專利名稱：基于延時(shí)概率分布函數(shù)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)更新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于延時(shí)概率分布函數(shù)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)更新方法，尤其是一種基于數(shù)據(jù)包在節(jié)點(diǎn)的延時(shí)的概率分布函數(shù)變化的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)更新方法，屬通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前Internet的主要業(yè)務(wù)是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量沒有嚴(yán)格的要求。隨著話音和實(shí)時(shí)多媒體業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，用戶業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量(以下簡稱QoS)要求越來越高。QoS要求主要包括可用帶寬、延時(shí)、丟包率等。為了滿足用戶業(yè)務(wù)的QoS要求，路由選擇過程就要不斷了解網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的工作狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合一定的優(yōu)化目標(biāo)，選擇一個(gè)滿足用戶要求的最優(yōu)的或至少是可用的傳輸路徑。
QoS路由選擇過程由兩個(gè)部分組成一是為到達(dá)業(yè)務(wù)選擇路徑并發(fā)送數(shù)據(jù)包的過程，稱之為尋路過程；一是節(jié)點(diǎn)間狀態(tài)信息的交互過程。稱為狀態(tài)更新過程。QoS網(wǎng)絡(luò)中，各節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)的度量參數(shù)是通過狀態(tài)更新機(jī)制進(jìn)行收集、處理和傳遞的。好的狀態(tài)更新機(jī)制能為QoS路由提供及時(shí)、可靠的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，是QoS路由成功的重要前提。同時(shí)，不準(zhǔn)確的狀態(tài)信息不僅會(huì)導(dǎo)致路由選擇失敗，而且會(huì)大大增大網(wǎng)絡(luò)開銷，造成QoS網(wǎng)絡(luò)整體性能低下。
網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)更新方法的設(shè)計(jì)主要包括兩方面的內(nèi)容，一是選擇度量參數(shù)，二是設(shè)計(jì)觸發(fā)機(jī)制。目前普遍使用的狀態(tài)度量參數(shù)是鏈路的可用帶寬，因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)的Internet網(wǎng)絡(luò)中，采用單一隊(duì)列排隊(duì)，沒有分類型的服務(wù)，在這種方式下，其它度量參數(shù)，如延時(shí)和丟包率都可以轉(zhuǎn)化為可用帶寬的函數(shù)。觸發(fā)機(jī)制有兩種，一是基于時(shí)間變化的觸發(fā)機(jī)制，如周期觸發(fā)，一是基于度量參數(shù)變化的觸發(fā)機(jī)制，如判斷值觸發(fā)，即根據(jù)度量參數(shù)的變化范圍預(yù)先設(shè)置幾個(gè)判斷值，當(dāng)度量參數(shù)的變化達(dá)到某一判斷值時(shí)，就觸發(fā)狀態(tài)更新?，F(xiàn)有的判斷值觸發(fā)都是基于可用帶寬變化的。
選用可用帶寬作為網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變化的度量參數(shù)存在以下問題1、網(wǎng)絡(luò)鏈路的可用帶寬是不斷變化的，作為狀態(tài)信息發(fā)布的可用帶寬值其實(shí)是某一段時(shí)間統(tǒng)計(jì)的均值。它不能全面、準(zhǔn)確地反映網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化。
2、在QoS網(wǎng)絡(luò)中，不同類型的業(yè)務(wù)有不同服務(wù)質(zhì)量要求，需要采用不同類型的服務(wù)?？捎脦捠嵌喾N業(yè)務(wù)聚合后的值，不能具體反映某種業(yè)務(wù)的服務(wù)情況。
3、對(duì)不同類型的業(yè)務(wù)采用不同的排隊(duì)和調(diào)度機(jī)制后，其它度量參數(shù)，如延時(shí)和丟包率都不再是可用帶寬的函數(shù)。
4、在QoS網(wǎng)絡(luò)中，隨著多路徑技術(shù)的出現(xiàn)，淡化了帶寬的概念，不同服務(wù)質(zhì)量的保證，最終歸結(jié)為延時(shí)的保證，而不再是帶寬的保證。
5、在QoS網(wǎng)絡(luò)中，由于業(yè)務(wù)的突發(fā)性很強(qiáng)，丟包是難免的，服務(wù)質(zhì)量的保證是概率意義上的保證，帶寬的保證不再有直接意義。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種基于延時(shí)概率分布函數(shù)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)更新方法，以不同類型的業(yè)務(wù)在節(jié)點(diǎn)的延時(shí)概率分布函數(shù)作為網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變化的度量參數(shù)，設(shè)計(jì)一種新的可用于QoS網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)更新方法，采用時(shí)間觸發(fā)與參數(shù)觸發(fā)相結(jié)合的觸發(fā)機(jī)制，結(jié)合合適的路由機(jī)制，以延時(shí)保證取代帶寬保證，充分發(fā)揮分組交換的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，為QoS網(wǎng)絡(luò)提供不同類型的服務(wù)質(zhì)量保證。
本發(fā)明提出的基于延時(shí)概率分布函數(shù)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)更新方法，包括以下步驟1、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以T為周期，統(tǒng)計(jì)各種服務(wù)類型隊(duì)列的數(shù)據(jù)包在本節(jié)點(diǎn)的延時(shí)概率分布函數(shù)；2、當(dāng)本周期統(tǒng)計(jì)的隊(duì)列的延時(shí)概率分布函數(shù)與上次狀態(tài)更新發(fā)布的延時(shí)概率分布函數(shù)相比，超過一定值時(shí)，即觸發(fā)狀態(tài)更新，連續(xù)兩次狀態(tài)更新間隔為KT～NT，其中K、T為正整數(shù)，N＞K；3、將各個(gè)隊(duì)列統(tǒng)計(jì)的最新延時(shí)概率分布函數(shù)封裝在狀態(tài)更新信令包中向全網(wǎng)廣播；4、各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)根據(jù)最新收到的狀態(tài)更新信令包中的狀態(tài)信息更新本地節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)庫。
上述方法中的延時(shí)概率統(tǒng)計(jì)過程可以包括以下步驟(1)節(jié)點(diǎn)記錄每個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)入和離開服務(wù)類型隊(duì)列的時(shí)間，計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)包的延時(shí)，并設(shè)被丟棄的數(shù)據(jù)包延時(shí)為無窮大；(2)將上述計(jì)算的延時(shí)量化成離散的取值，以T1為周期，統(tǒng)計(jì)同一延時(shí)量化值的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)，將該數(shù)除以T1周期中進(jìn)入該隊(duì)列的數(shù)據(jù)包總數(shù)，得到各延時(shí)量化值的概率分布。
上述方法中的觸發(fā)狀態(tài)更新的判斷值為本周期統(tǒng)計(jì)的隊(duì)列延時(shí)概率分布函數(shù)與上次狀態(tài)更新發(fā)布的延時(shí)概率分布函數(shù)之間的方向散度。本發(fā)明提出的基于延時(shí)概率分布函數(shù)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)更新方法，具有如下優(yōu)點(diǎn)1、采用了不同服務(wù)類型的數(shù)據(jù)包在節(jié)點(diǎn)的延時(shí)概率分布函數(shù)作為狀態(tài)信息，全面、準(zhǔn)確地反映了網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化。
2、把節(jié)點(diǎn)物理端口的可用帶寬的變化細(xì)化為使用同一端口的各個(gè)服務(wù)類型隊(duì)列延時(shí)概率分布函數(shù)變化，為基于端到端延時(shí)的QoS保證提供了基礎(chǔ)。
3、分隊(duì)列統(tǒng)計(jì)延時(shí)的概率分布函數(shù)，為分類型、分優(yōu)先級(jí)的QoS調(diào)度和路由提供統(tǒng)計(jì)參考信息。
4、以延時(shí)的概率分布函數(shù)的變化觸發(fā)更新，更具平穩(wěn)性。
5、采用時(shí)間觸發(fā)與參數(shù)觸發(fā)相結(jié)和的觸發(fā)更新方法，提高了狀態(tài)信息的準(zhǔn)確性和路由的穩(wěn)定性。
圖1是本發(fā)明方法的流程框圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出的基于延時(shí)概率分布函數(shù)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)更新方法，其流程框圖如圖1所示，首先網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以T1為周期，統(tǒng)計(jì)各種服務(wù)類型隊(duì)列的數(shù)據(jù)包在本節(jié)點(diǎn)的延時(shí)概率分布函數(shù)；當(dāng)本周期統(tǒng)計(jì)的隊(duì)列的延時(shí)概率分布函數(shù)與上次狀態(tài)更新發(fā)布的延時(shí)概率分布函數(shù)相比，超過一定值時(shí)，即觸發(fā)狀態(tài)更新，連續(xù)兩次狀態(tài)更新間隔為KT～NT，其中K、T為正整數(shù)，N＞K；將各個(gè)隊(duì)列統(tǒng)計(jì)的最新延時(shí)概率分布函數(shù)封裝在狀態(tài)更新信令包中向全網(wǎng)廣播；各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)根據(jù)最新收到的狀態(tài)更新信令包中的狀態(tài)信息更新本地節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)庫。
上述方法中的概率統(tǒng)計(jì)過程為首先節(jié)點(diǎn)記錄每個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)入和離開服務(wù)類型隊(duì)列的時(shí)間，計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)包的延時(shí)，并設(shè)被丟棄的數(shù)據(jù)包延時(shí)為無窮大；將上述計(jì)算的延時(shí)量化成離散的取值，以T1為周期，統(tǒng)計(jì)同一延時(shí)量化值的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)，將該數(shù)除以進(jìn)入該隊(duì)列的數(shù)據(jù)包總數(shù)，得到各延時(shí)量化值的概率分布。
上述方法中的觸發(fā)狀態(tài)更新的判斷值為本周期統(tǒng)計(jì)的隊(duì)列延時(shí)概率分布函數(shù)與上次狀態(tài)更新發(fā)布的延時(shí)概率分布函數(shù)之間的方向散度。
本發(fā)明的狀態(tài)更新過程有三個(gè)時(shí)鐘控制過程，如圖1統(tǒng)計(jì)時(shí)鐘T1節(jié)點(diǎn)以T1為周期統(tǒng)計(jì)各個(gè)服務(wù)類型隊(duì)列的延時(shí)的概率分布。
發(fā)布時(shí)鐘T2當(dāng)各個(gè)服務(wù)類型隊(duì)列的延時(shí)的概率分布一直不變時(shí)，節(jié)點(diǎn)以T2為間隔發(fā)布最近一個(gè)T1周期統(tǒng)計(jì)的各服務(wù)類型隊(duì)列的延時(shí)概率分布函數(shù)。T2是T1的整數(shù)N倍。T2決定了兩次狀態(tài)更新的最大時(shí)間間隔。它保證節(jié)點(diǎn)處于激活狀態(tài)，如果間隔T2時(shí)間收不到某節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息，則認(rèn)為該節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障。
鉗制時(shí)鐘T3當(dāng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)頻繁變化時(shí)，為防止?fàn)顟B(tài)更新信息的變化太快引起路由不穩(wěn)定和過多的網(wǎng)絡(luò)開銷，規(guī)定連續(xù)兩次狀態(tài)更新的間隔不小于T3。T3是T1的整數(shù)K倍，K＜N。
本發(fā)明方法中的觸發(fā)狀態(tài)更新的判斷過程為不斷將最近一個(gè)T1周期統(tǒng)計(jì)的各服務(wù)類型隊(duì)列的延時(shí)的概率分布函數(shù)與上一次狀態(tài)更新發(fā)布的狀態(tài)信息進(jìn)行比較，只要有一個(gè)服務(wù)類型隊(duì)列的延時(shí)的概率分布函數(shù)變化超過預(yù)置的判斷值時(shí)，就觸發(fā)更新。
觸發(fā)更新用最近一個(gè)T1周期統(tǒng)計(jì)的各服務(wù)類型隊(duì)列的延時(shí)的概率分布函數(shù)作為狀態(tài)更新的內(nèi)容。
狀態(tài)發(fā)布將最近一個(gè)T1周期統(tǒng)計(jì)的各服務(wù)類型隊(duì)列的延時(shí)的概率分布函數(shù)封裝在狀態(tài)更新信令包中向全網(wǎng)廣播。
本發(fā)明關(guān)于概率分布函數(shù)的變化的比較是一個(gè)值得深入研究的問題。本方法提供一個(gè)基于信息論的解決方法，即以方向散度衡量兩個(gè)概率分布函數(shù)的變化，并作為觸發(fā)狀態(tài)更新的判斷值。
設(shè)當(dāng)前T1周期統(tǒng)計(jì)的某類型數(shù)據(jù)包的延時(shí)的概率分布函數(shù)是XP2(x)=a1a2···akp2(a1)p2(a2)···p2(ak)]]>其中(a1，a2…ak)是數(shù)據(jù)包延時(shí)的量化值。p2(a1)，p2(a2)…p2(ak)是本周期統(tǒng)計(jì)的上述數(shù)據(jù)包的延時(shí)量化值的概率。
上次發(fā)布的該類型數(shù)據(jù)包的延時(shí)的概率分布函數(shù)是XP1(x)=a1a2···akp1(a1)p1(a2)···p1(ak)]]>其中(a1，a2…ak)是數(shù)據(jù)包延時(shí)的量化值。p1(a1)，p1(a2)…p1(ak)是上次狀態(tài)更新發(fā)布的數(shù)據(jù)包的延時(shí)量化值的概率。
這兩次統(tǒng)計(jì)的該類型數(shù)據(jù)包的延時(shí)的概率分布函數(shù)的方向散度計(jì)算公式是J(p2，p1；X)＝I(p2，p1；X)+I(p1，p2；X)其中，I(p2,p1;X)=Σk=1Kp2(ak)logp2(ak)p1(ak)]]>I(p1,p2;X)=Σk=1Kp1(ak)logp1(ak)p2(ak)]]>方向散度J(p2，p1；X)是兩個(gè)概率分布函數(shù)之間差異的一種量度，可用來作為觸發(fā)狀態(tài)更新的判斷依據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種基于延時(shí)概率分布函數(shù)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)更新方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以T為周期，統(tǒng)計(jì)各種服務(wù)類型隊(duì)列的數(shù)據(jù)包在本節(jié)點(diǎn)的延時(shí)概率分布函數(shù)；(2)當(dāng)本周期統(tǒng)計(jì)的隊(duì)列的延時(shí)概率分布函數(shù)與上次狀態(tài)更新發(fā)布的延時(shí)概率分布函數(shù)相比，超過一定值時(shí)，即觸發(fā)狀態(tài)更新，連續(xù)兩次狀態(tài)更新間隔為KT～NT，其中K、T為正整數(shù)，N＞K；(3)將各個(gè)隊(duì)列統(tǒng)計(jì)的最新延時(shí)概率分布函數(shù)封裝在狀態(tài)更新信令包中向全網(wǎng)廣播；(4)各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)根據(jù)最新收到的狀態(tài)更新信令包中的狀態(tài)信息更新本地節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)庫。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的延時(shí)概率統(tǒng)計(jì)過程包括以下步驟(1)節(jié)點(diǎn)記錄每個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)入和離開服務(wù)類型隊(duì)列的時(shí)間，計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)包的延時(shí)，并設(shè)被丟棄的數(shù)據(jù)包延時(shí)為無窮大；(2)將上述計(jì)算的延時(shí)量化成離散的取值，以T1為周期，統(tǒng)計(jì)同一延時(shí)量化值的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)，將該數(shù)除以進(jìn)入該隊(duì)列的數(shù)據(jù)包總數(shù)，得到各延時(shí)量化值的概率。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的觸發(fā)狀態(tài)更新的判斷值為本周期統(tǒng)計(jì)的隊(duì)列延時(shí)概率分布函數(shù)與上次狀態(tài)更新發(fā)布的延時(shí)概率分布函數(shù)之間的方向散度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于延時(shí)概率分布函數(shù)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)更新方法，屬通信技術(shù)領(lǐng)域。本方法首先網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以T為周期，統(tǒng)計(jì)各種服務(wù)類型隊(duì)列的數(shù)據(jù)包在本節(jié)點(diǎn)的延時(shí)概率分布函數(shù)；當(dāng)本周期統(tǒng)計(jì)的隊(duì)列的延時(shí)概率分布函數(shù)與上次狀態(tài)更新發(fā)布的延時(shí)概率分布函數(shù)相比，超過一定值時(shí)，即觸發(fā)狀態(tài)更新，連續(xù)兩次狀態(tài)更新間隔為KT～NT，其中K、T為正整數(shù)，N＞K；將各個(gè)隊(duì)列統(tǒng)計(jì)的最新延時(shí)概率分布函數(shù)封裝在狀態(tài)更新信令包中向全網(wǎng)廣播；各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的狀態(tài)更新信令包中的狀態(tài)信息更新本地節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)庫。本發(fā)明方法全面、準(zhǔn)確地反映了網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化；提高了狀態(tài)信息的準(zhǔn)確性和路由的穩(wěn)定性；為基于端到端延時(shí)的QoS保證提供了基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)H04Q3/545GK1472923SQ0314679
公開日2004年2月4日 申請(qǐng)日期2003年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月11日
發(fā)明者馬正新, 張 林, 王春芳, 曹志剛 申請(qǐng)人:清華大學(xué)