CN101043427A - 一种拥塞处理的方法 - Google Patents

Abstract

一种在电信网中实现拥塞处理的方法，包括：A.比较所述新到消息优先级是否低于当前的拥塞级，如果是，进入步骤B，否则，将所述新到消息放入缓冲区；B.比较所述新到消息优先级是否低于当前缓冲区中消息的最低优先级，如果否，进入步骤C，否则，不将所述新到消息放入所述缓冲区；C.将缓冲区中优先级低于所述新到消息优先级的消息丢弃，并将所述新到消息存入所述缓冲区。通过丢弃低优先级的消息，可以将拥塞时所造成的损失降到最低。

Description

一种拥塞处理的方法

技术领域

本发明涉及通信领域中的拥塞管理技术领域，尤其指一种拥塞处理的方法。

背景技术

信令系统是现代通信网络的关键技术，电信设备对信令消息的可靠传输是保证高可用电信网络的关键。语音、数据、多媒体等业务量需求俱增，大流量数据使得拥塞处理成为电信设备可靠性的关键，目前应用广泛的No.7信令系统解决常见的拥塞处理。

传统的No.7信令协议栈的结构如图1所示：该协议栈对应于OSI(OpenSystems Interconnection开放式系统互联)七层模型。

MPT1(Message Transfer Part Level 1，一层消息传递)对应于OSI七层模型中的物理层；MPT2(Message Transfer Part Level 2，二层消息传递)对应于OSI七层模型中的数据链路层；MPT3(Message Transfer PartLevel 3，三层消息传递)对应于OSI七层模型中的网络层；SCCp(SignallingConnection Control Part，信令连接控制部分)对应于OSI七层模型中的传输层；ISUP(Integerated Services Digital Network User Part，综合服务数字网用户部分)和TUP(Telephone User Part，电话用户部分)对应于OSI七层模型中的会话层；TCAP(Transaction Capabilities AppllcationPart，事务处理能力应用部份)对应于OSI七层模型中的表示层；INAP(Intelligent Network Application Protocol，智能网应用规程)、OMAP(Operation，Maintenance and Administration Part，操作维护应用部分)和MAP(Mobile Application Part，移动应用部分)对应于OSI七层模型中的应用层。

其中MPT1、MPT2和MPT3统称为MTP(Message Transfer Part，消息传递部分)。

IETF(The Internet Engineering Task Force，国际工程任务组)制定基于IP(Internet Protocol，网络互连协议)技术的SIGTRAN(SignallingTransport，信令传输)协议簇，主要包括No.7信令系统MTP的适配协议，以提供No.7信令在IP网上的传输能力。SIGTRAN协议簇包括以下协议：V5UA(V5.2-User Adaptation Layer，V5.2的用户适配层)、M2UA(MessageTransfer Part 2-User Adaptation Layer，MTP2用户适配层)、DUA(DPNSS1/DASS 2 User Adaptation，DPNSS 1/DASS 2用户适配层)、M3UA(MessageTransfer Part 3-User Adaptation Layer，MTP3用户适配层)、SUA(Signalling Connection Control Part User Adaptation Layer，信令连接控制部分用户消息适配层)，即在传统的NO.7信令网络系统中，从SCCP协议层以下逐步被SIGTRAN协议替代，上层的业务层保持不变；SIGTRAN协议栈提供上层用户提供了与传统NO.7的传输层同样的服务。这些信令协议，都涉及拥塞处理功能。

电信领域现有拥塞处理方法是在已经拥塞的情况下，根据拥塞级别和消息优先级，舍弃部分消息，如MTP3流控机制。目前在使用多拥塞级处理方式时，根据拥塞级别，设置缓冲区的各个级别对应拥塞门限。在拥塞时根据拥塞级别和消息优先级，舍弃部分消息。如图2所示拥塞开始信令链路拥塞状态为n级的状态。

在拥塞时的消息舍弃原则一般为：当新消息到达的时候，根据该消息的消息优先级与选定信令链路的拥塞级别进行比较，当该消息的优先级大于或等于信令链路的拥塞级别值时，将该消息加入缓冲区，否则将该消息舍弃。其具体的流程图如图3所示。

现有拥塞处理是在已经拥塞时候才开始丢包，但是丢弃少许低优先级别的包，不能在短时间内抑止拥塞级别继续升高，导致需要丢弃更多高优先级的包，扩大了拥塞影响。

在N级拥塞时，新到的消息级别低于N级时会被丢弃。但是此时缓冲区中可能有更低优先级的消息。在这种情况下，新到的较高优先级的消息被丢弃了，而缓冲区中较低优先级的消息会被发送出去，而不会被丢弃，即低优先级的消息被发送出去，而高优先级消息被丢弃。这样是不符合分优先级别业务的需求的。

发明内容

本发明的目的是提供一种拥塞处理的方法，在出现消息拥塞时，将优先级低的消息丢弃，保留优先级高的消息，从而降低拥塞的影响。

本发明提供如下的技术方案：

一种拥塞处理的方法，对拥塞时包含有优先级的新到消息进行处理，包括步骤：

A、比较所述新到消息优先级是否低于当前拥塞级，如果是，进入步骤B，否则，将所述新到消息放入缓冲区；

B、比较所述新到消息优先级是否低于当前缓冲区中消息的最低优先级，如果否，进入步骤C，否则，不将所述新到消息放入所述缓冲区；

C、将缓冲区中优先级低于所述新到消息优先级的消息丢弃，并将所述新到消息存入所述缓冲区。

步骤C中将缓冲区中优先级低于所述新到消息优先级的消息丢弃具体包括步骤：

将保存在缓冲区的最低级别消息中后进缓冲区的，依次丢弃，直到丢弃消息大小总和等于或大于新到消息为止，将新到消息放入缓冲区。

步骤A之前还包括步骤：

设置缓冲区在多级拥塞中每一级对应的第一阀值和第二阀值；

新到消息到达时，获取此时缓冲区占有率、当前拥塞级、当前拥塞级的第二阀值。

当所述新到消息到达时的缓冲区占有率不小于所述的当前拥塞级的第二阀值时，执行步骤A。

所述多级拥塞为至少一级拥塞；所述第一阀值和第二阀值为根据缓冲区占有率确定。

所述不将所述新到消息放入所述缓冲区包括：丢弃所述新到消息。

获取此时缓冲区占有率、当前拥塞级、当前拥塞级的第二阀值之后还包括步骤：

获取所述新到消息到达时当前拥塞级的第一阀值；

当新到消息到达时的缓冲区占有率介于拥塞级的第一阀值和第二阀值之间时，计算所述新到消息的拥塞概率。

所述拥塞概率为使用公式而得到，所述公式为：入缓冲区平均速率减去出缓冲区平均速率，然后用相减得到的值除以出缓冲区平均速率。

获取所述新到消息到达时当前拥塞级的第一阀值之后包括步骤：

比较所述拥塞概率与拥塞概率阀值，如果该拥塞概率小于所述拥塞概率阀值，则把所述新到达的消息送入缓冲区存储；如果该拥塞概率大于拥塞概率阀值，执行步骤A。

当新到消息优先级低于当前缓冲区中消息的最低优先级时，处理拥塞方法还包括：减少消息来源速率，提高出缓冲速率。

所述步骤A之前还包括：

当缓冲区占有率小于所述新到消息到达时拥塞级的第一阀值时，将该新到消息送入缓冲区存储。

本发明将拥塞处理放到拥塞产生之前，减少拥塞产生的几率，做到不丢或者少丢消息，尤其是少丢高优先级的消息；在拥塞产生后，通过丢弃缓冲区中低优先级的消息，将拥塞时所造成的损失降到最低。

附图说明

图1  现有技术中No.7信令协议结构；

图2  现有技术中信令链路拥塞状态为n级拥塞级划分结构图；

图3  现有技术中拥塞处理的流程；

图4  本发明对新到消息处理的流程；

图5  本发明对消息拥塞处理的流程；

图6  本发明中具体实施的缓冲区拥塞阀值划分；

图7  本发明实施例的一次拥塞的处理过程；

具体实施方式

针对现有拥塞处理处理方法中，在缓冲区中低优先级的消息被发送出去，而新到的高优先级消息被丢弃，扩大了拥塞影响。

本发明的提供一种在电信网中实现拥塞处理处理的方法，核心思想是：在拥塞产生后拥塞级大于新到消息的优先级，丢弃缓冲区低于所述新到消息优先级的低优先级的消息，将拥塞时所造成的损失降到最低。

下面结合附图来详细说明本发明，本发明所述方法的包括如下步骤：

比较新到消息优先级与此时对应的拥塞级；

当所述新到消息优先级小于此时的拥塞级，判断缓冲区中的最低优先级的消息是否比所述新到消息高，如果是，丢弃所述新到消息；否则，丢弃缓冲区中低优先级的消息，将所述新到消息放入缓冲区存储。

其步骤具体如图4，5，6，7所示：

步骤5 01、设置N级拥塞，其中N为大于等于1的数，并设置N级拥塞中各级所对应的拥塞消除阀值和拥塞产生阀值。

拥塞级对应拥塞消除阀值、拥塞产生阀值根据设定的缓冲区占有率确定。

当新消息到达的时获取缓冲区占用率R，新到消息到达时相应拥塞级的拥塞消除阀值、拥塞产生阀值。

步骤502、如果R小于拥塞消除阀值，把该消息放入到缓冲区中；如果R大于拥塞产生阀值，此时发生拥塞，进行拥塞处理；如果R介于拥塞消除阀值和拥塞产生阀值之间的，则拥塞正在形成，需要计算产生拥塞的概率。用设定的拥塞概率计算方法计算的拥塞概率，当拥塞概率小于概率阀值，拥塞产生概率新到消息进入缓冲区；否则，进行所述拥塞处理。

设定的拥塞概率计算方法包括：

用消息“入缓冲区平均速率”与“出缓冲区平均速率”来计算拥塞产生概率：

拥塞产生概率＝(入缓冲区平均速率-出缓冲区平均速率)/出缓冲区平均速率。

所述拥塞处理包括：

A、如果新到消息优先级高于或等于此时的拥塞级，存储所述新到消息，否则到B；

B、判断缓冲区中已存储中最低优先级的消息是否比新到消息优先级低，如果是，执行C，否则，执行D；

C、将缓冲区中优先级低的消息丢弃直到丢弃低优先级消息大小等于或大于新到消息，存储新到消息；

D、丢弃此新消息或减少消息来源速率，提高出缓冲速率。

例如：拥塞分为N级(N为不小于1的整数)，即其中对应1到N级的拥塞，当n级拥塞时，其中n为小于等于N，对于缓冲区中两个阀值，无拥塞和拥塞，设置缓冲区占用率高于80％为拥塞产生阀值，低于70％为拥塞消除阀值，如图所示。

当一个新消息到来时，先判断此消息加入缓冲区后的缓冲区占用率R。如果R为50％，此时R小于70％，消息放入到缓冲区中；如果R为90％，此时大于80％，进行拥塞处理。如果R为75％，此时大于70％而小于80％，则认为拥塞可能正在形成，此时需要计算拥塞产生的概率：若此时出缓冲的速率为1MB/s，进缓冲的速率为2MB/s，拥塞概率为(2-1)/1＝100％，需要进行拥塞处理；若此时出缓冲速率为1MB/s，进缓冲速率为1.5MB/s，拥塞概率为(1.5-1)/1＝50％，则此时直接进入缓冲区。

当n级拥塞时，拥塞处理步骤为：

A、如果优先级高于或等于n，放到发送缓冲区，否则到B；

B、检查缓冲区中级别最低的消息，是否比新到消息级别低的，如果有执行步骤C，否则执行步骤D；

C、将最低级别消息中后进缓冲的数据依次丢弃，直到丢弃消息大小总和等于或大于新到消息；

D、丢弃此新到消息或减少消息来源速率提高出缓冲速率。

以上所作假设多级拥塞中，各个级别拥塞产生阀值，拥塞消除阀值，以及各个拥塞级别的“概率阀值”都是可以根据实际应用来设置的。拥塞概率计算方法也是可以选择不同的算法。

本发明将拥塞处理放到拥塞产生之前，减少拥塞产生的几率，做到不丢或者少丢消息，尤其是少丢高优先级的消息。在拥塞产生后，通过丢弃缓冲区中低优先级的消息，也可以将拥塞时所造成的损失降到最低。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (11)

1、一种拥塞处理的方法，对拥塞时包含有优先级的新到消息进行处理，其特征在于，包括步骤：

A、比较所述新到消息优先级是否低于当前拥塞级，如果是，进入步骤B，否则，将所述新到消息放入缓冲区；

B、比较所述新到消息优先级是否低于当前缓冲区中消息的最低优先级，如果否，进入步骤C，否则，不将所述新到消息放入所述缓冲区；

C、将缓冲区中优先级低于所述新到消息优先级的消息丢弃，并将所述新到消息存入所述缓冲区。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C中将缓冲区中优先级低于所述新到消息优先级的消息丢弃具体包括步骤：

将保存在缓冲区的最低级别消息中后进缓冲区的，依次丢弃，直到丢弃消息大小总和等于或大于新到消息为止，将新到消息放入缓冲区。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A之前还包括步骤：

设置缓冲区在多级拥塞中每一级对应的第一阀值和第二阀值；

新到消息到达时，获取此时缓冲区占有率、当前拥塞级、当前拥塞级的第二阀值。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述新到消息到达时的缓冲区占有率不小于所述的当前拥塞级的第二阀值时，执行步骤A。

5、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述多级拥塞为至少一级拥塞；所述第一阀值和第二阀值为根据缓冲区占有率确定。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不将所述新到消息放入所述缓冲区包括：丢弃所述新到消息。

7、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，获取此时缓冲区占有率、当前拥塞级、当前拥塞级的第二阀值之后还包括步骤：

获取所述新到消息到达时当前拥塞级的第一阀值；

当新到消息到达时的缓冲区占有率介于拥塞级的第一阀值和第二阀值之间时，计算所述新到消息的拥塞概率。

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述拥塞概率为使用公式而得到，所述公式为：入缓冲区平均速率减去出缓冲区平均速率，然后用相减得到的值除以出缓冲区平均速率。

9、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，获取所述新到消息到达时当前拥塞级的第一阀值之后包括步骤：

比较所述拥塞概率与拥塞概率阀值，如果该拥塞概率小于所述拥塞概率阀值，则把所述新到达的消息送入缓冲区存储；如果该拥塞概率大于拥塞概率阀值，执行步骤A。

10、根据权利要求1至9中任意一项所述的方法，其特征在于，当新到消息优先级低于当前缓冲区中消息的最低优先级时，处理拥塞方法还包括：减少消息来源速率，提高出缓冲速率。

11、根据权利要求1至9中任意一项所述的方法，其特征在于，所述步骤A之前还包括：

当缓冲区占有率小于所述新到消息到达时拥塞级的第一阀值时，将该新到消息送入缓冲区存储。

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