專利名稱：控制業(yè)務(wù)接入時(shí)間間隔降低業(yè)務(wù)到達(dá)突發(fā)度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種降低業(yè)務(wù)到達(dá)突發(fā)度的方法，尤其是一種通過控制業(yè)務(wù)接入時(shí)間間隔降低業(yè)務(wù)到達(dá)突發(fā)度的方法，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)對網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service，以下簡稱QoS)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)對網(wǎng)絡(luò)的QoS要求越來越高。QoS要求主要包括業(yè)務(wù)傳輸?shù)目捎脦?、延時(shí)、丟包率等。如何為各種接入業(yè)務(wù)提供QoS保證一直是網(wǎng)絡(luò)研究的關(guān)鍵。
現(xiàn)有的QoS保證機(jī)制一般都由以下幾部分組成業(yè)務(wù)整形(traffic shaping)、接納控制(calladmission control)、資源預(yù)留(resource reservation)、包調(diào)度(Packet Scheduling)、狀態(tài)更新(stateupdating)、QoS路由(QoS routing)等。它們相互關(guān)聯(lián)，相互制約，共同完成QoS保證的任務(wù)。
為了滿足用戶業(yè)務(wù)的QoS要求，QoS保證機(jī)制要不斷了解當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)資源的使用情況，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合一定的優(yōu)化目標(biāo)，為業(yè)務(wù)選擇最優(yōu)的或至少是可用的傳輸路徑，并保證網(wǎng)絡(luò)有較高的利用率。網(wǎng)絡(luò)資源的使用情況是通過節(jié)點(diǎn)狀態(tài)來表達(dá)的。常用的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)有路由節(jié)點(diǎn)的可用帶寬、延時(shí)和延時(shí)抖動等。網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)狀態(tài)是動態(tài)變化的。這給依據(jù)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)進(jìn)行工作的QoS保證機(jī)制，如狀態(tài)更新機(jī)制、接納控制機(jī)制和QoS路由機(jī)制帶來困難。
根據(jù)我們的研究成果，節(jié)點(diǎn)狀態(tài)平穩(wěn)是實(shí)現(xiàn)QoS保證的基本條件。節(jié)點(diǎn)狀態(tài)平穩(wěn)是指節(jié)點(diǎn)狀態(tài)在時(shí)間上具有短時(shí)平穩(wěn)性。也就是可以認(rèn)為在兩次狀態(tài)更新期間，節(jié)點(diǎn)狀態(tài)近似一個(gè)平穩(wěn)的隨機(jī)變量，它的統(tǒng)計(jì)特性，如均值、方差和概率分布近似不變。所有QoS保證機(jī)制(業(yè)務(wù)整形、接納控制、資源預(yù)留、包調(diào)度、狀態(tài)更新、QoS路由等)的設(shè)計(jì)都應(yīng)圍繞使節(jié)點(diǎn)狀態(tài)平穩(wěn)這一基本前提。
現(xiàn)有分組網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)狀態(tài)是不平穩(wěn)的，從而使網(wǎng)絡(luò)利用率低，QoS實(shí)現(xiàn)困難。造成節(jié)點(diǎn)狀態(tài)不平穩(wěn)的因素很多，有業(yè)務(wù)的突發(fā)性，接納控制、狀態(tài)更新、QoS路由機(jī)制不完善等等，需要逐一進(jìn)行研究。目前網(wǎng)絡(luò)研究公認(rèn)的結(jié)論是網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的突發(fā)度越低，節(jié)點(diǎn)狀態(tài)越平穩(wěn)。因此必須在傳輸開始前，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊?，采用一定的控制和處理機(jī)制，改變業(yè)務(wù)的統(tǒng)計(jì)特征，使其有利于網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的穩(wěn)定和業(yè)務(wù)的傳輸。這個(gè)過程稱為網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)處理。降低網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的突發(fā)度是網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)處理的重要目標(biāo)之一。
網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的突發(fā)性主要由兩部分組成，業(yè)務(wù)到達(dá)的突發(fā)度和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的突發(fā)度。業(yè)務(wù)到達(dá)的突發(fā)度是指單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)個(gè)數(shù)的突發(fā)程度；業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的突發(fā)度是指單位時(shí)間內(nèi)單個(gè)或聚合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流流量的突發(fā)程度。網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)處理不僅要降低業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流流量的突發(fā)度，還要降低業(yè)務(wù)到達(dá)的突發(fā)度，這樣才能更好地降低網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的突發(fā)度。
目前網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)處理的方法主要是在業(yè)務(wù)到達(dá)網(wǎng)絡(luò)后，采用一些整形算法降低業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的突發(fā)度，如(r，b)漏桶整形算法。(r，b)的定義為，在任意時(shí)間段t內(nèi)，服從該種模型的業(yè)務(wù)流的流量不大于rt+b，其中，r為業(yè)務(wù)流的平均速率，b為桶的深度，也就是緩沖區(qū)的長度，它決定了整形后，業(yè)務(wù)的突發(fā)度。由于這類整形算法是業(yè)務(wù)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)后，為進(jìn)行有效傳輸而采用的，我們將它們歸類為被動整形算法。被動整形算法的整形對象是業(yè)務(wù)的流量特性，如業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的突發(fā)度。它需要消耗緩沖區(qū)、帶寬等網(wǎng)絡(luò)資源。被動整形算法在網(wǎng)絡(luò)理論研究中已取得了大量研究成果。但到目前為止，還沒有人研究如何在業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)之前，對業(yè)務(wù)的申請過程進(jìn)行處理，降低業(yè)務(wù)到達(dá)的突發(fā)度。
對于IP電話、網(wǎng)絡(luò)視頻會議這樣的業(yè)務(wù)，它的接入過程可分為業(yè)務(wù)申請過程和業(yè)務(wù)傳輸過程，如圖1所示。業(yè)務(wù)申請過程由用戶發(fā)起，包括撥號、建立連接、等待對方應(yīng)答等操作。這個(gè)過程是用戶(人)和網(wǎng)絡(luò)的交涉過程，基本不消耗網(wǎng)絡(luò)資源，而且能容忍一定的延時(shí)和延時(shí)抖動。如IP電話的撥號過程，至少可以容忍1-2秒的延時(shí)等待。申請過程結(jié)束后，業(yè)務(wù)才真正被接入網(wǎng)絡(luò)，開始傳輸。業(yè)務(wù)傳輸過程對延時(shí)的要求較高，比如IP電話的延時(shí)要求是30～60ms，視頻會議的延時(shí)要求是40～90ms。
在業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)前，對業(yè)務(wù)的申請過程進(jìn)行處理，稱為到達(dá)業(yè)務(wù)前處理。在業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)后，對業(yè)務(wù)的流量特性進(jìn)行處理，稱為到達(dá)業(yè)務(wù)處理。用戶可容忍的申請延時(shí)為秒級延時(shí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳輸延時(shí)，這為到達(dá)業(yè)務(wù)前處理提供了較大的時(shí)間空間。我們可以有計(jì)劃地調(diào)整用戶的申請等待時(shí)間，比如讓用戶多等1-2秒再通話，利用這段時(shí)間調(diào)整接入網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)的時(shí)間間隔，從而降低網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)到達(dá)的突發(fā)度。這個(gè)過程不會對傳輸過程的延時(shí)特性產(chǎn)生影響，也不會占用網(wǎng)絡(luò)資源。
本發(fā)明提出一種可用于到達(dá)業(yè)務(wù)前處理的整形算法。通過對業(yè)務(wù)接入時(shí)間間隔進(jìn)行控制，降低業(yè)務(wù)到達(dá)的突發(fā)度。由于這種算法是在業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)前，主動對業(yè)務(wù)的接入時(shí)間間隔進(jìn)行調(diào)整。因此，將其歸類為主動整形算法。與被動整形算法不同，這類整形算法的整形對象是業(yè)務(wù)的到達(dá)特性，如業(yè)務(wù)到達(dá)網(wǎng)絡(luò)的突發(fā)度。它屬于到達(dá)業(yè)務(wù)前處理。本發(fā)明涉及的整形方法和業(yè)務(wù)處理方法的關(guān)系如圖2所示。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種可用于到達(dá)業(yè)務(wù)前處理的主動整形算法。它通過對業(yè)務(wù)申請過程進(jìn)行處理，調(diào)整業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間間隔，降低業(yè)務(wù)到達(dá)網(wǎng)絡(luò)的突發(fā)度。這種整形方法適合于IP電話、視頻會議這樣，對傳輸延時(shí)要求高，但對申請過程的延時(shí)不敏感的業(yè)務(wù)。本發(fā)明的處理過程不占用網(wǎng)絡(luò)資源，而且不影響業(yè)務(wù)傳輸?shù)难訒r(shí)特性，對降低網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的突發(fā)度具有一定的作用。
本發(fā)明的特征在于，所述方法依次含有以下步驟步驟1用戶(人)通過手工或自動撥號等方式向網(wǎng)絡(luò)發(fā)出業(yè)務(wù)申請，然后等候接入；步驟2網(wǎng)絡(luò)邊界路由器按下述步驟設(shè)定該用戶業(yè)務(wù)的接入時(shí)刻；步驟2.1初始化，設(shè)用戶的業(yè)務(wù)申請到達(dá)的時(shí)刻分別為O，ta1，Λ，tan-1，tan，n＝1，2，3Λ，其中tan＞tan-1；經(jīng)過主動整形后，業(yè)務(wù)接入的時(shí)刻分別為t′A0，t′a1，Λ，t′an-1，t′an，其中t′an＞t′an-1；
Ta0為初始的接入時(shí)間間隔，Ta1，Λ，Tam-1，Tam，m＝1，2，3K為依次更新的接入時(shí)間間隔；令初始時(shí)刻為0，n＝0，m＝0步驟2.2邊界路由器收到前H個(gè)業(yè)務(wù)申請后，計(jì)算這H個(gè)業(yè)務(wù)到達(dá)間隔的平均值，作為初始的接入時(shí)間間隔，即Ta0=taHH,]]>H為設(shè)定值；步驟2.3在taH+時(shí)刻，所述邊界路由器將第一個(gè)申請的用戶業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)，并以Ta0為間隔，設(shè)置接入時(shí)刻，將正在等候的用戶業(yè)務(wù)依次接入網(wǎng)絡(luò)，直到下一業(yè)務(wù)申請到達(dá)，其中；ta1′=taH+;]]>步驟2.4下一業(yè)務(wù)申請到達(dá)以后，所述邊界路由器按下述公式更新業(yè)務(wù)接入間隔Tam＝Tam-1+K(taH+m-taH+m-1-Tam-1)，其中K為設(shè)定值，在0＜K＜1間取值，即在(taH+m-taH+m-1)＞Tam-1時(shí)，Tam＞Tam-1，(taH+m-taH+m-1)＜Tam-1時(shí)，Tam＜Tam-1；步驟2.5以新的接入間隔設(shè)置接入時(shí)刻，依次接入排隊(duì)等候的用戶業(yè)務(wù)；步驟2.6重復(fù)步驟2.4，2.5，在每次業(yè)務(wù)申請到達(dá)的時(shí)刻更新接入間隔，使業(yè)務(wù)接入間隔的突發(fā)度小于申請到達(dá)間隔的突發(fā)度。
本發(fā)明提出的控制業(yè)務(wù)接入時(shí)間間隔降低業(yè)務(wù)到達(dá)突發(fā)度的方法，具有如下優(yōu)點(diǎn)1、通過對業(yè)務(wù)的申請過程進(jìn)行處理，降低業(yè)務(wù)到達(dá)網(wǎng)絡(luò)的突發(fā)度。
2、在業(yè)務(wù)到達(dá)網(wǎng)絡(luò)前，采用主動整形方法，主動調(diào)整業(yè)務(wù)的接入間隔。
3、在業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)前，通過設(shè)定業(yè)務(wù)的接入時(shí)刻，控制業(yè)務(wù)的接入間隔。
3、本發(fā)明的處理對象是對傳輸延時(shí)要求高，但對申請過程的延時(shí)不敏感的業(yè)務(wù)，如電話、視頻會議等的申請等待時(shí)間。
4、申請過程可以有較長的處理延時(shí)；5、申請過程的處理不占用網(wǎng)絡(luò)資源(帶寬和存貯器)；6、申請過程的處理延時(shí)不影響業(yè)務(wù)傳輸?shù)难訒r(shí)特性；


圖1業(yè)務(wù)到達(dá)處理和業(yè)務(wù)到達(dá)前處理。
圖2主動整形方法和被動整形方法。
圖3.本發(fā)明的工作流程圖。
圖4.本發(fā)明業(yè)務(wù)接入時(shí)刻的確定方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出的控制業(yè)務(wù)接入時(shí)間間隔降低業(yè)務(wù)到達(dá)突發(fā)度的方法，可用于網(wǎng)絡(luò)邊界路由器對網(wǎng)絡(luò)電話，網(wǎng)絡(luò)會議等業(yè)務(wù)的接入。其工作流程如圖3所示，首先用戶(人)通過手工或自動撥號方式，向網(wǎng)絡(luò)發(fā)出業(yè)務(wù)申請，然后排隊(duì)等候業(yè)務(wù)接入。網(wǎng)絡(luò)邊界路由器依據(jù)一定的算法，為業(yè)務(wù)設(shè)定接入時(shí)刻。當(dāng)接入時(shí)刻到達(dá)時(shí)，便接入一個(gè)業(yè)務(wù)。并確定下一業(yè)務(wù)的接入時(shí)刻。在接入時(shí)刻的控制下，用戶業(yè)務(wù)按排隊(duì)順序依次接入網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明通過對業(yè)務(wù)接入時(shí)刻的設(shè)置控制業(yè)務(wù)接入的時(shí)間間隔，從而降低業(yè)務(wù)到達(dá)的突發(fā)度。其中，接入時(shí)刻的設(shè)定方法如圖4所示。
在最先開始時(shí)，將申請個(gè)數(shù)設(shè)置為0，初始時(shí)刻也設(shè)置為0。此后每收到一個(gè)用戶業(yè)務(wù)申請，申請個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)器加1。當(dāng)申請個(gè)數(shù)等于H時(shí)(H可根據(jù)實(shí)際情況預(yù)先設(shè)置)，接入第一個(gè)業(yè)務(wù)并根據(jù)前H個(gè)業(yè)務(wù)的到達(dá)時(shí)間間隔計(jì)算接入間隔的初始值。根據(jù)這一值設(shè)定下一接入時(shí)刻。不斷檢測有無新業(yè)務(wù)申請到達(dá)，如果沒有新的業(yè)務(wù)申請到達(dá)，就根據(jù)這一間隔不斷設(shè)置接入時(shí)刻。如果有新業(yè)務(wù)申請到達(dá)，就采用一定的算法，更新接入間隔，并在上一接入時(shí)刻結(jié)束后，以新的接入間隔設(shè)置下一接入時(shí)刻。如此循環(huán)往復(fù)。
接入間隔的初始值的計(jì)算和更新可采用如下算法設(shè)業(yè)務(wù)申請到達(dá)的時(shí)刻為{0，ta1，Λ，tan-1，tan}，n＝1，2，3Λ，tan＞tan-1，經(jīng)過主動整形后，業(yè)務(wù)接入的時(shí)刻為{t′a0，t′a1，Λ，t′an-1，t′an}，t′an＞t′an-1，Ta0為初始的接入時(shí)間間隔。Ta1，Λ，Tam-1，Tam，m＝1，2，3K依次更新的接入時(shí)間時(shí)隔。以前H個(gè)業(yè)務(wù)的平均到達(dá)間隔，作為初始的接入時(shí)間間隔，即Ta0=taHH,]]>在taH+時(shí)刻開始，將第一個(gè)申請的業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，以Ta0為間隔，設(shè)定下一接入時(shí)刻。因此，第一個(gè)業(yè)務(wù)的接入時(shí)刻等于第H個(gè)業(yè)務(wù)的到達(dá)時(shí)刻，即ta1′=taH+,]]>在第H+1個(gè)業(yè)務(wù)申請到達(dá)以前，即taH+1時(shí)刻以前，以Ta0為間隔設(shè)置接入時(shí)刻。
第H+1個(gè)業(yè)務(wù)申請到達(dá)以后，按下述公式計(jì)算新的業(yè)務(wù)接入間隔Ta1＝Ta0+K(taH+1-taH-Ta0)，其中0＜K＜1。
從taH+1+以后，以Ta1為間隔接入業(yè)務(wù)，直到下一個(gè)申請，taH+2到達(dá)。
如此繼續(xù)，當(dāng)taH+m到達(dá)后，新的業(yè)務(wù)接入間隔為Tam＝Tam-1+K(taH+m-taH+m-1-Tam-1)從taH+m到達(dá)以后，即taH+m+以后，以Tam為間隔設(shè)置接入時(shí)刻，直到下一業(yè)務(wù)申請到達(dá)。
權(quán)利要求
1.一種通過控制業(yè)務(wù)接入時(shí)間間隔降低業(yè)務(wù)到達(dá)突發(fā)度的方法，其特征在于，所述方法依次含有以下步驟步驟1用戶通過手工或自動撥號等方式向網(wǎng)絡(luò)發(fā)出業(yè)務(wù)申請，然后等候接入；步驟2網(wǎng)絡(luò)邊界路由器按下述步驟設(shè)定該用戶業(yè)務(wù)的接入時(shí)刻；步驟2.1初始化，設(shè)用戶的業(yè)務(wù)申請到達(dá)的時(shí)刻分別為0，ta1，Λ，tan-1，tan，n＝1，2，3Λ，其中tan＞tan-1；經(jīng)過主動整形后，業(yè)務(wù)接入的時(shí)刻分別為ta0′，ta1′，Λ，tan-1′，tan′，其中tan′＞tan-1′；Ta0為初始的接入時(shí)間間隔，Ta1，Λ，Tam-1，Tam，m＝1，2，3K為依次更新的接入時(shí)間間隔；令初始時(shí)刻為0，n＝0，m＝0步驟2.2邊界路由器收到前H個(gè)業(yè)務(wù)申請后，計(jì)算這H個(gè)業(yè)務(wù)到達(dá)間隔的平均值，作為初始的接入時(shí)間間隔，即Ta0=taHH]]>H為設(shè)定值；步驟2.3在taH+時(shí)刻，所述邊界路由器將第一個(gè)申請的用戶業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)，并以Ta0為間隔，設(shè)置接入時(shí)刻，將正在等候的用戶業(yè)務(wù)依次接入網(wǎng)絡(luò)，直到下一業(yè)務(wù)申請到達(dá)，其中；ta1′＝taH+；步驟2.4下一業(yè)務(wù)申請到達(dá)以后，所述邊界路由器按下述公式更新業(yè)務(wù)接入間隔Tam＝Tam-1+K(taH+m-taH+m-1-Tam-1)，其中K為設(shè)定值，在0＜K＜1間取值，即在(taH+m-taH+m-1)＞Tam-1時(shí)，Tam＞Tam-1，(taH+m-taH+m-1)＜Tam-1時(shí)，Tam＜Tam-1；步驟2.5以新的接入間隔設(shè)置接入時(shí)刻，依次接入排隊(duì)等候的用戶業(yè)務(wù)；步驟2.6重復(fù)步驟2.4，2.5，在每次業(yè)務(wù)申請到達(dá)的時(shí)刻更新接入間隔，使業(yè)務(wù)接入間隔的突發(fā)度小于申請到達(dá)間隔的突發(fā)度。
全文摘要
本發(fā)明屬通信技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于本方法是一種主動整形方法。它首先用戶(人)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)出業(yè)務(wù)申請，然后排隊(duì)等候接入。網(wǎng)絡(luò)邊界路由器依據(jù)接入間隔，設(shè)定下一業(yè)務(wù)的接入時(shí)刻。當(dāng)接入時(shí)刻到達(dá)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)接入一個(gè)業(yè)務(wù)。當(dāng)有新的申請到達(dá)網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)最新的申請到達(dá)間隔和當(dāng)前的接入間隔，對接入間隔進(jìn)行更新。以更新后的接入間隔設(shè)置接入時(shí)刻，直到新的申請到達(dá)。本發(fā)明在業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)前，通過設(shè)定業(yè)務(wù)的接入時(shí)刻，控制業(yè)務(wù)接入間隔，從而降低網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)到達(dá)的突發(fā)度。本發(fā)明的處理對象是對傳輸延時(shí)要求高，但對申請過程的延時(shí)不敏感的業(yè)務(wù)的接入過程，如人在打電話、開視頻會議時(shí)的申請等待時(shí)間，因此可以有較長的處理延時(shí)，且不占用網(wǎng)絡(luò)資源。
文檔編號H04Q3/64GK1747454SQ200510116698
公開日2006年3月15日 申請日期2005年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月28日
發(fā)明者馬正新, 杜文, 王毓晗, 王春芳 申請人:清華大學(xué)