DBA算法是节能网络的关键技术之一。我们提出的MH-DBA算法指采用多周期轮询来分配上行和下行方向的带宽。对于域内，上游或下游DBA周期指当服务器已经轮询所有控制器一次时每个控制器的传输时隙的总和。由于活动期、打盹期和轻/深度睡眠期与收发机内部开关状态密切相关，因此控制器将通过信令与OF服务器交互，并启动控制器睡眠状态切换模块以做出相应的动作。根据数据传输的调度顺序进行带宽分配。......
2023-06-19
多模混合动态带宽分配的优化方案
【摘要】：我们设计了4种节能模式和多周期混合自适应休眠方法，并假设两个动态带宽分配周期作为轮询周期。保持接收器的部件功能处于活动状态。在为控制器分配带宽之前，服务器应该检查GATE队列。服务器将数据槽持续时间分配为US和DS缓冲区积压之间的最小值。当将4种节能模式结合到融合网络系统的操作中时，调度方案必须指定将打盹时段和轻/深睡眠时段插入现有数据传输顺序的位置以及GATE消息。图9-15MH-DBA方案操作流程
为了最大限度地提高能源效率，应尽可能地延长控制器睡眠时间。我们设计了4种节能模式（主动、打盹、轻度睡眠、深度睡眠）和多周期混合自适应休眠方法，并假设两个动态带宽分配（Dynamic Bandwidth Allocation，DBA）周期（2T）作为轮询周期。定义详述如下。
1.睡眠阈值
睡眠阈值包括缓存阈值（Thrcache）和时间阈值（Thrtime）。如果报告和队列缓存中的数据在第1个时间段内小于Thrcache，则控制器可能进入轻度睡眠模式。如果在第二个Thrtime之后，数据缓存仍然小于Thrcache，控制器可能会进入深度睡眠模式。
2.睡眠命令
服务器使用门（GATE）分配控制器进入睡眠模式。
3.清醒状态
清醒状态是临时模式，当睡眠控制的时钟（CONclk）达到睡眠间隔时，控制器自发地进入该模式，从睡眠控制接收触发。
4.活动间隔
控制器处于活动模式。在活动间隔中，所有控制器模型都处于活动状态。它们从服务器接收正常的门和DS数据，并根据正常门的开始时间和长度发送数据。
5.打盹间隔
打盹间隔指打盹模式下控制器的时间。在打盹间隔中，控制器发射器关闭，并停止发送数据。控制器还维护一个计时器来计算由服务器指定的打盹周期。保持接收器的部件功能处于活动状态。在打盹期间到达的数据将暂时存储在控制器的缓冲区中。当CONclk睡眠控制到达DBA周期T时，控制器将始终被唤醒。
6.轻度睡眠间隔
轻度睡眠间隔指控制器处于轻度睡眠模式的时间。停止用户界面、光接收器和发射器的所有功能。控制器无法接收或发送任何流量。与打盹状态相似。当CONclk到达T时，控制器将始终被唤醒，并开始传输存储在缓冲区中的数据。
7.深度睡眠间隔
与轻度睡眠间隔相同，控制器无法接收或发送任何流量，控制器可能会睡眠2T的轮询周期。当CONclk睡眠控制达到轮询周期时，控制器将始终被唤醒，并根据睡眠门的开始时间和长度传输存储在缓冲区中的数据。
域内的MH-DBA协议操作如图9-14所示。对于US，服务器计算美国数据在下一个周期开始传输时的时间和美国带宽。然后，服务器将时间和带宽绑定在一起，构成一个GATE，并将其放入GATE队列。对于DS，MH-DBA执行动态调度，其中服务器在计算下一周期的授权之前等待来自控制器的所有报告消息。在为控制器分配带宽之前，服务器应该检查GATE队列。如果有GATE等待发送，服务器首先为所有GATE分配时隙，然后计算控制器的开始时间和带宽。
图9-14 MH-DBA方案操作的调度顺序
另外，由于控制器无法发送报告包，所以缩小时隙以减少服务器的带宽资源占用。服务器将数据槽持续时间分配为US和DS缓冲区积压之间的最小值。服务器首先将GATE发送给控制器。当控制器收到GATE时，发生US和DS数据传输。当数据时隙持续时间到期时，控制器进入节能模式，直到下一个GATE消息的预定时间。OF服务器通过预测所有其他控制器的总传输时间来确定GATE的预定时间。更重要的是，为了最大限度地提高能源效率，最好的方法是尽可能地重叠DS和US传输。通过这种紧凑的大小调整策略，传输时隙的持续时间（Txlen）计算如下：
其中Bds、Bus表示DS和US的带宽。
当将4种节能模式结合到融合网络系统的操作中时，调度方案必须指定将打盹时段和轻/深睡眠时段插入现有数据传输顺序的位置以及GATE消息。因此，调度顺序成为挑战。
MH-DBA方案操作流程如图9-15所示。如果监控大带宽请求，所有控制器模型都保持活动状态；否则根据控制器设定的Thrtime，判断控制器的节能状态。我们假设两个DBA周期作为轮询周期。如果报告和缓存中的数据在DBA周期时间内小于Thrcache，则控制器可能会进入打盹模式。如果超过Thrtime，仍然存在很少的数据请求或较小的上行链路流量，控制器可能进入轻度睡眠模式，并且睡眠间隔为T。否则，非活动状态超过DBA时段T，控制器可能进入睡眠间隔为2T的深度睡眠模式。当计时器达到休眠间隔时，控制器自发进入唤醒模式。状态打盹或轻度睡眠的控制器将再次判断是否保持原始模式。当定时器达到轮询周期（2T）时，控制器根据睡眠门的开始时间和长度传输存储在缓冲器中的数据。
图9-15 MH-DBA方案操作流程
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