需求。
2、现有技术采用方法对于uRLLC优先级的处理效果且对于uRLLC业务需求保障不够显著，而本发明提出的基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度方法，先将uRLLC业务在第一次业务中轮询出来，提高uRLLC业务的优先级。
3、由于现有技术动态带宽分配方法在面对高负载情况下，处于轮询队列末端的ONU可能无法获得带宽资源，这对于这些ONU中的uRLLC业务的可靠性保障是致命的。本发明提出的基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度方d法将uRLLC业务优先级提前，首先给各个ONU内的uRLLC业务数据分配带宽。因此，在面对网络高负载情况下，也会先给uRLLC业务分配宽带，可以地有效保障uRLLC业务的可靠性。
附图说明
图1是实施例一基于多轮询窗口EEPON***中的多业务共存调度方法流程图；
图2是实施例一提供的5G移动前传网络结构和基于TDM-PON的上行传输方案示意图；
图3是实施例一基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度方法原理图；
图4是实施例一基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度方法的uRLLC平均时延仿真实验结果分析图；
图5是实施例一基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度方法的eMBB平均时延仿真实验结果分析图；
图6是实施例一基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度方法的uRLLC数据包时延累积概率分布图；
图7是实施例二基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度***框图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
本实施例一
基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度方法，如图1所示，步骤包括：
第1步：假定在某一开始时刻t0时，OLT已经知道各ONU缓冲区的内部排队情况，并向***内的ONU发送GRANT信号进行带宽授权；
第2步：各ONU收到GRANT信号后立即依据传统轮询次序开始uRLLC业务的传输，在两个相邻传输的ONU之间有一个长度为2us的保护间隔，以避免不必要的上行传输冲突；
第3步：每个ONU在完成uRLLC数据包传输之后会继续发送一个REPORT信号，用以上报各ONU缓冲区内的情况和带宽请求；
在本步骤中，每个ONU在完成uRLLC数据包传输之后会继续发送一个REPORT信号，用以上报各ONU缓冲区内的情况和带宽请求。本***中存在两种业务类型，分别是uRLLC业务和eMBB业务。每个ONU中uRLLC业务数据和eMBB业务数据根据泊松分布在每个轮询周期中到达。uRLLC业务是零星的，数据量很小，但对时延和可靠性要求很高，其对移动前传网络要求时延控制在250us以内；eMBB业务量大，对时延和可靠性要求不高，时延控制在4ms以内。因此，对于eMBB业务来讲，其优先级低于uRLLC业务。在本***中，对于uRLLC数据包以太网帧大小和eMBB数据包以太网帧大小采用624.22Bytes，对于REPORT信号以太网帧大小和GRANT信号以太网帧大小均采用64Bytes。
第4步：区别于在线调度，根据离线调度的原理，OLT只有收集该PON***内所有ONU在本次调度周期内的REPORT信息，而后OLT会向***内的ONUs发送新一轮调度周期的GRANT信号；
第5步：OLT会根据上报信息中各ONU缓冲区内eMBB数据包的个数降序决定ONU的eMBB业务的调度顺序；
第6步：在最后一个ONU的REPORT上传和OLT下发GRANT信号的往返空余时隙(Round-Trip Time,RTT)中，将进行eMBB业务的发送，ONU根据前一步规定的调度顺序进行第二轮针对eMBB业务的调度。在本***中，RTT采用66.7us，即一个REPORT信号从ONU发送到ONU接收到GRANT的最短时间；
第7步：若OLT下发的GRANT信号达到ONU时，eMBB的传输还没结束，那么eMBB的传输会被终止而立即执行uRLLC业务的传输并进入下一个调度周期，此设计是为了降低uRLLC业务在上行传输过程中的排队时延，只要OLT完成对所有ONU的REPORT信号的收集并完成DBA计算，就可以下发GRANT信号；
第8步：对所有上行传输完毕的数据包进行上行时延计算。本发明对各数据包的时延计算提出了计算模型，如下：
Latency＝Dqueuing+Dprocessing+Dtransport
在上述时延计算模型中，Dqueuing、Dprocessing和Dtransport分别代表了排队时延、处理时延和传输时延。其中，传输时延是一个固定值，本发明优选设置ONU与OLT之间的距离，即前传传输距离为10km，光信号在光纤中的产生时延为5us/km，则传输时延为50us；排队时延是指一个数据包从一个轮询调度周期到达到下一周被发送前的时延；处理时延是指发送一个数据包的一个比特开始到最后一个比特结束。
如图2所示，提供了5G移动前传网络结构和基于EPON的上行传输方案示意图。如图2(a)所示，提供了基于EPON的5G移动前传网络结构，CU、DU和OLT在物理上被放置在一起，同时，ONU被放置在RU的近端。EPON是一个点对多点网络，一个OLT连接着多个ONU，OLT对ONU进行整体调度。如图2(b)所示，由于EPON***的树形拓扑结构，在上行传输过程中，来自不同ONU的上行传输数据会在光分路器中发生冲突。
如图3所示，提供了基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度方法的原理示意图，其主要思想是：当ONUs收到OLT的GRANT信号之后，各ONU开始依照传统轮询次序进行uRLLC业务的传输，完成uRLLC业务传输后开始eMBB业务的传输；eMBB的传输依照每次轮询周期缓冲区内的eMBB数据包个数降序来决定的，在eMBB传输过程中，若新一次轮询周期的GRANT信号到达ONUs，则eMBB的传输终止，开始下一个轮询周期。
如图4所示，提供了基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度方法的uRLLC平均时延仿真实验结果分析图，图中带有正方形标记的是本发明提出的技术方案，带有圆形标记的线条是做对比的同类方法，带有三角形标记的是EPON上行调度方法中最经典的自适应周期的间插轮询方法。本图横轴代表的是网络负载，纵轴代表的是uRLLC数据包的平均时延，从图中可以看出，本发明提出的方法和对照方法都可以将平均时延保持在250us以内，而自适应周期的间插轮询方法则完全保证不了时延特性需求。与此同时，本发明提出的方法网络负载的变化对uRLLC平均时延带来的影响不大。
如图5所示，提供了基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度方法的eMBB平均时延仿真实验结果分析图，图中带有正方形标记的是本发明提出的技术方案，带有圆形标记的线条是做对比的同类方法，带有三角形标记的是EPON上行调度方法中最经典的自适应周期的间插轮询方法。本图横轴代表的是网络负载，纵轴代表的是eMBB数据包的平均时延，自适应周期的间插轮询方法的表现更好，是因为它在一个调度周期内只采用一次轮询，因此，所需要的保护间隔减少，带宽利用率上升。但本发明所提出的方法仍能将平均时延保持在4ms以内。
如图6所示，提供的基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度方法的uRLLC数据包时延累积概率分布图，图中纵轴是累积概率，横轴是包时延的分布，最左边的一条线是本发明方法的数据包时延概率分布曲线，可以看到，所有的数据包时延都被控制在250us即可靠性为99.999％以上，而其他两个对照方案的可靠性效果显然没有本发明方案好。这也是本发明的优势所在。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、有别于传统的基于EPON的上行动态带宽分配方法只针对网络中单一业务的特性需求，本发明所提出的基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度方法可以更好地满足多业务共存网络中各业务的特性需求。
2、跟其他同类方法不同的是，其他方法对于uRLLC优先级的处理效果且对于uRLLC业务需求保障不够显著，本发明提出的基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度方法，通过先将uRLLC业务在第一次业务中轮询出来，提高uRLLC业务的优先级。
3、由于传统的动态带宽分配算法在面对高负载情况下，处于轮询队列末端的ONU可能无法获得带宽资源，这对于这些ONU中的uRLLC业务的可靠性保障是致命的。本发明提出的基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度方法将uRLLC业务优先级提前，首先给各个ONU内的uRLLC业务数据分配带宽。因此，在面对网络高负载情况下，也会先给uRLLC业务分配宽带，可以有效保障uRLLC业务的可靠性。
本发明基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度方法用于实现未来5G以及6G数据基于光纤网络的接入网资源调度，其通过将以太网无源光网络(Ethernet PassiveOptical Network，EPON)上行传输的时隙资源进行资源隔离，在单个轮询周期中将时隙资源分为uRLLC(ultra-Reliable Low Latency Communication)传输窗口和eMBB(enhancedMobile BroadBand)传输窗口，先完成对***内所有uRLLC业务的轮询来提高该业务的优先级来保证它的低时延和高可靠性要求。
实施例二
如图7所示，基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度***，包括如下模块：
带宽授权模块：时刻t0，OLT已掌握各ONU缓冲区的内部排队情况，并向***内的ONU发送GRANT信号进行带宽授权；
uRLLC业务传输模块：各ONU收到GRANT信号后立即依据传统轮询次序开始uRLLC业务的传输，在两个相邻传输的ONU之间有一个长度为2us的保护间隔；
发送REPORT信号模块：每个ONU在完成uRLLC数据包传输之后继续发送一个REPORT信号，用以上报各ONU缓冲区内的情况和带宽请求；每个ONU中uRLLC业务数据和eMBB业务数据根据泊松分布在每个轮询周期中到达；uRLLC业务是零星的，数据量很小，但对时延和可靠性要求高，对移动前传网络要求时延控制在250us以内；eMBB业务量大，对时延和可靠性要求低，时延控制在4ms以内；对于eMBB业务来言，优先级低于uRLLC业务；
发送GRANT信号模块：当OLT在收到轮询调度中最后一个ONU的REPORT信号后，OLT发送新一轮调度周期的GRANT信号；
eMBB业务调度顺序决定模块：OLT根据各ONU缓冲区内eMBB数据包的个数降序决定ONU的eMBB业务的调度顺序；
第二轮业务调度模块：在最后一个ONU的REPORT上传和OLT下发GRANT信号的往返空余时隙中，进行eMBB业务的发送，ONU根据前一步规定的调度顺序进行第二轮针对eMBB业务的调度；往返空余时隙采用66.7us，即一个REPORT信号从ONU发送到ONU接收到GRANT的最短时间；
uRLLC业务传输及进入下一调度周期模块：若OLT下发的GRANT信号达到ONU时，eMBB的传输还未结束，则eMBB的传输被终止而立即执行uRLLC业务的传输并进入下一个调度周期；
上行时延计算模块：对所有上行传输完毕的数据包进行上行时延计算，计算模型如下：
Latency＝Dqueuing+Dprocessing+Dtransport
在上述时延计算模型中，Dqueuing、Dprocessing和Dtransport分别代表排队时延、处理时延和传输时延；其中，排队时延是指一个数据包从一个轮询调度周期到达到下一周被发送前的时延；处理时延是指发送一个数据包的一个比特开始到最后一个比特结束；传输时延是一个固定值。
本发明基于多轮询窗口，融合uRLLC业务第一优先级的DBA算法，在现有同类技术方案的基础上，进一步提高了uRLLC业务的优先级。仿真实验结果表明，仿真实验结果表明，本发明提出的技术方案优于现有同类技术方案，同时在面对uRLLC占比更高的网络条件下，其性能更加突出。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度方法，其特征在于步骤如下：
S1，在开始时刻t0，OLT已掌握各ONU缓冲区的内部排队情况，并向***内的ONU发送GRANT信号进行带宽授权；
S2，各ONU收到GRANT信号后立即开始uRLLC业务的传输；
S3，每个ONU在完成uRLLC数据包传输之后继续发送一个REPORT信号，用以上报各ONU缓冲区内的情况和带宽请求；
S4，当OLT在收到轮询调度中最后一个ONU的REPORT信号后，OLT发送新一轮调度周期的GRANT信号；
S5，OLT根据各ONU缓冲区内eMBB数据包的个数降序决定ONU的eMBB业务的调度顺序；
S6，在最后一个ONU的REPORT上传和OLT下发GRANT信号的往返空余时隙中，进行eMBB业务的发送，ONU根据前一步规定的调度顺序进行第二轮针对eMBB业务的调度，执行步骤S5；
S7，若OLT下发的GRANT信号达到ONU时，eMBB的传输还未结束，则eMBB的传输被终止而立即执行uRLLC业务的传输并进入下一个调度周期，执行步骤2；
S8，对所有上行传输完毕的数据包进行上行时延计算。
2.根据权利要求1所述的基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度方法，其特征在于，S2中，各ONU收到GRANT信号后立即依据传统轮询次序开始uRLLC业务的传输，在两个相邻传输的ONU之间有一个长度为2us的保护间隔。
3.根据权利要求1所述的基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度方法，其特征在于，S3中，每个ONU中uRLLC业务数据和eMBB业务数据根据泊松分布在每个轮询周期中到达；uRLLC业务是零星的，数据量很小，但对时延和可靠性要求高，对移动前传网络要求时延控制在250us以内；eMBB业务量大，对时延和可靠性要求低，时延控制在4ms以内；对于eMBB业务来言，优先级低于uRLLC业务。
4.根据权利要求1所述的基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度方法，其特征在于，S6中，往返空余时隙采用66.7us，即一个REPORT信号从ONU发送到ONU接收到GRANT的最短时间。
5.根据权利要求1-4任一项所述的基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度方法，其特征在于，S8，对各数据包的时延计算提出了计算模型，如下：
Latency＝Dqueuing+Dprocessing+Dtransport
在上述时延计算模型中，Dqueuing、Dprocessing和Dtransport分别代表排队时延、处理时延和传输时延；其中，排队时延是指一个数据包从一个轮询调度周期到达到下一周被发送前的时延；处理时延是指发送一个数据包的一个比特开始到最后一个比特结束；传输时延是一个固定值。
6.基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度***，其特征在于包括如下模块：
带宽授权模块：时刻t0，OLT已掌握各ONU缓冲区的内部排队情况，并向***内的ONU发送GRANT信号进行带宽授权；
uRLLC业务传输模块：各ONU收到GRANT信号后立即开始uRLLC业务的传输；
发送REPORT信号模块：每个ONU在完成uRLLC数据包传输之后继续发送一个REPORT信号，用以上报各ONU缓冲区内的情况和带宽请求；
发送GRANT信号模块：当OLT在收到轮询调度中最后一个ONU的REPORT信号后，OLT发送新一轮调度周期的GRANT信号；
eMBB业务调度顺序决定模块：OLT根据各ONU缓冲区内eMBB数据包的个数降序决定ONU的eMBB业务的调度顺序；
第二轮业务调度模块：在最后一个ONU的REPORT上传和OLT下发GRANT信号的往返空余时隙中，进行eMBB业务的发送，ONU根据前一步规定的调度顺序进行第二轮针对eMBB业务的调度；
uRLLC业务传输及进入下一调度周期模块：若OLT下发的GRANT信号达到ONU时，eMBB的传输还未结束，则eMBB的传输被终止而立即执行uRLLC业务的传输并进入下一个调度周期；
上行时延计算模块：对所有上行传输完毕的数据包进行上行时延计算。
7.根据权利要求6所述的基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度***，其特征在于，uRLLC业务传输模块具体如下：各ONU收到GRANT信号后立即依据传统轮询次序开始uRLLC业务的传输，在两个相邻传输的ONU之间有一个长度为2us的保护间隔。
8.根据权利要求6所述的基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度***，其特征在于，发送REPORT信号模块具体如下：每个ONU中uRLLC业务数据和eMBB业务数据根据泊松分布在每个轮询周期中到达；uRLLC业务是零星的，数据量很小，但对时延和可靠性要求高，对移动前传网络要求时延控制在250us以内；eMBB业务量大，对时延和可靠性要求低，时延控制在4ms以内；对于eMBB业务来言，优先级低于uRLLC业务。
9.根据权利要求6所述的基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度***，其特征在于，第二轮业务调度模块具体如下：往返空余时隙采用66.7us，即一个REPORT信号从ONU发送到ONU接收到GRANT的最短时间。
10.根据权利要求6-9任一项所述的基于多轮询窗口EPON***中的多业务共存调度***，其特征在于，上行时延计算模块具体如下：对各数据包的时延计算提出了计算模型，如下：
Latency＝Dqueuing+Dprocessing+Dtransport
在上述时延计算模型中，Dqueuing、Dprocessing和Dtransport分别代表排队时延、处理时延和传输时延；其中，排队时延是指一个数据包从一个轮询调度周期到达到下一周被发送前的时延；处理时延是指发送一个数据包的一个比特开始到最后一个比特结束；传输时延是一个固定值。
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