一種計算機網(wǎng)絡(luò)可用帶寬測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)性能測量領(lǐng)域,特別涉及一種計算機網(wǎng)絡(luò)可用帶寬測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 計算機網(wǎng)絡(luò)中端對端可用帶寬是評估網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的一個非常重要的指標,許多網(wǎng)絡(luò) 功能(如擁塞控制,負載均衡,路徑選擇等)都需要用到它;同時,許多領(lǐng)域(如傳輸協(xié)議設(shè) 計,網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控,覆蓋路由設(shè)備等)也包括了可用帶寬測量。
[0003] 用于衡量可用帶寬測量方法性能的標準主要包括:
[0004] 1)測量準確度;
[0005] 2)探測所產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)負擔(dān)大小;
[0006] 3)匯聚產(chǎn)生探測結(jié)果所需時間。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)中的可用帶寬測量方法有多種,如Pathload,PTR/IGI,Spruce等,這些 方法都在以上一點或多點上存在不足,亟待提高與改進。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的可用帶寬測量方法所存在的不足,從而提供 一種測量精度高、用時短的可用帶寬測量方法。
[0009] 為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供了一種計算機網(wǎng)絡(luò)可用帶寬測量方法,包括:
[0010] 步驟1)、從發(fā)送端向接收端發(fā)送一個探測流,該探測流在傳輸過程中所生成的探 測數(shù)據(jù)形成探測數(shù)據(jù)集;
[0011] 步驟2)、根據(jù)步驟1)所得到的探測數(shù)據(jù)集以及發(fā)送端到接收端的結(jié)點間總?cè)萘?估算出從發(fā)送端到接收端的可用帶寬大??;其中,所述結(jié)點間總?cè)萘糠从沉税l(fā)送端與接收 端間的數(shù)據(jù)鏈路能給傳送于其上的流所提供的最大傳輸速率;
[0012] 步驟3)、以步驟2)得到的可用帶寬的估算值為發(fā)送速率由發(fā)送端向接收端再次 發(fā)送一個探測流,并由該探測流在傳輸過程中所生成的探測數(shù)據(jù)形成另一探測數(shù)據(jù)集;
[0013] 步驟4)、根據(jù)步驟3)所得到的探測數(shù)據(jù)集判斷當(dāng)前發(fā)送速率與當(dāng)前時刻可用帶 寬的大小關(guān)系并調(diào)整發(fā)送速率;
[0014] 步驟5)、重復(fù)執(zhí)行步驟4),直至探測數(shù)據(jù)集表明當(dāng)前發(fā)送速率等于當(dāng)前時刻的可 用帶寬;
[0015] 步驟6)、根據(jù)步驟5)所得到的發(fā)送速率獲得可用帶寬測量值。
[0016] 上述技術(shù)方案中,在所述的步驟1)中,所述探測流的發(fā)送速率需符合JQR狀態(tài), 即:
[0017] 當(dāng)數(shù)據(jù)包P2產(chǎn)生并處于準備發(fā)送狀態(tài)下時,滿足Q/C+tp+v?!?ts/C < ts ;
[0018] 其中,C為發(fā)送端S到接收端R的結(jié)點間總?cè)萘?;Q為在數(shù)據(jù)包Pl準備發(fā)送時的等 待隊列大小,所述數(shù)據(jù)包Pl為在數(shù)據(jù)包P2之前的相鄰數(shù)據(jù)包;Q/C為傳送等待隊列中已有 數(shù)據(jù)包所需的最短時間;t P為理論上數(shù)據(jù)包在數(shù)據(jù)鏈路中傳輸所需時間;V。為競爭流產(chǎn)生 速率;ts為探測流中數(shù)據(jù)包Pl與數(shù)據(jù)包P2的輸出時間間隔,所述輸出時間間隔為探測流中 的各個數(shù)據(jù)包在發(fā)送端生成并傳輸出去時的原始時間間隔;V?!?ts/C表示了在數(shù)據(jù)包Pl與 數(shù)據(jù)包P2輸出時間間隔內(nèi)所產(chǎn)生的競爭流傳送時所需時間。
[0019] 上述技術(shù)方案中,探測流在傳輸過程中所形成的探測數(shù)據(jù)集至少包括:相鄰數(shù)據(jù) 包之間的輸出時間間隔t S、相鄰數(shù)據(jù)包之間的輸入時間間隔tK ;數(shù)據(jù)包所需傳輸時間tp ;傳 輸后包間隔增加的包的初始間隔4、傳輸后包間隔不變的包的初始間隔€、傳輸后包間隔 減少的包的初始間隔G ;傳輸后包間隔增加的包的數(shù)目L、傳輸后包間隔不變的包的數(shù)目M、 傳輸后包間隔減少的包的數(shù)目N ;輸入時間間隔tK中比輸出時間間隔ts大的值4。
[0020] 上述技術(shù)方案中,所述步驟2)包括:
[0021] 步驟2-1)、根據(jù)探測數(shù)據(jù)集中所包含的數(shù)據(jù)計算出競爭流產(chǎn)生速率;
[0022] 其中,數(shù)據(jù)包Pl與數(shù)據(jù)包P2的輸出時間間隔ts、這兩個數(shù)據(jù)包的輸入時間間隔t K 之間滿足:
[0023]
【主權(quán)項】
1. 一種計算機網(wǎng)絡(luò)可用帶寬測量方法,包括: 步驟1)、從發(fā)送端向接收端發(fā)送一個探測流,該探測流在傳輸過程中所生成的探測數(shù) 據(jù)形成探測數(shù)據(jù)集; 步驟2)、根據(jù)步驟1)所得到的探測數(shù)據(jù)集以及發(fā)送端到接收端的結(jié)點間總?cè)萘抗浪?出從發(fā)送端到接收端的可用帶寬大??;其中,所述結(jié)點間總?cè)萘糠从沉税l(fā)送端與接收端間 的數(shù)據(jù)鏈路能給傳送于其上的流所提供的最大傳輸速率; 步驟3)、以步驟2)得到的可用帶寬的估算值為發(fā)送速率由發(fā)送端向接收端再次發(fā)送 一個探測流,并由該探測流在傳輸過程中所生成的探測數(shù)據(jù)形成另一探測數(shù)據(jù)集; 步驟4)、根據(jù)步驟3)所得到的探測數(shù)據(jù)集判斷當(dāng)前發(fā)送速率與當(dāng)前時刻可用帶寬的 大小關(guān)系并調(diào)整發(fā)送速率; 步驟5)、重復(fù)執(zhí)行步驟4),直至探測數(shù)據(jù)集表明當(dāng)前發(fā)送速率等于當(dāng)前時刻的可用帶 寬; 步驟6)、根據(jù)步驟5)所得到的發(fā)送速率獲得可用帶寬測量值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機網(wǎng)絡(luò)可用帶寬測量方法,其特征在于,在所述的步驟 1)中,所述探測流的發(fā)送速率需符合JQR狀態(tài),即: 當(dāng)數(shù)據(jù)包P2產(chǎn)生并處于準備發(fā)送狀態(tài)下時,滿足Q/C+tP+v。?ts/C<ts ; 其中,C為發(fā)送端S到接收端R的結(jié)點間總?cè)萘?;Q為在數(shù)據(jù)包P1準備發(fā)送時的等待隊 列大小,所述數(shù)據(jù)包P1為在數(shù)據(jù)包P2之前的相鄰數(shù)據(jù)包;Q/C為傳送等待隊列中已有數(shù)據(jù) 包所需的最短時間;tP為理論上數(shù)據(jù)包在數(shù)據(jù)鏈路中傳輸所需時間;V。為競爭流產(chǎn)生速率; ts為探測流中數(shù)據(jù)包P1與數(shù)據(jù)包P2的輸出時間間隔,所述輸出時間間隔為探測流中的各 個數(shù)據(jù)包在發(fā)送端生成并傳輸出去時的原始時間間隔;v,ts/C表示了在數(shù)據(jù)包P1與數(shù)據(jù) 包P2輸出時間間隔內(nèi)所產(chǎn)生的競爭流傳送時所需時間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的計算機網(wǎng)絡(luò)可用帶寬測量方法,其特征在于,探測流在傳輸 過程中所形成的探測數(shù)據(jù)集至少包括:相鄰數(shù)據(jù)包之間的輸出時間間隔ts、相鄰數(shù)據(jù)包之 間的輸入時間間隔tK ;數(shù)據(jù)包所需傳輸時間tP ;傳輸后包間隔增加的包的初始間隔G、傳輸 后包間隔不變的包的初始間隔G、傳輸后包間隔減少的包的初始間隔G;傳輸后包間隔增 加的包的數(shù)目L、傳輸后包間隔不變的包的數(shù)目M、傳輸后包間隔減少的包的數(shù)目N;輸入時 間間隔tK中比輸出時間間隔ts大的值G。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的計算機網(wǎng)絡(luò)可用帶寬測量方法,其特征在于,所述步驟2)包 括: 步驟2-1)、根據(jù)探測數(shù)據(jù)集中所包含的數(shù)據(jù)計算出競爭流產(chǎn)生速率; 其中,數(shù)據(jù)包P1與數(shù)據(jù)包P2的輸出時間間隔ts、這兩個數(shù)據(jù)包的輸入時間間隔&之 間滿足:
其中,tP為數(shù)據(jù)包P1所需傳輸時間,V。為競爭流產(chǎn)生速率,ts為發(fā)送包輸出時間間隔; 進而得到競爭流產(chǎn)生速率:
K為該探測流總發(fā)送探測包的數(shù)目; 步驟2-2)、由已知的發(fā)送端到接收端的結(jié)點間總?cè)萘緾與步驟2-1)計算得到的競爭? 流產(chǎn)生速率V。計算對可用帶寬的估測值A(chǔ): A=C^Vco
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機網(wǎng)絡(luò)可用帶寬測量方法,其特征在于,所述的步驟4) 包括: 步驟4-1)、計算下列兩個指標:
其中,I(x)表示當(dāng)x成立時函數(shù)值為1,反之為0 ;Q為從總共K個數(shù)據(jù)包中抽取出具 有代表性的值的個數(shù);tk為探測流中第k個數(shù)據(jù)包的單向延遲,tk =tKk-tsk,其中的tKk和 tsk分別對應(yīng)接收端與發(fā)送端打在該數(shù)據(jù)包上的時間戳; 步驟4-2)、根據(jù)步驟4-1)計算得到的指標判斷單向延遲的增長趨勢: 當(dāng)SPCT大于第一閾值時判定單向延遲為增長趨勢,小于第二閾值時單向延遲為不增; 當(dāng)SPDT大于第三閾值時判定單向延遲為增長趨勢,小于第四閾值時單向延遲為不增; 通過上述兩個指標共同確定單向延遲是否為增長趨勢; 步驟4-3)、若步驟4-2)的判斷結(jié)果為單向延遲為增長,表明第n個探測流的發(fā)送速率R(n)大于可用帶寬A,則第n+1個流的發(fā)送速率R(n+1)取小于R(n)的值;反之,若單向延 遲為不增,表明發(fā)送速率R(n)不大于可用帶寬A,則第n+1個流的發(fā)送速率R(n+1)取大于 R(n)的值; 步驟4-4)、根據(jù)步驟4-3)的結(jié)果改變數(shù)據(jù)包輸出間隔時間ts以調(diào)節(jié)發(fā)送速率R。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的計算機網(wǎng)絡(luò)可用帶寬測量方法,其特征在于,采用自適應(yīng)的 逼近方法調(diào)節(jié)發(fā)送速率R,包括:發(fā)送端到接收端的結(jié)點間總?cè)萘緾,設(shè)定值速率調(diào)整值R_ gap=C/100,若單向延遲為增長,則使R(n+1) =R(n)-R_gap;反之,若單向延遲不增,則使 R(n+1) =R(n) +R_gap。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的計算機網(wǎng)絡(luò)可用帶寬測量方法,其特征在于,采用自適應(yīng) 的逼近方法調(diào)節(jié)發(fā)送速率R,包括:對于給出的可用帶寬可能值范圍(Rmin,R_),若R(n) <A,則?。篟(n+1) = (R(n)+Rmax)/2,Rmin =R(n);反之,若R(n) >A,則?。篟(n+1)= (R(n)+Rmin)/2,Rmax =R(n) 〇
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的計算機網(wǎng)絡(luò)可用帶寬測量方法,其特征在于,在所述步驟 6)中,在根據(jù)發(fā)送速率R獲得可用帶寬測量值時,首先找到單向延遲變化拐點的前后兩 次發(fā)送速率分別為R(Y-l)與R(Y),然后由此確定可用帶寬A的值落在(R(Y-1),R(Y))或 (R(Y),R(Y-1))中;其中,所述單向延遲變化拐點包括:對于相鄰兩次探測流所得數(shù)據(jù)集, 若前一次表示OWD為不增后一次表示OWD增,或者前一次表示OWD增而后一次表示OWD不 增,則存在所述單向延遲變化拐點。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的計算機網(wǎng)絡(luò)可用帶寬測量方法,其特征在于,在所述步驟6) 中,在根據(jù)發(fā)送速率R獲得可用帶寬測量值時,每次測試后會得到更新的Rmin和Rmax,當(dāng) Rmin和Rmax之差小于某個設(shè)定值時測量停止,此時取最后一次測量結(jié)束后的Rmax與Rmin 值作為可用帶寬可能值范圍。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種計算機網(wǎng)絡(luò)可用帶寬測量方法,包括:從發(fā)送端向接收端發(fā)送一個探測流,該探測流在傳輸過程中所生成的探測數(shù)據(jù)形成探測數(shù)據(jù)集;根據(jù)探測數(shù)據(jù)集以及發(fā)送端到接收端的結(jié)點間總?cè)萘抗浪愠鰪陌l(fā)送端到接收端的可用帶寬大??;以可用帶寬的估算值為發(fā)送速率由發(fā)送端向接收端再次發(fā)送一個探測流,并由該探測流在傳輸過程中所生成的探測數(shù)據(jù)形成另一探測數(shù)據(jù)集;根據(jù)探測數(shù)據(jù)集判斷當(dāng)前發(fā)送速率與當(dāng)前時刻可用帶寬的大小關(guān)系并調(diào)整發(fā)送速率;重復(fù)執(zhí)行前一步驟,直至探測數(shù)據(jù)集表明當(dāng)前發(fā)送速率等于當(dāng)前時刻的可用帶寬;根據(jù)發(fā)送速率獲得可用帶寬測量值。
【IPC分類】H04L12-26
【公開號】CN104579812
【申請?zhí)枴緾N201310520927
【發(fā)明人】王勁林, 呂陽, 尤佳莉
【申請人】中國科學(xué)院聲學(xué)研究所
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月29日