專利名稱：一種提高多業(yè)務(wù)條件下的網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及無線網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)代控制理論。
背景技術(shù)：
隨著IP網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)在人們?nèi)粘Ｉ钪邪l(fā)揮著越來越重要的作用，而網(wǎng)絡(luò)在人們?nèi)粘Ｉ钪胁煌I(lǐng)域的應(yīng)用，給網(wǎng)絡(luò)的研究帶來了新的挑戰(zhàn)。特別是當(dāng)多媒體應(yīng)用加入到網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中時，對原來的網(wǎng)絡(luò)帶來了極大的沖擊。隨著多媒體應(yīng)用的加入，互聯(lián)網(wǎng)開始往新一代網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型，其對帶寬分配提出了較高要求。網(wǎng)絡(luò)帶寬分配就是在網(wǎng)絡(luò)中每類用戶每種業(yè)務(wù)流分配適當(dāng)?shù)膸?，使其在確保用戶業(yè)務(wù)傳輸?shù)耐瑫r，滿足網(wǎng)絡(luò)帶寬最優(yōu)分配的要求,達(dá)到網(wǎng)絡(luò)效用的最大化,如圖I和2所示。帶寬是網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)的重要資源，它是指在特定網(wǎng)絡(luò)鏈路中每秒鐘所能傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)量。網(wǎng)絡(luò)中用戶發(fā)送數(shù)據(jù)的速率就不可能無限地增大，而必須限定在帶寬的范圍內(nèi)。這樣網(wǎng)絡(luò)帶寬分配問題便可以被看成是帶有約束條件的資源分配問題，網(wǎng)絡(luò)帶寬分配示意圖如圖2所示。但現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)帶寬分配方法存在一些問題，主要有
(I)用戶需求
用戶需求指的是用戶獲得的服務(wù)應(yīng)該與用戶所愿意支付的費(fèi)用成正比。在現(xiàn)有的帶寬分配算法中，存在一個主要的缺陷就是對用戶需求的忽略?，F(xiàn)有的帶寬分配算法是基于用戶平等的條件下提出的，也就是說現(xiàn)有帶寬分配算法在對用戶實(shí)際愿意支付費(fèi)用和用戶希望得到的帶寬方面考慮欠佳。實(shí)際生活中，不同用戶想要獲得的帶寬肯定是不相同的，比如對于視頻性網(wǎng)站服務(wù)器，需要有較大的帶寬來支持大量視頻流的傳輸，因此這類用戶寧愿支付較高的網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用，也要保證帶寬的充足；而對于比較喜歡瀏覽網(wǎng)頁的普通用戶來說，過大的帶寬則無必要，他只需要他所瀏覽的文字圖片信息能正常顯示即可。對于愿意支付較高費(fèi)用來獲得較高的帶寬的用戶以及對網(wǎng)絡(luò)帶寬要求不是很高的用戶，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)帶寬分配算法很少對他們予以考慮。(2)用戶需求和業(yè)務(wù)QoS需求的統(tǒng)一化問題
因?yàn)橛脩粜枨笤趲挿峙鋾r很少被考慮到，因此用戶需求和業(yè)務(wù)QoS需求的統(tǒng)一性問題就更少被提及。但是在帶寬分配時是以用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流為研究對象的，也就是說帶寬分配時保證的是用戶業(yè)務(wù)的QoS，因此用戶需求和業(yè)務(wù)QoS需求必須被統(tǒng)一成用戶業(yè)務(wù)的QoS需求，才能在帶寬分配時被更好地保證，所以用戶需求和業(yè)務(wù)QoS需求的統(tǒng)一化問題應(yīng)該是帶寬分配時需要考慮的問題，但這個問題在現(xiàn)有帶寬分配算法中幾乎沒有被考慮過。( 3 )網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡問題
網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡是指不同鏈路上的鏈路負(fù)載應(yīng)盡可能地均衡。而有算法多的考慮的是網(wǎng)絡(luò)效用最大化或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)盡可能的快，而對網(wǎng)絡(luò)負(fù)載問題考慮的甚少，對于負(fù)載均衡問題更是極少考慮。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡被忽略時，極易造成部分鏈路負(fù)載過重，部分鏈路卻被閑置的情況，這樣無疑造成了鏈路資源的浪費(fèi)，而對于負(fù)載過重的鏈路由于任務(wù)中而造成鏈路時延過大等問題。因此合理有效地均衡網(wǎng)絡(luò)鏈路負(fù)載也是網(wǎng)絡(luò)帶寬分配時必須考慮的重要因素之一。但是現(xiàn)有的帶寬分配算法卻很少將其考慮在內(nèi)。綜上所述，有必要設(shè)計一種高效的帶寬利用率方法，提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是解決多業(yè)務(wù)條件下的帶寬利用率提高問題，在滿足多業(yè)務(wù)傳輸?shù)臈l件下實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的高效利用。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提供一種提高多業(yè)務(wù)條件下的網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率方法， 其特征在于
A、建立網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)，并獲得業(yè)務(wù)預(yù)測信息和當(dāng)前隊列長度信息；
B、計算輸入業(yè)務(wù)流長度和使用調(diào)度器對輸出帶寬進(jìn)行分配；
C、建立自適應(yīng)業(yè)務(wù)預(yù)測單元的狀態(tài)方程和使用帶寬管理單元對帶寬請求信息進(jìn)行處
理；
D、設(shè)置帶寬控制單元的狀態(tài)方程，并獲得使得網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率最優(yōu)的控制序列。所述步驟A中，網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)由自適應(yīng)業(yè)務(wù)預(yù)測單元、FIFO緩存單元、帶寬控制器、調(diào)度器以及
變換單元組成，總體運(yùn)行流程如圖3所示。所述步驟A中，在獲得業(yè)務(wù)預(yù)測信息和當(dāng)前隊列長度信息后，在帶寬控制器的每一抽樣時刻〗，使用通過ATP獲得的業(yè)務(wù)預(yù)測信息和當(dāng)前隊列長度信息，向帶寬管理單元發(fā)
送一個帶寬請求;調(diào)度器對分配的輸出帶寬進(jìn)行分割，業(yè)務(wù),獲得帶寬分割單元 Vi ( ，調(diào)度器的結(jié)構(gòu)如圖4所示。所述步驟B中，令網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包含《個業(yè)務(wù)單元，每個業(yè)務(wù)單元對應(yīng)一個隊列，(O、Wj ( )和Vi (￡)分別為在時亥Ijf第Σ個隊列的長度和輸入的業(yè)務(wù)流，則有
權(quán)利要求
1.一種提高多業(yè)務(wù)條件下的網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率方法，解決多業(yè)務(wù)條件下的帶寬利用率提高問題，在滿足多業(yè)務(wù)傳輸?shù)臈l件下實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的高效利用，包括如下步驟A、建立網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)，并獲得業(yè)務(wù)預(yù)測信息和當(dāng)前隊列長度信息；B、計算輸入業(yè)務(wù)流長度和使用調(diào)度器對輸出帶寬進(jìn)行分配；C、建立自適應(yīng)業(yè)務(wù)預(yù)測單元的狀態(tài)方程和使用帶寬管理單元對帶寬請求信息進(jìn)行處理；D、設(shè)置帶寬控制單元的狀態(tài)方程，并獲得使得網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率最優(yōu)的控制序列。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，對于所述步驟A其特征在于網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)由自適應(yīng)業(yè)務(wù)預(yù)測單元、FIFO緩存單元、帶寬控制器、調(diào)度器以及 z變換單元組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，對于所述步驟A其特征在于在獲得業(yè)務(wù)預(yù)測信息和當(dāng)前隊列長度信息后，在帶寬控制器的每一抽樣時刻〖，使用通過ATP獲得的業(yè)務(wù)預(yù)測信息和當(dāng)前隊列長度信息，向帶寬管理單元發(fā)送一個帶寬請求;調(diào)度器對分配的輸出帶寬進(jìn)行分割，業(yè)務(wù) 獲得帶寬分割單元％ 。
4.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，對于所述步驟B其特征在于令網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包含《個業(yè)務(wù)單元，每個業(yè)務(wù)單元對應(yīng)一個隊列，乃⑷、Wi ( )和Vi(Z)分別為在時刻^第,個隊列的長度和輸入的業(yè)務(wù)流，則有
5.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，對于所述步驟B其特征在于使用調(diào)度器對輸出帶寬進(jìn)行分配，有
6.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，對于所辻步驟C其特征在于建立自適應(yīng)業(yè)務(wù)預(yù)測
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，對于所述步驟C其特征在于使用帶寬管理單元對帶寬請求信息進(jìn)行處理，帶寬管理單元接收帶寬請求，并根據(jù)當(dāng)前的情況決定是否滿足此請求，帶寬管理單元為每個用戶分配一個帶寬
8.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，對于所述步驟D其特征在于設(shè)置帶寬控制單元的狀態(tài)方程，帶寬控制單元的狀態(tài)方程為
9.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，對于所述步驟D其特征在于獲得使得網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率最優(yōu)的控制序列，其子步驟為a.使用規(guī)則
全文摘要
本發(fā)明針對傳統(tǒng)的帶寬分配機(jī)制無法滿足多業(yè)務(wù)高效傳輸要求的問題，從業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)的角度，提供了一種提高多業(yè)務(wù)條件下的網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率方法，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)資源的高效利用。
文檔編號H04L29/06GK102594830SQ201210053260
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月2日
發(fā)明者黃東 申請人:黃東