一種支持QoS的新型帶寬分配算法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種支持QoS的新型帶寬分配算法，該算法以效用函數(shù)為基礎，統(tǒng)籌考慮用戶需求和業(yè)務需求兩方面因素。根據(jù)網(wǎng)絡中各種業(yè)務的效用函數(shù)，分析出帶寬對各種業(yè)務效用的影響，從而為各種業(yè)務分配權重。根據(jù)Internet提供商制定的收費策略，得到各類用戶在分配帶寬時的權重。利用層次分析法，將業(yè)務權重和用戶權重統(tǒng)一成特定用戶特定業(yè)務的權重，作為網(wǎng)絡帶寬分配時的依據(jù)。為了能更好提供服務質(zhì)量，該算法對網(wǎng)絡負載均衡問題也做了一些研究，以便減小因網(wǎng)絡負載不均對服務質(zhì)量造成的影響。
【專利說明】一種支持QoS的新型帶寬分配算法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于計算機【技術領域】，涉及一種支持QoS的新型帶寬分配算法。
【背景技術】
[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，服務種類層出不窮，網(wǎng)絡中的信息量急劇攀升。這些現(xiàn)象的出現(xiàn)使得網(wǎng)絡帶寬分配問題變的尤為重要。
[0003]以前，語音、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)絡提供的，但是對于下一代網(wǎng)絡（NGN)來說，語音、視頻和數(shù)據(jù)則都由Internet提供，如何在提供三網(wǎng)合一服務的Internet中進行帶寬分配，并且保證各種流類的服務質(zhì)量，如時延控制、抖動、吞吐率等，將是NGN面臨的一個關鍵性問題。
[0004]目前Internet是基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡，而它的最基礎的協(xié)議是IP協(xié)議。對于IP協(xié)議，它提供的是一種無連接的、盡力而為的服務，在這種服務中，應用程序不需要事先建立連接，就能發(fā)送數(shù)據(jù)，而路由器則對它收到的數(shù)據(jù)采用先進先出（FIFO)方式進行處理。雖然這種服務能夠滿足目前Internet的大部分服務需求，如HTTP和E-mail等，但它無法保證實時性，因此對于NGN中的語音流以及視頻流，尤其是語音流來說，無法滿足它們的服務需求。
[0005]以往也有一些工作研究NGN下的網(wǎng)絡帶寬分配，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，路由器通過相互之間發(fā)送信息，獲得網(wǎng)絡的拓撲結構，從而獲得網(wǎng)絡的路由矩陣。
[0009]第二，ISP制定幾個不同等級的網(wǎng)絡服務費用，用戶根據(jù)自己愿意支付的費用以及需求的服務質(zhì)量選擇服務等級，從而得到自己的用戶類別。
[0010]第三，通過對網(wǎng)絡中業(yè)務情況的分析，得出相應的判斷矩陣，進而利用層次分析法，得出每類業(yè)務在傳輸過程中的權重Pi。
[0011]第四，ISP根據(jù)網(wǎng)絡服務費用和不同類用戶獲得的服務質(zhì)量，制定出各個用戶類的數(shù)據(jù)流在傳輸時的權重I。
[0012]第五，ISP制定鏈路負載臨界值hQ。
[0013]第六，計算第i類用戶的第j類業(yè)務的權重wu。
[0014]第七，網(wǎng)絡投入使用，路由器通過發(fā)送統(tǒng)計數(shù)據(jù)包和接收統(tǒng)計數(shù)據(jù)包來獲得鏈路負載hy并判斷Iii和Iitl的大小關系。[0015]第八，路由器接收到數(shù)據(jù)時，首先選擇最佳路由，并判斷該路由上的鏈路是否負載過重。如果負載過重，則檢測其他路由上的鏈路是否負載較小，如果有，則將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到次佳路由端口 ；如果負載較輕，則將該數(shù)據(jù)流加入等待傳輸隊列中，并根據(jù)用戶業(yè)務權重為用戶業(yè)務安排優(yōu)先級。
[0016]與現(xiàn)有技術相比，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，統(tǒng)籌考慮用戶需求和業(yè)務需求兩方面因素。根據(jù)網(wǎng)絡中各種業(yè)務的效用函數(shù)，分析出帶寬對各種業(yè)務效用的影響，從而為各種業(yè)務分配權重。根據(jù)Internet提供商制定的收費策略，得到各類用戶在分配帶寬時的權重。利用層次分析法，將業(yè)務權重和用戶權重統(tǒng)一成特定用戶特定業(yè)務的權重，作為網(wǎng)絡帶寬分配時的依據(jù)。為了能更好提供服務質(zhì)量，該算法對網(wǎng)絡負載均衡問題也做了一些研究，以便減小因網(wǎng)絡負載不均對服務質(zhì)量造成的影響。在網(wǎng)絡負載均衡問題上，本發(fā)明提出了負載臨界值的概念，通過比較鏈路負載與負載臨界值的關系，判斷鏈路是否負載過重，進而判斷是否需要對網(wǎng)絡負載進行均衡。為了驗證層次化帶寬分配算法的有效性，本發(fā)明通過理論分析證明了層次化帶寬分配算法能夠使網(wǎng)絡資源有效利用，達到網(wǎng)絡效用最大化。層次化帶寬分配算法對不同用戶不同業(yè)務服務質(zhì)量的保證有很好的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖I為ISP和用戶的關系；
[0018]圖2為實例網(wǎng)絡拓撲結構；
[0019]圖3為層次化網(wǎng)絡帶寬分配的結構；
[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為實例網(wǎng)絡拓撲結構；
[0022]圖6為獲得鏈路負載的過程。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步詳細地說明。
[0024]模型的建立
[0025]網(wǎng)絡中有各種各樣的業(yè)務流，不同的業(yè)務流對QoS有不同的要求，表I中就列出了一些不同業(yè)務流的QoS要求。
[0026]表I新一代網(wǎng)絡上一些主要業(yè)務的業(yè)務特征及其QoS需求
[0027]
【權利要求】
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，路由器通過相互之間發(fā)送信息，獲得網(wǎng)絡的拓撲結構，從而獲得網(wǎng)絡的路由矩陣； 第二，ISP制定幾個不同等級的網(wǎng)絡服務費用，用戶根據(jù)自己愿意支付的費用以及需求的服務質(zhì)量選擇服務等級，從而得到自己的用戶類別； 第三，通過對網(wǎng)絡中業(yè)務情況的分析，得出相應的判斷矩陣，進而利用層次分析法，得出每類業(yè)務在傳輸過程中的權重Pi ； 第四，ISP根據(jù)網(wǎng)絡服務費用和不同類用戶獲得的服務質(zhì)量，制定出各個用戶類的數(shù)據(jù)流在傳輸時的權重qi ; 第五，ISP制定鏈路負載臨界值Iitl ； 第六，計算第i類用戶的第j類業(yè)務的權重Wij ； 第七，網(wǎng)絡投入使用，路由器通過發(fā)送統(tǒng)計數(shù)據(jù)包和接收統(tǒng)計數(shù)據(jù)包來獲得鏈路負載hp并判斷Iii和Iitl的大小關系； 第八，路由器接收到數(shù)據(jù)時，首先選擇最佳路由，并判斷該路由上的鏈路是否負載過重；如果負載過重，則檢測其他路由上的鏈路是否負載較小，如果有，則將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到次佳路由端口 ；如果負載較輕，則將該數(shù)據(jù)流加入等待傳輸隊列中，并根據(jù)用戶業(yè)務權重為用戶業(yè)務安排優(yōu)先級。
【文檔編號】H04L12/927GK103841053SQ201410066397
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年2月24日 優(yōu)先權日:2014年2月24日
【發(fā)明者】都文和, 姚志強, 房漢雄, 王艷春 申請人:齊齊哈爾大學