CN101964752B - 一种动态调节资源分配的宽带网络接入方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种动态调节资源分配的宽带网络接入方法，包括基于DTBF+算法的动态令牌分配模块及基于收益评估机制的并发连接数阈值动态调节模块，以实现宽带网络用户接入系统的用户带宽、用户并发连接数等网络资源的动态调节功能。特别适合应用于高校和各种计费政策的宽带小区中。

Description

一种动态调节资源分配的宽带网络接入方法

技术领域

本发明属于网络流量控制领域，特别是涉及一种宽带接入网络的流量管理与用户行为控制系统。 

技术背景

目前普遍的宽带接入服务器均具备限制用户带宽、限制并发连接数等功能，但目前绝大部分技术方式均是定值管理，即设置某接入用户的最大带宽、最大并发连接数等。这类流量管理方法虽然比较简单，但缺乏灵活控制网络资源使用的能力。 

针对用户的带宽控制部分，高旸等提出了一种基于Linux下TC模块的分类队列标准，将一定范围内不同的网络使用成员按不同的流量控制策略方式进行流控管理，但成员间的带宽不能相互共享。扩展令牌桶排队算法提出了为内网每个IP分配独立的令牌桶控制带宽，消除了TBF共享带宽的缺点但无法解决空闲链路的带宽浪费问题。基于优先级的队列机制(CBQ)为每个优先级设置一个单独的队列并为其分配一个可用的带宽。假如高优先级队列一直以某一特定速率(高于设定的阈值)传输数据包，那么即使它的带宽有剩余，也不会借给低优先级队列使用，从而造成系统资源的浪费。 

在网络通信中，一般限制单个用户的网络资源办法是限制链路带宽，但随着P2P应用的广泛应用，为获取更多的网络资源，单个IP的P2P应用会产生数百个并发连接，导致引起严重的网络拥塞。P2P业务流量的识别目前国内外学 者提出了多种识别方法，但一般的P2P业务流量识别方法很难完全对日新月异的P2P特征进行识别。 

P2P软件在搜索可用资源过程中总是会产生大量的连接，受对等点的不稳定性因素影响，产生大量的无效连接请求，在大规模园区网中大量的P2P无效连接会挤占有限的网络资源，对传统网络应用形成冲击。目前一般的网络管理方法是对每个用户进行连接数限制，以控制P2P应用占用过多的资源。目前在Linux系统下较流行一种基于Netfilter的连接限制方法对P2P连接数进行控制，但简单地设置一个连接数限制的定值显然已不适合日趋丰富的网络应用发展，如何设置一个合理的连接数限制阈值，属于起控点控制方法，在实际工程应用中备受关注。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供实现宽带网络用户接入系统的用户带宽、用户并发连接数等网络资源的动态调节功能的宽带网络接入方法。 

为了实现上述发明目的，采用的技术方案如下： 

一种动态调节资源分配的宽带网络接入方法，包括如下操作： 

操作1：采用动态令牌分配方法把空闲接入链路中多余的令牌动态地分配到非P2P应用的繁忙接入链路中； 

操作2：采用并发连接数阈值动态调节方法根据接入链路的并发连接数变化特征，设定一个最优化的连接数阈值，利用该连接数阈值调节接入链路的并发连接数； 

通过操作1和操作2的相互配合实现宽带网络的用户带宽和用户并发连接数的动态调节。 

本发明的操作1基于DTBF+算法的动态令牌分配模块，采用链路应用行为偏好分类方法识别TCP、UDP两种模式的P2P流量，通过DTBF+算法实现各个接入链路之间的令牌可以互相借用，把空闲链路的令牌借给非P2P应用的繁忙链路使用。 

操作1具体包括如下步骤： 

1)根据P2P流量与连接的普遍特征，通过分析客户机P2P流量特征数据，可识别大部分的P2P行为，不受具体的协议特征限制。若第i条链路为P2P应用链路，一般外接IP数Pi大于10，最高能达到数百，第i条链路与每个外接IP数存在有效连接，且连接数极少，一般为1个； 

2)基于TCP模式的P2P应用链路i的Pi与外接端口数Di的比值趋于1(lim Pi/Di＝1)以及第i条链路的Pi与其本地端口数Ni的比值趋于1(limPi/Ni＝1)这两个条件同时成立的时候，判定第i条链路为P2P应用。 

3)基于UDP模式的P2P应用链路i的某端口的Pi和Di比值趋于1(limPi/Di＝1)的时候，判定第i条链路为P2P应用。 

4)假设系统的总带宽为M，共有n个接入链路，它们依次排序为0，1，......，n-1，i链路预分配的带宽为M(i)，而令牌桶为B(i)，则令牌发放器按照速率M(i)向B(i)注入令牌，且有 为了避免带宽的浪费并实现动态带宽分配，我们假设各个接入链路之间的令牌可以互相借用。对于所有的接入链路，令牌桶的初始值都是为它分配的带宽值，即B(i)＝M(i)，(i＝0，1，……，n-1)。然后，B(i)每秒增加M(i)次，每次增数为1。为了防止某个接入链路获得过多额外的令牌而总是以较高的速率发送，可限制借用的令牌数不能超过自身链路令牌桶可容纳令牌数的一半，即S(i)＝(M(i)-B(i))/2。 

5)当B(i)＝M(i)时，则称令牌桶B(i)是满的，在增加令牌前，如果发现令牌桶已满，则把该令牌按照一定的概率放入其他队列的令牌桶中，实际上就是把自己的令牌借给其他队列使用。链路的应用分类模块实时更新每条链路的行为偏好状况，在分配令牌之前先判断该链路是否P2P应用。为减少令牌借用过程中寻找其他繁忙链路的计算资源消耗，可设定为只寻找N条其他链路，寻路数量超过N个后自动放弃多余的令牌。第i个接入链路的令牌桶B(i)借出给第j个链路使用的令牌数L为：L＝S(j)/2。如果所有链路的令牌桶获得额外令牌的概率都是0，即所有接入链路的令牌桶都不需要增加令牌(令牌桶已满)，则丢弃该令牌。 

本发明的操作2基于收益评估机制的并发连接数阈值动态调节模块，提出一种收益评估机制的方法，对每个IP链路的连接数状态进行评估，采用最大效益的思想计算当前最优的连接数阈值设置，通过动态调节阈值，既保障业务的尽力发送(Best-effort)传输，也有效限制P2P应用对网络资源的过多占用，具体包括如下步骤： 

1)在网络应用中会产生大量的有效连接和无效连接，或通信链路无法达到系统设置连接数限制阈值，为使连接数限制阈值设置更为合理，需要建立一种收益评估机制考量链路的连接使用效率，从而确定链路的连接数限制阈值。那么可以作出假设有效连接数收益为正，无效连接数或空闲连接数收益为负，计算得到单个IP链路在K个时刻内的收益情况。 

公式变量定义为a：第i条链路有效连接数的效益值；b：第i条链路无效连接数或空闲连接数的效益值；k：统计时刻；n：第i个链路的连接数限制阈值；m：第i个链路的第k个时刻的有效连接数，其最大值受客产机系统的总 端口数及系统保留端口限制，m应小于总端口数65536减去系统保留端口数1024；在k个时刻内，每个时刻的有效连接数m因网络连接的不确定性，可视为随机变量，其分布律为p_m，m＝0，1，2，……。 

在实际的工程应用中，往往期望有效连接数比无效连接数多，所以一般期望a＞b。工程应用中求解n可搜索所有可能的最大连接数限制阈值，求出对应的收益，进行比较求出满足条件的n，搜索域通常是有限的。约束条件n的取值范围，要受到网关出口系统可承受的连接数总量多少的影响，并不能无限制地提高n以期获得最大收益，所以根据接入系统的性能必须设定系统能承受的单IP最大并发连接数限值ln。 

考虑到n的设置导致的损失有如下两种情形。 

1.第i条链路中无效连接或空闲连接过多，导致的连接数浪费为： 

$c_1=b\underset{m=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(n-m)p_m---\left(1\right)$

2.第i条链路中有效连接数过多，导致的有效连接被拒绝的浪费为： 

$c_2=a\underset{m=n+1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}(m-n)p_m---\left(2\right)$

所以，k时刻的损失为 

$\min C=c_1+c_2=b\underset{m=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(n-m)p_m+a\underset{m=n+1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}(m-n)p_m---\left(3\right)$

$s.t.\left\{\begin{array}{c}0\&le;c_1,0\&le;c_2,0\&le;p_m\\ 0\&le;m\&le;64512\\ 0\&le;n\&le;\ln \\ 0<a,0<b,b<a\end{array}\right.$

目标是求出使得k时刻损失C(n)最小的n，也即可理解为k个时刻内总收益达到最大。从(1)(2)两式可得a，b的效益值定义对n的取值有重要影响，那么a和b取值应该如何才是更合理呢？从定义上看，a代表有效连接的效益权值，b代表无效连接的效益权值，但无法得出a和b的如何定义更符合系统设计的需求。

2)只有在特殊的概率分布情况下，才可以推导出C(n)的解析形式，并通过求极值的方法来求解。在实际网络运行中，m、n的值一般具有连续变化的特征且数值较大，为便于分析，将m，n视为连续变量，将p_m通过求导可转变为概率密度fm，(3)式可改写为： 

$C\left(n\right)={\&Integral;}_0^{n}b(n-m)f\left(m\right)\mathrm{dm}+{\&Integral;}_{n+1}^{\&infin;}a(m-n)f\left(m\right)\mathrm{dm}---\left(4\right)$

接入链路的并发连接数在网络应用上出现大范围的波动，则可推断 

在[n，+∞)上的积分存在， 

在[0，n]上的积分存在，则令 

$\frac{\mathrm{dC}}{\mathrm{dn}}={\&Integral;}_0^n\mathrm{bf}\left(m\right)\mathrm{dm}+{\&Integral;}_{n+1}^{\&infin;}(-a)f\left(m\right)\mathrm{dm}=b{\&Integral;}_0^{n}f\left(m\right)\mathrm{dm}-a{\&Integral;}_0^{\&infin;}f\left(m\right)\mathrm{dm}=0---\left(5\right)$

得 $\frac{{\&Integral;}_0^{n}f\left(m\right)\mathrm{dm}}{{\&Integral;}_n^{\&infin;}f\left(m\right)\mathrm{dm}}=\frac{a}{b}---\left(6\right)$

令 

若设置阈值n，p1是第i个链路存在无效连接或空余连接的概率，p2是第i个链路中有效连接的需求大于阈值的概率。由(6)式可得，调节a和b的取值，可直接影响第i个链路中有效连接数占可用连接数的程度。 

当模型应用在实际网络中时，a和b比值将对系统的整体效益产生影响。系统整体效益即是如何设置系统连接数阈值令第i个链路的有效连接占比更多，但又不影响用户的网络连接性能。因为不能无限扩大有效连接的占比，新的连接请求产生一般是要挤占无效连接的空间，若无效连接的空间过小，那么系统将只剩余很少的空间提供给新的连接请求，这样又会导致系统建立新的连接困难，所以a和b的比值的设定是一个平衡问题。 

3)收益评估机制模型的算法步骤如下： 

第1步：初始化各变量，令n＝1，产生k个时刻随机分布数存储在m数组中； 

第2步：根据m数组的内容计算当前n值在k个时刻的损失值； 

第3步：将当前损失值与上一次计算的最小损失值对比，保存其中的最小值和出现该最小值时的n值； 

第4步：若n小于ln，则n＝n+1，重复第2步； 

第5步：循环结束，得出出现最小损失值对应的n值。 

本发明具有如下特点： 

1、基于DTBF+算法的动态令牌分配模块，实现宽带网络用户接入系统的用户带宽的动态调节功能； 

2、基于收益评估机制的并发连接数阈值动态调节模块，实现用户并发连接数的动态调节功能； 

3、针对目前P2P滥用导致的资源过度消耗问题，动态分配用户带宽适合回避分配过多的资源给P2P应用链路，重点保障非P2P应用链路的高带宽需求； 

4、解决目前P2P应用带来的大量无效连接对网络业务的影响，使用固定值对链路的并发连接数进行限制无法满足目前日趋丰富的网络应用发展。通过动态调节链路的并发连接数阈值，既可保障多数网络应用的高效使用，也可对P2P应用中大量无效连接带来的网络资源过度占用进行有效控制。 

具体实施方式

下面对本发明做进一步的说明。 

(1)基于DTBF+算法的动态令牌分配模块 

Linux系统的Iptables可实现流量管理功能，hashlimit是Iptables的一个匹配模块，用它结合Iptables的其它命令即可实现DTBF+算法的流量管理功能。Iptables系统内核的一部分，功能强大，运算效率非常高。本文设计的算法是在hashlimit模块中进行修改实现，标准的Hashlimit模块由桶最大的令牌数(FullTB)、可发放的令牌数(TB)、每个包通过时令牌的消耗量(Cost)组成。 

其基本关系是：每过一个包，都要进行TB-＝cost，直至TB＜＝0，即没有可供分配的令牌了——超限溢出；定时刷新TB，但是总量不得超过FullTB。 

Hashlimit模块基于数据包进行处理，DTBF+算法的实现需要在hashlimit中增加一个链表结构dtbf_dst，结构如下： 

struct dtbf_dst  { 

struct dsthash ent*dh；//i链路hash表节点 

u_int32_t credit；//i链路剩余令牌数 

struct dtbf_dst*next；//指向i链路下个链路的指针 

}； 

struct dsthash_ent是链路hash表结构，需要在里面增加两个指针：dtbf_dst_point指向本链路在dtbf_dst链表中的单元项，同步更新的时候可以快速命中；dtbf_dst_nextpoint指向获得本链路令牌的单元项。 

该链表保存着每个链路的剩余令牌数，即：第i链路的B(i)。每次i链路计算令牌的时候，同步更新dtbf_dst的内容： 

1.当i链路传输数据，查找i链路对应的dtbf_dst表项更新B(i)； 

2.当i链路B(i)＝M(i)时，从下一个令牌开始寻找，找到一个表项B(j)＜M(j)，计算S(j)，借出令牌数S(j)到j链路，保存j链路表项指针，下次令牌桶满的时候，i链路从j链路的后项开始寻找符合条件的其他链路。 

为监控每条链路的用户的网络应用类别，对其链路进行分类标识，供动态令牌分配机制使用，必须在服务器端建立一种监控机制。Linux使用了Netfilter框架，在该框架下，通过注册钩子函数，可以轻松实现数据包的捕获。 

Netfilter是在内核内的一系列钩子函数的集合，提供接口可供用户的函数作为接口参数中的回调函数，将设计的模块挂接在钩子函数上，从而使函数作为内核函数运行在Linux系统中。本文设计的Linkmark模块对IP层进行包捕获，这样到达协议栈的数据包在到达IP处理进程前，会先经过钩子函数。通过钩子函数，对数据包信息进行提取，Linkmark目的是为了获取数据包信息，并不实现过滤或者拦截功能，提取信息后的数据包后都执行NF_ACCEPT宏操作，继续正常传输数据报。 

Linkmark模块把连接到接入服务器的链路进行分析，按2.1的计算方法对链路的外接IP数和外接端口数进行统计分析。若某个链路在使用P2P应用，则把该链路标识为P2P类链路，不享受额外的令牌分配待遇，若在取样时间内并未发现该链路使用P2P应用，则定义该链路为非P2P类链路，享受额外的令牌分配，保障非P2P类接入链路应用稳定、高速运行。 

(2)基于收益评估机制的并发连接数阈值动态调节模块 

4)收益评估机制的工程实现。Netfilter是Linux 2.4内核实现数据包过滤、网络地址转换(Network Address Translation，NAT)、数据包处理等的功能框架。 内核的任何模块可以对每种协议的一个或多个钩子进行注册，利用Netfilter的构件match即可对数据包进行灵活的控制，那么连接限制功能可以写成一个Iptables的match模块。match模块的实现分为2个部分，即用户态部分和内核态部分。用户态部分用来和守护进程交互，以便守护进程根据链路连接数进行计算，并向内核提供最优的连接数限制阀值的参数；内核态部分根据用户态的参数对数据包进行处理，同时担负计算链路有效连接数的任务。 

无效连接其实就是链路的外连IP超时响应的一种连接特征，P2P应用一般使用TCP和UDP协议通信，因TCP连接的高可靠性特点，设置超时参数可以稍长，一般定在30-60秒之间。而UDP连接的本身的不稳定性，设置超时参数一般在30秒之内。 

在建立一个新的链路的连接状态表时，对各类参数进行初始化，下面给出各参数的变量定义及参考初始化值。 

表1内核态代码变量定义及初始值 

变量名称	初始值	备注
			TCP_LT	60	TCP协议超时参数，60s
UDP_LT	30	UDP协议超时参数，30s
			ln	50	单IP最大并发连接数限值，参考值50
t	NULL	该连接分组当前到达时间
			pre_t	NULL	该连接分组最后到达时间
n	50	当前连接数限制阈值，初始值等于最大值
			m	10	有效连接数，参考IE默认连接数为10
k	1200	有效连接数取样时间段，1200s
			nk[120]	NULL	取样点的记录数组，每10秒取样一次

用户态接口与守护进程通信，从内核态获取m值，以模拟程序思想对n值进行计算，更新内核态中的n值设置。考虑到使用收益评估机制动态调节阈值的计算量可能会增加系统负载，所以评估算法核心部分在守护进程计算，若系统处于重负载状态，系统处理通信链路部分的代码均在内核态，其高优先级可 确保系统正常业务的运行，守护进程中评估算法虽然可能会排在系统处理的后面，因为本机制对实时的要求不高，任务调度的优先级处理并不会对机制的有效性产生影响。 

Claims (5)

1.一种动态调节资源分配的宽带网络接入方法，其特征在于包括如下操作：

操作1：采用基于DTBF+算法实现动态令牌分配，通过动态令牌分配方法把空闲接入链路中多余的令牌动态地分配到非P2P应用的繁忙接入链路中，所述基于DTBF+算法的动态令牌分配具体包括如下步骤：

11)根据P2P流量与连接的普遍特征，通过分析客户机P2P流量特征数据，识别接入链路是否为P2P应用链路，且将该链路的行为偏好特征记录下来；

12)令牌发放器按照设定的速率向每条接入链路的令牌桶注入令牌，令各个接入链路之间的令牌能互相借用，对于所有的接入链路，令牌桶的初始值都是为它分配的带宽值，当令牌发放器不断往令牌桶中注入令牌时，检测到目标令牌桶已满，则按照设定的概率放入其他接入链路的令牌桶中，以实现不同接入链路之间的令牌借用；

操作2：采用并发连接数阈值动态调节方法根据接入链路的并发连接数变化特征，设定一个最优化的连接数阈值，利用该连接数阈值调节接入链路的并发连接数，所述最优化的连接数阈值通过收益评估的方法计算出，具体包括如下步骤：

21)建立一种收益评估机制考量接入链路的连接使用效率，定义有效连接数收益为正，无效连接数或空闲连接数收益为负，计算得到单个IP链路在K个时刻内的收益情况；

22)计算出某个时间段内设置的某个并发连接数阈值可使该接入链路的收益最大，则将该并发连接数阈值设定为该时间段内的后继时间的并发连接数阈值，下一个时间段则继续计算最优的并发连接数阈值；

通过操作1和操作2的相互配合实现宽带网络的用户带宽和用户并发连接数的动态调节。

2.根据权利要求1所述的动态调节资源分配的宽带网络接入方法，其特征在于所述基于DTBF+算法的动态令牌分配为了减少令牌借用过程中寻找其他繁忙接入链路的计算资源消耗，在步骤12)中还设定为只寻找N条其他接入链路，当寻找接入链路的数量超过N个后则自动放弃多余的令牌，且所寻找的接入链路为非P2P应用的链路。

3.根据权利要求1或2所述的动态调节资源分配的宽带网络接入方法，其特征在于所述操作1的具体实施方式如下：

111)根据P2P流量与连接的普遍特征，通过分析客户机P2P流量特征数据识别P2P应用链路，其识别特征为若第i条链路为P2P应用链路，其外接IP数Pi大于10，且第i条链路与每个外接IP数存在有效连接，且有效连接数为1个；

112)基于TCP模式的P2P应用链路i的外接IP数Pi与外接端口数Di的比值趋于1，即1im Pi/Di＝1，以及第i条链路的Pi与其本地端口数Ni的比值趋于1，即1im Pi/Ni＝1，当这两个条件同时成立的时候，判定第i条链路为P2P应用链路；

113)基于UDP模式的P2P应用链路i的某个端口的Pi和Di比值趋于1，即1im Pi/Di＝1时，判定第i条链路为P2P应用；

114)令网络接入系统的总带宽为M，共有n个接入链路，它们依次排序为0，1，......，n-1，链路i预分配的带宽为M(i)，而令牌桶为B(i)，则令牌发放器按照速率M(i)向B(i)注入令牌，且有

对于所有的接入链路，令牌桶的初始值都是为它分配的带宽值，即B(i)＝M(i)，其中i＝0，1，……，n-1，然后，B(i)每秒增加M(i)次，每次增数为1，为了防止某个接入链路获得过多额外的令牌而总是以较高的速率发送，限制借用的令牌数不能超过自身链路令牌桶可容纳令牌数的一半，即S(i)＝(M(i)-B(i))/2；

115)当B(i)＝M(i)时，则称令牌桶B(i)是满的，在增加令牌前，如果发现令牌桶已满，则把该令牌按照一定的概率放入其他链路的令牌桶中，为减少令牌借用过程中寻找其他链路的计算资源消耗，设定为只寻找N条其他链路，链路I的令牌桶B(I)借给链路j使用的令牌数L为：L＝S(j)/2，如果所有链路的令牌桶获得额外令牌的概率都是0，即所有接入链路的令牌桶都不需要增加令牌，则丢弃该令牌。

4.根据权利要求1所述的动态调节资源分配的宽带网络接入方法，其特征在于所述操作2在Linux系统的实现为：基于Linux系统环境设计一个并发连接数阈值动态调节模块，包括用户态部分和内核态部分，所述用户态部分用来和守护进程交互，以便守护进程根据接入链路连接数进行计算，并向内核提供最优的并发连接数阈值的参数，所述内核态部分根据用户态部分所提供的参数对数据包进行处理，同时担负计算链路有效连接数的任务。

5.根据权利要求1或4所述的动态调节资源分配的宽带网络接入方法，其特征在于所述操作2的具体实施方式如下：

1)设定有效连接数收益为正，无效连接数或空闲连接数收益为负，计算得到单个IP链路在K个时刻内的收益情况，

令变量a表示第i条链路有效连接数的效益值，b表示第i条链路无效连接数或空闲连接数的效益值，k表示统计时刻，n表示第i条链路的并发连接数阈值，m表示第i条链路的第k个时刻的有效连接数，在k个时刻内，每个时刻的有效连接数m因网络连接的不确定性，视为随机变量，其分布律为p_m；

在实际的应用中期望有效连接数比无效连接数多，所以期望a＞b，并根据网络接入系统的性能设定能承受的单个IP最大并发连接数限值1n；

n的设置导致的损失有如下两种情形：

11)第i条链路中无效连接或空闲连接过多，导致的连接数浪费为：

$c_1=b\underset{m=0}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}(n-m)p_m---\left(1\right)$

12)第i条链路中有效连接数过多，导致的有效连接被拒绝的浪费为：

$c_2=a\underset{m=n+1}{\overset{\&infin;}{\mathrm{\&Sigma;}}}(m-n)p_m---\left(2\right)$

所以，k时刻的损失为

$\min C=c_1+c_2=b\underset{m=0}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}(n-m)p_m+a\underset{m=n+1}{\overset{\&infin;}{\mathrm{\&Sigma;}}}(m-n)p_m---\left(3\right)$

$s.t.\left\{\begin{array}{c}0\&le;c_1,0\&le;c_2,0\&le;p_m\\ 0\&le;m\&le;64512\\ 0\&le;n\&le;\ln \\ 0<a,0<b,b<a\end{array}\right.$

目标是求出使得k时刻损失C(n)最小的n；

2)将m，n视为连续变量，将p_m通过求导转变为概率密度f(m)，(3)式改写为：

$C\left(n\right)={\&Integral;}_0^{n}b(n-m)f\left(m\right)\mathrm{dm}+{\&Integral;}_{n+1}^{\&infin;}a(m-n)f\left(m\right)\mathrm{dm}---\left(4\right)$

接入链路的并发连接数在网络应用上出现大范围的波动，则推断在[n，+∞)上的积分存在，

在[0，n]上的积分存在，

令 $\frac{\mathrm{dC}}{\mathrm{dn}}={\&Integral;}_0^n\mathrm{bf}\left(m\right)\mathrm{dm}+{\&Integral;}_{n+1}^{\&infin;}(-a)f\left(m\right)\mathrm{dm}=b{\&Integral;}_0^{n}f\left(m\right)\mathrm{dm}-a{\&Integral;}_n^{\&infin;}f\left(m\right)\mathrm{dm}=0---\left(5\right)$

得到 $\frac{{\&Integral;}_0^{n}f\left(m\right)\mathrm{dm}}{{\&Integral;}_n^{\&infin;}f\left(m\right)\mathrm{dm}}=\frac{a}{b}---\left(6\right)$

令

若设置阈值n，p₁是第i条链路存在无效连接或空余连接的概率，p₂是第i条链路中有效连接的需求大于阈值的概率，由(6)式可得，调节a和b的取值，可直接影响第i个链路中有效连接数占可用连接数的程度；

3)设定收益评估机制模型的算法步骤如下：

第1步：初始化各变量，令n＝1，产生k个时刻随机分布数存储在m数组中；

第2步：根据m数组的内容计算当前n值在k个时刻的损失值；

第3步：将当前损失值与上一次计算的最小损失值对比，保存其中的最小值和出现该最小值时的n值；

第4步：若n小于1n，则n＝n+1，重复第2步；

第5步：循环结束，得出出现最小损失值对应的n值。