一種適用于智能配電網(wǎng)的epon通信系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)帶寬分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 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(dòng)態(tài)帶寬分配方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)（Ethernet passive optical network，EP0N)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(diǎn)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(duì)EPON的帶寬資源進(jìn)行合理分配，以保證各 類業(yè)務(wù)，尤其是繼電保護(hù)等高實(shí)時(shí)性通信業(yè)務(wù)的應(yīng)用要求。
[0003] 但目前關(guān)于EPON技術(shù)應(yīng)用于智能配電網(wǎng)的研宄大多只涉及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等方面的設(shè) 計(jì)，事實(shí)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(duì)優(yōu)先級(jí)的間插輪詢動(dòng)態(tài)帶寬分配算法和 基于權(quán)值比例分配的間插輪詢動(dòng)態(tài)帶寬分配算法。若采用基于權(quán)重比例的間插輪詢動(dòng)態(tài)帶 寬分配方法，將嚴(yán)重影響高實(shí)時(shí)性需求的繼電保護(hù)信息的實(shí)時(shí)傳輸。若采用基于絕對(duì)優(yōu)先 級(jí)的間插輪詢動(dòng)態(tài)帶寬分配算法，當(dāng)優(yōu)先級(jí)高的業(yè)務(wù)對(duì)通信量需求較大時(shí)，將存在低優(yōu)先 級(jí)業(yè)務(wù)"餓死"的現(xiàn)象。同時(shí)，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(shí)，大量新增數(shù)據(jù)將不會(huì)被光線路終端（optical line terminal，0LT終端）分配帶寬，也將影響繼電保護(hù)等信息的實(shí)時(shí)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】

[0004] 針對(duì)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(dòng)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(hù)等高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)性要求和優(yōu)先 級(jí)較低業(yè)務(wù)的通信量需求。
[0005] 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(jìn)的動(dòng)態(tài)帶寬分配 方法（improved weighted interleaved polling with adaptive cycle time，IW-IPACT)， 包括下述步驟：
[0006] SI :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)；
[0007] 其中，加速轉(zhuǎn)發(fā)型（expedited forwarding，EF)業(yè)務(wù)為支持端到端延時(shí)敏感和需 要帶寬保證的業(yè)務(wù)，如繼電保護(hù)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(duì)延時(shí)不敏感，但是要求帶寬保證的業(yè)務(wù)，如高級(jí)配電自動(dòng)化等業(yè)務(wù)；盡力而為 型（best effort，BE)業(yè)務(wù)為支持對(duì)端到端延時(shí)不敏感，且不需要帶寬保證的業(yè)務(wù)。
[0008] S2:根據(jù)各業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)和單位時(shí)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(jì)算該業(yè)務(wù)權(quán)重值大小，并計(jì)算在一個(gè)輪詢周期內(nèi)該ONU終端停止發(fā)送信息時(shí)，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?。?br>[0009] S3 :0LT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R印ort幀中各業(yè) 務(wù)的緩存速率和緩存量大小，計(jì)算在一個(gè)輪詢周期內(nèi)第i個(gè)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??；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(jì)算在一個(gè)輪詢周期內(nèi)第i個(gè)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(hào)，其取值為16 ;
[0010] S4 :根據(jù)計(jì)算獲得的各ONU終端在下一個(gè)輪詢周期內(nèi)的帶寬需求，結(jié)合EPON系統(tǒng) 自身帶寬值進(jìn)行分配：
[0011] 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(jìn)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(jìn)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(jìn)行分配；
[0012] S5 :判斷各ONU終端獲得加速轉(zhuǎn)發(fā)型業(yè)務(wù)和加權(quán)業(yè)務(wù)的總帶寬值是否小于規(guī)定的 ONU終端在一個(gè)傳輸窗口內(nèi)的最小服務(wù)時(shí)間tmin，其典型值取62. 5us。如果ONU終端獲得的 傳輸時(shí)間窗口大于ONU終端必須的最小服務(wù)時(shí)間，則將計(jì)算獲得的各ONU終端獲得的帶寬 值通過GATE幀發(fā)送至ONU終端，轉(zhuǎn)入S6。否則，設(shè)定該ONU終端獲得的帶寬值為規(guī)定的最 小服務(wù)時(shí)間窗口，轉(zhuǎn)入S4 ;
[0013] S6 :ONU終端根據(jù)GATE幀中OLT終端授予的帶寬值對(duì)加速轉(zhuǎn)發(fā)型業(yè)務(wù)和加權(quán)業(yè)務(wù) 進(jìn)行分配；如果OLT終端授予該ONU終端的帶寬值小于其需要的帶寬值，則先滿足加速轉(zhuǎn)發(fā) 型業(yè)務(wù)的需求，再按照確定轉(zhuǎn)發(fā)型業(yè)務(wù)和盡力而為型業(yè)務(wù)的權(quán)重對(duì)剩余帶寬進(jìn)行分配；否 貝1J，按照各業(yè)務(wù)的帶寬需求進(jìn)行分配；最后，根據(jù)OLT終端授予ONU終端各類業(yè)務(wù)上傳時(shí)間 窗口的大小進(jìn)行信息的傳輸。
[0014] 本發(fā)明根據(jù)智能配電網(wǎng)不同業(yè)務(wù)的需求，提出了一種適用于智能配電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò) 的EPON系統(tǒng)動(dòng)態(tài)帶寬分配方法。該方法通過對(duì)實(shí)時(shí)性要求高的繼電保護(hù)等業(yè)務(wù)授予嚴(yán)格 的優(yōu)先級(jí)權(quán)限，而對(duì)其余優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)則采用權(quán)值比例的原則，即滿足了高實(shí)時(shí)性需求的繼 電保護(hù)等業(yè)務(wù)的需求又兼顧了低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的帶寬需求，可很好地滿足智能配電網(wǎng)各類業(yè) 務(wù)的通信需求。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例中OLT終端帶寬動(dòng)態(tài)帶寬分配方法流程圖。
[0016] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例中EPON系統(tǒng)在不同帶寬分配算法下帶寬利用率對(duì)比，其中 (a)是在配電網(wǎng)故障情況下，EPON系統(tǒng)的帶寬利用率，（b)是在配電網(wǎng)故障情況下，EF業(yè)務(wù) 的帶寬利用率，（c)是在配電網(wǎng)故障情況下，AF業(yè)務(wù)的帶寬利用率，（d)是在配電網(wǎng)故障情 況下，BE業(yè)務(wù)的帶寬利用率。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0018] 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(dòng)態(tài)帶寬分配方法，滿足高 優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)需求和低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的帶寬需求，并方便工程應(yīng)用。
[0019] 本發(fā)明提供一種適用于智能配電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)的EPON系統(tǒng)動(dòng)態(tài)帶寬分配方法，包 括以下步驟：
[0020] 步驟（1)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)；
[0021] 步驟（2)根據(jù)各業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)和單位時(shí)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(jì)算該業(yè)務(wù)權(quán)重值大小，并計(jì)算在一個(gè)輪詢周期內(nèi)該ONU終端停止發(fā)送信息時(shí)，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??；
[0022] 步驟（3)根據(jù)電網(wǎng)故障情況，OLT終端對(duì)各ONU終端的業(yè)務(wù)緩存速率和業(yè)務(wù)緩存 量大小進(jìn)行修正；如果電網(wǎng)未發(fā)生故障，