CN101753546B - 一种数据包传送方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据包传送方法及装置，包括：确定当前调度的QoS等级；为该QoS等级包含的各应用分配带宽资源；确定该QoS等级中当前调度的应用；提取该应用的数据包，使用为该应用分配的带宽资源承载数据包进行传送。采用本发明提供的方法及装置，实现对同一QoS等级包含的各应用获得带宽资源的控制。

Description

一种数据包传送方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种多传输连接应用的数据包传送方法及装置。

背景技术

通信网络中，在交换机上，同一QoS等级包含的各应用的数据包采用共用缓存的方式，即存储在一个缓存区域中，对同一QoS等级包含的各应用获得带宽资源不进行控制，因此，在网络不拥塞时，如果应用建立了多个传输连接（TCP或UDP连接），根据TCP拥塞控制算法，具有多个TCP连接的应用发送数据包速率攀升的速度（相对较少TCP连接的应用）更快，此时，多TCP连接的应用就会占有交换机剩余的带宽资源，进而抢占较少TCP连接应用的带宽资源，导致不公平性；在网络拥塞时，采用随机丢弃的方式，那么各应用丢弃数据包的概率是一样的，但是，多TCP连接应用传输速率的快速增长，加速了缓存的拥塞，使较少TCP连接应用更频繁地处于拥塞回退状态，导致较少TCP连接应用传输的平均速率降低，即多TCP连接应用通过抢占缓存资源抢占了带宽资源，导致不公平性。

多传输连接应用最为典型的是P2P（Peer-to-Peer，对等网络）应用，P2P数据流量占因特网总流量达60%~80%左右，并且目前在用户总数没有显著增长的情况下，P2P数据流量仍然在快速持续增长。P2P数据流量对带宽资源的抢占严重影响了其它应用的服务质量（QoS）。为了实现带宽资源的公平分配，需要对多传输连接应用的流量进行控制。

现有的多传输连接应用流量的控制方案多是基于终端侧的方案，在终端用户与互联网之间加入网关、网桥设备，使用户发送和接收互联网数据经过此设备，由此设备检测当前用户的TCP协议和UDP协议的会话数，并对其目标端口为1024以上的连接进行流量控制或阻断动作。

上述方案的缺点是：没有给出流量控制的策略，即在什么情况下执行遏制操作，在什么情况下执行阻断操作；并且该方案属于终端侧方案，由于终端侧不能获悉网络的当前状态是否处于拥塞状态，在对应用的流量进行控制时，无法综合考虑网络的负荷状态，因此不能够适时地做到在网络不拥塞时解除控制，在网络拥塞时执行控制；多传输连接应用的流量控制原则是保证特定应用的服务质量的同时鼓励一般应用使用剩余带宽资源，但是该方案没有对不同服务质量的应用进行区别对待；另外该方案是针对P2P流量控制提出的，不适用于一般的多传输连接应用的流量控制。

发明内容

本发明提供一种数据包传送方法及装置，实现对同一QoS等级包含的各应用获得带宽资源的控制。

本发明实施例提供一种数据包传送方法，包括：

确定当前调度的QoS等级；

确定出分配给所述QoS等级的对应总带宽资源；

将所述总带宽资源按预设分配策略分配给所述QoS等级包含的各应用；

确定所述QoS等级中当前调度的应用；

提取所述当前调度的应用的数据包，使用为所述当前调度的应用分配的带宽资源承载所述数据包进行传送。

本发明实施例还提供一种数据包传送装置，包括：

等级确定单元，用于确定当前调度的QoS等级；

分配单元，用于为所述QoS等级包含的各应用分配带宽资源；

应用确定单元，用于确定所述QoS等级中当前调度的应用；

传送单元，用于提取所述当前调度的应用的数据包，使用为所述当前调度的应用分配的带宽资源承载所述数据包进行传送；

其中，所述分配单元，包括：

确定子单元，用于确定出分配给所述QoS等级的对应总带宽资源；

分配子单元，用于将所述总带宽资源按预设分配策略分配给所述QoS等级包含的各应用。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供的方法，包括：确定当前调度的QoS等级；为该QoS等级包含的各应用分配带宽资源；确定该QoS等级中当前调度的应用；提取该应用的数据包，使用为该应用分配的带宽资源承载数据包进行传送。因此，采用本发明提供的方法及装置，实现对同一QoS等级包含的各应用获得带宽资源的控制，进而避免了多传输连接应用抢占较少传输连接应用的带宽资源，在网络不拥塞时，达到同一QoS等级包含的各应用公平共享带宽资源的目的。本发明提供的方法还根据最低QoS等级包含的各应用的连接数的多少确定最低QoS等级包含的各应用的对应优先级，连接数越多则优先级越低，当判断出网络拥塞需要丢弃数据包时，在存储优先级最低的应用的数据包的缓存队列中丢弃数据包，限制多传输连接应用的传输速率，避免较少传输连接应用因回退导致的传输率下降，进而降低在网络拥塞时多传输连接应用与较少传输连接应用之间共享带宽资源的不公平性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种数据包传送方法流程图之一；

图2为本发明实施例提供的一种数据包传送方法流程图之二；

图3为本发明实施例提供的一种数据包传送装置结构示意图之一；

图4为本发明实施例提供的一种数据包传送装置中分配单元的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种数据包传送装置结构示意图之二。

具体实施方式

本发明实施例提供一种数据包传送方法，包括：

确定当前调度的QoS等级；

为该QoS等级包含的各应用分配带宽资源；

确定该QoS等级中当前调度的应用；

提取该应用的数据包，使用为该应用分配的带宽资源承载数据包进行传送。

上述数据包传送方法适用于网络侧的交换设备中，如路由器、IP网关、GGSN、SGSN等核心网设备，下面结合附图对本发明上述方法进行详细描述。

图1所示为本发明实施例提供的一种数据包传送方法流程图，具体包括：

步骤S101：确定当前调度的QoS等级。

本发明实施例中，网络侧在接收到数据包后，采用深度包检测DPI（DeepPacket Inspection）技术对数据包进行检测，通过DPI检测对应用流中的数据包内容进行探测，从而确定数据包所属的应用，同时确定该应用的QoS等级。DPI技术为现有技术，具体方法在此不做详细描述。

确定出数据包所属的应用及该应用的QoS等级后，将相同QoS等级包含的应用的数据包存储在同一个缓存区域中，并且在缓存区域中，相同应用的数据包是存储在一个缓存队列中的。

为保证特定应用的服务质量，按QoS等级从高到低的顺序调度各QoS等级包含的应用的数据包，因此，在调度当前QoS等级包含的应用的数据包开始时，确定当前调度的QoS等级。

步骤S102：为该QoS等级包含的各应用分配带宽资源。

在确定当前调度的QoS等级后，确定出分配给该QoS等级的对应总带宽资源，包括三种情况：

第一种情况：确定该QoS等级对应的需求带宽资源，将该需求带宽资源作为总带宽资源；该需求带宽资源根据存储该QoS等级的应用的数据包的缓存区域中存储的数据量大小确定；

第二种情况：获取该QoS等级对应的预设带宽资源，将该预设带宽资源作为总带宽资源；

第三种情况：确定当前网络中的可用带宽资源，将可用带宽资源作为总带宽资源。

下面本发明实施例给出包含上述三种情况的具体实施方案，如下：

统计该QoS等级对应的缓存区域中存储的数据包的数据量，根据数据量的大小确定该QoS等级对应的需求带宽资源；获取该QoS等级对应的预设带宽资源；确定当前网络中的可用带宽资源；

比较上述需求带宽资源、预设带宽资源和可用带宽资源的大小，确定其中最小的带宽资源作为分配给该QoS等级的对应总带宽资源。

在确定出分配给该QoS等级的对应总带宽资源后，按预设分配策略将该总带宽资源分配给该QoS等级包含的各应用，具体分配策略可以采用多种方式，例如：

为特定应用分配固定占总带宽资源一定百分比的带宽资源，将剩余的带宽资源平均分配给其他各应用；或者

根据各应用的连接数确定优先级，按优先级顺序为各应用分配带宽资源；或者

还可以为达到各应用公平共享带宽资源的目的，为各应用分配相等的带宽资源。

其中，为各应用分配相等的带宽资源，首先确定该QoS等级包含的应用数量，再将之前确定出的分配给该QoS等级的对应总带宽资源平均分配给该QoS等级包含的各应用。

步骤S103：确定该QoS等级中当前调度的应用。

步骤S104：在存储该应用的数据包的缓存队列中提取该应用的数据包，使用为该应用分配的带宽资源承载数据包进行传送。

采用本发明实施例提供的图1所示的方法，保证特定应用的服务质量的同时，实现对同一QoS等级包含的各应用获得带宽资源的控制，进而避免了多传输连接应用抢占较少传输连接应用的带宽资源，当为同一QoS等级包含的各应用分配相等的带宽资源时，还可以达到在网络不拥塞时同一QoS等级包含的各应用公平共享带宽资源的目的。

较佳的，本发明实施例还提供一种数据包传送方法，如图2所示，具体包括：

步骤S201-S204：步骤S201-S204分别与上述图1所示的数据包传送方法中的步骤S101-S104相同。

步骤S205：本发明实施例中，随着网络负载增加，网络发生拥塞时，采用RED（Random Early Detection）算法丢弃网络侧存储的数据包缓解拥塞，进行拥塞控制。RED算法通过判断当前网络负载状态，在判断出网络负载超过设定阈值时，提前丢弃数据包，使终端降低发送数据包的速率，以减轻网络负载，避免加剧拥塞。

为保证QoS等级高的应用的服务质量，当采用RED算法判断出网络拥塞，需要丢弃数据包时，在存储最低QoS等级包含的应用的数据包的缓存区域中，随机丢弃数据包。

进一步的，当采用RED算法判断出网络拥塞，需要丢弃数据包时，本发明实施例还可以在存储最低QoS等级包含的应用的数据包的缓存区域中，存储优先级最低的应用的数据包的缓存队列中丢弃数据包，其中，优先级为根据最低QoS等级包含的各应用的连接数确定的各应用的对应优先级，应用的连接数越多则其优先级越低，方案具体如下：

通过对数据包进行DPI检测确定数据包所属的连接，再结合确定的各数据包所属的应用，在调度周期开始时刻，确定最低QoS等级包含的各应用的连接数；

根据确定的各应用的连接数的多少，确定各应用的对应优先级，其中，应用的连接数越多则其优先级越低；

当采用RED算法判断出网络拥塞，需要丢弃数据包时，在存储最低QoS等级包含的应用的数据包的缓存区域中，存储优先级最低的应用的数据包的缓存队列中，随机丢弃数据包。

采用本发明实施例提供的图2所示的方法，在网络拥塞时，保证特定应用的服务质量的同时，降低多传输连接应用与较少传输连接应用之间共享带宽资源的不公平性。

基于同一发明构思，根据本发明上述实施例提供的一种数据包传送方法，相应地，本发明实施例还提供了一种数据包传送装置，装置结构示意图如图3所示，具体包括：

等级确定单元301，用于确定当前调度的QoS等级；

分配单元302，用于为该QoS等级包含的各应用分配带宽资源；

应用确定单元303，用于确定该QoS等级中当前调度的应用；

传送单元304，用于提取该应用的数据包，使用为该应用分配的带宽资源承载数据包进行传送。

上述分配单元，如图4所示，进一步包括：

确定子单元401，用于确定出分配给该QoS等级的对应总带宽资源；

分配子单元402，用于将该总带宽资源平均分配给该QoS等级包含的各应用。

上述第一确定子单元，还用于确定该QoS等级对应的需求带宽资源，将需求带宽资源作为总带宽资源；需求带宽资源根据存储该QoS等级包含的应用的数据包的缓存区域中存储的数据量大小确定；或者获取该QoS等级对应的预设带宽资源，将预设带宽资源作为总带宽资源；或者确定当前网络中的可用带宽资源，将可用带宽资源作为总带宽资源。

较佳的，本发明实施例还提供一种数据包传送装置，如图5所示，在图4所示的装置的基础上，还包括：

丢弃单元505，用于当判断出网络拥塞需要丢弃数据包时，在存储最低QoS等级包含的应用的数据包的缓存区域中丢弃数据包。

上述丢弃单元505，还用于在上述缓存区域中存储优先级最低的应用的数据包的缓存队列中丢弃数据包；其中，优先级为根据最低QoS等级包含的各应用的连接数确定的各应用的对应优先级，其中，连接数越多则优先级越低。

综上所述，本发明实施例提供的方案，在网络侧的交换设备中，为同一QoS等级包含的各应用分配带宽资源，避免了多传输连接应用抢占较少传输连接应用的带宽资源，实现对同一QoS等级包含的各应用获得带宽资源的控制；本发明方法还根据最低QoS等级包含的各应用的连接数的多少确定最低QoS等级包含的各应用的对应优先级，连接数越多则优先级越低，当判断出网络拥塞需要丢弃数据包时，在存储优先级最低的应用的数据包的缓存队列中丢弃数据包，降低在网络拥塞时多传输连接应用与较少传输连接应用之间共享带宽资源的不公平性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种数据包传送方法，其特征在于，包括：

确定当前调度的QoS等级；

确定出分配给所述QoS等级的对应总带宽资源；

将所述总带宽资源按预设分配策略分配给所述QoS等级包含的各应用；

确定所述QoS等级中当前调度的应用；

提取所述当前调度的应用的数据包，使用为所述当前调度的应用分配的带宽资源承载所述数据包进行传送。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定出分配给所述QoS等级的对应总带宽资源，具体为：

确定所述QoS等级对应的需求带宽资源，将所述需求带宽资源作为所述总带宽资源；所述需求带宽资源根据存储所述QoS等级包含的应用的数据包的缓存区域中存储的数据量大小确定；或者

获取所述QoS等级对应的预设带宽资源，将所述预设带宽资源作为所述总带宽资源；或者

确定当前网络中的可用带宽资源，将所述可用带宽资源作为所述总带宽资源。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括：

当判断出网络拥塞需要丢弃数据包时，在存储最低QoS等级包含的应用的数据包的缓存区域中丢弃数据包。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在存储最低QoS等级包含的应用的数据包的缓存区域中丢弃数据包，具体为：

在所述缓存区域中存储优先级最低的应用的数据包的缓存队列中丢弃数据包；

其中，所述优先级为根据所述最低QoS等级包含的各应用的连接数确定的各应用的对应优先级，所述连接数越多则所述优先级越低。

5.一种数据包传送装置，其特征在于，包括：

等级确定单元，用于确定当前调度的QoS等级；

分配单元，用于为所述QoS等级包含的各应用分配带宽资源；

应用确定单元，用于确定所述QoS等级中当前调度的应用；

传送单元，用于提取所述当前调度的应用的数据包，使用为所述当前调度的应用分配的带宽资源承载所述数据包进行传送；

其中，所述分配单元，包括：

确定子单元，用于确定出分配给所述QoS等级的对应总带宽资源；

分配子单元，用于将所述总带宽资源按预设分配策略分配给所述QoS等级包含的各应用。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述确定子单元，还用于确定所述QoS等级对应的需求带宽资源，将所述需求带宽资源作为所述总带宽资源；所述需求带宽资源根据存储所述QoS等级包含的应用的数据包的缓存区域中存储的数据量大小确定；或者

获取所述QoS等级对应的预设带宽资源，将所述预设带宽资源作为所述总带宽资源；或者

确定当前网络中的可用带宽资源，将所述可用带宽资源作为所述总带宽资源。

7.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，还包括：

丢弃单元，用于当判断出网络拥塞需要丢弃数据包时，在存储最低QoS等级包含的应用的数据包的缓存区域中丢弃数据包。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述丢弃单元，还用于在所述缓存区域中存储优先级最低的应用的数据包的缓存队列中丢弃数据包；

其中，所述优先级为根据所述最低QoS等级包含的各应用的连接数确定的各应用的对应优先级，所述连接数越多则所述优先级越低。

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