一種終端接入網(wǎng)的流量調(diào)度方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例提供了一種終端接入網(wǎng)的流量調(diào)度方法及系統(tǒng)，適用于網(wǎng)絡控制器，方法包括：獲取輸入隊列的第一積壓信息和輸出隊列的第二積壓信息；獲取預先構建的第一虛擬隊列在目標時刻的超額成本積壓信息，并獲取預先構建的第二虛擬隊列在目標時刻的超時積壓信息；基于第一積壓信息、第二積壓信息、超額成本積壓信息和超時積壓信息，利用預先構建的李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)求解流量調(diào)度策略；基于流量調(diào)度策略，將輸入隊列中緩存的滿足數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量的數(shù)據(jù)包通過待調(diào)用信道傳輸至輸出隊列。應用本發(fā)明實施例，使得在使用混合通信網(wǎng)絡作為接入網(wǎng)時，保證了流量調(diào)度系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并降低了數(shù)據(jù)傳輸成本。
【專利說明】
-種終端接入網(wǎng)的流量調(diào)度方法及系統(tǒng)
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及通信技術領域，特別是設及一種終端接入網(wǎng)的流量調(diào)度方法及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，終端僅接入專用通信網(wǎng)絡已無法滿足智能電網(wǎng)的通信需 求，致使將專用通信網(wǎng)絡與公共通信網(wǎng)絡進行混合使用，例如:混合地將電力線通信網(wǎng)絡、 公共無線網(wǎng)絡和公共有線網(wǎng)絡用于傳輸終端所發(fā)送的業(yè)務數(shù)據(jù)，但由于混合通信網(wǎng)絡中網(wǎng) 絡的差異性，且缺乏對應于混合接入網(wǎng)的基于成本優(yōu)化的流量調(diào)度機制，造成了傳輸成本 疊加的問題。而現(xiàn)有的公共無線網(wǎng)絡和公共有線網(wǎng)絡中基于成本優(yōu)化的流量調(diào)度機制并不 適用于混合通信網(wǎng)絡，使得混合接入網(wǎng)技術的傳輸成本較高。
[0003] 其中，混合通信網(wǎng)絡中網(wǎng)絡的差異性體現(xiàn)在：電力線通信網(wǎng)絡屬于專用通信網(wǎng)絡， 傳輸速率低，傳輸時延較大，但傳輸成本低;公共無線網(wǎng)絡傳輸速率高，且傳輸時延較小;公 共有線網(wǎng)絡傳輸速率相對于公共無線網(wǎng)絡高，且傳輸時延較小;但是公共有線網(wǎng)絡和公共 無線網(wǎng)絡需要向電信公司繳納相應的租賃費用，傳輸成本較高。
[0004] 因此，亟需提供一種終端接入網(wǎng)的流量調(diào)度方案，W在使用混合通信網(wǎng)絡作為接 入網(wǎng)時，在保證流量調(diào)度系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時，降低數(shù)據(jù)傳輸成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實施例的目的在于提供一種終端接入網(wǎng)的流量調(diào)度方法及系統(tǒng)，W在使用 混合通信網(wǎng)絡作為接入網(wǎng)時，在保證流量調(diào)度系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時，降低傳輸數(shù)據(jù)的經(jīng)濟成 本。具體技術方案如下：
[0006] 第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種終端接入網(wǎng)的流量調(diào)度方法，適用于網(wǎng)絡控 制器，所述方法可W包括：
[0007] 獲取輸入隊列的第一積壓信息和輸出隊列的第二積壓信息，其中，所述第一積壓 信息用于表征目標時刻輸入隊列中緩存的數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)量，所述第二積壓信息用于表征目 標時刻輸出隊列中緩存的數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)量;其中，所述輸入隊列用于緩存終端所發(fā)送的數(shù) 據(jù)包，所述輸出隊列與輸出網(wǎng)絡一一對應連接;其中，輸出網(wǎng)絡中至少包括兩種輸出網(wǎng)絡； [000引獲取預先構建的第一虛擬隊列在目標時刻的超額成本積壓信息，并獲取預先構建 的第二虛擬隊列在目標時刻的超時積壓信息，其中，所述超額成本積壓信息用于表征所述 目標時刻前調(diào)度數(shù)據(jù)包超過預設調(diào)度成本的超額成本總和，所述超時積壓信息用于表征所 述目標時刻前調(diào)度數(shù)據(jù)包超過預設延時的超時總和；
[0009] 基于所述第一積壓信息、第二積壓信息、超額成本積壓信息和超時積壓信息，利用 預先構建的李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)求解流量調(diào)度策略，W從多個信道中確定關于所述輸 入隊列的待調(diào)用信道和該待調(diào)用信道所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量，其中，所述多個信道為連接 所述輸入隊列和所述輸出隊列的數(shù)據(jù)傳輸通道；
[0010] 基于所述流量調(diào)度策略，將所述輸入隊列中緩存的滿足所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量的數(shù)據(jù)包 通過所述待調(diào)用信道傳輸至輸出隊列。
[0011] 優(yōu)選地，在獲取輸入隊列的第一積壓信息之前，所述方法還可W包括:確定終端所 發(fā)送的數(shù)據(jù)包的通信質(zhì)量指標，其中，所述通信質(zhì)量指標包括時延要求、傳輸速率要求和可 靠性要求中的一項或多項;根據(jù)終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包的通信質(zhì)量指標確定相應數(shù)據(jù)包所對 應的優(yōu)先級；
[0012] 根據(jù)所述相應數(shù)據(jù)包所對應的優(yōu)先級和預設映射表，將所述終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包 緩存至對應的輸入隊列中，其中，所述預設映射表記錄有終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級與 輸入隊列的對應關系，其中，所述優(yōu)先級與所述輸入隊列具有唯一對應性。
[0013] 優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明實施例提供的終端接入網(wǎng)的流量調(diào)度方法，在所述基于所述 流量調(diào)度策略，將輸入隊列中緩存的滿足所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量的數(shù)據(jù)包通過所述待調(diào)用信道傳 輸至輸出隊列后，還可W包括:更新輸出隊列的第二積壓信息，W得到更新后的第二積壓信 息;基于更新后的第二積壓信息，調(diào)整輸出隊列的服務速率，其中，所述服務速率為緩存在 輸出隊列中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移至輸出網(wǎng)絡的速率。
[0014] 優(yōu)選地，在獲取輸入隊列的第一積壓信息之前，所述方法還包括:利用預設的第一 積壓信息函數(shù)、第二積壓信息函數(shù)、超額成本積壓信息函數(shù)和超時積壓信息函數(shù)作為自變 量，預先構建李雅普諾夫函數(shù);基于李雅普諾夫函數(shù)，構建李雅普諾夫漂移函數(shù);基于李雅 普諾夫漂移函數(shù)和成本罰函數(shù)，構建李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)。
[0015] 優(yōu)選地，所述基于李雅普諾夫漂移函數(shù)和成本罰函數(shù)，構建李雅普諾夫漂移加罰 函數(shù)，包括:獲取各個信道在目標時刻的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量，其中，所述各個信道為連接所述輸入 隊列和所述輸出隊列的數(shù)據(jù)傳輸通道;基于各個信道在目標時刻的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量，構建第一 積壓信息函數(shù)所對應的第一積壓信息動態(tài)演進模型，及構建第二積壓信息函數(shù)所對應的第 二積壓信息動態(tài)演進模型；
[0016] 基于預設調(diào)度成本，構建超額成本積壓信息函數(shù)所對應的超額成本積壓信息動態(tài) 演進模型，并基于預設延時，構建超時積壓信息函數(shù)所對應的超時積壓信息函數(shù)動態(tài)演進 模型;基于第一積壓信息動態(tài)演進模型、第二積壓信息動態(tài)演進模型、超額成本積壓信息動 態(tài)演進模型、超時積壓信息動態(tài)演進模型和成本罰函數(shù)，構建李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)。
[0017] 優(yōu)選地，所述李雅普諾夫函數(shù)為：
[001 引
[0019] 其中，所述0(〇 = (9(*)，口(〇,2(*)，化〇)，其中1^0(〇)為在調(diào)度時刻*的李雅 普諾夫函數(shù)，所述Q(t)為第一積壓信息函數(shù)，所述P(t)為第二積壓信息函數(shù)，所述Z(t)為超 額成本積壓信息函數(shù)，所述H(t)為超時積壓信息函數(shù)，所述a、e、丫和S為預設常數(shù)。
[0020] 優(yōu)洗化，所冰李雅普巧夫漂務巧敬為：
[0021]
[0022] 其中，所述A(0(t))為t時隙內(nèi)的李雅普諾夫漂移函數(shù)，所述L(0(t+1))為在調(diào) 度時刻(t+1)的李雅普諾夫函數(shù)，L( 0 (t))為在調(diào)度時刻t的李雅普諾夫函數(shù)，所述0 O = (9(〇少(〇,2(〇記(〇)，所述9(〇為第一積壓信息函數(shù)，所述？(〇為第二積壓信息函數(shù)， 所述Z(t)為超額成本積壓信息函數(shù)，所述H(t)為超時積壓信息函數(shù)。
[0023] 優(yōu)選地，所述的李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)為：
[0024]
[002引其中，所述VE(y(t)| 0(t))為成本罰函數(shù)，其中V為預設控制常數(shù)，且V>0,所述B 為邊界值，所述y(t)為在t時隙內(nèi)的成本函數(shù)，所述a(t)為在t時隙內(nèi)數(shù)據(jù)到達輸入隊列的 數(shù)據(jù)到達率，所述u(t)為在t時隙內(nèi)信道的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移率，所述b(t)為在t時隙內(nèi)輸出隊列的 數(shù)據(jù)輸出速率，所述；為預設調(diào)度成本，所述Wx(t)為數(shù)據(jù)包X的總排隊延時，所述d為預設延 時。
[0026] 第二方面，本發(fā)明實施例提供了一種終端接入網(wǎng)的流量調(diào)度系統(tǒng)，適用于網(wǎng)絡控 制器，所述系統(tǒng)可W包括:第一獲取單元、第二獲取單元、流量調(diào)度策略求解單元和調(diào)度單 元；
[0027] 所述第一獲取單元，用于獲取輸入隊列的第一積壓信息和輸出隊列的第二積壓信 息，其中，所述第一積壓信息用于表征目標時刻輸入隊列中緩存的數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)量，所述第 二積壓信息用于表征目標時刻輸出隊列中緩存的數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)量;其中，所述輸入隊列用 于緩存終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包，所述輸出隊列與輸出網(wǎng)絡一一對應連接;其中，輸出網(wǎng)絡中至 少包括兩種輸出網(wǎng)絡；
[0028] 所述第二獲取單元，用于獲取預先構建的第一虛擬隊列在目標時刻的超額成本積 壓信息，并獲取預先構建的第二虛擬隊列在目標時刻的超時積壓信息，其中，所述超額成本 積壓信息用于表征所述目標時刻前調(diào)度數(shù)據(jù)包超過預設調(diào)度成本的超額成本總和，所述超 時積壓信息用于表征所述目標時刻前調(diào)度數(shù)據(jù)包超過預設延時的超時總和；
[0029] 所述流量調(diào)度策略求解單元，用于基于所述第一積壓信息、第二積壓信息、超額成 本積壓信息和超時積壓信息，利用預先構建的李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)求解流量調(diào)度策 略，W從多個信道中確定關于所述輸入隊列的待調(diào)用信道和該待調(diào)用信道所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù) 轉(zhuǎn)移量，其中，所述多個信道為連接所述輸入隊列和所述輸出隊列的數(shù)據(jù)傳輸通道；
[0030] 所述調(diào)度單元，用于基于所述流量調(diào)度策略，將所述輸入隊列中緩存的滿足所述 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量的數(shù)據(jù)包通過所述待調(diào)用信道傳輸至輸出隊列。
[0031] 優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還可W包括:通信質(zhì)量指標確定單元、優(yōu)先級確定單元和發(fā)送單 元；
[0032] 所述通信質(zhì)量指標確定單元，用于確定終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包的通信質(zhì)量指標，其 中，所述通信質(zhì)量指標包括時延要求、傳輸速率要求和可靠性要求中的一項或多項;所述優(yōu) 先級確定單元，用于根據(jù)終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包的通信質(zhì)量指標確定相應數(shù)據(jù)包所對應的優(yōu) 先級；
[0033] 所述發(fā)送單元，用于根據(jù)所述相應數(shù)據(jù)包所對應的優(yōu)先級和預設映射表，將所述 終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包緩存至對應的輸入隊列中，其中，所述預設映射表記錄有終端所發(fā)送 的數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級與輸入隊列的對應關系，其中，所述優(yōu)先級與所述輸入隊列具有唯一對 應性。
[0034] 優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還可W包括:第二積壓信息更新單元和服務速率調(diào)整單元；
[0035] 所述第二積壓信息更新單元，用于在基于所述流量調(diào)度策略，將輸入隊列中緩存 的滿足所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量的數(shù)據(jù)包通過所述待調(diào)用信道傳輸至輸出隊列后，更新輸出隊列的 第二積壓信息，W得到更新后的第二積壓信息；
[0036] 所述服務速率調(diào)整單元，用于基于更新后的第二積壓信息，調(diào)整輸出隊列的服務 速率，其中，所述服務速率為緩存在輸出隊列中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移至輸出網(wǎng)絡的速率。
[0037] 優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還可W包括:李雅普諾夫函數(shù)構建單元、李雅普諾夫漂移函數(shù)構 建單元和李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)構建單元；
[0038] 所述李雅普諾夫函數(shù)構建單元，用于利用預設的第一積壓信息函數(shù)、第二積壓信 息函數(shù)、超額成本積壓信息函數(shù)和超時積壓信息函數(shù)作為自變量，預先構建李雅普諾夫函 數(shù);所述李雅普諾夫漂移函數(shù)構建單元，用于基于李雅普諾夫函數(shù)，構建李雅普諾夫漂移函 數(shù);所述李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)構建單元，用于基于李雅普諾夫漂移函數(shù)和成本罰函數(shù)， 構建李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)。
[0039] 優(yōu)選地，所述李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)構建單元，可W包括:獲取子單元、第一動 態(tài)演進模型構建子單元、第二動態(tài)演進模型構建子單元和李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)構建子 單元；
[0040] 所述獲取子單元，用于獲取各個信道在目標時刻的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量，其中，所述各個信 道為連接所述輸入隊列和所述輸出隊列的數(shù)據(jù)傳輸信道；
[0041] 所述第一動態(tài)演進模型構建子單元，用于基于各個信道在目標時刻的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移 量，構建第一積壓信息函數(shù)所對應的第一積壓信息動態(tài)演進模型，及構建第二積壓信息函 數(shù)所對應的第二積壓信息動態(tài)演進模型；
[0042] 所述第二動態(tài)演進模型構建子單元，用于基于預設調(diào)度成本，構建超額成本積壓 信息函數(shù)所對應的超額成本積壓信息動態(tài)演進模型，并基于預設延時，構建超時積壓信息 函數(shù)所對應的超時積壓信息函數(shù)動態(tài)演進模型；
[0043] 所述李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)構建子單元，用于基于第一積壓信息動態(tài)演進模 型、第二積壓信息動態(tài)演進模型、超額成本積壓信息動態(tài)演進模型、超時積壓信息動態(tài)演進 模型和成本罰函數(shù)，構建李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)。
[0044] 優(yōu)選地，所述李雅普諾夫函數(shù)構建單元所構建的李雅普諾夫函數(shù)為：
[0045]
[0046] 其中，所述0(〇 = (9(*)，口(〇,2(*)，化〇)，其中1^0(〇)為在調(diào)度時刻*的李雅 普諾夫函數(shù)，所述Q(t)為第一積壓信息函數(shù)，所述P(t)為第二積壓信息函數(shù)，所述Z(t)為超 額成本積壓信息函數(shù)，所述H(t)為超時積壓信息函數(shù)，所述a、e、丫和S為預設常數(shù)。
[0047] /HtM去她醉冰本視並埋擊禪臨品激rKi法巧^目PKi建的李雅普諾夫漂移函數(shù)為.
[004引
[0049] 其中，所述A(0(t))為時隙t內(nèi)的李雅普諾夫漂移函數(shù)，所述L(0(t+1))為在調(diào) 度時刻(t+1)的李雅普諾夫函數(shù)，L(0(t))為在調(diào)度時刻t的李雅普諾夫函數(shù)，所述0(t) = (9(〇少(〇,2(〇記(〇)，所述9(〇為第一積壓信息函數(shù)，所述？(〇為第二積壓信息函數(shù)， 所述Z(t)為超額成本積壓信息函數(shù)，所述H(t)為超時積壓信息函數(shù)。
[0050] 優(yōu)選地，所述李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)構建單元所構建的李雅普諾夫漂移加罰函 數(shù)為：
[0化1 ]
[0052] 其中，所述VE(y(t)| 0(t))為成本罰函數(shù)，其中V為預設控制常數(shù)，且V>0,所述B 為邊界值，所述y(t)為在t時隙內(nèi)的成本函數(shù)，所述a(t)為在t時隙內(nèi)數(shù)據(jù)到達輸入隊列的 數(shù)據(jù)到達率，所述u(t)為在t時隙內(nèi)信道的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移率，所述b(t)為在t時隙內(nèi)輸出隊列的 數(shù)據(jù)輸出速率，所述為預設調(diào)度成本，所述Wx(t)為數(shù)據(jù)包X的總排隊延時，所述d為預設延 時。
[0053] 本發(fā)明實施例提供的終端接入網(wǎng)的流量調(diào)度方法及系統(tǒng)，由預先構建的輸入隊列 緩存終端發(fā)送的數(shù)據(jù)包，預先構建的輸出隊列緩存由信道所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包;預先構建的第 一虛擬隊列緩存調(diào)度數(shù)據(jù)包所超過預設調(diào)度成本的超額成本，預先構建的第二虛擬隊列緩 存調(diào)度數(shù)據(jù)包所超過預設延時的超時時間；網(wǎng)絡控制器通過獲取輸入隊列所對應的第一積 壓信息、輸出隊列所對應的第二積壓信息，第一虛擬隊列所對應的超額成本總和，W及第二 虛擬隊列所對應的超時總和，W此獲取輸入隊列與輸出隊列的數(shù)據(jù)包積壓狀態(tài)，和傳輸數(shù) 據(jù)包所對應的超時狀態(tài)和超額成本狀態(tài);并將運些狀態(tài)所對應的信息代入預先設定的李雅 普諾夫漂移加罰函數(shù)，即使用成本罰函數(shù)作為加罰模型，在保證流量調(diào)度系統(tǒng)的擁塞程度 較低的前提下計算得到最優(yōu)成本的流量調(diào)度策略;其中，該流量調(diào)度策略給出了下一周期 流量調(diào)度所對應的最優(yōu)的傳輸信道，W及該最優(yōu)傳輸信道的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量;另外，由于傳輸信 道與輸出隊列相連，輸出隊列對應特定的輸出網(wǎng)絡，因此可W根據(jù)該流量調(diào)度策略選擇最 優(yōu)的傳輸網(wǎng)絡，使得在保證傳輸系統(tǒng)穩(wěn)定性的條件下，數(shù)據(jù)傳輸成本最低。當然，實施本發(fā) 明的任一產(chǎn)品或方法并不一定需要同時達到W上所述的所有優(yōu)點。
【附圖說明】
[0054] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可W 根據(jù)運些附圖獲得其他的附圖。
[0055] 圖1為本發(fā)明實施例提供的一種終端接入網(wǎng)的流量調(diào)度方法的流程圖；
[0056] 圖2為本發(fā)明實施例提供的一種終端接入網(wǎng)的流量調(diào)度系統(tǒng)的結構示意圖；
[0057] 圖3為本發(fā)明實施例提供的另一種終端接入網(wǎng)的流量調(diào)度系統(tǒng)的結構示意圖；
[005引圖4為本發(fā)明實施例提供的一種終端接入網(wǎng)的流量調(diào)度系統(tǒng)的傳輸成本示意圖；
[0059] 圖5為現(xiàn)有技術中基于李雅普諾夫諾夫調(diào)度策略LSS的終端接入網(wǎng)的流量調(diào)度系 統(tǒng)的傳輸成本示意圖；
[0060] 圖6為現(xiàn)有技術中基于隨機調(diào)度策略RSS的終端接入網(wǎng)的流量調(diào)度系統(tǒng)的傳輸成 本不意圖；
[0061] 圖7為圖4至圖6所設及的S種終端接入網(wǎng)的流量調(diào)度系統(tǒng)的傳輸成本的對比圖；
[0062] 圖8為圖4至圖6所設及的S種終端接入網(wǎng)的流量調(diào)度系統(tǒng)的平均系統(tǒng)時延的對比 圖。
【具體實施方式】
[0063] 下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0064] 為了解決現(xiàn)有技術問題，本發(fā)明實施例提供了一種終端接入網(wǎng)的流量調(diào)度方法及 系統(tǒng)。
[0065] 首先，本發(fā)明實施例提供了一種終端接入網(wǎng)的流量調(diào)度方法，適用于網(wǎng)絡控制器， 如圖1所示，該方法可W包括：
[0066] SlOl:獲取輸入隊列的第一積壓信息和輸出隊列的第二積壓信息，其中，該第一積 壓信息用于表征目標時刻輸入隊列中緩存的數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)量，該第二積壓信息用于表征目 標時刻輸出隊列中緩存的數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)量;其中，該輸入隊列用于緩存終端所發(fā)送的數(shù)據(jù) 包，該輸出隊列與輸出網(wǎng)絡一一對應連接;其中，輸出網(wǎng)絡中至少包括兩種輸出網(wǎng)絡；
[0067] 其中，在使用混合網(wǎng)絡進行通信時，可預先構建輸入隊列和輸出隊列，且將終端發(fā) 送的數(shù)據(jù)包緩存至輸入隊列中，并通過信道將該數(shù)據(jù)包從輸入隊列轉(zhuǎn)移到輸出隊列；另外 輸出隊列與輸出網(wǎng)絡一一對應，并且輸出網(wǎng)絡中至少包括兩種輸出網(wǎng)絡，即至少預先構建 了兩組輸出隊列，也就是說，將數(shù)據(jù)包從輸入隊列轉(zhuǎn)移到輸出隊列的路徑不同會導致所選 擇的輸出網(wǎng)絡不同，而不同的輸出網(wǎng)絡對應不同的傳輸成本，也就是路徑的選擇會影響傳 輸成本。
[0068] 另外，可W通過在目標時刻的輸入隊列中所緩存的數(shù)據(jù)包所對應的數(shù)據(jù)量，獲取 關于輸入隊列的第一積壓信息;且可W通過在目標時刻的各個輸出隊列中所緩存的數(shù)據(jù)包 所對應的數(shù)據(jù)量，獲取關于各個輸出隊列的第二積壓信息;通過獲取得到的第一積壓信息 和第二積壓信息，可W對輸入隊列和輸出隊列擁塞程度進行監(jiān)測，并方便依據(jù)輸入隊列和 輸出隊列的擁塞程度做出流量調(diào)度決策，W保證流量調(diào)度系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其中，數(shù)據(jù)量是指 數(shù)據(jù)存儲單元數(shù)。
[0069] 其中，輸出網(wǎng)絡可包括專用網(wǎng)絡，公共有線網(wǎng)絡和公共無線網(wǎng)絡中的至少兩種，并 且專用網(wǎng)絡可W是電力專用網(wǎng)絡和鐵路專用網(wǎng)路等專用網(wǎng)絡。
[0070] S102:獲取預先構建的第一虛擬隊列在目標時刻的超額成本積壓信息，并獲取預 先構建的第二虛擬隊列在目標時刻的超時積壓信息，其中，該超額成本積壓信息用于表征 該目標時刻前調(diào)度數(shù)據(jù)包超過預設調(diào)度成本的超額成本總和，該超時積壓信息用于表征該 目標時刻前調(diào)度數(shù)據(jù)包超過預設延時的超時總和；
[0071] 其中，預先構建第一虛擬隊列和第二虛擬隊列；將調(diào)度任一數(shù)據(jù)包所花費的調(diào)度 成本超過預設調(diào)度成本的超額成本緩存至第一虛擬隊列中，即第一虛擬隊列用于存儲超額 成本積壓信息，且該超額成本積壓信息可用于表征在目標時刻前調(diào)度數(shù)據(jù)包超過預設調(diào)度 成本的超額成本總和。其中，每個第一虛擬隊列唯一對應一個輸出隊列，且每個輸出隊列與 每個輸出網(wǎng)絡可通過一個通信服務器實現(xiàn)一一對應連接，即當輸出隊列被確定后，則傳輸 網(wǎng)絡被相應的確定，也就可W在目標時刻統(tǒng)計各個第一虛擬隊列的超額成本積壓信息。
[0072] 另外，第二虛擬隊列用于存儲超時積壓信息，即該超時積壓信息可用于表征在目 標時刻調(diào)度前數(shù)據(jù)包超過預設延時的超時總和。其中，每個第二虛擬隊列唯一對應一條傳 輸路徑，且該傳輸路徑用于傳輸數(shù)據(jù)包，其中，傳輸路徑包括：輸入隊列一信道一輸出隊 列一輸出網(wǎng)絡，其中，該多個信道為連接該輸入隊列和該輸出隊列的數(shù)據(jù)傳輸通道;在目標 時刻通過統(tǒng)計傳輸路徑各個部分所產(chǎn)生的延時計算超時積壓信息;使得能夠獲取在調(diào)度過 程中所產(chǎn)生的超額成本總和超時總和，能夠?qū)Τ杀竞脱訒r進行監(jiān)控，W方便下一步的調(diào)度 策略的選擇。
[0073] S103:基于該第一積壓信息、第二積壓信息、超額成本積壓信息和超時積壓信息， 利用預先構建的李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)求解流量調(diào)度策略，W從多個信道中確定關于該 輸入隊列的待調(diào)用信道和該待調(diào)用信道所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量，其中，該多個信道為連接 該輸入隊列和該輸出隊列的數(shù)據(jù)傳輸通道；
[0074] 其中，在獲取第一積壓信息、第二積壓信息、超額成本積壓信息和超時積壓信息 后，將第一積壓信息、第二積壓信息、超額成本積壓信息和超時積壓信息代入預先構建的李 雅普諾夫漂移加罰函數(shù)求解流量調(diào)度策略，即將網(wǎng)絡調(diào)度問題轉(zhuǎn)換為求解李雅普諾夫漂移 加罰函數(shù)取值最小化問題，W在保證流量調(diào)度穩(wěn)定的前提下使得傳輸成本最少。
[0075] S104:基于所述流量調(diào)度策略，將所述輸入隊列中緩存的滿足所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量的 數(shù)據(jù)包通過所述待調(diào)用信道傳輸至輸出隊列。
[0076] 其中，在獲取流量調(diào)度策略后，可從多個信道中確定待調(diào)用信道和該待調(diào)用信道 所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量;在待調(diào)用信道被確定之后，輸入隊列和輸出隊列被確定;基于該流 量調(diào)度策略，將滿足流量調(diào)度策略的輸入隊列中所緩存的、滿足數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量的數(shù)據(jù)包通過 該待調(diào)用信道傳輸至對應的輸出隊列。其中，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量是指通過待調(diào)用信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù) 存儲單元數(shù)。
[0077] 本發(fā)明實施例中，由預先構建的輸入隊列緩存終端發(fā)送的數(shù)據(jù)包，預先構建的輸 出隊列緩存由信道所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包;預先構建的第一虛擬隊列緩存調(diào)度數(shù)據(jù)包所超過預設 調(diào)度成本的超額成本，預先構建的第二虛擬隊列緩存調(diào)度數(shù)據(jù)包所超過預設延時的超時時 間；網(wǎng)絡控制器通過獲取輸入隊列所對應的第一積壓信息、輸出隊列所對應的第二積壓信 息，第一虛擬隊列所對應的超額成本總和，W及第二虛擬隊列所對應的超時總和，W此獲取 輸入隊列與輸出隊列的數(shù)據(jù)包積壓狀態(tài)，和傳輸數(shù)據(jù)包所對應的超時狀態(tài)和超額成本狀 態(tài);并將運些狀態(tài)所對應的信息代入預先設定的李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)，即使用成本罰 函數(shù)作為加罰模型，在保證流量調(diào)度系統(tǒng)的擁塞程度較低的前提下計算得到最優(yōu)成本的流 量調(diào)度策略;其中，該流量調(diào)度策略給出了下一周期流量調(diào)度所對應的最優(yōu)的傳輸信道，W 及該最優(yōu)傳輸信道的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量;另外，由于傳輸信道與輸出隊列相連，輸出隊列對應特定 的輸出網(wǎng)絡，因此可W根據(jù)該流量調(diào)度策略選擇最優(yōu)的傳輸網(wǎng)絡，使得在保證傳輸系統(tǒng)穩(wěn) 定性的條件下，數(shù)據(jù)傳輸成本最低。
[0078] 更進一步地，在獲取輸入隊列的第一積壓信息之前，該方法還可W包括：
[0079] 確定終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包的通信質(zhì)量指標，其中，該通信質(zhì)量指標包括時延要求、 傳輸速率要求和可靠性要求中的一項或多項;根據(jù)終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包的通信質(zhì)量指標確 定相應數(shù)據(jù)包所對應的優(yōu)先級;根據(jù)該相應數(shù)據(jù)包所對應的優(yōu)先級和預設映射表，將該終 端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包緩存至對應的輸入隊列中，其中，該預設映射表記錄有終端所發(fā)送的數(shù) 據(jù)包的優(yōu)先級與輸入隊列的對應關系，其中，該優(yōu)先級與該輸入隊列具有唯一對應性。
[0080]可W理解的是，在該種實現(xiàn)方式中，可根據(jù)終端中所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的時延要求、 傳輸速率要求和可靠性要求中的一項或多項通信質(zhì)量指標，確定數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級，并可將 該優(yōu)先級標識到該數(shù)據(jù)包上;根據(jù)預設映射表所提供的對應關系，將具有相應優(yōu)先級的數(shù) 據(jù)包緩存至對應的輸入隊列中，其中，每種優(yōu)先級只能唯一對應一個輸入隊列。
[0081 ]值得強調(diào)的是，將優(yōu)先級標識到數(shù)據(jù)包上為現(xiàn)有技術，在此不作詳述。另外，在此 僅考慮數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級，和每個優(yōu)先級數(shù)據(jù)包的平均尺寸，并不考慮每個數(shù)據(jù)包的具體尺 寸，具有較強的通用性和擴展性。
[0082] 更進一步地，根據(jù)本發(fā)明實施例提供的終端接入網(wǎng)的流量調(diào)度方法，在該基于該 流量調(diào)度策略，將輸入隊列中緩存的滿足該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量的數(shù)據(jù)包通過該待調(diào)用信道傳輸至 輸出隊列后，還可W包括：
[0083] 更新輸出隊列的第二積壓信息，W得到更新后的第二積壓信息；基于更新后的第 二積壓信息，調(diào)整輸出隊列的服務速率，其中，該服務速率為緩存在輸出隊列中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移 至輸出網(wǎng)絡的速率。
[0084] 可W理解的是，在該種實現(xiàn)方式中，在將數(shù)據(jù)包傳送至輸出隊列后，更新此時輸出 隊列的第二積壓信息，得到更新后的第二積壓信息;并根據(jù)更新后第二積壓信息，調(diào)整服務 速率，其中，該服務速率為緩存在輸出隊列中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移至輸出網(wǎng)絡的速率，且可預先設定 第二積壓信息小于預設的第二積壓信息闊值時，該流量調(diào)度系統(tǒng)中的輸出隊列傳輸穩(wěn)定。
[0085] 其中，服務速率可用b(t)表示，并用max b(t)表示b(t)所能取到的最大值，min b (t)表示b (t)所能取到的最小值，且在調(diào)整b (t)時，應使b (t)的取值在最大值和最小值所確 定的范圍內(nèi)，W保證流量調(diào)度系統(tǒng)的穩(wěn)定性。另外，由于服務速率的增高會造成傳輸成本的 增加，因此網(wǎng)絡控制器需要在服務速率和傳輸成本之間做出權衡，即在滿足流量調(diào)度系統(tǒng) 穩(wěn)定的前提下，將服務速率調(diào)整至最小。
[0086] 更進一步地，獲取輸入隊列的第一積壓信息之前，該方法還可W包括：
[0087] 利用預設的第一積壓信息函數(shù)、第二積壓信息函數(shù)、超額成本積壓信息函數(shù)和超 時積壓信息函數(shù)作為自變量，預先構建李雅普諾夫函數(shù);基于李雅普諾夫函數(shù)，構建李雅普 諾夫漂移函數(shù);基于李雅普諾夫漂移函數(shù)和成本罰函數(shù)，構建李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)。
[0088] 可W理解的是，在該種實現(xiàn)方式中，將預設的第一積壓信息函數(shù)、第二積壓信息函 數(shù)、超額成本積壓信息函數(shù)和超時積壓信息函數(shù)作為自變量，預先構建李雅普諾夫函數(shù)，使 得李雅普諾夫函數(shù)的取值隨著第一積壓信息函數(shù)的取值、第二積壓信息函數(shù)的取值、超額 成本積壓信息函數(shù)的取值和超時積壓信息函數(shù)的取值中一項或者多項而改變;并根據(jù)李雅 普諾夫函數(shù)構建李雅普諾夫漂移函數(shù)，則在該李雅普諾夫漂移函數(shù)取得最小值時，可W保 證輸入隊列、輸出隊列、第一虛擬隊列和第二虛擬隊列在時隙t內(nèi)的加權積壓變化量之和最 低，可保證流量調(diào)度系統(tǒng)的穩(wěn)定性;進而基于李雅普諾夫漂移函數(shù)和成本罰函數(shù)，構建李雅 普諾夫漂移加罰函數(shù)，則在該李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)取得最小值時，可保證流量調(diào)度系 統(tǒng)穩(wěn)定，且使得成本最小，則此時計算得到的流量調(diào)度策略為最優(yōu)流量調(diào)度策略。
[0089] 更進一步地，基于該李雅普諾夫漂移函數(shù)和成本罰函數(shù)，構建李雅普諾夫漂移加 罰函數(shù)，包括：
[0090] 獲取各個信道在目標時刻的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量，其中，該各個信道為連接該輸入隊列和 該輸出隊列的數(shù)據(jù)傳輸信道;基于各個信道在目標時刻的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量，構建第一積壓信息 函數(shù)所對應的第一積壓信息動態(tài)演進模型，及構建第二積壓信息函數(shù)所對應的第二積壓信 息動態(tài)演進模型；
[0091] 基于預設調(diào)度成本，構建超額成本積壓信息函數(shù)所對應的超額成本積壓信息動態(tài) 演進模型，并基于預設延時，構建超時積壓信息函數(shù)所對應的超時積壓信息函數(shù)動態(tài)演進 模型;基于第一積壓信息動態(tài)演進模型、第二積壓信息動態(tài)演進模型、超額成本積壓信息動 態(tài)演進模型、超時積壓信息動態(tài)演進模型和成本罰函數(shù)，構建李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)。
[0092] 可W理解的是，在該種實現(xiàn)方式中，在目標時刻，獲取各個信道的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量，貝U 可根據(jù)該各個信道的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量確定第一積壓信息動態(tài)演進模型和第二積壓信息動態(tài)演 進模型，其中，第一積壓動態(tài)演進模型可根據(jù)輸入隊列的當前隊列的第一積壓信息、數(shù)據(jù)的 輸入速率和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量確定;第二積壓動態(tài)演進模型可根據(jù)輸出隊列的當前隊列的第二積 壓信息、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量和數(shù)據(jù)的輸出速率確定。
[0093] 另外，可根據(jù)預設調(diào)度成本，構建超額成本積壓信息函數(shù)所對應的超額成本積壓 信息動態(tài)演進模型；并可根據(jù)預設延時，構建超時積壓信息函數(shù)所對應的超時積壓信息函 數(shù)動態(tài)演進模型;其中，超額成本積壓信息動態(tài)演進模型可根據(jù)預設調(diào)度成本、本次實際調(diào) 度成本和上一周期流量調(diào)度結束后的超額成本積壓信息確定;超時積壓信息函數(shù)動態(tài)演進 模型可根據(jù)預設延時、本次實際調(diào)度延時和上一周期流量調(diào)度結束后的超時積壓信息確 定。
[0094] 確定第一積壓信息動態(tài)演進模型、第二積壓信息動態(tài)演進模型、超額成本積壓信 息動態(tài)演進模型和超時積壓信息動態(tài)演進模型，可動態(tài)地監(jiān)控第一積壓信息、第二積壓信 息、超額成本積壓信息和超時積壓信息;根據(jù)第一積壓信息動態(tài)演進模型、第二積壓信息動 態(tài)演進模型、超額成本積壓信息動態(tài)演進模型、超時積壓信息動態(tài)演進模型和成本罰函數(shù)， 構建李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)。
[00M]更進一步地，該李雅普諾夫函數(shù)為：
[0096]
[0097] 其中，該0 (t) = (Q(t)，P(t)，Z(t)，H(t))，其中L( 0 (t))為在調(diào)度時刻t的李雅普 諾夫函數(shù)，該Q (t)為第一積壓信息函數(shù)，該P (t)為第二積壓信息函數(shù)，該Z (t)為超額成本積 壓信息函數(shù)，該H(t)為超時積壓信息函數(shù)，該a、e、丫和S為預設參數(shù)，且分別表示輸入隊列 積壓量、輸出隊列積壓量、第一虛擬隊列積壓量和第二虛擬隊列積壓量在李雅普諾夫函數(shù) 中所占的權重。
[0098] 更進一步地，該李雅普諾夫漂移函數(shù)為：
[0099]
[0100] AT，W U、U、Lyy/iiH'j I娘Ln 0。千百1<々八巧:函數(shù)，該L( 0 (t+1))為在調(diào)度時 亥lj(t+l)的李雅普諾夫函數(shù)，L(0(t))為在調(diào)度時刻t的李雅普諾夫函數(shù)，該0(t) = (Q(t)， P(t)，Z(t)，H(t))，該Q(t)為第一積壓信息函數(shù)，該P(t)為第二積壓信息函數(shù)，該Z(t)為超 額成本積壓信息函數(shù)，該H( t)為超時積壓信息函數(shù)。
[0101] 其中，A (0(t))為在調(diào)度時刻（t+1)的李雅普諾夫函數(shù)與在調(diào)度時刻t的李雅普 諾夫函數(shù)之間的差值，即時隙t內(nèi)的李雅普諾夫函數(shù)的變化量。
[0102] 更進一步地，該的李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)為：
[0103]
[0104]其中，該VE(y(t) I 0 (t))為成本罰函數(shù)，其中V為預設控制常數(shù)，且V>0,該B為邊 界值，該y(t)為成本函數(shù)，該a(t)為在t時隙內(nèi)的數(shù)據(jù)包到達輸入隊列的數(shù)據(jù)到達率，該U (t)為在t時隙內(nèi)信道的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移率，該b(t)為在t時隙內(nèi)輸出隊列的數(shù)據(jù)輸出速率，該J為 預設調(diào)度成本，該Wx( t)為數(shù)據(jù)包X的總排隊延時，該d為預設延時。
[0105] 其次，相應于上述方法實施例，本發(fā)明實施例提供了一種終端接入網(wǎng)的流量調(diào)度 系統(tǒng)，適用于網(wǎng)絡控制器，如圖2所示，該系統(tǒng)可W包括:第一獲取單元201、第二獲取單元 202、流量調(diào)度策略求解單元203和調(diào)度單元204;
[0106] 該第一獲取單元201，用于獲取輸入隊列的第一積壓信息和輸出隊列的第二積壓 信息，其中，該第一積壓信息用于表征目標時刻輸入隊列中緩存的數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)量，該第二 積壓信息用于表征目標時刻輸出隊列中緩存的數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)量;其中，該輸入隊列用于緩 存終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包，該輸出隊列與輸出網(wǎng)絡一一對應連接;其中，輸出網(wǎng)絡中至少包括 兩種輸出網(wǎng)絡；
[0107] 該第二獲取單元202,用于獲取預先構建的第一虛擬隊列在目標時刻的超額成本 積壓信息，并獲取預先構建的第二虛擬隊列在目標時刻的超時積壓信息，其中，該超額成本 積壓信息用于表征該目標時刻前調(diào)度數(shù)據(jù)包超過預設調(diào)度成本的超額成本總和，該超時積 壓信息用于表征該目標時刻前調(diào)度數(shù)據(jù)包超過預設延時的超時總和；
[0108] 該流量調(diào)度策略求解單元203,用于基于該第一積壓信息、第二積壓信息、超額成 本積壓信息和超時積壓信息，利用預先構建的李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)求解流量調(diào)度策 略，W從多個信道中確定關于該輸入隊列的待調(diào)用信道和該待調(diào)用信道所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn) 移量，其中，該多個信道為連接該輸入隊列和該輸出隊列的數(shù)據(jù)傳輸通道；
[0109] 該調(diào)度單元204,用于基于該流量調(diào)度策略，將該輸入隊列中緩存的滿足該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 移量的數(shù)據(jù)包通過該待調(diào)用信道傳輸至輸出隊列。
[0110] 下面，結合圖3對本發(fā)明實施例提供的終端接入網(wǎng)的流量調(diào)度系統(tǒng)作進一步說明。
[0111] 圖3示出了本發(fā)明實施例提供的另一種終端接入網(wǎng)的流量調(diào)度系統(tǒng)的結構示意 圖，且該系統(tǒng)至少包括:多條信道、M個輸入隊列、N個輸出隊列和N個輸出網(wǎng)絡。且數(shù)據(jù)包的 傳輸過程為:先對需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包進行優(yōu)先級劃分，其中，每種優(yōu)先級唯一對應一個輸出 隊列;將所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包緩存至對應的輸入隊列中；通過信道傳輸該數(shù)據(jù)包，并進入相應 的輸出隊列，其中，每個輸出隊列唯一對應一種輸出網(wǎng)絡，并且數(shù)據(jù)包從輸入隊列轉(zhuǎn)移至輸 出隊列的轉(zhuǎn)移情況可參見圖3。另外，在圖3所示的結構之外，還包括第一虛擬隊列和第二虛 擬隊列，其所產(chǎn)生的作用具體參見方法實施例，在此不做寶述。
[0112] 需要強調(diào)的是，使用通信服務器接入輸出網(wǎng)絡為現(xiàn)有技術，且可將其替換為具備 相同功能的其他設備，在此不做詳述，并且M和N的取值可由本領域的技術人員根據(jù)具體情 況進行設定。
[0113] 本發(fā)明實施例中，由預先構建的輸入隊列緩存終端發(fā)送的數(shù)據(jù)包，預先構建的輸 出隊列緩存由信道所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包;預先構建的第一虛擬隊列緩存調(diào)度數(shù)據(jù)包所超過預設 調(diào)度成本的超額成本，預先構建的第二虛擬隊列緩存調(diào)度數(shù)據(jù)包所超過預設延時的超時時 間；網(wǎng)絡控制器通過獲取輸入隊列所對應的第一積壓信息、輸出隊列所對應的第二積壓信 息，第一虛擬隊列所對應的超額成本總和，W及第二虛擬隊列所對應的超時總和，W此獲取 輸入隊列與輸出隊列的數(shù)據(jù)積壓狀態(tài)，和傳輸數(shù)據(jù)包所對應的超時狀態(tài)和超額成本狀態(tài)； 并將運些狀態(tài)所對應的信息代入預先設定的李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)，即使用成本罰函數(shù) 作為加罰模型，在保證流量調(diào)度系統(tǒng)的擁塞程度較低的前提下計算得到最優(yōu)成本的流量調(diào) 度策略;其中，該流量調(diào)度策略給出了下一周期流量調(diào)度所對應的最優(yōu)的傳輸信道，W及該 最優(yōu)傳輸信道的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量;另外，由于傳輸信道與輸出隊列相連，輸出隊列對應特定的輸 出網(wǎng)絡，因此可W根據(jù)該流量調(diào)度策略選擇最優(yōu)的傳輸網(wǎng)絡，使得在保證傳輸系統(tǒng)穩(wěn)定性 的條件下，數(shù)據(jù)傳輸成本最低。
[0114] 更進一步地，該系統(tǒng)還可W包括:通信質(zhì)量指標確定單元、優(yōu)先級確定單元和發(fā)送 單元；
[0115] 該通信質(zhì)量指標確定單元，用于確定終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包的通信質(zhì)量指標，其中， 該通信質(zhì)量指標包括時延要求、傳輸速率要求和可靠性要求中的一項或多項；該優(yōu)先級確 定單元，用于根據(jù)終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包的通信質(zhì)量指標確定相應數(shù)據(jù)包所對應的優(yōu)先級；
[0116] 該發(fā)送單元，用于根據(jù)該相應數(shù)據(jù)包所對應的優(yōu)先級和預設映射表，將該終端所 發(fā)送的數(shù)據(jù)包緩存至對應的輸入隊列中，其中，該預設映射表記錄有終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包 的優(yōu)先級與輸入隊列的對應關系，其中，該優(yōu)先級與該輸入隊列具有唯一對應性。
[0117] 更進一步地，該系統(tǒng)還可W包括:第二積壓信息更新單元和服務速率調(diào)整單元；
[0118] 該第二積壓信息更新單元，用于在基于所述流量調(diào)度策略，將輸入隊列中緩存的 滿足該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量的數(shù)據(jù)包通過該待調(diào)用信道傳輸至輸出隊列后，更新輸出隊列的第二積 壓信息，W得到更新后的第二積壓信息;該服務速率調(diào)整單元，用于基于更新后的第二積壓 信息，調(diào)整輸出隊列的服務速率，其中，該服務速率為緩存在輸出隊列中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移至輸出 網(wǎng)絡的速率。
[0119] 下面，結合圖4、圖5和圖6,對本發(fā)明實施例提供的終端接入網(wǎng)的流量調(diào)度系統(tǒng)作 進一步說明。
[0120] 其中，圖4示出了本發(fā)明實施例提供的終端接入網(wǎng)的流量調(diào)度系統(tǒng)的傳輸成本示 意圖；圖5示出了現(xiàn)有技術中基于李雅普諾夫調(diào)度策略LSS的終端接入網(wǎng)的流量調(diào)度系統(tǒng)的 傳輸成本示意圖；圖6為現(xiàn)有技術中基于隨機調(diào)度策略RSS的終端接入網(wǎng)的流量調(diào)度系統(tǒng)的 傳輸成本示意圖。其中，LSSI；Lyapunov-Based Scheduling Strategy,基于李雅普諾夫的策 略），RSS(Random Scheduling Strategy,隨機調(diào)度策略），CDCS(Cost-〇ptimal Distributed Control Strategy,成本最優(yōu)的分布式控制策略）。
[0121] 通過將圖4與圖5、圖6進行比較可知：在數(shù)據(jù)到達輸出網(wǎng)絡的速率增加的情況下， 按照調(diào)度策略LSS計算得到的流量調(diào)度策略進行流量分配，所耗費的傳輸成本較基于RSS策 略所耗費的傳輸成本的變化較為平緩，且基于LSS調(diào)度策略的流量調(diào)度系統(tǒng)的傳輸成本，低 于RSS策略所耗費的傳輸成本。而基于本發(fā)明實施例提供的CDCS調(diào)度策略所耗費的成本，較 基于LSS策略和基于RSS策略所耗費的成本都要低。例如，在優(yōu)先級類1和優(yōu)先級類2的到達 速率均為每時隙45數(shù)據(jù)包時，基于RSS策略的流量調(diào)度系統(tǒng)的傳輸成本在5000元W上，基于 LSS策略的流量調(diào)度系統(tǒng)的傳輸成本在5000元W下，并較為接近5000元;而基于CDCS策略的 流量調(diào)度系統(tǒng)的傳輸成本在5000元W下，并較5000元較遠。
[0122] 也就是說，按照本發(fā)明實施例提供的CDCS調(diào)度策略計算得到的流量調(diào)度策略進行 流量分配，所耗費的傳輸成本較圖5所示的LSS調(diào)度策略所耗費的傳輸成本的變化更為平 緩，并低于圖6所示的RSS調(diào)度策略所耗費的傳輸成本，即CDCS系統(tǒng)為更優(yōu)的流量調(diào)度方案。
[0123] 另外，為了更明顯的展現(xiàn)RSS系統(tǒng)、LSS系統(tǒng)和CDCS系統(tǒng)所分別對應的S種調(diào)度策 略對傳輸成本的影響，設置一個數(shù)據(jù)包W固定速率到達輸出網(wǎng)絡的實驗場景:M=40，A2 = 40，A3 = 4,也就是將優(yōu)先級為1(優(yōu)先級類1)和優(yōu)先級為2(優(yōu)先級類2)的數(shù)據(jù)包到達相應輸 出網(wǎng)絡的速率均設置為每時隙40數(shù)據(jù)包，優(yōu)先級為3(優(yōu)先級類3)的數(shù)據(jù)包到達相應輸出網(wǎng) 絡的速率設置為每時隙4數(shù)據(jù)包。并設置各個優(yōu)先級數(shù)據(jù)包的平均尺寸為：11 = 4,12 = 3,13 =5,也就是將優(yōu)先級為1(優(yōu)先級類1)的數(shù)據(jù)包的平均尺寸設置為每數(shù)據(jù)包4個存儲單元， 優(yōu)先級為2(優(yōu)先級類2)的數(shù)據(jù)包的平均尺寸設置為每數(shù)據(jù)包3個存儲單元，優(yōu)先級為3(優(yōu) 先級類3)的數(shù)據(jù)包的平均尺寸設置為每數(shù)據(jù)包5個存儲單元。在該場景下，優(yōu)先級1和優(yōu)先 級2的數(shù)據(jù)包的到達速率均較高，且此時的網(wǎng)絡負載較大，能更好地對=種調(diào)度機制所產(chǎn)生 的傳輸成本進行比較，如圖7所示，隨著時間的增長，LSS系統(tǒng)和CDCS系統(tǒng)中的傳輸成本平緩 增加，且平均系統(tǒng)經(jīng)濟成本低于RSS系統(tǒng)，并且，CDCS系統(tǒng)的傳輸成本低于LSS的傳輸成本。
[0124] 此外，圖8示出了RSS系統(tǒng)、LSS系統(tǒng)和CDCS系統(tǒng)的平均系統(tǒng)延時情況，且由圖8可 知，在RSS系統(tǒng)中兩種優(yōu)先級的數(shù)據(jù)包所產(chǎn)生的平均系統(tǒng)時延均為最小，而LSS系統(tǒng)中兩種 優(yōu)先級的數(shù)據(jù)包所產(chǎn)生的平均系統(tǒng)時延均為最大，而CDCS系統(tǒng)中兩種優(yōu)先級的數(shù)據(jù)包所產(chǎn) 生的平均系統(tǒng)時延均處于居中位置，因此本領域的技術人員可根據(jù)具體需求選擇相對應的 流量調(diào)度策略。
[0125] 更進一步地，該系統(tǒng)還可W包括:李雅普諾夫函數(shù)構建單元、李雅普諾夫漂移函數(shù) 構建單元和李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)構建單元；
[0126] 該李雅普諾夫函數(shù)構建單元，用于利用預設的第一積壓信息函數(shù)、第二積壓信息 函數(shù)、超額成本積壓信息函數(shù)和超時積壓信息函數(shù)作為自變量，預先構建李雅普諾夫函數(shù)； 該李雅普諾夫漂移函數(shù)構建單元，用于基于李雅普諾夫函數(shù)，構建李雅普諾夫漂移函數(shù);該 李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)構建單元，用于基于李雅普諾夫漂移函數(shù)和成本罰函數(shù)，構建李 雅普諾夫漂移加罰函數(shù)。
[0127] 更進一步地，該李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)構建單元，可W包括:獲取子單元、第一 動態(tài)演進模型構建子單元、第二動態(tài)演進模型構建子單元和李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)構建 子單元；
[0128] 該獲取子單元，用于獲取各個信道在目標時刻的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量，其中，該各個信道為 連接該輸入隊列和該輸出隊列的數(shù)據(jù)包傳輸信道;該第一動態(tài)演進模型構建子單元，用于 基于各個信道在目標時刻的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量，構建第一積壓信息函數(shù)所對應的第一積壓信息動 態(tài)演進模型，及構建第二積壓信息函數(shù)所對應的第二積壓信息動態(tài)演進模型；
[0129] 該第二動態(tài)演進模型構建子單元，用于基于預設調(diào)度成本，構建超額成本積壓信 息函數(shù)所對應的超額成本積壓信息動態(tài)演進模型，并基于預設延時，構建超時積壓信息函 數(shù)所對應的超時積壓信息函數(shù)動態(tài)演進模型；該李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)構建子單元，用 于基于第一積壓信息動態(tài)演進模型、第二積壓信息動態(tài)演進模型、超額成本積壓信息動態(tài) 演進模型、超時積壓信息動態(tài)演進模型和成本罰函數(shù)，構建李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)。
[0130] 更進一步地，該李雅普諾夫函數(shù)構建單元所構建的李雅普諾夫函數(shù)為：
[0131]
[0132] 其中，該0 (t) = (Q(t)，P(t)，Z(t)，H(t))，其中L( 0 (t))為在調(diào)度時刻t的李雅普 諾夫函數(shù)，該Q (t)為第一積壓信息函數(shù)，該P (t)為第二積壓信息函數(shù)，該Z (t)為超額成本積 壓信息函數(shù)，該H(t)為超時積壓信息函數(shù)，該a、e、丫和S為預設常數(shù)。
[0133] 更進一步地，該李雅普諾夫漂移函數(shù)構建單元所構建的李雅普諾夫漂移函數(shù)為：
[0134]
[0135] 其中，該A(0(t))為時隙t內(nèi)的李雅普諾夫漂移函數(shù)，該L(0(t+1))為在調(diào)度時 亥lj(t+l)的李雅普諾夫函數(shù)，L(0(t))為在調(diào)度時刻的李雅普諾夫函數(shù)，該0(t) = (Q(t)，P (t)，Z(t)，H(t))，該Q(t)為第一積壓信息函數(shù)，該P(t)為第二積壓信息函數(shù)，該Z(t)為超額 成本積壓信息函數(shù)，該H( t)為超時積壓信息函數(shù)。
[0136] 更進一步地，該李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)構建單元所構建的李雅普諾夫漂移加罰 函數(shù)為：
[0137]
[013引其中，該VE(y(t) I 0 (t))為成本罰函數(shù)，其中V為預設控制常數(shù)，且V>0,該B為邊 界值，該y(t)為在t時隙內(nèi)的成本函數(shù)，該a(t)為在t時隙內(nèi)數(shù)據(jù)到達輸入隊列的數(shù)據(jù)到達 率，該u(t)為在t時隙內(nèi)信道的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移率，該b(t)為在t時隙內(nèi)輸出隊列的數(shù)據(jù)輸出速率， 該支為預設調(diào)度成本，該Wx(t)為數(shù)據(jù)包X的總排隊延時，該d為預設延時。
[0139] 需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實 體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示運些實體或操作之間存 在任何運種實際的關系或者順序。而且，術語"包括"、"包含"或者其任何其他變體意在涵蓋 非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要 素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為運種過程、方法、物品或者設備 所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句"包括一個……"限定的要素，并不排除在 包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0140] 本說明書中的各個實施例均采用相關的方式描述，各個實施例之間相同相似的部 分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對于系統(tǒng)實 施例而言，由于其基本相似于方法實施例，所W描述的比較簡單，相關之處參見方法實施例 的部分說明即可。
[0141] W上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在 本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發(fā)明的保護范圍 內(nèi)。
【主權項】
1. 一種終端接入網(wǎng)的流量調(diào)度方法，其特征在于，適用于網(wǎng)絡控制器，所述方法包括： 獲取輸入隊列的第一積壓信息和輸出隊列的第二積壓信息，其中，所述第一積壓信息 用于表征目標時刻輸入隊列中緩存的數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)量，所述第二積壓信息用于表征目標時 刻輸出隊列中緩存的數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)量;其中，所述輸入隊列用于緩存終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包， 所述輸出隊列與輸出網(wǎng)絡一一對應連接;其中，輸出網(wǎng)絡中至少包括兩種輸出網(wǎng)絡； 獲取預先構建的第一虛擬隊列在目標時刻的超額成本積壓信息，并獲取預先構建的第 二虛擬隊列在目標時刻的超時積壓信息，其中，所述超額成本積壓信息用于表征所述目標 時刻前調(diào)度數(shù)據(jù)包超過預設調(diào)度成本的超額成本總和，所述超時積壓信息用于表征所述目 標時刻前調(diào)度數(shù)據(jù)包超過預設延時的超時總和； 基于所述第一積壓信息、第二積壓信息、超額成本積壓信息和超時積壓信息，利用預先 構建的李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)求解流量調(diào)度策略，以從多個信道中確定關于所述輸入隊 列的待調(diào)用信道和所述待調(diào)用信道所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量，其中，所述多個信道為連接所 述輸入隊列和所述輸出隊列的數(shù)據(jù)傳輸通道； 基于所述流量調(diào)度策略，將所述輸入隊列中緩存的滿足所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量的數(shù)據(jù)包通過 所述待調(diào)用信道傳輸至輸出隊列。2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在獲取輸入隊列的第一積壓信息之前，所 述方法還包括： 確定終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包的通信質(zhì)量指標，其中，所述通信質(zhì)量指標包括時延要求、傳 輸速率要求和可靠性要求中的一項或多項； 根據(jù)終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包的通信質(zhì)量指標確定相應數(shù)據(jù)包所對應的優(yōu)先級； 根據(jù)所述相應數(shù)據(jù)包所對應的優(yōu)先級和預設映射表，將所述終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包緩存 至對應的輸入隊列中，其中，所述預設映射表記錄有終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級與輸入 隊列的對應關系，其中，所述優(yōu)先級與所述輸入隊列具有唯一對應性。3. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述基于所述流量調(diào)度策略，將輸入隊 列中緩存的滿足所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量的數(shù)據(jù)包通過所述待調(diào)用信道傳輸至輸出隊列后，還包 括： 更新輸出隊列的第二積壓信息，以得到更新后的第二積壓信息； 基于更新后的第二積壓信息，調(diào)整所述輸出隊列的服務速率，其中，所述服務速率為緩 存在所述輸出隊列中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移至輸出網(wǎng)絡的速率。4. 根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，在所述獲取輸入隊列的第一 積壓信息之前，所述方法還包括： 利用預設的第一積壓信息函數(shù)、第二積壓信息函數(shù)、超額成本積壓信息函數(shù)和超時積 壓信息函數(shù)作為自變量，預先構建李雅普諾夫函數(shù)； 基于李雅普諾夫函數(shù)，構建李雅普諾夫漂移函數(shù)； 基于李雅普諾夫漂移函數(shù)和成本罰函數(shù)，構建李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)。5. 根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于李雅普諾夫漂移函數(shù)和成本罰函 數(shù)，構建李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)，包括： 獲取各個信道在目標時刻的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量，其中，所述各個信道為連接所述輸入隊列和 所述輸出隊列的數(shù)據(jù)傳輸通道； 基于各個信道在目標時刻的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量，構建第一積壓信息函數(shù)所對應的第一積壓信 息動態(tài)演進模型，及構建第二積壓信息函數(shù)所對應的第二積壓信息動態(tài)演進模型； 基于預設調(diào)度成本，構建超額成本積壓信息函數(shù)所對應的超額成本積壓信息動態(tài)演進 模型，并基于預設延時，構建超時積壓信息函數(shù)所對應的超時積壓信息函數(shù)動態(tài)演進模型； 基于第一積壓信息動態(tài)演進模型、第二積壓信息動態(tài)演進模型、超額成本積壓信息動 態(tài)演進模型、超時積壓信息動態(tài)演進模型和成本罰函數(shù)，構建李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)。6. 根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，所述李雅普諾夫函數(shù)為：其中，所述Θ (t) = (Q(t)，P(t)，Z(t)，H(t))，其中L( Θ (t))為在調(diào)度時刻t的李雅普諾 夫函數(shù)，所述Q(t)為第一積壓信息函數(shù)，所述P(t)為第二積壓信息函數(shù)，所述Z(t)為超額成 本積壓信息函數(shù)，所述H(t)為超時積壓信息函數(shù)，所述α、β、γ和δ為預設常數(shù)。7. 根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述李雅普諾夫漂移函數(shù)為：其中，所述Α(Θ(〇)為時隙t內(nèi)的李雅普諾夫漂移函數(shù)，所述L(?(t+1))為在調(diào)度時 亥lj(t+l)的李雅普諾夫函數(shù)，L(?(t))為在調(diào)度時刻t的李雅普諾夫函數(shù)，所述?(t) = (Q (〇，？(〇,2(〇，!1(〇)，所述以〇為第一積壓信息函數(shù)，所述？(〇為第二積壓信息函數(shù)，所 述Z(t)為超額成本積壓信息函數(shù)，所述H(t)為超時積壓信息函數(shù)。8. 根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，所述的李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)為：其中，所述VE(y(t)| Θ(〇)為成本罰函數(shù)，其中V為預設控制常數(shù)，且V>0,所述B為邊 界值，所述y(t)為在t時隙內(nèi)的成本函數(shù)，所述a(t)為在t時隙內(nèi)數(shù)據(jù)到達輸入隊列的數(shù)據(jù) 到達率，所述u(t)為在t時隙內(nèi)信道的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移率，所述b(t)為在t時隙內(nèi)輸出隊列的數(shù)據(jù) 輸出速率，所述^為預設調(diào)度成本，所述W x(t)為數(shù)據(jù)包X的總排隊延時，所述d為預設延時。9. 一種終端接入網(wǎng)的流量調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于，適用于網(wǎng)絡控制器，所述系統(tǒng)包括： 第一獲取單元，用于獲取輸入隊列的第一積壓信息和輸出隊列的第二積壓信息，其中， 所述第一積壓信息用于表征目標時刻輸入隊列中緩存的數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)量，所述第二積壓信 息用于表征目標時刻輸出隊列中緩存的數(shù)據(jù)包的數(shù)量;其中，所述輸入隊列用于緩存終端 所發(fā)送的數(shù)據(jù)包，所述輸出隊列與輸出網(wǎng)絡一一對應連接;其中，輸出網(wǎng)絡中至少包括兩種 輸出網(wǎng)絡； 第二獲取單元，用于獲取預先構建的第一虛擬隊列在目標時刻的超額成本積壓信息， 并獲取預先構建的第二虛擬隊列在目標時刻的超時積壓信息，其中，所述超額成本積壓信 息用于表征所述目標時刻前調(diào)度數(shù)據(jù)包超過預設調(diào)度成本的超額成本總和，所述超時積壓 信息用于表征所述目標時刻前調(diào)度數(shù)據(jù)包超過預設延時的超時總和； 流量調(diào)度策略求解單元，用于基于所述第一積壓信息、第二積壓信息、超額成本積壓信 息和超時積壓信息，利用構建的李雅普諾夫漂移加罰函數(shù)求解流量調(diào)度策略，以從多個信 道中確定關于所述輸入隊列的待調(diào)用信道和該待調(diào)用信道所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量，其中， 所述多個信道為連接所述輸入隊列和所述輸出隊列的數(shù)據(jù)傳輸通道； 調(diào)度單元，用于基于所述流量調(diào)度策略，將所述輸入隊列中緩存的滿足所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移 量的數(shù)據(jù)包通過所述待調(diào)用信道傳輸至輸出隊列。10.根據(jù)權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括： 通信質(zhì)量指標確定單元，用于確定終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包的通信質(zhì)量指標，其中，所述通 信質(zhì)量指標包括時延要求、傳輸速率要求和可靠性要求中的一項或多項； 優(yōu)先級確定單元，用于根據(jù)終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包的通信質(zhì)量指標確定相應數(shù)據(jù)包所對 應的優(yōu)先級； 發(fā)送單元，用于根據(jù)所述相應數(shù)據(jù)包所對應的優(yōu)先級和預設映射表，將所述終端所發(fā) 送的數(shù)據(jù)包緩存至對應的輸入隊列中，其中，所述預設映射表記錄有終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包 的優(yōu)先級與輸入隊列的對應關系，其中，所述優(yōu)先級與所述輸入隊列具有唯一對應性。
【文檔編號】H04L12/825GK105827536SQ201610326239
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】郭少勇, 邵蘇杰, 徐思雅, 李文璟, 熊翱
【申請人】北京郵電大學