專利名稱：一種鏈型組網(wǎng)中通信帶寬動態(tài)分配的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)中鏈型組網(wǎng)時帶寬的分配方法，特別是涉及一種流量不均勻的鏈型網(wǎng)中帶寬的動態(tài)分配方法。
背景技術(shù)：
在通信系統(tǒng)中，為了滿足容量或覆蓋等方面的需求，需要將通信子系統(tǒng)或節(jié)點進行組網(wǎng)，常見的拓撲結(jié)構(gòu)有鏈型、星形、環(huán)形、樹形等，其中鏈型是一種基本的拓撲，可以擴展成環(huán)形、樹形等。
鏈型組網(wǎng)時，根據(jù)資源的重要程度或者操作的主從關(guān)系，常將節(jié)點分為主、從兩類。最典型的鏈型網(wǎng)由一個主節(jié)點和多個從節(jié)點構(gòu)成，主節(jié)點處理核心業(yè)務(wù)，并對從節(jié)點進行管理，從節(jié)點完成特定的功能，各個從節(jié)點與主節(jié)點之間的通道構(gòu)成一條共享的鏈路，如何分配各個從節(jié)點的帶寬，成為首當其沖的問題?，F(xiàn)有方法中，常見的是有平均分配、階梯分配等，它們有一個共同點一旦分配，就基本固定下來。定義主節(jié)點到從節(jié)點的方向為下行，反之為上行。以一個有N個從節(jié)點的鏈型網(wǎng)為例，假設(shè)每個從節(jié)點的上行的帶寬都為B，那么整條鏈路總的上行帶寬為B×N(記為W)。實際的通信系統(tǒng)中，因為業(yè)務(wù)的突發(fā)性和周期性，各個節(jié)點的流量并不均勻?？紤]一個從節(jié)點的上行流量，在一個合適的周期內(nèi)，流量在一定水平(B之下的某個點)上波動，達到B的比例并不高?？紤]整條鏈路的上行流量，在某一個時刻，各個從節(jié)點的流量參差不齊，總流量并不大；在一個合適的周期內(nèi)，各個節(jié)點此消彼長，總流量在一定水平(W之下的某個點)上波動，達到W的比例也不高。下行帶寬的情況，與上行類似。顯然，流量不均勻的鏈型網(wǎng)中，固定地分配帶寬，將帶來兩個問題，一是某些節(jié)點的帶寬在業(yè)務(wù)繁忙時供不應(yīng)求，同一時刻其它節(jié)點的帶寬卻又可能供過于求；二是組網(wǎng)時要求整條鏈路的帶寬根據(jù)峰值流量設(shè)計，在一定程度上存在資源浪費問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種鏈型組網(wǎng)中通信帶寬動態(tài)分配的方法，解決流量不均勻的鏈型網(wǎng)中，節(jié)點之間帶寬資源的供求矛盾，以及整條鏈路的帶寬資源的浪費問題。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提出一種動態(tài)分配帶寬的方法，在正常狀態(tài)時，在各個從節(jié)點之間平均分配帶寬；在突發(fā)狀態(tài)并且資源允許時，某些節(jié)點搶占其它節(jié)點的部分帶寬，進而占用一個較大的帶寬，通信告一段落后，釋放搶占的帶寬。
具體方案包括以下步驟步驟一根據(jù)鏈型組網(wǎng)的從節(jié)點數(shù)N(N大于或等于2)，為從節(jié)點選擇合適的帶寬序列，由小到大依次為B1，B2，...，Bk。這里合適的含義包括四個方面，一是與業(yè)務(wù)的匹配性較好；二是各種帶寬之間有一定的梯度或倍數(shù)關(guān)系；三是各種帶寬之間能進行平滑切換；四是各種帶寬的物理實現(xiàn)難度不會太大。
步驟二根據(jù)步驟一的帶寬系列，選擇合適的整條鏈路的總帶寬W，進而得到每個節(jié)點的平均帶寬B＝W/N。這里合適的含義指，大多數(shù)時候，既可以滿足各個節(jié)點正常性的小流量傳輸，又可以滿足部分節(jié)點突發(fā)性的大流量傳輸。W的取值范圍是一個開放的區(qū)間，上限不能等于從節(jié)點的最大帶寬之和，即N×Bk，下限不能等于從節(jié)點的最小帶寬之和，即N×B1。
步驟三根據(jù)步驟二選擇的平均帶寬B，以及從節(jié)點當前使用的帶寬，定義從節(jié)點的狀態(tài)及其變化。初始化完成后，進入溫飽狀態(tài)(記為SM)，使用平均帶寬B。需要進行大流量的傳輸時，發(fā)起寬帶申請，進入饑渴狀態(tài)(記為SMORE)。寬帶申請成功確認后，開始使用大于B的帶寬，進入小康狀態(tài)(記為SL)。完成大流量的傳輸后，發(fā)起窄帶申請，進入大康狀態(tài)(記為SLESS)。窄帶申請成功確認后，釋放部分帶寬，恢復到溫飽狀態(tài)SM。當部分帶寬被其它節(jié)點征用時，使用的帶寬小于B，進入貧困狀態(tài)(記為SS)。
步驟四主節(jié)點上啟動一個定時調(diào)度任務(wù)，處理從節(jié)點的寬帶申請和窄帶申請，時間片(記為T)的取值應(yīng)該在一個合適的水平上，在占用最大帶寬時，從節(jié)點正常的大流量傳輸可以在一個時間片內(nèi)完成。主節(jié)點收到從節(jié)點的窄帶申請和寬帶申請時，根據(jù)先進先出的原則分別進行排隊。定時調(diào)度任務(wù)的時間片到達時，先處理窄帶申請隊列，接著處理寬帶申請隊列。
步驟五主節(jié)點處理窄帶申請隊列時，依次進行記錄，各從節(jié)點可供出讓的帶寬進入一個虛擬的自由資源池，此時并沒有發(fā)生實際的帶寬調(diào)整。
步驟六主節(jié)點處理寬帶申請隊列時，首先，從步驟五的獲取帶寬，直到自由資源池為空；其次，搜索是否還有處于溫飽狀態(tài)的從節(jié)點，如果有，使其出讓部分帶寬，如果同時有多個從節(jié)點處于溫飽狀態(tài)，應(yīng)該有一個優(yōu)先選擇的機制，如靠近主節(jié)點的從節(jié)點優(yōu)先；最后，如果隊列中還有未處理的寬帶申請，標志其失敗狀態(tài)。
步驟七根據(jù)步驟五中的記錄和步驟六的調(diào)度，主節(jié)點發(fā)起帶寬重配廣播，啟動實際的帶寬調(diào)整，各個從節(jié)點根據(jù)新的分配方案，開始使用新的帶寬。
步驟八下一個時間片到達之前，從節(jié)點根據(jù)業(yè)務(wù)需求，按照步驟三的原則，發(fā)起相應(yīng)申請。下一個時間片到達之后，主節(jié)點根據(jù)步驟四～步驟七，處理從節(jié)點的申請，開始新一輪的動態(tài)帶寬分配。
本發(fā)明所述的方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，首先，對帶寬資源進行動態(tài)調(diào)度，對于流量不均勻的鏈型網(wǎng)絡(luò)，尤其是流量周期性變化的鏈型網(wǎng)絡(luò)，提高了帶寬資源的利用率，在一定程度上實現(xiàn)了按需分配；其次，引入平均帶寬的概念，鏈路的總的帶寬小于各節(jié)點最大帶寬之和，降低了組網(wǎng)成本。


圖1是本發(fā)明所述的鏈型網(wǎng)中從節(jié)點的狀態(tài)變化示意圖；圖2是本發(fā)明所述的主節(jié)點定時調(diào)度任務(wù)對窄帶申請、寬帶申請的處理示意圖；圖3是本發(fā)明所述的鏈型網(wǎng)帶寬動態(tài)分配的示意圖。
具體實施例方式
以下描述的是，在一個主節(jié)點和四個從節(jié)點構(gòu)成的鏈型網(wǎng)中，帶寬的動態(tài)分配方法實施例。
參見附圖，圖1中所示的各狀態(tài)之間的躍遷情況為1發(fā)起寬帶申請2寬帶申請失敗，返回3寬帶申請成功，進入小康狀態(tài)4發(fā)起窄帶申請，進入大康狀態(tài)5釋放平均帶寬之外的帶寬，進入溫飽狀態(tài)6釋放大部分帶寬，進入貧困狀態(tài)7收回之前被占用的帶寬，進入溫飽狀態(tài)8部分帶寬被占用，進入貧困狀態(tài)。
四個從節(jié)點使用的帶寬系列選取1B、2B、4B，平均帶寬選取2B，總的鏈路帶寬為4×2B＝8B。對于1B、2B的從節(jié)點，可以發(fā)起寬帶申請；對于4B的從節(jié)點，可以發(fā)起窄帶申請。四個從節(jié)點需要周期性的進行文件下載和數(shù)據(jù)上報，占用4B帶寬時，一次傳輸?shù)臅r間在100秒內(nèi)，此類傳輸?shù)拈g隔時間(周期)是600秒。主節(jié)點上定時調(diào)度任務(wù)的時間片選為100秒。
初始化完成后，主節(jié)點啟動定時調(diào)度任務(wù)，四個從節(jié)點使用2B的帶寬，進入溫飽狀態(tài)。
在第m個時間片內(nèi)，靠近主節(jié)點的第一個從節(jié)點需要從主節(jié)點下載文件，發(fā)出寬帶申請。
第m+1個時間片到，主節(jié)點定時調(diào)度任務(wù)開始處理窄帶申請隊列，此時窄帶申請隊列為空，虛擬的自由資源池為空；接著處理寬帶申請隊列，只有一個寬帶申請，處于溫飽狀態(tài)的從節(jié)點有三個，根據(jù)就近原則，征用靠近主節(jié)點的第二、第三從節(jié)點的各1B的帶寬；主節(jié)點發(fā)起帶寬重配廣播，第一、二、三從節(jié)點的帶寬分別切換到4B、1B、1B、2B。
在第m+1個時間片內(nèi)，第一個從節(jié)點完成文件下載，發(fā)出窄帶申請；第二個從節(jié)點需要下載文件，發(fā)出寬帶申請。
第m+2個時間片到，主節(jié)點處理窄帶和寬帶申請，進行帶寬重配，第一、二、三、四從節(jié)點的帶寬分別切換到1B、4B、1B、2B。
在第m+2個時間片內(nèi)，第二個從節(jié)點完成文件下載，發(fā)出窄帶申請；第三個從節(jié)點需要下載文件，發(fā)出寬帶申請。
第m+3個時間片到，開始新一輪的帶寬重配。
權(quán)利要求
1.一種鏈型組網(wǎng)中通信帶寬動態(tài)分配的方法，其特征在于該方法包括如下步驟步驟一根據(jù)鏈型組網(wǎng)的從節(jié)點數(shù)N，為從節(jié)點選擇帶寬序列；步驟二根據(jù)步驟一的帶寬序列，選擇整條鏈路的總帶寬W，進而得到每個節(jié)點的平均帶寬B＝W/N，W的取值范圍是一個開放的區(qū)間，上限不等于從節(jié)點的最大帶寬之和，下限不等于從節(jié)點的最小帶寬之和；步驟三根據(jù)步驟二選擇的平均帶寬B，以及從節(jié)點當前使用的帶寬，定義從節(jié)點的狀態(tài)及其變化；初始化完成后，進入溫飽狀態(tài)(SM)，使用平均帶寬B；要進行大流量的傳輸時，發(fā)起寬帶申請，進入饑渴狀態(tài)(SMORE)；寬帶申請成功確認后，開始使用大于B的帶寬，進入小康狀態(tài)(SL)；完成大流量的傳輸后，發(fā)起窄帶申請，進入大康狀態(tài)(SLESS)；窄帶申請成功確認后，釋放部分帶寬，恢復到溫飽狀態(tài)(SM)；當部分帶寬被其它節(jié)點征用時，使用的帶寬小于B，進入貧困狀態(tài)(SS)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏈型組網(wǎng)中通信帶寬動態(tài)分配的方法，其特征在于還包括步驟四主節(jié)點上啟動一個定時調(diào)度任務(wù)，處理從節(jié)點的寬帶申請和窄帶申請，時間片(T)的取值應(yīng)該在一個合適的水平上，在占用最大帶寬時，從節(jié)點正常的大流量傳輸可以在一個時間片內(nèi)完成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鏈型組網(wǎng)中通信帶寬動態(tài)分配的方法，其特征在于主節(jié)點收到從節(jié)點的窄帶申請和寬帶申請時，根據(jù)先進先出的原則分別進行排隊；定時調(diào)度任務(wù)的時間片到達時，先處理窄帶申請隊列，接著處理寬帶申請隊列。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的鏈型組網(wǎng)中通信帶寬動態(tài)分配的方法，其特征在于步驟五為主節(jié)點處理窄帶申請隊列時，依次進行記錄，各從節(jié)點可供出讓的帶寬進入一個虛擬的自由資源池。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鏈型組網(wǎng)中通信帶寬動態(tài)分配的方法，其特征在于步驟六為主節(jié)點處理寬帶申請隊列時，首先，從步驟五虛擬的自由資源池獲取帶寬，直到自由資源池為空；其次，搜索是否還有處于溫飽狀態(tài)的從節(jié)點，如果有，使其出讓部分帶寬，如果同時有多個從節(jié)點處于溫飽狀態(tài)，有一個優(yōu)先選擇的機制；最后，如果隊列中還有未處理的寬帶申請，標志其失敗狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鏈型組網(wǎng)中通信帶寬動態(tài)分配的方法，其特征在于步驟七為根據(jù)步驟五中的記錄和步驟六的調(diào)度，主節(jié)點發(fā)起帶寬重配廣播，啟動實際的帶寬調(diào)整，各個從節(jié)點根據(jù)新的分配方案，使用新的帶寬。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鏈型組網(wǎng)中通信帶寬動態(tài)分配的方法，其特征在于下一個時間片到達之前，從節(jié)點根據(jù)業(yè)務(wù)需求，按照步驟三的原則，發(fā)起相應(yīng)申請；下一個時間片到達之后，主節(jié)點根據(jù)步驟四～步驟七，處理從節(jié)點的申請，開始新一輪的動態(tài)帶寬分配。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鏈型組網(wǎng)中通信帶寬動態(tài)分配的方法，在正常狀態(tài)時，在各個從節(jié)點之間平均分配帶寬；在突發(fā)狀態(tài)并且資源允許時，某些節(jié)點搶占其它節(jié)點的部分帶寬，進而占用一個較大的帶寬，通信告一段落后，釋放搶占的帶寬。本發(fā)明所述的方法解決流量不均勻的鏈型網(wǎng)中，節(jié)點之間帶寬資源的供求矛盾，以及整條鏈路的帶寬資源的浪費問題。
文檔編號H04L12/24GK101022387SQ200710088840
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月28日
發(fā)明者陳石良, 張亞娥, 羅文勝 申請人:中興通訊股份有限公司