一种适用于智能配电网的epon通信系统的动态带宽分配方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于电力系统技术领域，更具体地，涉及一种应用于智能配电网的EPON通 信系统的动态带宽分配方法。
【背景技术】
[0002] 以太网无源光网络（Ethernet passive optical network，EP0N)作为一种新型的 通信技术，由于其低成本、高带宽，以及其拓扑结构十分吻合配电网接线方式等优点已成为 智能配电网通信系统接入层的重要选择之一。EPON技术在工程应用中需要解决的主要问题 之一是如何通过灵活、合理的负载调度算法，对EPON的带宽资源进行合理分配，以保证各 类业务，尤其是继电保护等高实时性通信业务的应用要求。
[0003] 但目前关于EPON技术应用于智能配电网的研宄大多只涉及网架结构等方面的设 计，事实上，EPON系统典型的带宽分配方法已难以满足智能配电网业务提出的新要求。当前 EPON技术两种典型的调度分配方法包括基于绝对优先级的间插轮询动态带宽分配算法和 基于权值比例分配的间插轮询动态带宽分配算法。若采用基于权重比例的间插轮询动态带 宽分配方法，将严重影响高实时性需求的继电保护信息的实时传输。若采用基于绝对优先 级的间插轮询动态带宽分配算法，当优先级高的业务对通信量需求较大时，将存在低优先 级业务"饿死"的现象。同时，当配电网在光网络单元（optical network unit，ONU终端）数 据传输完成至下次传输开始之间发生故障时，大量新增数据将不会被光线路终端（optical line terminal，0LT终端）分配带宽，也将影响继电保护等信息的实时性。因此，基于传统 典型带宽分配方法的EPON技术难以满足智能配电网的发展需求。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种适用于智能配电网EPON通信系统动态 带宽分配方法，其目的在于满足智能配电网继电保护等高优先级业务的实时性要求和优先 级较低业务的通信量需求。
[0005] 本发明提供了一种适用于智能配电网通信网络的EPON系统改进的动态带宽分配 方法（improved weighted interleaved polling with adaptive cycle time，IW-IPACT)， 包括下述步骤：
[0006] SI :根据智能配电网不同业务的需求将各业务分为加速转发型业务、确定转发型 业务和尽力而为型业务；
[0007] 其中，加速转发型（expedited forwarding，EF)业务为支持端到端延时敏感和需 要带宽保证的业务，如继电保护所需故障信息等；确定转发型（assured forwarding，AF) 业务为支持对延时不敏感，但是要求带宽保证的业务，如高级配电自动化等业务；尽力而为 型（best effort，BE)业务为支持对端到端延时不敏感，且不需要带宽保证的业务。
[0008] S2:根据各业务的优先级和单位时间内该业务的最大数据流量，通过层次分析法 计算该业务权重值大小，并计算在一个轮询周期内该ONU终端停止发送信息时，EF业务缓 存量大小和EF业务的业务缓存速率，以及基于AF业务和BE业务综合加权而成的加权业 务缓存量大小和业务缓存速率大小；
[0009] S3 :0LT终端通过比较ONU终端上传业务的缓存速率是否等于正常情况下该业务 的缓存速率，若是，则电网未发生故障，则OLT终端按照该ONU终端发来的R印ort帧中各业 务的缓存速率和缓存量大小，计算在一个轮询周期内第i个ONU终端加速转发型业务和加 权业务的虚拟带宽需求量大小；若否，则电网发生故障，则将该ONU终端中各业务的缓存速 率修改为故障条件下的缓存速率，并计算在一个轮询周期内第i个ONU终端加速转发型业 务和加权业务的虚拟带宽需求量大小；其中，i为ONU终端的序号，其取值为16 ;
[0010] S4 :根据计算获得的各ONU终端在下一个轮询周期内的带宽需求，结合EPON系统 自身带宽值进行分配：
[0011] 如果EPON系统自身带宽值大于所有ONU终端带宽需求量之和，则按照各ONU终端 的带宽需求大小成比例进行分配；如果EPON系统自身带宽值小于所有ONU终端带宽需求量 之和，则首先满足各ONU终端加速转发型业务的带宽需求，再将剩余带宽根据各ONU终端中 加权业务的带宽需求大小按比例进行分配；如果EPON系统自身带宽值小于所有ONU终端中 加速转发型业务带宽需求量之和，则将EPON系统的带宽根据各ONU终端中加速转发型业务 的带宽需求大小按比例进行分配；
[0012] S5 :判断各ONU终端获得加速转发型业务和加权业务的总带宽值是否小于规定的 ONU终端在一个传输窗口内的最小服务时间tmin，其典型值取62. 5us。如果ONU终端获得的 传输时间窗口大于ONU终端必须的最小服务时间，则将计算获得的各ONU终端获得的带宽 值通过GATE帧发送至ONU终端，转入S6。否则，设定该ONU终端获得的带宽值为规定的最 小服务时间窗口，转入S4 ;
[0013] S6 :ONU终端根据GATE帧中OLT终端授予的带宽值对加速转发型业务和加权业务 进行分配；如果OLT终端授予该ONU终端的带宽值小于其需要的带宽值，则先满足加速转发 型业务的需求，再按照确定转发型业务和尽力而为型业务的权重对剩余带宽进行分配；否 贝1J，按照各业务的带宽需求进行分配；最后，根据OLT终端授予ONU终端各类业务上传时间 窗口的大小进行信息的传输。
[0014] 本发明根据智能配电网不同业务的需求，提出了一种适用于智能配电网通信网络 的EPON系统动态带宽分配方法。该方法通过对实时性要求高的继电保护等业务授予严格 的优先级权限，而对其余优先级业务则采用权值比例的原则，即满足了高实时性需求的继 电保护等业务的需求又兼顾了低优先级业务的带宽需求，可很好地满足智能配电网各类业 务的通信需求。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明实施例中OLT终端带宽动态带宽分配方法流程图。
[0016] 图2为本发明实施例中EPON系统在不同带宽分配算法下带宽利用率对比，其中 (a)是在配电网故障情况下，EPON系统的带宽利用率，（b)是在配电网故障情况下，EF业务 的带宽利用率，（c)是在配电网故障情况下，AF业务的带宽利用率，（d)是在配电网故障情 况下，BE业务的带宽利用率。
【具体实施方式】
[0017] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0018] 本发明提供了一种适用于智能配电网EPON通信系统动态带宽分配方法，满足高 优先级业务的实时需求和低优先级业务的带宽需求，并方便工程应用。
[0019] 本发明提供一种适用于智能配电网通信网络的EPON系统动态带宽分配方法，包 括以下步骤：
[0020] 步骤（1)根据智能配电网不同业务的需求将各业务分为加速转发型业务、确定转 发型业务和尽力而为型业务；
[0021] 步骤（2)根据各业务的优先级和单位时间内该业务的最大数据流量，通过层次分 析法计算该业务权重值大小，并计算在一个轮询周期内该ONU终端停止发送信息时，EF业 务缓存量大小和EF业务的业务缓存速率，以及基于AF业务和BE业务综合加权而成的加 权业务缓存量大小和业务缓存速率大小；
[0022] 步骤（3)根据电网故障情况，OLT终端对各ONU终端的业务缓存速率和业务缓存 量大小进行修正；如果电网未发生故障，