[发明专利]一种粗粒度动态带宽分配方法

摘要

本发明公开了一种粗粒度动态带宽分配方法，用于解决共享信道中多个用户之间快速、有效分配带宽的问题。该方法首先对用户的协议带宽、初始带宽、最高带宽、队列门限带宽分配参数进行配置。然后等待用户举手，为其分配协议带宽并统计用户的加权平均带宽。待加权平均带宽趋于稳定，根据用户的加权平均带宽、当前缓存队列与等效带宽、队列门限的大小关系进行带宽分配。协议带宽以下采用快增慢减策略分配带宽，以上采用慢增快减策略分配带宽。本发明具有系统资源占用率小的优点，可用于需要对系统带宽进行快速、有效的分配，而又不希望引入过多的带宽计算开销的通信系统中。

主权项

一种粗粒度动态带宽分配方法，其特征包括如下步骤：(1)根据用户的需求和网络环境，配置系统带宽分配周期t、用户的带宽参数、缓存队列门限、加权系数β以及阻尼系数p，m，n的值，将用户的带宽分配标志F初始化为0；(2)判断是否有用户举手，即举手用户为第一次有数据需要传输，如果没有，转到步骤(3)，如果有，为举手用户分配协议带宽Bc，并开始统计该用户的加权平均带宽Ba，在第一个统计周期t内不做加权处理，经过M个带宽分配周期t，获得稳定的加权平均带宽Ba，举手用户不执行以下的带宽分配算法；(3)对没有举手但满足统计M个带宽分配周期t以及上一周期分配带宽值Bn‑1大于初始带宽Bmin条件的用户，根据统计的加权平均带宽和当前队列状态执行以下的带宽分配操作，对没有举手不满足上述条件的用户，不执行以下的带宽分配算法；(3.1)按照当前缓存队列长度Gn将用户分为两组，Gn小于等于保证门限Go的分为A组，Gn大于Go的分为B组；(3.2)对A组中的用户进行带宽分配，按照用户的带宽分配标志F将用户分为两组，将F为0的用户分为A0组，将F为1的用户分为A1组；3.2.1)对A0组中的用户进行带宽分配；3.2.1.a)为该用户的带宽判决门限上限G(n‑1)u赋值保证门限Go，带宽判决门限下限G(n‑1)d赋值Gd1，分配带宽为协议带宽Bc，并置带宽分配标志F为1，转到步骤3.2.1.b)；3.2.1.b)判断是否在此次带宽分配周期内对所有的A0组用户完成了带宽分配，如果是，完成对A0组用户的带宽分配，如果不是，为下一个A0组内的用户循环执行3.2.1.a)；3.2.2)采取快增慢减策略对A1组中的用户进行带宽分配；3.2.2.a)判断该用户的带宽判决门限下限G(n‑1)d是否小于或等于Gd1，如果是，转到步骤3.2.2.b)，如果不是，将该用户移动到B1组，转到步骤3.2.2.e)；3.2.2.b)判断该用户的当前缓存队列长度Gn是否大于或等于带宽判决门限上限G(n‑1)u，如果是，为该用户G(n‑1)u赋值，保证门限Go，带宽判决门限下限G(n‑1)d赋值 Gd1，分配带宽增加为协议带宽Bc，转到步骤3.2.2.e)，如果不是，判断该用户的加权平均带宽Ba是否大于或等于G(n‑1)u对应的Be，如果是，为该用户G(n‑1)u赋值Go，G(n‑1)d赋值Gd1，分配带宽为Bc，转到步骤3.2.2.e)，如果不是转到步骤3.2.2.c)；3.2.2.c)判断该用户的Gn是否连续p次小于带宽判决门限下限G(n‑1)d，如果不是，为该用户分配带宽为上周期分配带宽Bn‑1，转到步骤3.2.2.e)，如果是，判断该用户的Ba是否小于带宽判决门限上限G(n‑1)d对应的等效带宽Be，如果不小于，为该用户分配带宽为上周期分配带宽Bn‑1，转到步骤3.2.2.e)，如果小于，为该用户带宽判决门限上限G(n‑1)u赋值带宽判决门限下限G(n‑1)d，将G(n‑1)d对应的Gdj的下一个门限Gd(j+1)赋给G(n‑1)d，如果G(n‑1)d为Gmin则不改变G(n‑1)d的值，为该用户分配带宽为Bn‑1减ΔBd，转到步骤3.2.2.d)；3.2.2.d)判断该用户的带宽是否是初始带宽Bmin，如果是，将该用户的F置为0，转到步骤3.2.2.e)，如果不是则直接转到步骤3.2.2.e)；3.2.2.e)判断是否在此次带宽分配周期内对所有的A1组用户完成了带宽分配，如果是，完成对A1组用户的带宽分配，如果不是，为下一个A1组内的用户循环执行3.2.2.a)；(3.3)对B组中的所有用户预分配协议带宽Bc，预分配的带宽不计入剩余带宽Bs，按照用户的带宽分配标志F将用户分为两组，将F为0的用户分为B0组，将F为1的用户分为B1组；3.3.1)对B0组中的用户进行带宽分配；3.3.1.a)对该用户带宽判决门限上限G(n‑1)u赋值Gu1，带宽判决门限下限G(n‑1)d赋值保证门限Go，为该用户分配带宽Bc，并置F为1，转到步骤3.3.1.b)；3.3.1.b)判断是否在此次带宽分配周期内对所有的B0组用户完成了带宽分配，如果是，完成对B0组用户的带宽分配，如果不是，为下一个B0组内的用户循环执行3.3.1.a)；3.3.2)采取慢增快减策略对B1组中的用户进行带宽分配；3.3.2.a)判断当前网络中是否有未分配的带宽，如果没有，转到步骤3.4)，如果有未分配的带宽，转到步骤3.3.2.b)；3.3.2.b)判断该用户带宽判决门限上限G(n‑1)u是否大于或等于Gu1，如果不是，为该用户G(n‑1)u赋值Gu1，带宽判决门限下限G(n‑1)d赋值保证门限Go并分配协议带宽Bc， 转到步骤3.3.2.h)，如果是，转到步骤3.3.2.c)；3.3.2.c)判断该用户当前缓存队列长度Gn是否连续m次大于或等于G(n‑1)u，如果不是，转到步骤3.3.2.e)，如果是，判断该用户的上周期分配带宽Bn‑1是否小于该用户的最高带宽Bmax，如果是，转到步骤3.3.2.d)，如果不是，判断剩余带宽Bs是否大于或等于Bmax减协议带宽Bc，如果是，为该用户分配带宽为Bmax，转到步骤3.3.2.f)，如果不是，为该用户分配带宽为Bc加Bs，转到步骤(3.4)；3.3.2.d)判断剩余带宽Bs是否大于或等于该用户的上周期分配带宽Bn‑1减Bc加ΔBu，如果是，对该用户G(n‑1)d赋值G(n‑1)u，G(n‑1)u对应的Gui的下一个门限Gu(i+1)赋给G(n‑1)u，如果G(n‑1)u为Gmax则不改变G(n‑1)u的值，为该用户分配带宽为Bn‑1加ΔBu，且分配带宽不超过Bmax，转到步骤3.3.2.h)，如果不是，为该用户分配带宽为Bn‑1加剩余带宽Bs，转到步骤(3.4)；3.3.2.e)判断该用户当前缓存队列长度Gn是否连续n次小于G(n‑1)d，如果是，用y表示Gn连续n次小于G(n‑1)d的次数，转到步骤3.3.2.f)，如果不是，判断网络剩余带宽Bs是否大于或等于该用户的Bn‑1减Bc，如果是，为该用户分配带宽为上周期分配带宽Bn‑1，转到步骤3.3.2.h)，如果不是，为该用户分配带宽为协议带宽Bc加剩余带宽Bs，转到步骤(3.4)；3.3.2.f)判断(Bn‑1‑y*ΔBu)是否小于Bc，如果是，转到步骤3.3.2.g)，如果不是，对该用户G(n‑1)d赋值为G(n‑1)d对应的Gui的下n个门限值Gu(1‑n)，G(n‑1)u赋值为Gu(i‑n+1)，为该用户分配带宽为(Bn‑1‑y*ΔBu)，转到步骤3.3.2.h)；3.3.2.g)对G(n‑1)u赋值Gu1，G(n‑1)d赋值Go并分配协议带宽Bc，转到步骤3.3.2.h)；3.3.2.h)判断是否在此次带宽分配周期内对所有的B1组用户完成了带宽分配，如果是，完成对B1组用户的带宽分配，转到步骤(4)，如果不是，为下一个B1组内的用户循环执行3.3.2.a)；(3.4)为B1组未分配带宽的用户分配协议带宽Bc；(4)完成此次带宽分配，转到步骤(2)进入下次带宽分配周期。