[发明专利]一种基于混合睡眠模式的下游分组调度以太网节能方案

权利要求书

1.一种基于混合睡眠模式的下游分组调度以太网节能方案，其特征在于：包括由两个部分组成：下游分组调度和混合睡眠模式。下游分组调度算法结合了帧间调度算法和帧内调度算法，确保了下游数据包的延迟能够满足要求；以太网节能模式则采用混合睡眠模式，它不仅包含了低负载以太网网络单元的深度睡眠模式，还包含了发射机和接收机的独立睡眠模式，从而确保以太网网络空闲时间段能量消耗最小。使得以太网网络在空闲时段能长时间处于低能耗模式，减少其能源损耗。

2.根据权利要求1所述的一种基于混合睡眠模式的下游分组调度以太网节能方案，其特征在于：所述的下游分组调度是在线路终端中的每个网络单元都设置了两个First-In-First-Out(FIFO)队列，并将它们分别指定为高优先级和低优先级队列。上游数据包括调度数据与非调度数据，下游数据包括实时数据和非实时数据。实时数据包被缓冲在高优先级队列中，非实时数据包则被缓冲在低优先级队列中。同时基于排队延迟，将下游分组调度过程分为帧间和帧内两个过程进行。

3.根据权利要求2所述的一种基于混合睡眠模式的下游分组调度以太网节能方案，其特征在于：所述的帧间调度级别，线路终端可以确定所轮询的任务顺序。在轮询周期的开始，线路终端将检测下游的队列以确定网络单元。如果实时数据包驻留在网络单元i的队列中，则线路终端获得第一个实时数据包的延迟，用表示。否则，线路终端获得第一个非实时数据包的延迟，用表示。如果两个下游队列中都没有包，那么和都被设置为零，实时和非实时数据包的延迟分别按降序排序。

4.根据权利要求2所述的一种基于混合睡眠模式的下游分组调度以太网节能方案，其特征在于：所述的帧内调度级别，在验证了以太网网络单元轮询的顺序之后，线路终端应考虑网络单元级别上每个网络单元的实时和非实时数据包的调度。同时由于实时数据包的延迟敏感性，对于每个网络单元,线路终端需首先发送实时数据包。当高优先级队列中没有实时数据包时，则可以发送非实时数据包。若不能完全发送网络单元的排队下游数据包，则应优先忽略非实时数据包，并允许等待下一个轮询周期。

5.根据权利要求1所述的一种基于混合睡眠模式的下游分组调度以太网节能方案，其特征在于：所述的混合睡眠模式包括了网络单元的深度睡眠模式与发射机、接收机独立的睡眠模式。与网络单元的休眠模式不同，我们的方法允许发送者和接收者同时进入睡眠模式。并且每个组的睡眠过程是独立的，只由它们各自分配的槽决定。当一个网络单元被唤醒后，数据包出现在上游/下游时，发射机/接收器将继续工作。而在工作时间之外，发射机/接收机可以进入睡眠模式。如果发送端和接收端都完成了传输，并且可以启动睡眠状态时，那么整个网络单元将切换到深度睡眠模式。

6.根据权利要求5所述的一种基于混合睡眠模式的下游分组调度以太网节能方案，其特征在于：所述的混合睡眠模式中发射机的睡眠过程与上游带宽分配有关。在报告控制消息中，以太网网络单元通知线路终端发射机所请求的带宽。在接收到所有报告控制消息后，线路终端负责进行动态带宽分配。假设为所请求的网络单元Si上游带宽，则分配的带宽应按照以下公式计算:

其中B_max是最大允许的上游带宽。因此，所有上游传输的时间记为可以用以下公式计算：

其中R为上下游传输速率，T_g为带宽分配保护时间。

而接收方下游的睡眠过程比发送方的睡眠过程更为复杂，因为接收方必须准备好在每个轮询周期的开始接收数据。在线路终端分配下游传输槽之前，它首先要检测每个网络单元队列中的下游数据包。因此，所有下游传输的时间记为计算公式如下：

其中为网络单元Si的下游包负载，L_G为修改后的门消息长度(以字节为单位)。

7.根据权利要求1所述的一种基于混合睡眠模式的下游分组调度以太网节能方案，其特征在于：所述的以太网节能方案具体工作步骤如下：

Step1:线路终端接收来自以太网网络单元的所有报告消息；

Step2:线路终端在每个周期开始时检测每个网络单元的下游数据包，并确保网络单元的轮询顺序；

Step3:根据上游和下游使用的动态带宽分配算法，线路终端为所有的网络单元分配上游带宽和下游带宽；

Step4:线路终端为发送器、接收方和整个网络单元的睡眠过程计算10个时间点；

Step5:线路终端完成修改后的所有网络单元的门控件消息，然后根据10个时间点将消息和下游数据包发送给相应的网络单元；

Step6:当时钟恢复和同步时，所有的网络单元在时醒来；

Step7:在接收到修改后的门控件消息后，任务首先提取有用的信息。然后，在10个时间点的基础上，对上游和下游的传输过程和睡眠过程进行评估；

Step8:直到在此周期中轮询的最终线路终端的报表控制消息到达网络单元为止，该过程返回到步骤1。