CN101170488B - 业务网络拥塞控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种业务网络拥塞控制方法，包括：在本端设备与对端设备进行业务消息交互过程中，感知链路拥塞状况；根据链路拥塞状况启动或关闭流控；在流控过程中，丢弃发送给对端设备的业务第一条消息。本发明还公开了一种业务网络拥塞控制装置，包括：拥塞感知单元，流控控制单元、流控执行单元。利用本发明，可以实现对无线链路拥塞的自动流控，并降低对业务的影响。

Description

业务网络拥塞控制方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种业务网络拥塞控制方法及装置。

背景技术

目前，随着通信及网络技术的发展，人们对移动信息服务的需求也日益增长，移动用户数量的快速增长使得大话务量对网元的冲击越来越不容忽视。如在传统节假日、上班电话使用高峰期，常会遇到打不通电话的情形。很大一部分原因是由于高峰期的话务量超过通信设备系统设计的负荷能力，造成通信设备大面积拥塞、接通率下降，甚至引发通信设备故障。由于网络的拥塞和过载会严重影响系统的吞吐量，于是流控技术成为了研究的热点。现有的流控技术大多基于底层链路拥塞，如MTP3(ATM交换机消息传递部分第三级)层，采用漏桶等技术简单丢弃消息来达到缓解链路拥塞的目的。这种丢包的方式具有很强的随机性和任意性，由于网元间的业务交互流程需要一系列的消息交互来完成，很显然，这种随机和任意的丢包策略会影响业务的正常进行，甚至会造成业务中断，网络瘫痪等严重问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种无线通信系统中拥塞控制方法，以解决现有的流控方式对业务影响较大的问题，对无线链路的拥塞实现自动流控，并降低对业务的影响。

本发明的另一个目的是提供一种无线通信系统中拥塞控制装置，以实现对无线链路拥塞的自动流控，并降低对业务的影响。

为此，本发明实施例提供如下的技术方案：

一种业务网络拥塞控制方法，所述方法包括：

在本端设备与对端设备进行业务消息交互过程中，感知链路拥塞状况；

根据链路拥塞状况启动或关闭流控；

在流控过程中，丢弃发送给对端设备的业务第一条消息。

优选地，所述感知链路拥塞状况的步骤包括：

设定监控周期；

统计所述监控周期内业务的失败比例；

根据所述失败比例确定链路拥塞状况。

优选地，所述根据链路拥塞状况启动或关闭流控的步骤包括：

在设定的监控周期内如果所述失败比例超过了预定的流控启动门限，则启动流控；

在设定的监控周期内如果所述失败比例低于预定的流控启动门限，则关闭流控。

优选地，所述丢弃发送给对端设备的业务第一条消息的步骤具体为：

根据链路当前的流控比例丢弃发送给对端设备的业务第一条消息。

优选地，所述方法进一步包括：根据所述失败比例实时调整链路当前的流控比例。

所述根据失败比例实时调整流控比例的步骤包括：

如果连续两个监控周期内所述失败比例都超过预定的流控比例调整门限，则增大流控比例；

如果上一个监控周期内所述失败比例低于所述流控比例调整门限，则降低流控比例。

可选地，所述方法进一步包括：

对业务进行分类，并设定对应各类业务的优先级；

当本端设备上有多种业务并存时，优先丢弃优先级低的业务消息。

特别地，移动终端进行位置更新业务中，在取鉴权集时和/或发送位置更新请求时，启动拥塞感知定时器以感知链路的拥塞情况。

一种业务网络拥塞控制装置，包括：

拥塞感知单元，用于在本端设备与对端设备进行业务消息交互过程中，感知链路拥塞状况；

流控控制单元，用于根据所述链路拥塞状况启动或关闭流控；

流控执行单元，根据所述流控控制单元的命令对链路进行流控，并在流控过程中，丢弃发送给对端设备的业务开始的第一条消息。

所述拥塞感知单元包括：

监控周期控制单元，用于设定监控周期，并对监控周期进行计时；

统计单元，用于统计消息交互的超时情况，并在所述监控单元对监控周期的计时到达监控周期后，根据所述消息交互的超时情况计算所述监控周期内业务的失败比例，根据所述失败比例确定链路拥塞状况。

优选地，所述装置还包括：

流控比例设定单元，设定并向所述流控执行单元提供用于确定需要丢弃的业务第一条消息个数的流控比例。

优选地，所述装置还包括：

监测单元，与所述统计单元相连，用于监测所述失败比例在一个所述监控周期内的数值以及在连续多个所述监控周期内的变化情况；

流控比例调整单元，用于根据所述监测单元的监测结果调整流控比例设定单元设定的链路当前的流控比例，如果连续两个监控周期内所述超时比例都超过预定的流控比例调整门限，则增大链路当前的流控比例；如果上一个监控周期内所述超时比例低于所述流控比例调整门限，则降低链路当前的流控比例。

优选地，所述装置还包括：

策略单元，用于设定并向所述流控控制单元提供启动和/或关闭流控的流控策略。

由以上本发明实施例提供的技术方案可以看出，本发明采用事务处理时延来感知某个实体的HTR(Hard to Reach)，在本端设备与对端设备进行业务消息交互时，启动与该业务对应的拥塞感知定时器，根据本端设备上所有业务对应的拥塞感知定时器的超时比例进行链路流量控制，从而屏蔽了底层链路转接等复杂的组网方式，使网络设备根据链路的拥塞情况实现自动流控。保证了网络设备在大话务量冲击链路的情况下，仍能够正常运行，不至于发生宕机等事故，有效地提高了网络的可靠性。另外，本发明在丢弃消息时，与业务流程相结合，可以根据业务流程有选择性地丢弃业务消息，从而使业务损失代价最小。

附图说明

图1是本发明方法的一个优选实施例的实现流程图；

图2是本发明实施例中根据链路拥塞比例丢弃业务消息的流程；

图3是本发明方法在MAP位置更新中的应用流程图；

图4是本发明装置第一实施例的原理框图；

图5是本发明装置第二实施例的原理框图。

具体实施方式

本发明的核心是采用事务处理时延来感知某个实体HTR(Hard to Reach)，在本端设备与对端设备进行业务消息交互过程中，感知链路拥塞状况；根据链路拥塞状况启动或关闭流控，在流控过程中，丢弃发送给对端设备的业务第一条消息。为了进一步保证流控的合理、有效性，实时调整链路当前的流控比例，根据链路当前的流控比例按比例确定丢弃消息的比例，流控比例越大，则被丢弃的消息比例越大。

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参照图1，图1示出了本发明方法的一个优选施例的实现流程，包括以下步骤：

步骤101：设定监控周期。

可以根据实际网络情况灵活设置，比如10秒为一个周期，各周期可以是连续的，也可以有一定的间隔，例如2秒。在具体实现时，可以通过一个监控定时器来控制。

步骤102：统计监控周期内业务的失败比例。

本发明基于业务来实现流控，对业务消息的交互进行超时监测，比如，利用一个计数器对消息超时进行计数。在监控周期开始后，计数器开始计数，只要有消息超时，则表明业务失败，此时，该计数器加1。另外设置一个计数器对业务成功进行计数。只要完成一次业务处理的全部流程，则该计数加1。这样，即可根据这两个计数器的统计结果确定一个监控周期内业务的失败比例。比如，按以下公式来计算业务的失败比例：

失败比例＝超时计数/(超时计数+业务成功计数)

由于消息交互的超时情况反映了链路的拥塞状况，因此，按照上式统计出的业务失败比例也反映了链路的拥塞状况。

在监控周期开始后，计数器开始计数，只要有拥塞感知定时器超时，则该计数器加1。这样，就能准确统计出每个监控周期内本端设备上所有业务对应的拥塞感知定时器的超时比例。

步骤103：判断本监控周期内统计的失败比例是否超过了预定的流控启动门限。如果已超过，则进到步骤104；否则，进到步骤105。

步骤104：判断是否已启动流控。如果已启动，则进到步骤106；否则，进到步骤107。

步骤105：判断本监控周期内统计的超时比例是否低于预定的流控关闭门限。如果是，则进到步骤108；否则，进到步骤106。

步骤106：根据失败比例调整流控比例。然后，返回步骤102，对下一周期进行监测。

步骤107：启动流控，并设定默认的流控比例。然后，返回步骤102，对下一周期进行监测。

为了实现对业务流量的平滑调整，在启动流控后，可以允许一部分流量通过，也就是说，设定一个流控比例。比如，流控比例为50％，则在每20个消息中丢弃前10个，后10个正常发送。

步骤108：关闭流控。然后，返回步骤102，对下一周期进行监控。

在上述流程中，流控的启动门限和关闭门限可以根据系统仿真或者经验值来设定。

在上述步骤107启动流控后，需要根据流控比例丢弃本端设备发送给对端设备的业务第一条消息。在丢弃业务消息时，可以采用一个默认的流控比例。也就是说，只要链路拥塞，就按该流控比例丢弃本端设备需要发送给对端设备的业务第一条消息。这样，如果一次流控的调整还不能使拥塞解除，到下一个监控周期，链路仍然拥塞，根据监测结果，继续丢弃需要发送的业务消息。

当然，为了进一步提高流控效率，还可以根据链路的拥塞状况确定流控比例，根据流控比例的大小来决定丢弃业务消息的比例。流控比例越大，被丢弃的消息比例越大。图1中的步骤106表明了这种情况。

在具体实现时，可以根据链路的拥塞程度设定不同的流控比例，在启动流控后，根据链路当前的流控比例丢弃本端设备需要发送给对端设备的业务第一条消息。这样，经过一个监控周期就可以基本上解除拥塞，使链路恢复正常。

比如，可以按照以下的流控比例调整策略来进行调整：

如果连续两个监控周期内统计的超时比例都超过了预定的流控比例调整门限。也就是说，需要监测各监控周期内超时比例的变化情况，如果上一个监控周期与本周期内统计的超时比例都超过了预定的流控比例调整门限，则增大流控比例；

如果上一个监控周期内统计的超时比例低于预定的流控比例调整门限，则降低流控比例。

流控比例调整门限可以根据系统仿真或者经验值来设定。

在丢弃业务消息时，可以假设所有业务具有相同的优先级，也就是说，流控启动后，可以依需要发送的不同业务消息的先后顺序，依次丢弃。

为了向不同类型业务提供差别服务，也可以对业务进行分类，并设定对应各类业务的优先级，当流控启动后，优先丢弃优先级低的业务消息。这样，可以保证重要业务的服务质量。

图2示出了本发明实施例中根据业务失败比例丢弃业务消息的流程，包括以下步骤：

步骤201：本端设备与对端设备进行业务消息交互。

步骤202：判断是否已启动了流控。如果已启动，则进到步骤203；否则，进到步骤205。

步骤203：判断此消息是否是流控比例内的业务消息。如果是，则进到步骤204；否则，进到步骤206。

步骤204：判断该消息是否为该业务的第一条消息。如果是，则进到步骤205；否则，进到步骤206。

步骤205：丢弃该消息，放弃本次业务。

步骤206：发送该消息，同时启动拥塞感知定时器，以对该消息是否超时进行监控。

为了进一步提高流控效率，还可以根据链路的拥塞状况确定流控比例，根据流控比例的大小来决定丢弃业务消息的比例。流控比例越大，被丢弃的消息比例越大。

在具体实现时，可以根据链路的拥塞程度设定不同的流控比例，在启动流控后，根据链路当前的流控比例丢弃本端设备需要发送给对端设备的业务第一条消息。这样，经过一个监控周期就可以基本上解除拥塞，使链路恢复正常。除此之外，还可以设置一个流控比例的初始值，流控启动后，根据连续的监控周期内拥塞感知定时器超时比例的变化情况，实时调整链路当前的流控比例。然后，本端设备根据链路当前实际的流控比例大小来决定需要发送的消息是否为流控比例内的消息，如果是，则丢弃该消息。当然，流控比例越大，消息丢弃的概率也就越大。

本发明可以应用于任何需要业务消息交互的网络中，比如，在MAP(移动应用部分)和CAP(CAMEL应用部分)事务处理中。

本技术领域人员知道，MAP是移动通信系统间操作的接口协议，它包括以MSC为中心，与其它系统实体的信令联系，例如与另一MSC、HLR、VLR(拜访位置寄存器)、SME(短消息实体)、AC(鉴权中心)、SMC(短消息中心)的连接以及各系统实体彼此间的连接。该协议用于各实体之间的通信，如位置登记/删除、补充业务的处理、呼叫建立期间客户参数的检索和切换、客户管理、操作和维护、位置寄存器故障后的恢复、国际移动客户设备识别(IMEI)的管理和鉴权、支持短消息业务的程序等。在这些业务流程中，可以利用本发明有效地控制链路的流量，防止链路拥塞。

例如，在移动终端的位置更新业务中，MSC有两个点需要与HLR交互，一个是取鉴权集，另一个是发送位置更新请求，在这两个交互点需启动与其对应的拥塞感知定时器，以感知链路的拥塞情况。

本发明的应用流程如图3所示：

1.MS(移动终端)向MSC/VLR发送位置更新请求消息。

2.MSC/VLR收到该位置更新请求消息后，需要向HLR发送取鉴权集或位置更新请求消息。在发送消息前，先根据链路拥塞情况判断是否需要流控，如果链路不拥塞，也就是说，不需要流控，则执行3；如果需要流控，则执行步骤4。

3.进行正常处理流程，直接向HLR发送该消息，同时启动拥塞感知定时器，以对该消息是否超时进行监控。

4.MSC根据链路当前的流控比例判断是否丢弃该消息。如果需要丢弃，则执行步骤5；否则，执行步骤6。

5.MSC丢弃该消息，并向MS回应位置更新失败消息。

6.MSC向HLR发送鉴权集或位置更新请求消息，同时启动拥塞感知定时器，以对该消息是否超时进行监控。

为了使网络中的各实体能够根据事务处理时延感知某个实体的HTR(Hardto Reach)，有效地实现对链路流量的控制，避免网络拥塞。本发明还提供了一种业务网络拥塞控制装置。

参照图4，图4示出了本发明装置第一实施例的原理框图：

该装置包括：拥塞感知单元41、流控控制单元42、流控执行单元43。其中，

拥塞感知单元41用于在本端设备与对端设备进行业务消息交互过程中，感知链路拥塞状况。

流控控制单元42用于根据链路拥塞状况启动或关闭流控。比如，当链路拥塞状况超过某一门限值后，启动流控；当链路拥塞状况低于另一门限值后，关闭流控。当然，也可以在该装置中设置一个策略单元44，如图所示。策略单元44用于设定并向所述流控控制单元提供启动和/或关闭流控的流控策略。

流控执行单元43根据流控控制单元的命令对链路进行流控，比如，可以按照一个默认的流控比例丢弃业务消息，而且丢弃发送给对端设备的业务开始的第一条消息。

拥塞感知单元可以有多种实现方式，比如图中所示，拥塞感知单元41包括：监控周期控制单元411和统计单元412。其中，监控周期控制单元411用于设定监控周期，并对监控周期进行计时；统计单元412统计消息交互的超时情况，并在所述监控单元对监控周期的计时到达监控周期后，根据所述消息交互的超时情况计算所述监控周期内业务的失败比例，根据所述失败比例即可了解链路拥塞状况。

对链路进行流控的详细过程与前面对本发明方法中的描述类似，在此不再赘述。

参照图5，图5是本发明装置第二实施例的原理框图：

与图4所示本发明装置第一实施例不同的是，在该实施例中，还设置了流控比例设定单元45、监测单元46和流控比例调整单元47。其中，

流控比例设定单元45与流控执行单元43相连，设定用于确定需要丢弃的业务第一条消息个数的流控比例，以使流控执行单元43根据该流程比例确定需要丢弃的业务第一条消息。

为了进一步提高流控效率，由与统计单元412相连的监测单元46监测所述失败比例在一个所述监控周期内的数值以及在连续多个所述监控周期内的变化情况，并由流控比例调整单元47根据监测单元的监测结果调整流控比例设定单元设定的链路当前的流控比例，如果连续两个监控周期内所述超时比例都超过预定的流控比例调整门限，则增大链路当前的流控比例；如果上一个监控周期内所述超时比例低于所述流控比例调整门限，则降低链路当前的流控比例。当然，也可以采用其他调整策略对链路的流控比例进行调整。

这样，就可以使流控执行单元43根据流控比例的大小来决定丢弃业务消息的比例。流控比例越大，被丢弃的消息比例越大。从而可以提高流控效率，经过一个监控周期就可以基本上解除拥塞，使链路恢复正常。

本发明装置可以应用在任何需要业务交互的网络设备上，以控制该网络设备与其他网络设备相连的链路上的消息流量，避免设备在大业务量冲击的情况下出现宕机等事故，保证设备的安全运行。

虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。

Claims (10)

1.一种业务网络拥塞控制方法，其特征在于，所述方法包括：

在本端设备与对端设备进行业务消息交互过程中，感知链路拥塞状况；

根据链路拥塞状况启动或关闭流控；

在流控过程中，丢弃发送给对端设备的业务第一条消息；

其中所述感知链路拥塞状况包括：

设定监控周期；

统计所述监控周期内业务的失败比例；

根据所述失败比例确定链路拥塞状况；

其中所述根据链路拥塞状况启动或关闭流控包括：

在设定的监控周期内如果所述失败比例超过了预定的流控启动门限，则启动流控；

在设定的监控周期内如果所述失败比例低于预定的流控启动门限，则关闭流控。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述丢弃发送给对端设备的业务第一条消息的步骤具体为：

根据链路当前的流控比例丢弃发送给对端设备的业务第一条消息。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

根据所述失败比例实时调整链路当前的流控比例。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据失败比例实时调整流控比例的步骤包括：

如果连续两个监控周期内所述失败比例都超过预定的流控比例调整门限，则增大流控比例；

如果上一个监控周期内所述失败比例低于所述流控比例调整门限，则降低流控比例。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

对业务进行分类，并设定对应各类业务的优先级；

当本端设备上有多种业务并存时，优先丢弃优先级低的业务消息。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

移动终端进行位置更新业务中，在取鉴权集时和/或发送位置更新请求时，启动拥塞感知定时器以感知链路的拥塞情况。

7.一种业务网络拥塞控制装置，其特征在于，包括：

拥塞感知单元，用于在本端设备与对端设备进行业务消息交互过程中，感知链路拥塞状况，所述拥塞感知单元包括：

监控周期控制单元，用于设定监控周期，并对监控周期进行计时；

统计单元，用于统计消息交互的超时情况，并在所述监控单元对监控周期的计时到达监控周期后，根据所述消息交互的超时情况计算所述监控周期内业务的失败比例，根据所述失败比例确定链路拥塞状况；

流控控制单元，用于根据所述链路拥塞状况启动或关闭流控，包括：当链路拥塞状况超过一门限值后，启动流控；当链路拥塞状况低于另一门限值后，关闭流控；

流控执行单元，根据所述流控控制单元的命令对链路进行流控，并在流控过程中，丢弃发送给对端设备的业务开始的第一条消息。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

流控比例设定单元，设定并向所述流控执行单元提供用于确定需要丢弃的业务第一条消息个数的流控比例。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

监测单元，与所述统计单元相连，用于监测所述失败比例在一个所述监控周期内的数值以及在连续多个所述监控周期内的变化情况；

流控比例调整单元，用于根据所述监测单元的监测结果调整流控比例设定单元设定的链路当前的流控比例，如果连续两个监控周期内所述超时比例都超过预定的流控比例调整门限，则增大链路当前的流控比例；如果上一个监控周期内所述超时比例低于所述流控比例调整门限，则降低链路当前的流控比例。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

策略单元，用于设定并向所述流控控制单元提供启动和/或关闭流控的流控策略。

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