CN102164077A - 一种带宽控制方法、装置及路由器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带宽控制方法。该方法包括检测步骤、统计步骤、控制步骤以及识别步骤，通过以上步骤，本发明在对数据流检测的基础上通过发送数据流抑制指令实现对传输带宽的弹性控制，避免了传输长时延、掉线等问题。该方法还能够基于不同业务类型和用户优先级提供相应的带宽需求，确保了带宽利用效率以及数据传输的可靠性和时效性。本发明还公开了一种带宽控制装置及路由器。

Description

一种带宽控制方法、装置及路由器

技术领域

本发明涉及通信领域中信息数据传输带宽控制方法，特别是涉及对传输带宽进行弹性控制的方法、装置及路由器。

背景技术

对于计算机网络终端用户而言，一种常见的计算机通信接入方式就是在计算机终端用户和服务器之间有一控制装置，例如网关、网桥设备，即交换机、路由器等。对于这种接入方式的计算机终端用户而言，如果控制装置只提供固定的接入带宽，当用户数据速率需求不高时有可能造成带宽资源过剩而浪费，也可能在用户数据速率需求较高时又不能提供其充足的带宽需求，特别是当用户对关键业务数据或敏感业务数据有较高的实时性要求时，如果分配给这些用户的数据传输带宽不能区分这些业务类型而提供传输实时性要求时，将会出现数据传输的剧烈抖动、长时延甚至掉线等现象，为用户带来不便甚至损失。

针对这种固定带宽的数据传输方式，在现有技术中存在被动式的解决方案，即由服务器感知进行数据流量流控制，这种方式有可能因流量抑制反应缓慢，有可能造成会成大量数据流的重传，造成带宽的浪费。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种带宽控制方法，能够对传输带宽进行弹性控制，避免和减少数据流抖动剧烈、延时大、不能区分业务类型甚至掉线等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种带宽控制方法，该方法包括：检测步骤，对输入的数据流进行检测，得到平均速率值avgR；统计步骤，统计用户的数据特征，获得用户数据速率Ratecur；控制步骤，根据平均速率值avgR、用户数据速率Ratecur，以及预先设置的用户期望数据速率最大值Ratemax、用户期望数据速率最小值Ratemin，确定数据流抑制指令发送概率Pb，由所述数据流抑制指令控制带宽。

在本发明带宽控制方法的一个优选实施例中，除以上步骤之外还包括识别步骤，该识别步骤介于检测步骤和统计步骤之间；或者该识别步骤与检测步骤同步进行。

在本发明带宽控制方法的一个优选实施例中，识别步骤包括对业务类型进行识别，若识别出选定的业务类型，则进入控制步骤并确定所述数据流抑制指令发送概率Pb＝0；若没有识别出选定的业务类型，则进入统计步骤。

在本发明带宽控制方法的一个优选实施例中，平均速率值avgR＝(1-Wr)×avgR′+Wr×curR，其中Wr为权值，0＜Wr＜1，avgR′为前一次平均速率值。

在本发明带宽控制方法的一个优选实施例中，其中的控制步骤进一步包括以下步骤之一：当用户数据速率Ratecur小于或等于用户期望数据速率最小值Ratemin时，则数据流抑制指令发送概率Pb＝0；当用户数据速率Ratecur大于或等于用户期望数据速率最大值Ratemax时，则数据流抑制指令发送概率Pb＝1；当用户数据速率Ratecur大于用户期望数据速率最小值Ratemin并且小于用户期望数据速率最大值Ratemax时，则数据流抑制指令发送概率Pb的计算式为：

Pb＝(1-avgR/maxR)×((Ratecur-Ratemin)/(Ratemax-Ratemin))，其中maxR为最大允许输入数据流量速率。

在本发明带宽控制方法的一个优选实施例中，其中的控制步骤还包括根据用户优先级进行控制的子步骤，即当用户数据速率Ratecur大于用户期望数据速率最小值Ratemin并且小于用户期望数据速率最大值Ratemax时，数据流抑制指令发送概率Pb的计算式为：

Pb＝Wp×(1-avgR/maxR)×((Ratecur-Ratemin)/(Ratemax-Ratemin))，其中是Wp是用户优先级权值，0＜Wp＜1。

本发明还提供了一种带宽控制装置，该装置包括：检测单元，用于对输入的数据流进行检测，得到平均速率值avgR；统计单元，用于统计用户的数据特征，获得用户数据速率Ratecur。控制单元，包括抑制指令计算模块和发送抑制指令模块，该抑制指令计算模块用于根据平均速率值avgR、用户数据速率Ratecur，以及预先设置的用户期望数据速率最大值Ratemax、用户期望数据速率最小值Ratemin，确定数据流抑制指令发送概率Pb；该发送抑制指令模块用于根据所述数据流抑制指令发送概率Pb，产生并发出所述数据流抑制指令。

在本发明带宽控制装置的一个优选实施例中，还包括识别单元，该单元介于检测单元和统计单元之间或者与检测单元并行，该识别单元包括业务类型识别模块，用于对业务类型进行识别。

在本发明带宽控制装置的一个优选实施例中，控制单元还包括用户优先级设置模块，用于设置用户优先级权值Wp。

本发明还提供一种路由器，该路由器包括以上带宽控制装置优选实施例。

本发明的有益效果是：提供了一种带宽控制方法和装置，能够弹性控制数据传输带宽，能够基于不同业务类型和用户优先级提供相应的带宽需求，确保了带宽利用效率以及数据传输可靠性和时效性。

附图说明

图1是根据本发明带宽控制方法的一个实施例的流程示意图；

图2是根据本发明带宽控制方法的另一个实施例的流程示意图；

图3是根据本发明带宽控制方法的另一个实施例的流程示意图；

图4是根据本发明带宽控制装置的一个实施例的结构示意图；

图5是根据本发明带宽控制装置的另一个实施例的结构示意图；以及

图6是根据本发明带宽控制装置的另一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

图1显示了本发明带宽控制方法的一优选实施例。在图1显示的实施例中包括了检测步骤S11、统计步骤S12和控制步骤S13，其过程描述如下。

首先，在检测步骤S11中对输入的数据流进行检测，检测目的主要是确定输入数据流的平均速率值avgR，由于输入的数据流是不断变化的，因此在检测步骤S11中需要对数据流速率进行实时检测并计算平均速率值avgR。平均速率值avgR的一个优选计算式是：avgR＝(1-Wr)×avgR′+Wr×curR，其中Wr表示的是一个权值，同时也是一个经验值，Wr的取值范围是：0＜Wr＜1；curR表示当前检测到的数据流速率；avgR′则表示在计算本次平均速率值avgR之前的那个平均速率值，即该计算式里利用了前一个平均速率值avgR′，因此该计算式包含了一种迭代关系。avgR反映了实际输入数据的整体流量速率，该值对确定带宽可控幅度起关键作用。我们用maxR表示允许输入的最大数据流量速率，显然若maxR-avgR越小表示带宽可控幅度越小，若maxR-avgR越大表示带宽可控幅度越大，因此这里把maxR-avgR视为带宽饱和程度。

在检测步骤S11完成对数据流速率的检测和计算后，进入统计步骤S12。统计步骤S12主要是对到达终端用户的数据流进行统计，由于可能是多个终端用户存在，因此在统计步骤S12中可以分别针对多个不同终端用户进行统计，统计内容主要包括到终端用户数据流量、连接数，如TCP及UDP连接数等。统计的方法可以是每秒钟统计一次每个客户端(如IP)的数据流量，此统计值即为每个客户端(如IP)的实际每秒钟数据速率(如KB/S)。实际中不一定是每秒钟统计一次，可以是2-5秒钟统计一次每个客户端的总流量值，然后再取平均值。进行统计的目的是获得用户数据速率Ratecur。

接着，进入控制步骤S13，在控制步骤S13中主要是确定以多大的概率向服务器反馈发送数据流抑制指令，若向服务器反馈发送数据流抑制指令，则服务器接收到该指令后将减少数据输出，以此实现对数据传输带宽的弹性控制。在这里，主要是根据平均速率值avgR、用户数据速率Ratecur、用户期望数据速率最大值Ratemax、用户期望数据速率最小值Ratemin等确定数据流抑制指令的发送情况，其中，用户期望数据速率最大值Ratemax以及用户期望数据速率最小值Ratemin是用户根据实际需求预先设定的。

作为一种优选实施方式，当用户数据速率Ratecur小于或等于用户期望数据速率最小值Ratemin时，则数据流抑制指令发送概率Pb＝0，即不向服务器发送数据流抑制指令；当用户数据速率Ratecur大于或等于用户期望数据速率最大值Ratemax时，则数据流抑制指令发送概率Pb＝1，即向服务器发送数据流抑制指令；当用户数据速率Ratecur大于用户期望数据速率最小值Ratemin并且小于用户期望数据速率最大值Ratemax时，则数据流抑制指令发送概率Pb则在0和1之间取值，其计算式为：Pb＝(1-avgR/maxR)×((Ratecur-Ratemin)/(Ratemax-Ratemin))，该计算式表明数据流抑制指令发送概率Pb是一个动态变化值，可以在0和1之间滑动。

控制步骤S13中，还可以进一步根据用户的优先级确定数据流抑制指令发送概率Pb，一种优选方式是为每一个用户确定一个对应的权值，即用户优先级权值Wp，0＜Wp＜1，构成一个权值表Table(Wp)，用户优先级越高，权值越小，优先级越低，权值越大。这样，当用户数据速率Ratecur大于用户期望数据速率最小值Ratemin并且小于用户期望数据速率最大值Ratemax时，数据流抑制指令发送概率Pb的计算式为：Pb＝Wp×(1-avgR/maxR)×((Ratecur-Ratemin)/(Ratemax-Ratemin))。

图2显示了是本发明带宽控制方法的另一优选实施例。该实施例在图1所示实施例的基础上增加了识别步骤S24，由图2可以看出，识别步骤S24介于检测步骤S21和统计步骤S22之间，即在检测步骤S21完成对数据流检测之后，在识别步骤S24中可以对用户业务类型进行识别，特别是当用户的业务类型是一些对实时性要求较高的关键数据、关键业务或敏感数据，例如网吧可以认为小包为关键数据、关键业务或敏感数据，因为游戏的数据95％以上都是小包，而且对延时特别敏感，而网吧的收入很大一部分来游戏收入。还有一些公司也可以根据目的IP、端口、甚至是数据包内容识别来确认关键数据、关键业务、敏感数据。那么在识别步骤S24中可以事先选定这些业务类型，然后对进入该步骤的数据流进行比对、查验等操作，确定是否属于这些选定的业务类型，如果不归属于这些选定的业务类型则进入统计步骤S22，按照图1所示实施例的方式进行带宽控制，如果经过识别后确定属于选定的业务类型，那么对于这些业务类型的数据要优先保证传输带宽，因此由识别步骤S24直接进入控制步骤S23，并确定数据流抑制指令发送概率Pb＝0，即不向服务器发送数据流抑制指令。

由此可见，图2所示实施例不仅具有利用数据流速率特征进行带宽控制的功能，还能够在识别业务类型的基础上对传输带宽进行控制。

图3显示了本发明带宽控制方法的另一优选实施例。该实施例是图2所示实施例的一种变型，区别之处在于图3中的识别步骤S34不是介于检测步骤S31和统计步骤S32之间，而是和检测步骤S31相平行，即识别步骤S34和检测步骤S31同步进行，其优势在于无需在数据流检测完成之后再进行业务类型识别，而是同步进行检测和识别，这样当识别出选定的业务类型时，直接就可以进入控制步骤S33并确定数据流抑制指令发送概率Pb＝0，加快了处理速度，而当没有识别出选定的业务类型时，也不影响检测步骤S31和统计步骤S32的正常运行。

图4显示了本发明带宽控制装置的一优选实施例。在图4显示的实施例中包括检测单元41、统计单元42和控制单元43。检测单元41用于对输入的数据流速率进行检测，得到平均速率值avgR。统计单元42用于统计用户的数据特征，获得用户数据速率Ratecur。控制单元43，包括抑制指令计算模块、发送抑制指令模块，抑制指令计算模块用于接收检测单元41输出的平均速率值avgR以及统计单元42输出用户数据速率Ratecur，以及预先设置的用户期望数据速率最大值Ratemax、用户期望数据速率最小值Ratemin，确定数据流抑制指令发送概率Pb；发送抑制指令模块则根据数据流抑制指令发送概率Pb，产生并发出数据流抑制指令。控制单元43还可以包括用户优先级设置模块，用于对用户优先级权值Wp进行设置。

图5显示了本发明带宽控制装置的另一优选实施例。该实施例在图4所示实施例的基础上增加了识别单元54，该单元在检测单元51和统计单元52之间，识别单元54包括业务类型识别模块，用于对业务类型进行识别，即在检测单元51完成对数据流速率检测之后，进入识别单元54进行业务类型识别，当识别单元54识别出选定的业务类型时，可以直接输出信号到控制单元53，由控制单元53确定数据流抑制指令发送概率Pb＝0，即不发送数据流抑制指令。当识别单元54没有识别出选定的业务类型时，则进入统计单元52，完成对用户数据特征的统计，以及进一步由控制单元53实现对带宽的控制。

图6显示了本发明带宽控制装置的另一优选实施例。该实施例是图5所示实施例的一种变型，其中识别单元64与检测单元61并行，优势在于识别单元64进行业务识别和检测单元61进行数据流检测可以同步进行，提高了处理速度。识别单元64包括业务类型识别模块，用于进行业务类型识别，当识别单元64识别出选定的业务类型时，可以直接输出信号到控制单元63，由控制单元63确定数据流抑制指令发送概率Pb＝0，即不发送数据流抑制指令。而当识别单元64没有识别出选定的业务类型时，不影响检测单元61和统计单元62的工作运行。

本发明还涉及网关、网桥等通信设备，如交换机、路由器等，这些设备应用了以上本发明带宽控制方法和/或带宽控制装置的优选实施例。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效方法或等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种带宽控制方法，其特征在于，包括：

检测步骤，对输入的数据流进行检测，得到平均速率值avgR；

统计步骤，统计用户的数据特征，获得用户数据速率Ratecur；

控制步骤，根据所述平均速率值avgR、用户数据速率Ratecur，以及预先设置的用户期望数据速率最大值Ratemax、用户期望数据速率最小值Ratemin，确定数据流抑制指令发送概率Pb，由所述数据流抑制指令控制带宽。

2.根据权利要求1所述的带宽控制方法，其特征在于：还包括识别步骤，所述识别步骤介于所述检测步骤和所述统计步骤之间；或者所述识别步骤与所述检测步骤同步进行。

3.根据权利要求2所述的带宽控制方法，其特征在于：所述识别步骤包括对业务类型进行识别，若识别出选定的业务类型，则进入所述控制步骤并确定所述数据流抑制指令发送概率Pb为零；若没有识别出所述选定的业务类型，则进入所述统计步骤。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的带宽控制方法，其特征在于：所述平均速率值avgR＝(1-Wr)×avgR′+Wr×curR，其中Wr为权值，0＜Wr＜1，avgR′为前一次平均速率值。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的带宽控制方法，其特征在于：所述控制步骤进一步包括以下步骤之一：

当所述用户数据速率Ratecur小于或等于所述用户期望数据速率最小值Ratemin时，则所述数据流抑制指令发送概率Pb＝0；

当所述用户数据速率Ratecur大于或等于所述用户期望数据速率最大值Ratemax时，则所述数据流抑制指令发送概率Pb＝1；

当所述用户数据速率Ratecur大于所述用户期望数据速率最小值Ratemin并且小于所述用户期望数据速率最大值Ratemax时，则所述数据流抑制指令发送概率Pb的计算式为：

Pb＝(1-avgR/maxR)×((Ratecur-Ratemin)/(Ratemax-Ratemin))，其中maxR为最大允许输入数据流量速率。

6.根据权利要求5所述的带宽控制方法，其特征在于所述控制步骤还包括根据用户优先级进行控制的子步骤：当用户数据速率Ratecur大于用户期望数据速率最小值Ratemin并且小于用户期望数据速率最大值Ratemax时，数据流抑制指令发送概率Pb的计算式为：Pb＝Wp×(1-avgR/maxR)×((Ratecur-Ratemin)/(Ratemax-Ratemin))，其中是Wp是用户优先级权值，0＜Wp＜1。

7.一种带宽控制装置，其特征在于，包括：

检测单元，用于对输入的数据流进行检测，得到平均速率值avgR；

统计单元，用于统计用户的数据特征，获得用户数据速率Ratecur；

控制单元，包括抑制指令计算模块和发送抑制指令模块，所述抑制指令计算模块用于根据所述平均速率值avgR、用户数据速率Ratecur，以及预先设置的用户期望数据速率最大值Ratemax、用户期望数据速率最小值Ratemin，确定数据流抑制指令发送概率Pb；所述发送抑制指令模块用于根据所述数据流抑制指令发送概率Pb，产生并发出所述数据流抑制指令。

8.根据权利要求7所述的带宽控制装置，其特征在于，还包括：识别单元，与所述检测单元和所述统计单元相连接，所述识别单元包括业务类型识别模块，用于对业务类型进行识别。

9.根据权利要求8所述的带宽控制装置，其特征在于：所述控制单元还包括用户优先级设置模块，用于设置用户优先级权值Wp。

10.一种路由器，其特征在于：所述路由器包括权利要求7至9中任一项所述的带宽控制装置。

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