CN102655477B - 一种满足无线网络中业务流可靠传输要求的业务整形方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种满足无线网络中业务流可靠传输要求的业务整形方法，该方法通过动态控制和优化分配节点接收业务缓存和采用基于信任以及ACK/NAK应答的流量控制机制使得无线网络中流量的可靠优化管理,实现了为用户提供端到端的服务质量保证。本发明的显著效果是：通过采用缓存分配优化机制、队列管理和信任机制相结合，满足了满足无线网络中业务流高效可靠传输的要求，实现了业务传输的服务质量保证。

Description

一种满足无线网络中业务流可靠传输要求的业务整形方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及无线网络和排队论。

背景技术

流量整形(traffic shaping)是网络实现QoS技术的主要方式之一，它通过定义参数来对网络流量进行分类，并按这些分类来管理网络流量。流量整形技术可以缓冲网络中多余的流量，并尽可能以不丢弃报文的方式传送数据包。流量整形一般用于路由器或者系统的网络接口的输出端口上，用于对输出的流量速率进行整形。流量整形是一种主动调整流量输出速率的措施，一个典型应用是基于下游网络结点的流量监管指标(比如下游网络链路的带宽、下游网络设备的接收能力等)来控制本地流量的输出,如图1所示。

综上所述：为实现无线网络中业务的稳定高效传输，有必要采用合适的整形方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：解决无线网络中业务传输的不规则问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：提供一种基于调节节点接收业务缓存和采用流量控制机制的业务整形方法，该方法通过动态控制和优化分配节点接收业务缓存和采用基于信任以及ACK/NAK应答的流量控制机制使无线网络中流量实现可靠优化管理；其特征在于：通过发明一种针对无线网络的业务整形方法，实现业务的高效可靠传输,包括以下步骤：

A、相关网络状态量设定及初始化；

B、控制和优化分配节点接收业务缓存；

C、采用基于信任和ACK/NAK应答的流量控制机制。

所述步骤A中，在业务发送端和接收端存在多个分离并且独立的缓存,为实现每个通道中的业务高效管理和调度,每个通道中的缓存被赋予信任机制,对于S个节点,M_i为网络节点i的缓存容量，c_i为节点i的处理单元的数目，i＝1,2,...,S,流程示意图如图2所示。

所述步骤A中，放宽网络中所有节点的缓存限制，并计算网络的性能测量值，根据缓存利用率比例和初始缓存大小然后确保初始化缓存处于非死锁状态。

所述步骤B中，使用相关算法实现非线性非约束搜寻以满足对分配节点接收业务缓存进行优化处理要求，相关算法如下：

首先进行初始化处理，对于节点i＝1,2,...,M，有π_i(0|0)＝1，P_i(0)＝0，并进行迭代，其中n＝1,2,...,N；首先进行初始化处理，对于节点i＝1,2,...,S，有π_i(0|0)＝1，P_i(0)＝0，并进行迭代；对于网络中的节点i，计算其平均服务速率和有效服务时间并计算其相应的平均服务时间 $W_i\left(n\right)=\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{j}{{\mathrm{\μ}}_j^c\left(j\right)}{\mathrm{\π}}_i(j-1|n-1)$ 和系统吞吐量 $\mathrm{\λ}\left(n\right)=\frac{n}{\underset{i=1}{\overset{S}{\mathrm{\Σ}}}{V}_i{W}_i\left(n\right)},$ 条件概率 ${\mathrm{\π}}_i\left(j\right|n)=\frac{\mathrm{\λ}\left(n\right)}{{\mathrm{\μ}}_i^c\left(j\right)}{\mathrm{\π}}_i(j-1|n-1)$ 其中j＝1,...,n， ${\mathrm{\π}}_i\left(0\right|n)=1-\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\π}}_i\left(j\right|n),$ 当到达的业务数目n大于具有缓存K_i的节点i阻塞概率V_i为业务流在第i个节点的到达速率,μ_h为保持节点的服务速率。

所述步骤B中，在发送端所需被发送的每个业务流被赋予一个信任值,发送端实时获取收到的信任值与所消耗的信任值之间的差值信息,如果发送端对于被传送业务的目的点具有充分的信任度，则该业务有资格被传送，若在给定的时隙内，如果没有信任值用于业务流传输，则此时发送端采用一次预测传输方式对业务进行传输。

所述步骤C中，如果某个通道中缓存中的数据已满或被传输的业务数据被破坏，则接收端丢弃刚接受的即时数据，对于所有被丢弃的数据包，向发送端返回NAK确认信息，而对于已到达的每一个业务流都具有一个序列号。

所述步骤C中，当某一数据包从缓存中移出时，接收端返回一个相应的ACK信息。每一个ACK信息通过其相应的序列号识别被认可的数据流。发送端的业务流当其被认可后，才能被发送。每一个业务流最多只能被预测性传输一次，而所有的重传为可行传输。而对于发送端中的所有业务流不论对于预测传输还是信任传输都需要消耗信任值。

所述步骤C中，将发送端中等待被传送的业务流分为不发送数据流和等待被认可的数据流，当等待被认可的数据流被否定时，其仅具有重传资格。

本发明的有益效果为：提供一种基于调节节点接收业务缓存和采用流量控制机制的业务整形方法，实现了无线网络中业务的可靠和稳定传输。

附图说明

图1为流量整形功能示意图

图2为业务整形流程示意图

具体实施方式

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明:

本发明的基本思路如下：通过相关网络状态量设定及初始化,控制和优化分配节点接收业务缓存,以及采用基于信任和ACK/NAK应答的流量控制机制，实现无线网络中业务的可靠和稳定传输。

1.在业务发送端和接收端存在多个分离并且独立的缓存,为实现每个通道中的业务高效管理和调度,每个通道中的缓存被赋予信任机制,对于S个缓存单元,M_i为网络节点i的缓存容量，c_i为节点i的容量，i＝1,2,...,S,流程示意图如图2所示。

2.放宽网络中所有节点的缓存限制，并计算网络的性能测量值，根据缓存利用率比例和初始缓存大小然后确保初始化缓存处于非死锁状态。

3.使用算法实现非线性非约束搜寻以满足对分配节点接收业务缓存进行优化处理要求，相关算法如下：

首先进行初始化处理，对于节点i＝1,2,...,M，有π_i(0|0)＝1，P_i(0)＝0，并进行迭代，其中n＝1,2,...,N；首先进行初始化处理，对于节点i＝1,2,...,S，有π_i(0|0)＝1，P_i(0)＝0，并进行迭代；对于网络中的节点，计算其服务速率和有效服务速率并计算其平均相应时间 $W_i\left(n\right)=\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{j}{{\mathrm{\μ}}_j^c\left(j\right)}{\mathrm{\π}}_i(j-1|n-1)$ 和系统吞吐量 $\mathrm{\λ}\left(n\right)=\frac{n}{\underset{i=1}{\overset{S}{\mathrm{\Σ}}}{V}_i{W}_i\left(n\right)},$ 条件概率 ${\mathrm{\π}}_i\left(j\right|n)=\frac{\mathrm{\λ}\left(n\right)}{{\mathrm{\μ}}_i^c\left(j\right)}{\mathrm{\π}}_i(j-1|n-1)$ 其中j＝1,...,n， ${\mathrm{\π}}_i\left(0\right|n)=1-\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\π}}_i\left(j\right|n)$ 以及阻塞概率V_i为业务流在第i个节点的到达速率,μ_h为保持节点的服务速率。

4.在发送端所需被发送的每个业务流被赋予一个信任值,发送端实时获取收到的信任值与所消耗的信任值之间的差值信息,如果发送端对于被传送业务的目的点具有充分的信任度，则该业务有资格被传送，如果在给定的时隙内，如果没有信任值用于业务流传输，则此时发送端采用一次预测传输方式对业务进行传输。

5.如果某个通道中缓存中的数据已满或被传输的业务数据被破坏，则接收端丢弃刚接受的即时数据，对于所有被丢弃的数据包，向发送端返回NAK确认信息，而对于已到达的每一个业务流都具有一个序列号。当某一数据包从缓存中移出时，接收端返回一个相应的ACK信息。每一个ACK信息通过其相应的序列号识别被认可的数据流。发送端的业务流当其被认可后，才能被发送。每一个业务流最多只能被预测性传输一次，而所有的重传为可行传输。而对于发送端中的所有业务流不论对于预测传输还是信任传输都需要消耗信任值。将发送端中等待被传送的业务流分为不发送数据流和等待被认可的数据流，当等待被认可的数据流被否定时，其仅具有重传资格。

本发明提供一种基于调节节点接收业务缓存和采用流量控制机制的业务整形方法，实现了无线网络中业务的可靠和稳定传输,保证了业务的传输效率。

Claims (2)

1.提供一种满足无线网络中业务流可靠传输要求的业务整形方法，通过动态控制和优化分配网络节点接收业务缓存和采用基于信任以及ACK/NAK应答的流量控制机制使无线网络中流量实现可靠优化管理，包括如下步骤：

A.相关网络状态量设定及初始化，具体为在业务发送端和接收端存在多个分离并且独立的缓存,为实现每个通道中的业务高效管理和调度,每个通道中的缓存被赋予信任机制，对于S个缓存单元，M_i为网络节点i的缓存容量，c_i为网络节点i的容量，i＝1,2,...,S，然后放宽网络中所有网络节点的缓存限制，并计算网络的性能测量值，计算缓存利用率比例和初始缓存大小然后确保初始化缓存处于非死锁状态；

B.控制和优化分配网络节点接收业务缓存，具体为使用相关算法实现非线性非约束搜寻以满足对分配网络节点接收业务缓存进行优化处理要求，相关算法如下：

首先进行初始化处理，对于网络节点i＝1,2,...,S，有π_i(0|0)＝1，P_i(0)＝0，并进行迭代，其中n＝1,2,...,N；对于网络节点i，计算其平均服务速率和有效服务时间并计算其相应的平均服务时间 $W_i\left(n\right)=\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{j}{{\mathrm{\μ}}_j^c\left(j\right)}{\mathrm{\π}}_i(j-1|n-1)$ 和系统吞吐量 $\mathrm{\λ}\left(n\right)=\frac{n}{\underset{i=1}{\overset{S}{\mathrm{\Σ}}}{V}_i{W}_i\left(n\right)},$ 条件概率 ${\mathrm{\π}}_i\left(j\right|n)=\frac{\mathrm{\λ}\left(n\right)}{{\mathrm{\μ}}_i^c\left(j\right)}{\mathrm{\π}}_i(j-1|n-1),$ 其中j＝1,...,n， ${\mathrm{\π}}_i\left(0\right|n)=1-\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\π}}_i\left(j\right|n),$ 当业务数目n的业务到达网络节点i且网络节点i的缓存大于K_i时，网络节点i阻塞概率V_i为业务流在第i个网络节点的到达速率,μ_h为保持节点的服务速率，然后在发送端所需被发送的每个业务流被赋予一个信任值,发送端实时获取收到的信任值与所消耗的信任值之间的差值信息,如果发送端对于被传送业务的目的点具有充分的信任度，则该业务有资格被传送，若在给定的时隙内，如果没有信任值用于业务流传输，则此时发送端采用一次预测传输方式对业务进行传输；

C.采用基于信任和ACK/NAK应答的流量控制机制，具体为如果某个通道中缓存中的数据已满或被传输的业务数据被破坏，则接收端丢弃刚接受的即时数据，对于所有被丢弃的数据包，向发送端返回NAK确认信息，而对于已到达的每一个业务流都具有一个序列号，当某一数据包从缓存中移出时，接收端返回一个相应的ACK信息，每一个ACK信息通过其相应的序列号识别被认可的数据流，发送端的业务流当其被认可后，才能被发送，每一个业务流最多只能被预测性传输一次，而所有的重传为可行传输，而对于发送端中的所有业务流不论对于预测传输还是信任传输都需要消耗信任值。

2.根据权利要求1的方法，对于所述步骤C其特征在于：将发送端中等待被传送的业务流分为不发送数据流和等待被认可的数据流，当等待被认可的数据流被否定时，其仅具有重传资格。