光网络承载分组网络带宽公平分配方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明为了克服现有共享网络带宽资源无法公平共享的缺点，提出了一种实现光联网中多用户带宽公平分配的方法和系统。本发明的方法包括以下步骤：出现新的业务需求时，统计链路带宽资源(ODUk)占用情况，判断链路是否出现拥塞，如果是，对占用度超权重比的用户进行带宽处理，产生空闲的带宽资源，直到空闲带宽资源满足新增业务需求。本发明的系统包括控制层装置、与所述控制层装置相联接的光网络设备。本发明方法和系统实现光网络承载分组网络情况下业务快速部署，满足多用户复用条件下的公平性，实现对光网络设备带宽资源分配的控制，提高光网络资源带宽利用率。
【专利说明】光网络承载分组网络带宽公平分配方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明实施例涉及网络【技术领域】，尤其涉及一种光网络承载分组网络带宽公平分配的方法和系统。
【背景技术】
[0002]光网络承载分组网络的环境下，分组网络中的业务需求动态变化，且每一条业务链路所占用的带宽呈统计规律变化。
[0003]在光网络中，给用户分配的带宽资源在较长时间内是固定的。如果用权重来衡量用户享受带宽服务的资格，给用户分配多少带宽资源可以由该客户的权重决定。比如交钱多的用户应该获得比交钱少的用户更大的带宽，交钱一样的用户应该有一样的业务阻塞率等，因此权重较高的用户将分配较多的带宽。
[0004]使用带宽资源固定的光网络给来自于分组网络的用户提供服务，当该用户实际包含的业务所需要的带宽资源较小时，造成带宽资源浪费，此时有必要减少该用户所占用的带宽资源；当用户实际承担的业务所需要的带宽资源较大时，造成业务阻塞，此时又有必要增加该用户所占用的带宽资源。当多用户共享光网络的带宽资源时，业务是通过带宽复用方式进行传送的。复用基本颗粒，在光网络中被定义为时隙(time slot，例如ITU-T G.709定义的ODUk)、频率隙(frequency slot)等,带宽资源的增加或减少就等同于分配给该用户的颗粒增加或减少。
[0005]但是，按照业务需求进行调整的原则会和用户各自拥有的权重相冲突。例如权重低的用户实际上也可能发生较多的业务需求，因此，需要一种动态调整光网络多用户带宽资源的方法，在提高光网络带宽资源利用效率和满足多用户复用条件下的公平性。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是为了克服现有共享网络带宽资源无法公平共享的缺点，提出了一种实现光联网中多用户带宽公平分配的方法和系统，在没有拥塞的情况下，可以给任意用户新增的业务提供多余的资源；在有拥塞的情况下，合理分配带宽资源给新增的业务，因而提高光网络带宽利用率。
[0007]本发明光网络承载分组网络带宽公平分配方法，包括以下步骤:
[0008]在新业务需求出现时，统计链路带宽资源占用情况，判断为满足所述新业务需求，链路是否会出现拥塞，如果判断为无拥塞，则给新业务分配带宽资源；
[0009]如果判断为有拥塞，则计算包含该新业务的用户、及其他用户的带宽占用度，对至少一个占用度超权重比的用户进行带宽处理，产生空闲带宽资源，满足该业务的需求；
[0010]所述带宽处理，指进行带宽压缩和/或减少预留带宽；
[0011]所述带宽资源，是光传送网标准G.709所定义的ODUk ；
[0012]作为本发明优化的方案，还包含以下步骤:在判断为有拥塞时首先统计带宽处理能够产生的空闲带宽资源；如果产生的空闲带宽资源不足则拒绝所述新业务需求。
[0013]所述对占用度超权重比的用户进行带宽处理的步骤包括，对所有占用度超权重比的用户按照新业务需求的带宽，按比例进行带宽处理:即对所述用户进行带宽处理所产生的空闲资源正比于所述用户占用度超权重比的程度。
[0014]作为优选的方案，所述对占用度超权重比的用户进行带宽处理的步骤包括，按照占用度超权重比的程度排序，首先对占用度超权重比程度最大的用户进行带宽处理，获得空闲带宽资源。判断空闲带宽资源是否满足所述新业务需求，如果是，则为新业务分配空闲带宽资源；否则对占用度超权重比程度次之的用户再次进行带宽处理，进一步产生空闲带宽资源，…，直至所获的空闲带宽资源累计满足所述新业务需求，继而为新增业务分配空闲带宽资源。
[0015]本发明光网络承载分组网络带宽公平分配系统，包含一控制层装置I。所述控制层装置I包含业务请求处理模块11、带宽占用识别模块12、资源控制模块13 ;所述业务请求处理模块11有应用接口 APP，用于输入新业务请求；所述业务请求处理模块11接收所述新业务请求，并根据光传送网设备用户业务接入状态和链路资源占用状态，判断业务拥塞情况、确定是否接受所述新业务请求；所述带宽占用识别模块12识别光传送网设备用户业务接入状态和链路资源占用状态的信息；所述资源控制模块13根据所述业务请求处理模块11的指示，对占用度超权重比的用户进行带宽处理。所述带宽处理，指进行带宽压缩和/或减少预留带宽。
[0016]本发明光网络承载分组网络带宽公平分配系统，还包含至少一光网络设备2。所述光网络设备2和至少I个分组网络设备通过多个UNI接口 UNI I?UNI N相联接；所述光网络设备2包含光传送网信号交换装置21或22，所述光传送网信号交换装置21或22具有设备控制接口 C，用于接收来自于所述控制层装置I的信号、发送用户业务接入状态和链路带宽资源占用状态的信息；所述光网络设备2包含至少I个链路接口 L，所述多个UNI接口UNI I?UNI N接入的业务信号经过所述光传送网信号交换装置21或22进行带宽资源交叉和汇聚处理后经所述链路接口 L输出。
[0017]具体地，所述光传送网信号交换装置21或22包含光电转换模块211、成帧模块
212、交叉模块213、汇聚模块214、电光转换模块215 ；N路用户光信号中的每一路均经过所述光电转换模块211处理形成电信号、再经所述成帧模块212处理后产生M路ODUk格式电信号，共形成NXM路ODUk格式信号输入所述交叉模块213 ;所述交叉模块213对每一路用户信号所占带宽资源进行重新分配后，经过所述汇聚模块214和所述电光转换模块215后合成一路光信号进入传输链路中；所述业务请求处理模块11接收所述新业务请求，并根据所述光传送网设备2中用户业务接入状态和链路带宽资源占用状态的信息，判断业务拥塞、确定是否接收业务请求；所述带宽占用识别模块12通过所述设备控制接口 C和所述光电转换模块211相连接，识别所述光传送网设备2用户业务接入情况和链路资源占用的情况；所述资源控制模块13根据业务请求处理模块的指示，对占用度超权重比的用户所拥有的预留带宽进行调整，减少作为预留带宽的ODUk时隙数量、增加作为自由分配带宽的ODUk时隙数量；所述资源控制模块13控制所述交叉装置213，改变各用户信号所占用ODUk时隙数量，实现对链路资源的公平分配。
[0018]在所述光传送网信号交换装置11的基础上，进一步地，所述光传送网信号交换装置22包含至少一 2层交换装置220 ;所述用户光信号通过UNI接口输入，经光电转换后形成分组电信号，再经过所述2层交换装置220改变信号的压缩比，再经所述成帧模块212处理形成多路ODUk信号。
[0019]当所述控制层装置I处于光网络设备2本地时，所述控制层装置I和光网络设备3中光传送网信号交换装置21或22通过设备控制接口 C直接相连接，形成一集成控制层装置I的光网络设备。
[0020]作为本发明进一步优化的方案，优选地，所述控制层装置I进一步包含一控制层通信代理14 ;所述控制层通信代理14包含一南向接口 SB。进一步优选地，当所述控制层装置I与所述光网络设备2分布在异地时，所述光网络设备2进一步包含一传送层通信代理23 ;所述控制层装置I所包含的控制层通信代理14，通过南向接口 SB和所述传送层通信代理23相连接；所述传送层通信代理23和光网络设备2中光传送网信号交换装置21或22通过所述设备控制接口 C相连接。
[0021]本发明方法和系统实现光网络承载分组网络情况下业务快速部署，同时增加了多用户共享光网络资源的公平性，也保证网络资源能充分共享。满足多用户复用条件下的公平性，实现对光网络设备带宽资源分配的控制，提高光网络资源带宽利用率。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是光网络承载分组网络带宽公平分配方法实施例
[0023]图2是光网络承载分组网络带宽公平分配的系统实施例
[0024]图3是实现ODUk带宽资源公平分配的设备实施例
[0025]图4是ODUk减少带宽预留的业务安排实施例示意图
[0026]图5是实现ODUk带宽资源公平分配的设备另一实施例
[0027]图6是ODUk进行带宽压缩的业务安排实施例示意图
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图，对本发明的实施方式作进一步的详细描述。
[0029]图1是本发明方法的实施例流程图。
[0030]101、在新业务需求出现时候，根据UNI接口处识别的带宽信息，统计链路带宽资源占用情况。
[0031]102、判断为满足新业务需求，链路是否会出现拥塞。所谓拥塞，是指新业务需求的带宽大于光网络当前存在的空闲带宽。
[0032]如果判断为无拥塞，则进入步骤105，给新业务分配带宽资源，满足该业务的需求；
[0033]如果判断为有拥塞，则进入步骤103 ；
[0034]103、计算包含该新业务的用户、及其他用户的带宽占用度，对占用度超权重比的用户进行带宽处理，产生空闲带宽资源，满足该业务的需求。
[0035]在上述步骤103中，并不限定定义占用度和权重比的方法，下面仅举一例。例如占用度定位为在某链路上某用户实际占用的带宽和链路总带宽容量的比值；权重比定义为在某链路上某用户的权重占全部用户权重的比例。占用度表示为=BwVbw ;权重比表示为:Wi/ Σ具。其中，Bffi定义为用户i占用的带宽，Wi为用户i在带宽使用数量上的权重，Bff是所涉链路上的总带宽。
[0036]在上述步骤103中，所述带宽处理，指进行带宽压缩和/或减少预留带宽。
[0037]在上述步骤103中，所述带宽资源，是光传送网标准G.709所定义的ODUk。
[0038]在上述步骤103中，作为本发明优化的方案，还包含以下步骤:首先统计带宽处理能够产生的空闲带宽资源；如果产生的空闲带宽资源不足则拒绝所述新业务需求。
[0039]所述对占用度超权重比的用户进行带宽处理的一个实施例是，对所有占用度超权重比的用户按照新增带宽需求，按比例进行带宽处理:即对所述用户进行带宽处理所产生的空闲资源正比于所述用户占用度超权重比的程度。
[0040]所述对占用度超权重比的用户进行带宽处理的另一实施例是，按照占用度超权重比的程度排序，对占用度超权重比程度最大的用户进行带宽处理。
[0041]104、判断空闲带宽资源是否满足所述新业务需求，如果是，则进入第105步；如果否则回到第103步，对占用度超权重比的用户再次进行带宽处理，进一步产生空闲带宽资源。
[0042]103步和104步循环处理的一个实施例是，从占用度超权重比程度最大的用户开始进行带宽处理，直至满足新增业务需求则停止。具体为:首先对占用度超权重比程度最大的用户进行带宽处理，获得空闲带宽资源，如果所述空闲带宽资源能满足新业务需求的带宽则结束循环；否则继续对占用度超权重比程度次之的用户进行带宽处理，进一步获得空闲带宽资源，…，直至所获的空闲带宽资源累计满足新业务需求的带宽。
[0043]105、为新增业务分配空闲带宽资源。
[0044]用于本发明所述方法的系统见图2，包含控制层装置1、光网络设备2，所述光网络设备2和至少一个分组网络设备3通过多个UNI接口 UNI I?UNI N相联接；所述分组网络设备，是指现有技术的IP路由器、路由交换机、或以太网交换机等对分组业务进行交换的设备。
[0045]所述光网络设备2包含光传送网信号交换装置21或22，所述光传送网信号交换装置21或22具有设备控制接口 C，用于接收来自于所述控制层装置I的信号、发送用户业务接入状态和链路带宽资源占用状态的信息；所述光网络设备2包含至少I个链路接口 L，所述多个UNI接口 UNI I?UNI N接入的业务信号经过所述光传送网信号交换装置21或22进行带宽资源交叉和汇聚处理后经所述链路接口 L输出。
[0046]所述控制层装置I包含业务请求处理模块11、带宽占用识别模块12、资源控制模块13，所述业务请求处理模块11有应用接口 APP，用于输入新业务请求；所述带宽占用识别模块12识别光传送网设备用户业务接入状态和链路资源占用的状态，所述业务请求处理模块11接收所述新业务请求，并根据光传送网设备用户业务接入状态和链路资源占用状态，判断业务拥塞情况、确定是否接受所述新业务请求；所述资源控制模块13根据所述业务请求处理模块11的指示，对占用度超权重比的用户进行带宽处理，实现对链路资源的公平分配；
[0047]当所述控制层装置I处于光网络设备2本地时，所述控制层装置I和光网络设备2中光传送网信号交换装置21或22通过设备控制接口 C直接相连接。
[0048]当所述控制层装置I与所述光网络设备2分布在异地时，所述光网络设备2进一步包含一传送层通信代理23 ;所述控制层装置I进一步包含一控制层通信代理14，所述控制层通信代理14包含一南向接口 SB，通过所述南向接口 SB和所述传送层通信代理23相连接。所述传送层通信代理23和所述光网络设备2中光传送网信号交换装置21或22通过所述设备控制接口C相连接。
[0049]图3是通过调整带宽预留实现ODUk带宽资源公平分配的系统实施例。
[0050]所述光传送网信号交换装置21包含光电转换模块211、成巾贞模块212、交叉模块
213、汇聚模块214、电光转换模块215 ；N路用户光信号中每一路均经过所述光电转换模块211处理形成电信号、再经所述成帧模块212处理后产生M路ODUk格式电信号)，共形成NXM路ODUk格式信号输入所述交叉模块213，所述交叉模块213对每一路用户信号所占带宽资源进行重新分配后，经过汇聚模块214和电光转换模块215后合成一路光信号进入传输链路中。
[0051]所述光电转换模块211实现业务接入，所述带宽占用识别模块12通过所述设备控制接口 C和所述光电转换模块211相连接，识别所述光传送网设备2用户业务接入情况和链路资源占用的情况。
[0052]所述业务请求处理模块11接收所述新业务请求，并根据所述光传送网设备2中用户业务接入状态和链路带宽资源占用状态的信息，判断业务拥塞、确定是否接收业务请求；
[0053]所述资源控制模块13根据业务请求处理模块的指示，对占用度超权重比的用户所拥有的预留带宽(以ODUk时隙为例)进行调整，减少作为预留带宽的ODUk时隙数量、增加作为自由分配带宽的ODUk时隙数量。所述资源控制模块13控制所述交叉装置213，改变各用户信号所占用ODUO时隙，实现对链路资源的公平分配。
[0054]图4带宽资源通过ODUk (k = 0,1,2,…)的组合实现带宽预留处理的示意图作为解释本发明方法的例子，假设链路上只有两个用户，且总带宽限制为140 X 0DU0。例如，用户I有业务1，信号占用20个ODUO，并预留带宽20个ODUO，因此业务I占用40个ODUO。用户2有业务2，信号占用20个0DU0，并预留带宽80个0DU0，因此业务2占用100个0DU0。此时带宽资源已经占满，没有多余的带宽资源可以提供给新业务，如图4(a)所示。
[0055]当用户I的业务3需要接入链路时，经统计空闲带宽资源，发现没有足够的资源可以使用；计算用户1、用户2的带宽占用度；假如用户I和用户2的权重均为1，则用户I和用户2的权重比均为1/2。用户I的占用度为2/7，用户2的占用度为5/7。用户2的占用度超过了权重比，选出用户2，通过减少其预留带宽数量增加空闲带宽资源，例如将业务2的预留带宽从80个ODUO减少为60个0DU0，则占用总带宽减小为80个，出现空闲时隙(20个0DU0)。调整后用户2的占用度为4/7，趋近于公平。所述空闲时隙(20个0DU0)分配给用户1，用来满足业务3的需求，用户I的占用度改变为3/7，也趋近于公平，其中包含业务I和业务3。调整后的带宽资源占用情况如图4(b)所示。
[0056]图5是通过带宽压缩实现ODUk带宽资源公平分配的设备实施例。光传送网信号交换装置22，是在上述实施例所述光传送网信号交换装置21的基础上。还包含2层交换装置220。通过UNI接口输入的所述用户光信号经光电转换后形成分组电信号，经过2层交换装置改变信号的压缩比，再经所述成帧模块212处理，形成多路ODUk信号。
[0057]图6是进行带宽压缩的业务安排示意图。作为解释本发明的例子，假设，假设链路上只有两个用户(UNI 1,UNI 2)，且总带宽限制为140X0DU0。例如，用户I有业务1，占用40个ODUO ;用户2有业务2，信号占用100个0DU0。此时带宽资源已经占满，没有多余的带宽资源可以提供给新业务，如图6(a)所示。
[0058]当用户I的业务3需要接入链路时，经统计空闲带宽资源，发现没有足够的资源可以使用；计算用户1、用户2的带宽占用度；假如用户I和用户2的权重均为1，则用户I和用户2的权重比均为1/2。用户I的占用度为2/7，用户2的占用度为5/7。用户2的占用度超过了权重比，选出用户2，调整2层交换装置的汇聚率对用户信号(UNI 2)进行压缩，例如将占用的带宽从100个ODUO减少为80个0DU0，出现空闲时隙(20个0DU0)。调整后用户2的占用度为4/7，趋近于公平。所述空闲时隙(20个0DU0)分配给用户1，用来满足业务3的需求，用户I的占用度改变为3/7，也趋近于公平，其中包含业务I和业务3。调整后的带宽资源占用情况如图6(b)所示。
【权利要求】
1.一种光网络承载分组网络带宽公平分配方法，其特征在于， 在新业务需求出现时，统计链路带宽资源占用情况，判断为满足所述新业务需求，链路是否会出现拥塞，如果判断为无拥塞，则给新业务分配带宽资源； 如果判断为有拥塞，则计算包含该新业务的用户、及其他用户的带宽占用度，对至少一个占用度超权重比的用户进行带宽处理，产生空闲带宽资源，满足该业务的需求； 所述带宽处理，指进行带宽压缩和/或减少预留带宽； 所述带宽资源，是光传送网标准G.709所定义的ODUk。
2.如权利要求1所述光网络承载分组网络带宽公平分配方法，其特征在于，还包含以下步骤:在判断为有拥塞时首先统计带宽处理能够产生的空闲带宽资源；如果产生的空闲带宽资源不足则拒绝所述新业务需求。
3.如权利要求1或2所述光网络承载分组网络带宽公平分配方法，其特征在于，所述对占用度超权重比的用户进行带宽处理的步骤包括: 对所有占用度超权重比的用户按照新业务需求的带宽，按比例进行带宽处理:即对所述用户进行带宽处理所产生的空闲资源正比于所述用户占用度超权重比的程度。
4.如权利要求1或2所述光网络承载分组网络带宽公平分配方法，其特征在于，所述对至少一个占用度超权重比的用户进行带宽处理的步骤包括: 按照占用度超权重比的程度排序； 首先对占用度超权重比程度最大的用户进行带宽处理，获得空闲带宽资源；判断空闲带宽资源是否满足所述新业务需求，如果是，则为新业务分配空闲带宽资源；否则对占用度超权重比程度次之的用户再次进行带宽处理，进一步产生空闲带宽资源，…，直至所获的空闲带宽资源累计满足所述新业务需求。
5.一种光网络承载分组网络带宽公平分配系统，包含一控制层装置(I)，其特征在于 所述控制层装置(I)包含业务请求处理模块(11)、带宽占用识别模块(12)、资源控制模块(13)； 所述业务请求处理模块(11)有应用接口(APP)，用于输入新业务请求； 所述业务请求处理模块(11)接收所述新业务请求，并根据光传送网设备用户业务接入状态和链路资源占用状态，判断业务拥塞情况、确定是否接受所述新业务请求； 所述带宽占用识别模块(12)识别光传送网设备用户业务接入状态和链路资源占用状态的信息； 所述资源控制模块(13)根据所述业务请求处理模块(11)的指示，对占用度超权重比的用户进行带宽处理；所述带宽处理，指进行带宽压缩和/或减少预留带宽。
6.如权利要求5所述光网络承载分组网络带宽公平分配系统，包含光网络设备(2)，其特征在于， 所述光网络设备(2)和至少一个分组网络设备通过多个UNI接口(UNI I?UNI N)相联接； 所述光网络设备(2)包含光传送网信号交换装置(21，22)，所述光传送网信号交换装置(21，22)具有设备控制接口(C)，用于接收来自于所述控制层装置I的信号、发送用户业务接入状态和链路带宽资源占用状态的信息； 所述光网络设备⑵包含至少I个链路接口(L)，所述多个UNI接口(UNI I?UNI N)接入的业务信号经过所述光传送网信号交换装置(21，22)进行带宽资源交叉和汇聚处理后经所述链路接口(L)输出。
7.如权利要求6所述光网络承载分组网络带宽公平分配系统，其特征在于， 所述光传送网信号交换装置(21,22)包含光电转换模块(211)、成巾贞模块(212)、交叉模块(213)、汇聚模块(214)、电光转换模块(215)； N路用户光信号中的每一路均经过所述光电转换模块(211)处理形成电信号、再经所述成帧模块(212)处理后产生M路ODUk格式电信号，共形成NXM路ODUk格式信号输入所述交叉模块(213)； 所述交叉模块(213)对每一路用户信号所占带宽资源进行重新分配后，经过所述汇聚模块(214)和所述电光转换模块(215)后合成一路光信号进入传输链路中； 所述业务请求处理模块(11)接收所述新业务请求，并根据所述光传送网设备(2)中用户业务接入状态和链路带宽资源占用状态的信息，判断业务拥塞、确定是否接收业务请求； 所述带宽占用识别模块(12)通过所述设备控制接口(C)和所述光电转换模块(211)相连接，识别所述光传送网设备(2)用户业务接入情况和链路资源占用的情况； 所述资源控制模块(13)根据业务请求处理模块的指示，对占用度超权重比的用户所拥有的预留带宽进行调整，减少作为预留带宽的ODUk时隙数量、增加作为自由分配带宽的ODUk时隙数量； 所述资源控制模块(13)控制所述交叉装置(213)，改变各用户信号所占用ODUk时隙数量，实现对链路资源的公平分配。
8.如权利要求7所述光网络承载分组网络带宽公平分配系统，其特征在于， 所述光传送网信号交换装置(22)包含2层交换装置(220)； 所述用户光信号通过UNI接口输入，经光电转换后形成分组电信号，再经过所述2层交换装置(220)改变信号的压缩比，再经所述成帧模块212处理形成多路ODUk信号。
9.如权利要求5所述光网络承载分组网络带宽公平分配系统，其特征在于， 所述控制层装置(I)进一步包含一控制层通信代理(14)； 所述控制层通信代理(14)包含一南向接口(SB)。
10.如权利要求6?8任一所述光网络承载分组网络带宽公平分配系统，其特征在于， 所述光网络设备(2)进一步包含一传送层通信代理(23)； 所述控制层装置(I)进一步包含一控制层通信代理(14)，通过南向接口(SB)和所述传送层通信代理(23)相连接； 所述传送层通信代理(23)和光网络设备(2)中光传送网信号交换装置(21，22)通过所述设备控制接口(C)相连接。
【文档编号】H04L12/873GK104243351SQ201410539257
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】赵永利, 张 杰, 陈浩然, 郁小松, 高冠军 申请人:北京邮电大学