一種基于二分法的多跳無線網(wǎng)絡(luò)可用帶寬自適應(yīng)檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于二分法的多跳無線網(wǎng)絡(luò)可用帶寬自適應(yīng)檢測方法，該方法利用了二分法思想，源主機首先向需要測量的目的主機發(fā)送一串具有大范圍速率的包串進(jìn)行初次測量，源主機通過目的主機反饋的包串排隊時延信息分析得到無線網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬估計值。為了進(jìn)一步得到可用帶寬的精確值，根據(jù)上一次的估計值設(shè)定一個新的帶寬測量范圍，該范圍處于上次估計值的±M范圍內(nèi)（M取7%-15%），如此依次進(jìn)行多次測量。本發(fā)明不僅可以測量提高無線網(wǎng)絡(luò)可用帶寬的測量值的精度，還能提高多跳無線網(wǎng)絡(luò)可靠性，減少網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載，改善網(wǎng)絡(luò)的性能。
【專利說明】—種基于二分法的多跳無線網(wǎng)絡(luò)可用帶寬自適應(yīng)檢測方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及可用帶寬實時檢測領(lǐng)域，具體涉及基于二分法的多跳無線網(wǎng)絡(luò)可用帶寬自適應(yīng)檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]多跳無線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點通過無線鏈路以多跳的方式進(jìn)行通信。隨著人們對信息服務(wù)需求的快速增長，近十年來多跳無線網(wǎng)絡(luò)的研究和應(yīng)用得到不斷擴展，以往人們對多跳無線網(wǎng)絡(luò)的研究主要集中在如何高效地為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點提供充分連接上，而隨著網(wǎng)絡(luò)中有服務(wù)質(zhì)量(QoS, Quality of Service)要求的多媒體業(yè)務(wù)逐漸增多，如何支持和保證業(yè)務(wù)的QoS要求成為多跳無線網(wǎng)絡(luò)研究中亟待解決的問題，在多跳無線網(wǎng)絡(luò)中，獲取傳輸路徑上的可用帶寬信息，是支持和保證業(yè)務(wù)QoS的重要前提。通過可用帶寬信息才有可能實行對帶寬敏感業(yè)務(wù)的QoS路由接納控制和帶寬預(yù)留等操作，才有可能最大化地利用網(wǎng)絡(luò)資源，同時由于可用帶寬跟傳輸延時等其他QoS參數(shù)有著緊密的聯(lián)系，獲取可用帶寬的信息還有助于優(yōu)化其他QoS參數(shù)的設(shè)計。
[0003]目前，可用帶寬測量技術(shù)主要分為兩大類:基于探測分組間隔模型的方法(Probe Gap Model, PGM)和基于探測分組速率模型的方法(Probe Rate Model, PRM)。PGM方法是通過計算探測分組的輸出間隔和輸入間隔的時間差，估算出背景業(yè)務(wù)流量的大小，再用已知的路徑帶寬減去估計得到的背景業(yè)務(wù)流量的大小得到可用帶寬測量值，PGM方法的前提是已知路徑的容量，在該前提下才能完成可用帶寬的測量，其主要代表有IGI，Spruce, Delphi等測量技術(shù)。PRM方法是通過在網(wǎng)絡(luò)中引入擁塞通過分析探測分組的時延情況來估算可用帶寬，得到測量值，PRM方法的優(yōu)點是概念簡單，其關(guān)鍵點是如何準(zhǔn)確地捕捉到時延變化的轉(zhuǎn)折點，其主要代表有TOPP，Pathload, PathChirp等測量技術(shù)，但是，上述技術(shù)都存在一定缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以減少對網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載壓力，同時也縮短了測量的時間的基于二分法的多跳無線網(wǎng)絡(luò)可用帶寬自適應(yīng)檢測方法。本發(fā)明不僅可以實現(xiàn)對無線網(wǎng)絡(luò)可用帶寬的實時監(jiān)測，還能減少數(shù)據(jù)包丟失、減少了差錯率，改善了網(wǎng)絡(luò)的性倉泛。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:本發(fā)明的基于二分法的多跳無線網(wǎng)絡(luò)可用帶寬自適應(yīng)檢測方法，包括如下步驟:
(SI)源主機利用二分法的思想將一串具有大范圍速率的包串發(fā)送到目的主機進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬測量，其中第i次測量所發(fā)包串的包速率范圍被劃分成(2m+l)個區(qū)域，
即馬f，劣，...,K，...,<, N = 2*+l，m，i 為正整數(shù)，其中式=LKi, bfl.s ],
`源主機首先發(fā)送中間區(qū)域η范圍的數(shù)據(jù)包串進(jìn)行第i次的測量，被測目的主機將包串的排隊時延信息反饋給源主機；
當(dāng)返回的排隊時延含有轉(zhuǎn)折點，則可根據(jù)轉(zhuǎn)折點分析計算得到源主機到目的主機之間的可用帶寬的數(shù)值；
當(dāng)返回的排隊時延沒有轉(zhuǎn)折點并且變化幅度很大，則源主機重新選取包速率范圍被劃分的區(qū)域，
【權(quán)利要求】
1.一種基于二分法的多跳無線網(wǎng)絡(luò)可用帶寬自適應(yīng)檢測方法，其特征在于包括如下步驟:(51)源主機利用二分法的思想將一串具有大范圍速率的包串發(fā)送到目的主機進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬測量，其中第i次測量所發(fā)包串的包速率范圍被劃分成(2m+l)個區(qū)域，即蚵，劣，..,Bi,...,?，N=2里+I’m, i為正整數(shù)，其中尾=LKt K a ]，源主機首先發(fā)送中間區(qū)域乾范圍的數(shù)據(jù)包串進(jìn)行第i次的測量，被測目的主機將包串的排隊時延信息反饋給源主機； 當(dāng)返回的排隊時延含有轉(zhuǎn)折點，則可根據(jù)轉(zhuǎn)折點分析計算得到源主機到目的主機之間的可用帶寬的數(shù)值； 當(dāng)返回的排隊時延沒有轉(zhuǎn)折點并且變化幅度很大，則源主機重新選取包速率范圍被劃分的區(qū)域，即成'成1*,...,<#,...其中回到步驟(1)進(jìn)行第(i+1)次測量； 當(dāng)返回的排隊時延不屬于所述上述的兩種情況，則源主機重新選取包速率范圍被劃分的區(qū)域，即式..?，武'...,或廣，其中 = ^15 ^ , = ,? , 0到步驟(SI)進(jìn)行第(i+1)次測量，當(dāng)N值為I或者返回的排隊時延含有轉(zhuǎn)折點時，分析計算得到源主機到目的主機之間的可用帶寬的估計值； (52)源主機每隔t時間向目的主機發(fā)送數(shù)據(jù)包串進(jìn)行另外一次測量，該次測量的數(shù)據(jù)包串速率的變化范圍是上次測得可用帶寬數(shù)值的土M，M取用帶寬數(shù)值的7%-15% ； (53)每次測量后，被測量的目的主機將把本次測量是否成功以及數(shù)據(jù)包串的排隊時延信息反饋回源主機，然后源主機根據(jù)反饋回的排隊時延信息計算得到這次測量可用帶寬的數(shù)值或者調(diào)整探測包串速率范圍的大小； 當(dāng)源主機接收到的是數(shù)據(jù)包串的測量成功的信息，則重復(fù)步驟(S2)和(S3)，進(jìn)行下一次的測量，經(jīng)過多次測量以后，根據(jù)從目的主機返回的排隊時延信息對網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬計算估測值； 當(dāng)源主機接收到的是數(shù)據(jù)包串的測量不成功的信息，則將上一次的探測包串速率范圍變化土A，A取用上一次探測包串速率的5%-10%，發(fā)送調(diào)整后的數(shù)據(jù)包，進(jìn)行另外一次的測量，同時計數(shù)器將測量不成功的次數(shù)加1，當(dāng)測量連續(xù)k次不成功(k取4-6)，則源主機由步驟(SI)開始進(jìn)行重新測量。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的基于二分法的多跳無線網(wǎng)絡(luò)可用帶寬自適應(yīng)檢測方法，其特征在于，所述步驟(S3)中的當(dāng)源主機接收到的是數(shù)據(jù)包串的測量不成功的信息，探測包串速率變化的原則是:當(dāng)數(shù)據(jù)包串排隊時延沒有變化或者變化幅度很小，則源主機調(diào)整包串速率范圍使得數(shù)據(jù)包串的范圍上下限分別增大A，A取原包串速率的5%-10%，重新發(fā)送數(shù)據(jù)包串進(jìn)行測量；當(dāng)數(shù)據(jù)包串排隊時延沒有轉(zhuǎn)折點并且變化幅度很大，則源主機調(diào)整包串速率范圍使得數(shù)據(jù)包串的范圍上下限分別減小A，A取原包串速率的5%-10%，并且重新發(fā)送數(shù)據(jù)包串進(jìn)行測量。
3.根據(jù)權(quán)利要求書I或2所述的方法，其特征在于，所述的源主機向目的主機發(fā)送包速率的原則是發(fā)送成線性遞增形式的包串，其中包串遞增的斜率參數(shù)為h，參數(shù)h的大小由用戶的需求和網(wǎng)絡(luò)來決定，當(dāng)用戶對網(wǎng)絡(luò)需求量較大，適當(dāng)?shù)奶岣遠(yuǎn)的數(shù)值，當(dāng)用戶對網(wǎng)絡(luò)的需求量較小，適當(dāng)?shù)慕档蚳的數(shù)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二分法的多跳無線網(wǎng)絡(luò)可用帶寬自適應(yīng)檢測方法，其特征在于:所述的時間t的大小等于無線網(wǎng)絡(luò)中瓶頸鏈路的帶寬容量C除以前一個包發(fā)送的速率V ,即i = CZv。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二分法的多跳無線網(wǎng)絡(luò)可用帶寬自適應(yīng)檢測方法，其特征在于所述步驟(3)中的可用帶寬的估算法為:多次從目的主機返回的排隊時延信息對網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬計算估測值為&，將這些數(shù)據(jù)取平均值得出可用帶寬的估測值&?，選取處于估測值(l±b%) X ^的范圍的數(shù)據(jù)，其中b的典型取值為30，計算這些數(shù)據(jù)的平均值，得出新的可用帶寬的估計值\，并且求出這些數(shù)據(jù)的方差Dl，如果Dl >c，其中c的大小由系統(tǒng)對測量數(shù)據(jù)的精度來決定，c取值范圍為0.3-0.5，則選取出處于估測值(I土(b%-5%)) Smi的范圍的數(shù)據(jù)，計算其平均值，并得到新的帶寬估計值Eait以及對應(yīng)的方差D2 ,按調(diào)整范圍依次縮小5%的規(guī)律 重復(fù)上述步驟，直到第η次選取的數(shù)據(jù)方差De Sc。
【文檔編號】H04L12/26GK103746875SQ201310748133
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】章云, 余榮, 張巍, 康嘉文, 謝勝利, 陸川 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)