一種支持QoS的新型帶寬分配算法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種支持QoS的新型帶寬分配算法，該算法以效用函數(shù)為基礎(chǔ)，統(tǒng)籌考慮用戶需求和業(yè)務(wù)需求兩方面因素。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中各種業(yè)務(wù)的效用函數(shù)，分析出帶寬對(duì)各種業(yè)務(wù)效用的影響，從而為各種業(yè)務(wù)分配權(quán)重。根據(jù)Internet提供商制定的收費(fèi)策略，得到各類用戶在分配帶寬時(shí)的權(quán)重。利用層次分析法，將業(yè)務(wù)權(quán)重和用戶權(quán)重統(tǒng)一成特定用戶特定業(yè)務(wù)的權(quán)重，作為網(wǎng)絡(luò)帶寬分配時(shí)的依據(jù)。為了能更好提供服務(wù)質(zhì)量，該算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡問(wèn)題也做了一些研究，以便減小因網(wǎng)絡(luò)負(fù)載不均對(duì)服務(wù)質(zhì)量造成的影響。
【專利說(shuō)明】一種支持QoS的新型帶寬分配算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種支持QoS的新型帶寬分配算法。
【背景技術(shù)】
[0002]Internet從產(chǎn)生至今的幾十年中，發(fā)展迅猛，終端數(shù)量不斷增加，服務(wù)種類層出不窮，網(wǎng)絡(luò)中的信息量急劇攀升。這些現(xiàn)象的出現(xiàn)使得網(wǎng)絡(luò)帶寬分配問(wèn)題變的尤為重要。
[0003]以前，語(yǔ)音、視頻和數(shù)據(jù)流分別是由PSTN、有線電視網(wǎng)和原有的Internet網(wǎng)絡(luò)提供的，但是對(duì)于下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN)來(lái)說(shuō)，語(yǔ)音、視頻和數(shù)據(jù)則都由Internet提供，如何在提供三網(wǎng)合一服務(wù)的Internet中進(jìn)行帶寬分配，并且保證各種流類的服務(wù)質(zhì)量，如時(shí)延控制、抖動(dòng)、吞吐率等，將是NGN面臨的一個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題。
[0004]目前Internet是基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)，而它的最基礎(chǔ)的協(xié)議是IP協(xié)議。對(duì)于IP協(xié)議，它提供的是一種無(wú)連接的、盡力而為的服務(wù)，在這種服務(wù)中，應(yīng)用程序不需要事先建立連接，就能發(fā)送數(shù)據(jù)，而路由器則對(duì)它收到的數(shù)據(jù)采用先進(jìn)先出（FIFO)方式進(jìn)行處理。雖然這種服務(wù)能夠滿足目前Internet的大部分服務(wù)需求，如HTTP和E-mail等，但它無(wú)法保證實(shí)時(shí)性，因此對(duì)于NGN中的語(yǔ)音流以及視頻流，尤其是語(yǔ)音流來(lái)說(shuō)，無(wú)法滿足它們的服務(wù)需求。
[0005]以往也有一些工作研究NGN下的網(wǎng)絡(luò)帶寬分配，但是他們的研究往往保證Internet提供商（ISP)或用戶的利益，因此本發(fā)明基于效用函數(shù)理論提出一種新的網(wǎng)絡(luò)帶寬分配方法，以期盡可能的保證雙方的利益。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)存在的缺陷，提供一種支持QoS的新型帶寬分配算法。其具體技術(shù)方案為：
[0007]一種支持QoS的新型帶寬分配算法，包括以下步驟：
[0008]第一，建立網(wǎng)絡(luò)，路由器通過(guò)相互之間發(fā)送信息，獲得網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而獲得網(wǎng)絡(luò)的路由矩陣。
[0009]第二，ISP制定幾個(gè)不同等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)費(fèi)用，用戶根據(jù)自己愿意支付的費(fèi)用以及需求的服務(wù)質(zhì)量選擇服務(wù)等級(jí)，從而得到自己的用戶類別。
[0010]第三，通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)情況的分析，得出相應(yīng)的判斷矩陣，進(jìn)而利用層次分析法，得出每類業(yè)務(wù)在傳輸過(guò)程中的權(quán)重Pi。
[0011]第四，ISP根據(jù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)費(fèi)用和不同類用戶獲得的服務(wù)質(zhì)量，制定出各個(gè)用戶類的數(shù)據(jù)流在傳輸時(shí)的權(quán)重I。
[0012]第五，ISP制定鏈路負(fù)載臨界值hQ。
[0013]第六，計(jì)算第i類用戶的第j類業(yè)務(wù)的權(quán)重wu。
[0014]第七，網(wǎng)絡(luò)投入使用，路由器通過(guò)發(fā)送統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包和接收統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包來(lái)獲得鏈路負(fù)載hy并判斷Iii和Iitl的大小關(guān)系。[0015]第八，路由器接收到數(shù)據(jù)時(shí)，首先選擇最佳路由，并判斷該路由上的鏈路是否負(fù)載過(guò)重。如果負(fù)載過(guò)重，則檢測(cè)其他路由上的鏈路是否負(fù)載較小，如果有，則將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到次佳路由端口 ；如果負(fù)載較輕，則將該數(shù)據(jù)流加入等待傳輸隊(duì)列中，并根據(jù)用戶業(yè)務(wù)權(quán)重為用戶業(yè)務(wù)安排優(yōu)先級(jí)。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明所述算法以效用函數(shù)為基礎(chǔ)，統(tǒng)籌考慮用戶需求和業(yè)務(wù)需求兩方面因素。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中各種業(yè)務(wù)的效用函數(shù)，分析出帶寬對(duì)各種業(yè)務(wù)效用的影響，從而為各種業(yè)務(wù)分配權(quán)重。根據(jù)Internet提供商制定的收費(fèi)策略，得到各類用戶在分配帶寬時(shí)的權(quán)重。利用層次分析法，將業(yè)務(wù)權(quán)重和用戶權(quán)重統(tǒng)一成特定用戶特定業(yè)務(wù)的權(quán)重，作為網(wǎng)絡(luò)帶寬分配時(shí)的依據(jù)。為了能更好提供服務(wù)質(zhì)量，該算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡問(wèn)題也做了一些研究，以便減小因網(wǎng)絡(luò)負(fù)載不均對(duì)服務(wù)質(zhì)量造成的影響。在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡問(wèn)題上，本發(fā)明提出了負(fù)載臨界值的概念，通過(guò)比較鏈路負(fù)載與負(fù)載臨界值的關(guān)系，判斷鏈路是否負(fù)載過(guò)重，進(jìn)而判斷是否需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載進(jìn)行均衡。為了驗(yàn)證層次化帶寬分配算法的有效性，本發(fā)明通過(guò)理論分析證明了層次化帶寬分配算法能夠使網(wǎng)絡(luò)資源有效利用，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)效用最大化。層次化帶寬分配算法對(duì)不同用戶不同業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量的保證有很好的效果。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖I為ISP和用戶的關(guān)系；
[0018]圖2為實(shí)例網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
[0019]圖3為層次化網(wǎng)絡(luò)帶寬分配的結(jié)構(gòu)；
[0020]圖4為本發(fā)明支持QoS的新型帶寬分配算法流程圖；
[0021]圖5為實(shí)例網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
[0022]圖6為獲得鏈路負(fù)載的過(guò)程。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。
[0024]模型的建立
[0025]網(wǎng)絡(luò)中有各種各樣的業(yè)務(wù)流，不同的業(yè)務(wù)流對(duì)QoS有不同的要求，表I中就列出了一些不同業(yè)務(wù)流的QoS要求。
[0026]表I新一代網(wǎng)絡(luò)上一些主要業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)特征及其QoS需求
[0027]
【權(quán)利要求】
1.一種支持QoS的新型帶寬分配算法，其特征在于，包括以下步驟： 第一，建立網(wǎng)絡(luò)，路由器通過(guò)相互之間發(fā)送信息，獲得網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而獲得網(wǎng)絡(luò)的路由矩陣； 第二，ISP制定幾個(gè)不同等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)費(fèi)用，用戶根據(jù)自己愿意支付的費(fèi)用以及需求的服務(wù)質(zhì)量選擇服務(wù)等級(jí)，從而得到自己的用戶類別； 第三，通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)情況的分析，得出相應(yīng)的判斷矩陣，進(jìn)而利用層次分析法，得出每類業(yè)務(wù)在傳輸過(guò)程中的權(quán)重Pi ； 第四，ISP根據(jù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)費(fèi)用和不同類用戶獲得的服務(wù)質(zhì)量，制定出各個(gè)用戶類的數(shù)據(jù)流在傳輸時(shí)的權(quán)重qi ; 第五，ISP制定鏈路負(fù)載臨界值Iitl ； 第六，計(jì)算第i類用戶的第j類業(yè)務(wù)的權(quán)重Wij ； 第七，網(wǎng)絡(luò)投入使用，路由器通過(guò)發(fā)送統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包和接收統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包來(lái)獲得鏈路負(fù)載hp并判斷Iii和Iitl的大小關(guān)系； 第八，路由器接收到數(shù)據(jù)時(shí)，首先選擇最佳路由，并判斷該路由上的鏈路是否負(fù)載過(guò)重；如果負(fù)載過(guò)重，則檢測(cè)其他路由上的鏈路是否負(fù)載較小，如果有，則將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到次佳路由端口 ；如果負(fù)載較輕，則將該數(shù)據(jù)流加入等待傳輸隊(duì)列中，并根據(jù)用戶業(yè)務(wù)權(quán)重為用戶業(yè)務(wù)安排優(yōu)先級(jí)。
【文檔編號(hào)】H04L12/927GK103841053SQ201410066397
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月24日
【發(fā)明者】都文和, 姚志強(qiáng), 房漢雄, 王艷春 申請(qǐng)人:齊齊哈爾大學(xué)