本发明涉及一种带宽动态分配的方法、装置、设备、终端及存储介质，具体地说是一种分布式光伏场景下的pon与无线资源融合的动态带宽分配方法及装置，属于电力系统通信。
背景技术：
1、随着含有电力电子设备的分布式可再生能源的不断并网，电网的运行机理和平衡模式出现了深刻的变化。
2、首先，分布式光伏的部署环境复杂，分布式新能源建设大多部署在广袤的农村地区，直接采用光纤方式接入低压分布式光伏成本极高。其次，分布式终端接入具有业务多元化、通信多样化及局部高密度的业务特征，业务多元化承载时，不同采集类业务和控制类业务的通信需求差异大，需要提供差异化的通信服务，且不同地区不同分布条件下的分布式资源存在业务波动性、资源异构性、qos难保障等问题。
3、如何对具有不同网络规模、不同业务特性的分布式资源进行合理调度是分布式网络面临的主要问题。因此，如何在多业务场景下对分布式资源进行合理调度，使得网络在较低成本下满足各类业务的需求，对分布式光伏并网意义重大。无源光网络（passiveoptical network, pon）因其采用光纤传输且独特的无源特性，显著展现出了高带宽、易拓展、低成本等诸多优势，成为了分布式光伏通信网络中备受青睐的通信方式之一。因此，本发明依托于无源光网络的架构基础，设计了一种带宽动态分配的方法、装置、设备、终端及存储介质。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本发明提出了一种带宽动态分配的方法、装置、设备、终端及存储介质，能够在无线与pon混合接入的模式下，满足不同地区多样化的电力业务的低成本且高效传输的需求，确保数据传输的流畅性和业务的稳定性。
2、本发明为解决其技术问题所采取的技术方案是：
3、第一方面，本发明实施例提供的一种带宽动态分配的方法，包括如下步骤：
4、实时在线获取pon系统中各个onu的带宽需求信息，所述带宽需求信息包括onu中各业务的优先级及其带宽需求；
5、基于所述带宽需求信息，为所有onu中各个业务分配授予带宽；
6、基于onu中各个业务分配授予带宽的大小，为所有onu中各业务动态分配下一周期的传输窗口。
7、作为本实施例一种可能的实现方式，所述onu中各业务包括周期性时延敏感业务、非周期性时延敏感业务和非时延敏感业务，所述的周期性时延敏感业务和非周期性时延敏感业务为控制类业务，所述非时延敏感业务为采集到的数据类业务。
8、作为本实施例一种可能的实现方式，所述基于所述带宽需求信息，为所有onu中各个业务分配授予带宽，包括：
9、对于非周期性时延敏感业务，基于时空流量预测方法预测下一dba周期中可能到达的数据包大小，并根据预测结果分配授予带宽；
10、对于周期性时延敏感业务，基于所述带宽需求信息采用静态带宽分配的方式分配授予带宽；
11、对于非时延敏感业务，基于所述带宽需求信息采用动态带宽分配的方式授予带宽。
12、作为本实施例一种可能的实现方式，所述基于时空流量预测方法预测下一dba周期中可能到达的数据包大小，并根据预测结果分配授予带宽，包括：
13、将第n-1个dba（dynamically bandwidth assignment，动态带宽分配）周期中onu的需求带宽带入时空流量预测模型，得到第n个dba周期中可能到达的数据包大小的值，以实现对第n个dba周期中onu中可能到达的数据进行提前分配，从而实现带宽分配。
14、作为本实施例一种可能的实现方式，所述基于onu中各个业务分配授予带宽的大小，为所有onu中各业务动态分配下一周期的传输窗口，包括：
15、将一个dba周期划分为相互独立的子周期，各个子周期内部采用不同的方式为业务分配传输窗口；其中，dba周期的头部子周期为子周期1，用于传输时延敏感业务，dba周期的尾部子周期为子周期2，用于传输非时延敏感业务，在时延敏感业务传输窗口和非时延敏感业务传输窗口间设置备用子周期，用于传输时延敏感传输窗口中未完全传输的非周期性时延敏感业务；
16、在子周期1中，依据非周期性时延敏感业务的需求带宽为onu进行分组，依据分组结果为onu中时延敏感业务分配传输时隙；
17、在子周期2中，依据默认的传输顺序传输非时延敏感业务，在子周期2中到达的周期性时延敏感业务直接基于抢占完成传输。
18、作为本实施例一种可能的实现方式，在子周期1中，采用分组方式改变非周期性时延敏感业务传输顺序，非周期性时延敏感业务的分组调度方式依托于改进的遗传算法完成，并依据历史k个dba周期中各个onu中非周期性时延敏感业务的需求带宽大小将子周期1中onu进行分组。
19、作为本实施例一种可能的实现方式，所述非周期性时延敏感业务的分组调度方式依托于改进的遗传算法完成，包括：
20、采用动态规划算法缩小遗传算法解的范围，对动态规划算法生成的最优解加入一定抖动后，带入遗传算法，从而形成最优的分组方式，具体为：
21、采用动态规划算法对onu进行分组，具体为，针对每一组，随机选取一个未加入组的onu作为当前组中的初始值，依次计算当前状态下当前组中加入任意未加入组的onu时该组的稳定系数，选取稳定系数最小时所加入的onu作为新加入该组的onu，重复上述对onu进行分组过程，直至该组中的onu数量达到n/l，其中n为参与调度的onu数量，l为子周期1中onu的分组数量；
22、将所述动态规划算法所生成的最优分组方式加入一定抖动后，作为初始的输入带入遗传算法，寻找非均匀分组时所有分组的平均稳定系数最小时的分组方式，作为最优的分组方式，以此分组方式作为子周期1中的非周期性业务的传输顺序。
23、作为本实施例一种可能的实现方式，所述依据分组结果为onu中时延敏感业务分配传输时隙，包括：
24、依据分组结果，将子周期1分为n/l个传输时隙，在k个dba周期中，每一个传输时隙大小保持不变；
25、在子周期1中，各组内非周期性时延敏感业务的传输时隙在传输周期性时延敏感业务的传输时隙之前；
26、在各个dba周期中，依据当前周期的业务需求，对业务的传输窗口进行调整。
27、作为本实施例一种可能的实现方式，所述在各个dba周期中，依据当前周期的业务需求，对业务的传输窗口进行调整，包括：
28、如果当前dba周期内所有时延敏感业务的需求带宽大于传输窗口所能传输的最大带宽，则依据下一个dba周期内onu的时延需求能否满足确定是否需要改变下一分组的传输开始时刻，如果下一个dba周期内onu的时延需求在增加增量带宽后仍然不能满足，则优先保证该组内周期性时延敏感业务的需求；
29、如果当前dba周期内所有时延敏感业务的需求带宽小于传输窗口所能传输的最大带宽，则不改变下一分组的传输开始时刻，而依据需求带宽改变当前组内周期性时延敏感业务和非周期性时延敏感业务的传输开始时刻即可。
30、作为本实施例一种可能的实现方式，对时延敏感业务的传输窗口进行调整的调整原则为：保证传输窗口的大小不变，依据时延敏感业务的需求，灵活调整与的大小，其中为非周期性时延敏感业务传输窗口大小，由周期e-k到周期e-1的非周期性时延敏感业务需求带宽的均值决定，为周期性时延敏感业务传输窗口大小，由业务的时延和抖动需求决定。
31、作为本实施例一种可能的实现方式，对业务的传输窗口进行调整的调整方式为：
32、如果组j所包含的onu中时延敏感业务在一个dba周期中的需求带宽小于传输窗口的大小，则在该dba周期中，该组中的周期性时延敏感业务和非周期性时延敏感业务的传输窗口大小不变；
33、如果组j所包含的onu中时延敏感业务在一个dba周期中的需求带宽大于传输窗口的大小，则先计算下一个dba周期onu中非周期性时延敏感业务所能够忍受的最大时延增量，如果组j所包含的onu中时延敏感业务在一个dba周期中的需求带宽超出传输窗口的大小的部分带宽所造成的时延小于其所能忍受的最大时延增量，则调整组j+1的开始时刻为：
34、，
35、其中，是分组j+1的传输开始时刻，是指组j所包含的onu中时延敏感业务在一个dba周期中的需求带宽超出传输窗口的大小的部分引起的时延增量。
36、作为本实施例一种可能的实现方式，为所有onu中各业务动态分配下一周期的传输窗口过程中，传输窗所受的限制包括：
37、第一限制，具体为，增加周期性时延敏感业务传输窗口后，非周期性时延敏感业务的时延不能超过其所能容忍的最大时延，即：
38、，
39、其中，为考虑周期性时延敏感业务传输窗口时后续业务的时延，为不考虑周期性时延敏感业务传输窗口时后续业务的时延，是后续业务时延上限和不考虑周期性时延敏感业务传输窗口时后续业务的时延之差；
40、第二限制，具体为，增加周期性时延敏感业务传输窗口后，非周期性时延敏感业务的抖动需低于其所能容忍的最大抖动，即：
41、，
42、其中，为考虑周期性时延敏感业务传输窗口时后续业务的抖动，是非周期性时延敏感业务的抖动上限；
43、第三限制，具体为，所增加的周期性时延敏感业务传输窗口大小需能够至少传输一个周期性时延敏感业务数据包，即：
44、，
45、其中，为周期性时延敏感业务传输窗口大小，为保护带宽，是周期性时延敏感业务最小的数据包大小；
46、在满足所述第一限制、所述第二限制和所述第三限制的条件下，的大小取所述第三限制条件下计算所得周期性时延敏感业务传输窗口大小上限的最大值。
47、第二方面，本发明实施例提供的一种带宽动态分配的装置，包括：
48、数据采集模块，用于实时在线获取pon系统中各个onu的带宽需求信息，所述带宽需求信息包括onu中各业务的优先级及其带宽需求；
49、带宽分模块，用于基于所述带宽需求信息，为所有onu中各个业务分配授予带宽；
50、传输窗口分配模块，用于基于onu中各个业务分配授予带宽的大小，为所有onu中各业务动态分配下一周期的传输窗口。
51、作为本实施例一种可能的实现方式，所述onu中各业务包括周期性时延敏感业务、非周期性时延敏感业务和非时延敏感业务，所述的周期性时延敏感业务和非周期性时延敏感业务为控制类业务，所述非时延敏感业务为采集到的数据类业务。
52、作为本实施例一种可能的实现方式，所述基于所述带宽需求信息，为所有onu中各个业务分配授予带宽，包括：
53、对于非周期性时延敏感业务，基于时空流量预测方法预测下一dba周期中可能到达的数据包大小，并根据预测结果分配授予带宽；
54、对于周期性时延敏感业务，基于所述带宽需求信息采用静态带宽分配的方式分配授予带宽；
55、对于非时延敏感业务，基于所述带宽需求信息采用动态带宽分配的方式授予带宽。
56、作为本实施例一种可能的实现方式，所述基于时空流量预测方法预测下一dba周期中可能到达的数据包大小，并根据预测结果分配授予带宽，包括：
57、将第n-1个dba周期中onu的需求带宽带入时空流量预测模型，得到第n个dba周期中可能到达的数据包大小的值，以实现对第n个dba周期中onu中可能到达的数据进行提前分配，从而实现带宽分配。
58、作为本实施例一种可能的实现方式，所述基于onu中各个业务分配授予带宽的大小，为所有onu中各业务动态分配下一周期的传输窗口，包括：
59、将一个dba周期划分为相互独立的子周期，各个子周期内部采用不同的方式为业务分配传输窗口；其中，dba周期的头部子周期为子周期1，用于传输时延敏感业务，dba周期的尾部子周期为子周期2，用于传输非时延敏感业务，在时延敏感业务传输窗口和非时延敏感业务传输窗口间设置备用子周期，用于传输时延敏感传输窗口中未完全传输的非周期性时延敏感业务；
60、在子周期1中，依据非周期性时延敏感业务的需求带宽为onu进行分组，依据分组结果为onu中时延敏感业务分配传输时隙；
61、在子周期2中，依据默认的传输顺序传输非时延敏感业务，在子周期2中到达的周期性时延敏感业务直接基于抢占完成传输。
62、作为本实施例一种可能的实现方式，在子周期1中，采用分组方式改变非周期性时延敏感业务传输顺序，非周期性时延敏感业务的分组调度方式依托于改进的遗传算法完成，并依据历史k个dba周期中各个onu中非周期性时延敏感业务的需求带宽大小将子周期1中onu进行分组。
63、作为本实施例一种可能的实现方式，所述非周期性时延敏感业务的分组调度方式依托于改进的遗传算法完成，包括：
64、采用动态规划算法缩小遗传算法解的范围，对动态规划算法生成的最优解加入一定抖动后，带入遗传算法，从而形成最优的分组方式，具体为：
65、采用动态规划算法对onu进行分组，具体为，针对每一组，随机选取一个未加入组的onu作为当前组中的初始值，依次计算当前状态下当前组中加入任意未加入组的onu时该组的稳定系数，选取稳定系数最小时所加入的onu作为新加入该组的onu，重复上述对onu进行分组过程，直至该组中的onu数量达到n/l，其中n为参与调度的onu数量，l为子周期1中onu的分组数量；
66、将所述动态规划算法所生成的最优分组方式加入一定抖动后，作为初始的输入带入遗传算法，寻找非均匀分组时所有分组的平均稳定系数最小时的分组方式，作为最优的分组方式，以此分组方式作为子周期1中的非周期性业务的传输顺序。
67、作为本实施例一种可能的实现方式，所述依据分组结果为onu中时延敏感业务分配传输时隙，包括：
68、依据分组结果，将子周期1分为n/l个传输时隙，在k个dba周期中，每一个传输时隙大小保持不变；
69、在子周期1中，各组内非周期性时延敏感业务的传输时隙在传输周期性时延敏感业务的传输时隙之前；
70、在各个dba周期中，依据当前周期的业务需求，对业务的传输窗口进行调整。
71、作为本实施例一种可能的实现方式，所述在各个dba周期中，依据当前周期的业务需求，对业务的传输窗口进行调整，包括：
72、如果当前dba周期内所有时延敏感业务的需求带宽大于传输窗口所能传输的最大带宽，则依据下一个dba周期内onu的时延需求能否满足确定是否需要改变下一分组的传输开始时刻，如果下一个dba周期内onu的时延需求在增加增量带宽后仍然不能满足，则优先保证该组内周期性时延敏感业务的需求；
73、如果当前dba周期内所有时延敏感业务的需求带宽小于传输窗口所能传输的最大带宽，则不改变下一分组的传输开始时刻，而依据需求带宽改变当前组内周期性时延敏感业务和非周期性时延敏感业务的传输开始时刻即可。
74、作为本实施例一种可能的实现方式，对时延敏感业务的传输窗口进行调整的调整原则为：保证传输窗口的大小不变，依据时延敏感业务的需求，灵活调整与的大小，其中为非周期性时延敏感业务传输窗口大小，由周期e-k到周期e-1的非周期性时延敏感业务需求带宽的均值决定，为周期性时延敏感业务传输窗口大小，由业务的时延和抖动需求决定。
75、作为本实施例一种可能的实现方式，对业务的传输窗口进行调整的调整方式为：
76、如果组j所包含的onu中时延敏感业务在一个dba周期中的需求带宽小于传输窗口的大小，则在该dba周期中，该组中的周期性时延敏感业务和非周期性时延敏感业务的传输窗口大小不变；
77、如果组j所包含的onu中时延敏感业务在一个dba周期中的需求带宽大于传输窗口的大小，则先计算下一个dba周期onu中非周期性时延敏感业务所能够忍受的最大时延增量，如果组j所包含的onu中时延敏感业务在一个dba周期中的需求带宽超出传输窗口的大小的部分带宽所造成的时延小于其所能忍受的最大时延增量，则调整组j+1的开始时刻为：
78、，
79、其中，是分组j+1的传输开始时刻，是指组j所包含的onu中时延敏感业务在一个dba周期中的需求带宽超出传输窗口的大小的部分引起的时延增量。
80、作为本实施例一种可能的实现方式，为所有onu中各业务动态分配下一周期的传输窗口过程中，传输窗所受的限制包括：
81、第一限制，具体为，增加周期性时延敏感业务传输窗口后，非周期性时延敏感业务的时延不能超过其所能容忍的最大时延，即：
82、，
83、其中，为考虑周期性时延敏感业务传输窗口时后续业务的时延，为不考虑周期性时延敏感业务传输窗口时后续业务的时延，是后续业务时延上限和不考虑周期性时延敏感业务传输窗口时后续业务的时延之差；
84、第二限制，具体为，增加周期性时延敏感业务传输窗口后，非周期性时延敏感业务的抖动需低于其所能容忍的最大抖动，即：
85、，
86、其中，为考虑周期性时延敏感业务传输窗口时后续业务的抖动，是非周期性时延敏感业务的抖动上限；
87、第三限制，具体为，所增加的周期性时延敏感业务传输窗口大小需能够至少传输一个周期性时延敏感业务数据包，即：
88、，
89、其中，为周期性时延敏感业务传输窗口大小，为保护带宽，是周期性时延敏感业务最小的数据包大小；
90、在满足所述第一限制、所述第二限制和所述第三限制的条件下，的大小取所述第三限制条件下计算所得周期性时延敏感业务传输窗口大小上限的最大值。
91、第三方面，本发明实施例提供的一种带宽动态分配的设备，包括olt和onu，所述olt与若干个onu通信连接，所述olt包括上述带宽动态分配的装置。
92、第四方面，本发明实施例提供的一种终端，包括：至少一个处理器；以及，
93、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
94、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述带宽动态分配的方法。
95、第五方面，本发明实施例提供的一种计算机可读存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述带宽动态分配的方法。
96、本发明实施例的技术方案所产生的有益效果如下：
97、本发明对光终端和无线终端接受到的数据进行分组调度，使得在一段时间内同一组内的业务仅在组内变化，解决了分布式光伏场景下的多类型业务需求差异性难以同时满足以及控制类业务的确定性时延难以保证的问题，使得控制类业务的确定性时延能够优先得到保证的同时降低了突发流量等不同类型的业务对后续业务传输性能的影响。本发明在无线与pon混合接入的模式下，满足了不同地区多样化的电力业务的低成本且高效传输的需求，确保了数据传输的流畅性和业务的稳定性。
98、本发明考虑了分布式光伏场景下多样性的业务共存的场景，对不同业务的需求进行分析，针对于不同的业务都分配了相应的传输窗口，在同时满足各业务需求的前提下，提高了带宽利用率。
99、针对于非周期性时延敏感业务，本发明利用分组的方式，使得单条业务波动性较强的带宽需求对后续业务的影响得到降低，保证了业务的时延的确定性。
100、针对于周期性时延敏感业务，本发明利用50g-pon单帧多突发的特点，灵活增加传输窗口，尽可能避免了分配静态传输窗口时业务到达时间间隔与dba周期不匹配所造成的高抖动的问题。
1.一种带宽动态分配的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的带宽动态分配的方法，其特征在于，所述onu中各业务包括周期性时延敏感业务、非周期性时延敏感业务和非时延敏感业务，所述的周期性时延敏感业务和非周期性时延敏感业务为控制类业务，所述非时延敏感业务为采集到的数据类业务。
3.根据权利要求2所述的带宽动态分配的方法，其特征在于，所述基于所述带宽需求信息，为所有onu中各个业务分配授予带宽，包括：
4.根据权利要求3所述的带宽动态分配的方法，其特征在于，所述基于时空流量预测方法预测下一dba周期中可能到达的数据包大小，并根据预测结果分配授予带宽，包括：
5.根据权利要求1所述的带宽动态分配的方法，其特征在于，所述基于onu中各个业务分配授予带宽的大小，为所有onu中各业务动态分配下一周期的传输窗口，包括：
6.根据权利要求5所述的带宽动态分配的方法，其特征在于，在子周期1中，采用分组方式改变非周期性时延敏感业务传输顺序，非周期性时延敏感业务的分组调度方式依托于改进的遗传算法完成，并依据历史k个dba周期中各个onu中非周期性时延敏感业务的需求带宽大小将子周期1中onu进行分组。
7.根据权利要求6所述的带宽动态分配的方法，其特征在于，所述非周期性时延敏感业务的分组调度方式依托于改进的遗传算法完成，包括：
8.根据权利要求7所述的带宽动态分配的方法，其特征在于，所述依据分组结果为onu中时延敏感业务分配传输时隙，包括：
9.根据权利要求8所述的带宽动态分配的方法，其特征在于，所述在各个dba周期中，依据当前周期的业务需求，对业务的传输窗口进行调整，包括：
10.根据权利要求8所述的带宽动态分配的方法，其特征在于，对时延敏感业务的传输窗口进行调整的调整原则为：保证传输窗口的大小不变，依据时延敏感业务的需求，灵活调整与的大小，其中为非周期性时延敏感业务传输窗口大小，由周期e-k到周期e-1的非周期性时延敏感业务需求带宽的均值决定，为周期性时延敏感业务传输窗口大小，由业务的时延和抖动需求决定。
11.根据权利要求8所述的带宽动态分配的方法，其特征在于，对业务的传输窗口进行调整的调整方式为：
12.根据权利要求1-11任意一项所述的带宽动态分配的方法，其特征在于，为所有onu中各业务动态分配下一周期的传输窗口过程中，传输窗口所受的限制包括：
13.一种带宽动态分配的装置，其特征在于，包括：
14.根据权利要求13所述的带宽动态分配的装置，其特征在于，所述onu中各业务包括周期性时延敏感业务、非周期性时延敏感业务和非时延敏感业务，所述的周期性时延敏感业务和非周期性时延敏感业务为控制类业务，所述非时延敏感业务为采集到的数据类业务。
15.根据权利要求14所述的带宽动态分配的装置，其特征在于，所述基于所述带宽需求信息，为所有onu中各个业务分配授予带宽，包括：
16.根据权利要求15所述的带宽动态分配的装置，其特征在于，所述基于时空流量预测方法预测下一dba周期中可能到达的数据包大小，并根据预测结果分配授予带宽，包括：
17.根据权利要求13所述的带宽动态分配的装置，其特征在于，所述基于onu中各个业务分配授予带宽的大小，为所有onu中各业务动态分配下一周期的传输窗口，包括：
18.根据权利要求17所述的带宽动态分配的装置，其特征在于，在子周期1中，采用分组方式改变非周期性时延敏感业务传输顺序，非周期性时延敏感业务的分组调度方式依托于改进的遗传算法完成，并依据历史k个dba周期中各个onu中非周期性时延敏感业务的需求带宽大小将子周期1中onu进行分组。
19.根据权利要求18所述的带宽动态分配的装置，其特征在于，所述非周期性时延敏感业务的分组调度方式依托于改进的遗传算法完成，包括：
20.根据权利要求19所述的带宽动态分配的装置，其特征在于，所述依据分组结果为onu中时延敏感业务分配传输时隙，包括：
21.根据权利要求20所述的带宽动态分配的装置，其特征在于，所述在各个dba周期中，依据当前周期的业务需求，对业务的传输窗口进行调整，包括：
22.根据权利要求20所述的带宽动态分配的装置，其特征在于，对时延敏感业务的传输窗口进行调整的调整原则为：保证传输窗口的大小不变，依据时延敏感业务的需求，灵活调整与的大小，其中为非周期性时延敏感业务传输窗口大小，由周期e-k到周期e-1的非周期性时延敏感业务需求带宽的均值决定，为周期性时延敏感业务传输窗口大小，由业务的时延和抖动需求决定。
23.根据权利要求20所述的带宽动态分配的装置，其特征在于，对业务的传输窗口进行调整的调整方式为：
24.根据权利要求13-23任意一项所述的带宽动态分配的装置，其特征在于，为所有onu中各业务动态分配下一周期的传输窗口过程中，传输窗口所受的限制包括：
25.一种带宽动态分配的设备，其特征在于，包括olt和onu，所述olt与若干个onu通信连接，所述olt包括权利要求13-24任意一项所述的一种带宽动态分配的装置。
26.一种终端，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及，
27.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-12任一所述的带宽动态分配的方法。
