[发明专利]一种基于RNN的EPON动态带宽分配算法

说明书

本发明涉及一种基于RNN的EPON动态带宽分配算法，包括如下步骤：首先ONU向OLT上报带宽请求，然后OLT判断是否为EF业务，对EF业务进行带宽预测和带宽分配，对于AF和BE业务的带宽请求生成实际需要的带宽并进行带宽分配，然后汇总AF和BE业务剩余的带宽请求，通过排队调度的方式对其进行带宽分配。本发明在RNN结构模型的基础上对高优先级业务EF进行带宽预测和带宽分配，提高了预测准确性，且在确保高优先级业务的前提下，对AF、BE业务进行带宽分配，最后对三种业务剩余的带宽请求通过排队调度的方式进行带宽分配，在一定程度上保证了其他业务的服务质量，提高了预测准确性的同时减小了队列时延并提高了上行带宽利用率。

技术领域

本发明属于带宽利用技术领域，具体涉及一种基于RNN的EPON动态带宽分配算法。

背景技术

RNN，是一种循环神经网络，具有记忆能力，能够通过先验知识学习获得预测能力，并通过在线学习，实时修改参数，提高非线性数据预测精度。ONU向OLT发送数据过程如图1所示，在T1-T5这段等待时间内，ONU仍然会接收上行数据，这一部分数据量并没有包含在请求帧内，造成请求信息与实际需求不符的现象，所以这部分数据包只能累计到下一次轮询周期发送，不仅增加了平均队列时延，还会影响业务的实时性。

与其他接入网技术相比，多接入光纤网络的高容量特性是光技术进步的主要动力，越来越多的低延时密集型任务如实时通讯、高清视频播放和游戏等出现在日常生活中，日益增长的带宽需求给网络基础设施建设带来了严峻挑战，资源分配是PON的基本任务，并且必须有一个有效的方案来减少延时，使带宽使用率最大化、资源浪费最小化，随着用户的日益增加，带宽分配方式的选择对于避免冲突，确保高优先级业务的服务要求十分关键。因此，本发明提出一种基于RNN结构模型，能够预测高优先级业务，并在确保高优先级业务的前提下，一定程度上保证其他业务的服务质量，同时减小队列时延以及提高上行带宽利用率的EPON动态带宽分配算法。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种基于RNN的EPON动态带宽分配算法。

本发明采用的技术方案为：一种基于RNN的EPON动态带宽分配算法，包括如下步骤：

步骤一：上报带宽请求，

将向OLT上传数据的N个ONU分别记为ONU_i(i＝1,2，……N)，ONU_i(i＝1,2，……N)按照业务优先级将EF、AF、BE这三种不同业务分别缓存到三个队列中，并向OLT上报三个队列的带宽请求；

步骤二：OLT判断是否为EF业务，

若是EF业务，执行带宽预测，转至步骤三，若不是EF业务，不执行带宽预测，转至步骤四；

步骤三：计算EF业务实际需要的带宽，

OLT汇总EF队列的实际带宽请求采用RNN结构模型对等待时间T_wait内到达的流量进行预测，将历史带宽请求做差分计算，设j周期内到达的数据包为得到j周期内的数据包到达的平均速率为

其中，T_cycle为轮询周期，

计算得到新增流量数据为EF业务的预测带宽结果为ONU_i中EF业务的实际需要的带宽为：

为EF业务分配大小等于实际需要带宽的带宽，转至步骤七；

步骤四：OLT生成AF、BE业务实际需要的带宽，

OLT分别汇总AF、BE两个队列的实际带宽请求和实际需要的带宽等于队列请求的带宽，其公式为：