本技術(shù)涉及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，特別是涉及一種基于業(yè)務(wù)特性感知的確定性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)方法及相關(guān)裝置。

背景技術(shù)：

1、近年來，智慧交通、環(huán)境監(jiān)控以及電網(wǎng)巡檢等新興業(yè)務(wù)迅速發(fā)展，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求不斷增長(zhǎng)，傳統(tǒng)地面網(wǎng)絡(luò)難以滿足廣域覆蓋和高性能的需求。新興業(yè)務(wù)場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求，包括更高的數(shù)據(jù)傳輸效率、更低的延遲以及更廣的覆蓋范圍。除此之外，不同的行業(yè)應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)有著不同的需求。例如，電力網(wǎng)絡(luò)需要高可靠和低時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)來滿足電力系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性的需求。相比之下，遠(yuǎn)程船舶則需要廣覆蓋的網(wǎng)絡(luò)來保證在海洋環(huán)境條件下可靠且連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)支持。

2、目前提供服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)主要由地面蜂窩通信系統(tǒng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成，這些系統(tǒng)技術(shù)和市場(chǎng)等原因獨(dú)立發(fā)展，協(xié)同保障業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量難以實(shí)現(xiàn)。造成上述原因主要有兩點(diǎn)：首先是對(duì)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)狀態(tài)獲取難度大。不同廠商雖然都提出不同的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)協(xié)議，但各協(xié)議難以兼容，增加對(duì)整體網(wǎng)絡(luò)性能感知的難度大。同時(shí)傳統(tǒng)路由協(xié)議通常以最短路徑為主要選擇標(biāo)準(zhǔn)，在地面固定網(wǎng)絡(luò)中表現(xiàn)優(yōu)異，但難以適用于天空地異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。這些協(xié)議通?；陟o態(tài)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息進(jìn)行路由選擇，無法及時(shí)適應(yīng)動(dòng)態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，缺乏靈活性，難以滿足不同應(yīng)用對(duì)服務(wù)質(zhì)量（qos）的多樣化需求。因此，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和優(yōu)化必須與具體行業(yè)應(yīng)用相結(jié)合，以滿足各自獨(dú)特的需求。

3、當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)感知實(shí)現(xiàn)主要依賴于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商自行提供的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)方案和協(xié)議。這些方案和協(xié)議針對(duì)特定設(shè)備，能夠從不同維度獲取網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)。例如，由inmon公司創(chuàng)立的sflow是一種基于流量采樣的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控高性能網(wǎng)絡(luò)中的大量流量。它通過在交換機(jī)和路由器上采集數(shù)據(jù)包的樣本，提供對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量的全面視圖。sflow的優(yōu)點(diǎn)在于其高效性和低開銷，適用于監(jiān)控大規(guī)模、高速率的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，常用于流量分析、安全監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化。由cisco開發(fā)的netflow是一種流量監(jiān)控技術(shù)，用于詳細(xì)記錄網(wǎng)絡(luò)中的流量信息。netflow通過捕獲并分析流記錄，提供有關(guān)流量來源、目的地、協(xié)議和應(yīng)用等詳細(xì)信息，在網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控、性能分析、帶寬規(guī)劃和安全檢測(cè)等方面有廣泛應(yīng)用。netflow的詳細(xì)數(shù)據(jù)記錄能力使其成為許多網(wǎng)絡(luò)管理和分析工具的基礎(chǔ)。華為開發(fā)的netstream是一種類似于netflow的流量監(jiān)控技術(shù)，用于收集和分析網(wǎng)絡(luò)流量數(shù)據(jù)，提供有關(guān)流量模式和行為的詳細(xì)信息。華為的netstream支持精細(xì)的流量監(jiān)控和分析，有助于網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化、流量工程和安全管理，在功能和應(yīng)用上與netflow相似，但更貼合華為設(shè)備和解決方案的特點(diǎn)。

4、為滿足業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的個(gè)性化需求，在同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行了大量研究。劉思放為優(yōu)化電力通信網(wǎng)的傳輸效率和可靠性，提出了基于業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)的信用量整形傳輸機(jī)制。該機(jī)制通過分配信用量確保高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的傳輸優(yōu)先權(quán)，同時(shí)合理調(diào)度低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)。具體而言，信用量代表了業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸權(quán)重，高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)獲得更多信用量，在資源緊張時(shí)仍能得到保障。機(jī)制引入流量整形技術(shù)，通過控制流量速率避免網(wǎng)絡(luò)過載。傳輸過程中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)根據(jù)信用量進(jìn)行隊(duì)列管理，優(yōu)先處理高信用量業(yè)務(wù)，確保其傳輸?shù)募皶r(shí)性和可靠性。在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中，杜嘉楠將三種業(yè)務(wù)分成三種qos需求類型，即高時(shí)延需求（a類）、高帶寬需求（b類）、低時(shí)延帶寬需求（c類），提出基于業(yè)務(wù)調(diào)度的星間路由算法，a、b類優(yōu)先級(jí)高，采用軌道內(nèi)優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)的低復(fù)雜度路由策略，c類業(yè)務(wù)采用基于鏈路狀態(tài)的星間路由策略，結(jié)合后擁塞率、丟包率隨業(yè)務(wù)流量數(shù)增長(zhǎng)程度比常見算法有所放緩。

5、當(dāng)前針對(duì)協(xié)同利用星地網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行業(yè)務(wù)傳輸優(yōu)化也進(jìn)行了部分研究。ma提出了一種基于計(jì)算依賴路由的低延遲分布式協(xié)同計(jì)算策略，用于衛(wèi)星-地面綜合網(wǎng)絡(luò)（stin）。該策略通過一個(gè)名為定向擴(kuò)散增強(qiáng)任務(wù)調(diào)度的算法，實(shí)現(xiàn)了在考慮計(jì)算和通信資源的情況下，分布式地進(jìn)行計(jì)算和傳輸。劉金琳根據(jù)stin的動(dòng)態(tài)特性和鏈路狀態(tài)的復(fù)雜變化，提出采用深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法，通過智能體與環(huán)境的交互學(xué)習(xí)，動(dòng)態(tài)調(diào)整路由策略以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能。在算法設(shè)計(jì)中，智能體通過觀察包含鏈路質(zhì)量的狀態(tài)空間，將下一跳的備選傳輸節(jié)點(diǎn)作為動(dòng)作空間，逐步學(xué)習(xí)到能夠自適應(yīng)感知鏈路狀態(tài)并動(dòng)態(tài)調(diào)整的路由策略。智能體利用歷史數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)規(guī)律，并根據(jù)環(huán)境的反饋進(jìn)行策略調(diào)整，從而優(yōu)化端到端時(shí)延，避開干擾和擁塞。

6、然而，現(xiàn)有技術(shù)存在以下缺點(diǎn)。

7、1.網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控困難：傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中不同管理機(jī)構(gòu)與設(shè)備廠商都提出了各自網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)測(cè)技術(shù)，但各方案難以兼容。除此之外，上述方案網(wǎng)絡(luò)感知實(shí)時(shí)性較差，同時(shí)難以保證監(jiān)測(cè)精度，獲取網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的效果以及質(zhì)量難以保證。

8、2.動(dòng)態(tài)資源管理效率低下：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場(chǎng)景復(fù)雜多變，對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的管理提出了動(dòng)態(tài)調(diào)度和高效利用的要求。現(xiàn)有技術(shù)在實(shí)時(shí)感知網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、用戶需求變化和動(dòng)態(tài)調(diào)度資源方面尚未達(dá)到理想的水平。

9、3.個(gè)性化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)支持不足：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的通信設(shè)備種類多樣，對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的個(gè)性化需求高?，F(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在為不同的工業(yè)應(yīng)用提供定制化解決方案方面，仍然面臨諸多挑戰(zhàn)。

10、因此，如何設(shè)計(jì)一種能夠滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等特定業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)低時(shí)延、高可靠、廣覆蓋以及大數(shù)據(jù)率的個(gè)性化需求的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)機(jī)制，成為本領(lǐng)域亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的目的是提供一種基于業(yè)務(wù)特性感知的確定性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)方法及相關(guān)裝置，可滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等特定業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)低時(shí)延、高可靠、廣覆蓋以及大數(shù)據(jù)率的個(gè)性化需求。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供了如下方案。

3、第一方面，本技術(shù)提供了一種基于業(yè)務(wù)特性感知的確定性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)方法，其特征在于，所述基于業(yè)務(wù)特性感知的確定性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)方法包括。

4、獲取網(wǎng)絡(luò)的全局狀態(tài)信息；所述全局狀態(tài)信息包括：丟包率、延遲、抖動(dòng)以及可用帶寬。

5、當(dāng)新的數(shù)據(jù)包需要在網(wǎng)絡(luò)中傳輸時(shí)，確定新的數(shù)據(jù)包的業(yè)務(wù)類型和對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)需求。

6、根據(jù)所述新的數(shù)據(jù)包的業(yè)務(wù)類型和對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)需求，進(jìn)行資源動(dòng)態(tài)匹配。

7、當(dāng)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)具備足夠的能力支持新的數(shù)據(jù)包的業(yè)務(wù)需求時(shí)，根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)的全局狀態(tài)信息，計(jì)算得到最優(yōu)傳輸路徑。

8、根據(jù)所述新的數(shù)據(jù)包的業(yè)務(wù)類型和所述最優(yōu)傳輸路徑，將所述新的數(shù)據(jù)包分配到相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)隊(duì)列。

9、第二方面，本技術(shù)提供了一種基于業(yè)務(wù)特性感知的確定性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)裝置，其特征在于，所述基于業(yè)務(wù)特性感知的確定性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)裝置包括。

10、信息獲取模塊，用于獲取網(wǎng)絡(luò)的全局狀態(tài)信息；所述全局狀態(tài)信息包括：丟包率、延遲、抖動(dòng)以及可用帶寬。

11、業(yè)務(wù)類型和業(yè)務(wù)需求確定模塊，用于當(dāng)新的數(shù)據(jù)包需要在網(wǎng)絡(luò)中傳輸時(shí)，確定新的數(shù)據(jù)包的業(yè)務(wù)類型和對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)需求。

12、資源動(dòng)態(tài)匹配模塊，用于根據(jù)所述新的數(shù)據(jù)包的業(yè)務(wù)類型和對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)需求，進(jìn)行資源動(dòng)態(tài)匹配。

13、最優(yōu)傳輸路徑確定模塊，用于當(dāng)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)具備足夠的能力支持新的數(shù)據(jù)包的業(yè)務(wù)需求時(shí)，根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)的全局狀態(tài)信息，計(jì)算得到最優(yōu)傳輸路徑。

14、分配模塊，用于根據(jù)所述新的數(shù)據(jù)包的業(yè)務(wù)類型和所述最優(yōu)傳輸路徑，將所述新的數(shù)據(jù)包分配到相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)隊(duì)列。

15、第三方面，本技術(shù)提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)上述中任一項(xiàng)所述的基于業(yè)務(wù)特性感知的確定性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)方法。

16、第四方面，本技術(shù)提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述中任一項(xiàng)所述的基于業(yè)務(wù)特性感知的確定性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)方法。

17、第五方面，本技術(shù)提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述中任一項(xiàng)所述的基于業(yè)務(wù)特性感知的確定性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)方法。

18、根據(jù)本技術(shù)提供的具體實(shí)施例，本技術(shù)公開了以下技術(shù)效果：

19、本技術(shù)提供了一種基于業(yè)務(wù)特性感知的確定性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)方法及相關(guān)裝置，首先獲取網(wǎng)絡(luò)的全局狀態(tài)信息，所述全局狀態(tài)信息包括：丟包率、延遲、抖動(dòng)以及可用帶寬；本技術(shù)向網(wǎng)絡(luò)中主動(dòng)發(fā)送探測(cè)數(shù)據(jù)包，保證探測(cè)數(shù)據(jù)包與業(yè)務(wù)流路徑相同，并根據(jù)探測(cè)數(shù)據(jù)包受一體化網(wǎng)絡(luò)影響而發(fā)生的特性變化來靈活分析網(wǎng)絡(luò)行為。然后當(dāng)新的數(shù)據(jù)包需要在網(wǎng)絡(luò)中傳輸時(shí)，確定新的數(shù)據(jù)包的業(yè)務(wù)類型和對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)需求；根據(jù)所述新的數(shù)據(jù)包的業(yè)務(wù)類型和對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)需求，進(jìn)行資源動(dòng)態(tài)匹配；任務(wù)需求驅(qū)動(dòng)的調(diào)度機(jī)制通過識(shí)別任務(wù)重要性指標(biāo)，結(jié)合節(jié)點(diǎn)資源和業(yè)務(wù)請(qǐng)求進(jìn)行調(diào)度，從而滿足行業(yè)對(duì)特定任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)需求，提高業(yè)務(wù)差異化服務(wù)水平。最后當(dāng)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)具備足夠的能力支持新的數(shù)據(jù)包的業(yè)務(wù)需求時(shí)，根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)的全局狀態(tài)信息，計(jì)算得到最優(yōu)傳輸路徑；根據(jù)所述新的數(shù)據(jù)包的業(yè)務(wù)類型和所述最優(yōu)傳輸路徑，將所述新的數(shù)據(jù)包分配到相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)隊(duì)列。本技術(shù)基于對(duì)行業(yè)網(wǎng)絡(luò)需求感知和網(wǎng)絡(luò)時(shí)延等信號(hào)測(cè)量信息，通過確定性路由等機(jī)制，確保各業(yè)務(wù)端到端的時(shí)延和其他性能指標(biāo)，從而滿足工業(yè)控制等特定網(wǎng)絡(luò)傳輸業(yè)務(wù)的確定性傳輸質(zhì)量要求。