CN101340318B - 降速率探针包列的可用带宽测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种降速率探针包列的可用带宽测量方法，包括如下步骤：发送端发送探针包列；接收端接收所述探针包列并计算所接收的探针包列长度；接收端判断计算出的所接收的包列长度与发送的包列长度是否相同，若不相同，继续接收，若相同，计算包列的平均速率作为可用带宽的测量值；接收端发送数据包通知发送端测量结束，附带测量结果；判断是否测量完毕，若否，发送端根据上次测量结果调整参数，然后进行下一次测量，若是，则结束。本发明采用降速率的探针包列构造，本发明方法测量速度快、入侵度低，又对多跳、突发性背景流的适应性较强。

Description

降速率探针包列的可用带宽测量方法
技术领域
本发明涉及一种可用带宽测量方法，特别涉及一种降速率探针包列的可用带宽测量方法。
背景技术
在IP网中，可用带宽是最重要的网络资源，是网络传输性能的决定因素，可用带宽的实时检测具有重要的研究和现实意义。
网络路径可用带宽为该路径的剩余带宽。目前可用带宽测量工具主要有RICE大学提出的基于chirp包列技术的pathChirp、Delaware大学提出的基于自负载周期流(SLoPS)的pathload。
pathChirp采取升速率探针包列对可用带宽进行测量，在单条包列中，各探针包之间的发送间隔呈等比增长，pathChirp认为第一个开始遇到排队延迟的包速率即为可用带宽测量值。该工具具有测量速度快、入侵度低的特点，然而在多跳、突发性背景流下误差较大，无法对可用带宽进行准确测量。
pathload的SLoPS技术基于以下假设：当注入的探针包列速率大于可用带宽时，包列会遇到增长的排队延迟。通过观察这种排队延迟，pathload使用二分查找算法调整探针包列速率迭代计算路径的可用带宽。该工具对多跳、突发性背景流的适应性较强，然而二分查找的算法导致该工具在背景流量发生大尺度变化时，可能错误定义可用带宽的上/下限因而无法收敛到实际值。并且该工具测量速度慢、入侵度较高，无法适应低速率路径的网络可用带宽测量。
发明内容
本发明的目的是提供一种测量速度快、入侵度低，又对多跳、突发性背景流的适应性较强的可用带宽测量方法。
一种降速率探针包列的可用带宽测量方法，包括如下步骤：
步骤A、发送端设定参数；
步骤B、发送端发送自负载降速率探针包列，所述自负载降速率探针包列包括对网络进行拥塞的负载探针包、及以降速率方式发送的测量探针包；
步骤C、接收端接收所述探针包列并计算所接收的探针包列长度；
步骤D、接收端判断计算出的所接收的包列长度与发送的包列长度是否相同，若不相同，继续接收，若相同，计算包列的平均速率作为可用带宽的测量值；
步骤E、接收端发送数据包通知发送端测量结束，附带测量结果；
步骤F、判断是否测量完毕，若否，发送端根据上次测量结果调整参数，等待足够的时间以降低入侵性，然后重复步骤B进行下一次测量，若是，则结束。
其中，所述探针包为自负载降速率探针包；所述探针包分为负载探针包和测量探针包；所述负载探针包是背靠背的；所述负载探针包的个数根据测量速度与准确性的需要进行手工设定；所述测量探针包满足以下特性：所述包列的平均速率以α的速率呈指数递减趋势，α为大于1的递减因子；第i个测量探针包与第一个(负载)探针包的发送间隔为(i-1)×pktSize/Ri，i＞d，其中Ri为第i个探针包发送时包列的平均速率。Rd+1＝Rmax，Ri＝Ri-1/α。；Rmax在第一次测量时手工设定，其后根据上次测量的结果自动设定。
本发明的有益效果在于：本发明测量可用带宽的方法采用降速率的探针包列构造，使用单条包列便可测量出可用带宽，测量速度相较pathload显著提升。基于包列的方法对于流量的突发性具有较强的容错能力，本发明在多跳路径、突发性背景流下相较pathChirp具有更高的健壮性。
附图说明
图1为实施例一自负载降速率探针包列构造示意图。
图2为实施例一的可用带宽测量方法流程图。
图3为实施例二基于NS-2仿真平台的多跳网络路径可用带宽测量的网络拓扑图。
图4为实施例二测量的结果与路径的真实可用带宽avbw以及pathChirp的测量结果对比图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的较佳实施例。
实施例一
请参阅图1，图2，本较佳实施例提出一种基于自负载降速率探针包列(SLDRT)的可用带宽测量方法。本发明由发送端和接收端进行双端测量，发送端首先背靠背地发送d个负载探针包对网络进行拥塞，d的大小根据测量速度与准确性的需要进行手工设定。在负载探针包后跟踪发送测量探针包，直到接收端收到的探针包列长度与发送长度相同时通知发送端测量结束。测量探针包满足以下特性：第i个测量探针包与第一个(负载)探针包的发送间隔为(i-1)×pktSize/Ri，i＞d，其中Ri为第i个探针包发送时包列的平均速率，Rd+1＝Rmax，Ri＝Ri-1/α，α为大于1的递减因子。
Rmax在第一次测量时需手工设定，其后设为上次测量结果的αn倍，其中n为期望包列长度，根据测量需要手工设定，推荐值为60到100之间，然后整个包列的平均速率以α的速率呈指数递减趋势，α为大于1的递减因子，其值可以根据测量需要手工设定。请参阅图2，本发明的测量步骤如下：
步骤A、发送端设定参数；
步骤B、发送端背靠背地发送探针包列；
步骤C、接收端接收所述探针包列并计算所接收的探针包列长度；
步骤D、接收端判断计算出的所接收的包列长度与发送的包列长度是否相同，若不相同，继续接收，若相同，计算包列的平均速率作为可用带宽的测量值；
步骤E、接收端发送数据包通知发送端测量结束，附带测量结果；
步骤F、判断是否测量完毕，若否，发送端根据上次测量结果调整参数，等待足够的时间以降低入侵性，然后重复步骤B进行下一次测量，若是，则结束。
由于采用降速率的探针包列构造，本发明使用单条包列便可测量出可用带宽，测量速度相较pathload显著提升。基于包列的方法对于流量的突发性具有较强的容错能力，本发明在多跳路径、突发性背景流下相较pathChirp具有更高的健壮性。
实施例二
本实施例基于NS-2仿真平台进行了多跳网络路径可用带宽测量的实验。
请参阅图3，snd和rcv分别为测量探针包的发送端和接收端，被测路径由k条链路组成，在实验中k设置为7。Tsi和Tri分别表示第i条链路的背景流发送端和接收端，所有链路的带宽均为100Mbps。背景流由10个服从Pareto分布的ON/OFF流量发生器构成，以模拟真实的突发网络流量。另外在路径中随机抽取两条2链路发送CBR(Constant Bit Rate)的UDP背景流以控制路径可用带宽和紧链路位置。在测量中本发明的负载包数量d设置为5，扩展因子α设置为1.02，期望包列长度n越长，准确度越高，n越低，测量速度越快，然而准确度下降。推荐值为60到100之间，本实施例中，期望包列长度n设置为70。
请参阅图4，图4为本较佳实施例测量的结果与路径的真实可用带宽avbw以及pathChirp的测量结果对比图，如图所示，本发明在多跳网络路径、突发背景流这种比较复杂的情况下具有较高的测量准确性。
实施例三
本实施例与实施例一的区别在于，实施例一采取自负载降速率探针包列的方法对可用带宽进行测量，在探针包列构造上采取等比降低整条包列速率的方法。本实施例中，可用带宽测量方法还可采取以下三种方式方式：
线性降低包列速率：整条包列速率随着每个探针包的发送呈等差数列下降趋势，从而达到降低探针包列速率的目的。
线性增加探针包间隔：在单条包列中，相邻探针包的发送间隔呈等差数列增长趋势，从而达到逐渐降低整条包列速率的目的。
等比增加探针包间隔：在单条包列中，相邻探针包的发送间隔呈等比数列增长趋势，从而达到逐渐降低整条包列速率的目的。
总之，使探针包列为降速率包列实施本发明的方法均在本发明的权利要求范围之内。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案。不脱离本发明精神和范围的任何修改或局部替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种降速率探针包列的可用带宽测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A、发送端设定参数；
步骤B、发送端发送自负载降速率探针包列，所述自负载降速率探针包列包括对网络进行拥塞的负载探针包、及以降速率方式发送的测量探针包；
步骤C、接收端接收所述探针包列并计算所接收的探针包列长度；
步骤D、接收端判断计算出的所接收的包列长度与发送的包列长度是否相同，若不相同，继续接收，若相同，计算包列的平均速率作为可用带宽的测量值；
步骤E、接收端发送数据包通知发送端测量结束，附带测量结果；
步骤F、判断是否测量完毕，若否，发送端根据上次测量结果调整参数，返回步骤B进行下一次测量；若是，则结束。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤B中发送端背靠背地发送负载探针包。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述负载探针包的个数根据测量速度与准确性的需要进行手工设定。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述探针包列的平均速率以α的速率呈指数递减趋势，α为大于1的递减因子。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：第i个测量探针包与第一个探针包的发送间隔为(i-1)×pktSize/Ri，i＞d；其中Ri为第i个测量探针包发送时包列的平均速率，Rd+1＝Rmax，Ri＝Ri-1/α，d为负载探针包的个数，pktSize为探针包的大小，Rmax表示第一个测量探针包的速率，α为大于1的递减因子。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：第一个测量探针包的速率Rmax在第一次测量时设定，其后设为上次测量结果的αn倍，n为期望包列长度。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述n的值在60到100之间。
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