CN103905343B - 一种宽带资源动态分配的方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种宽带资源动态分配的方法，用于家庭内部的各电脑间以及一台电脑中各网络应用程序间带宽资源的动态分配。为了实现所述目的，本发明首先将家庭总带宽分配给家庭中的各电脑，作为后续动态分配的参数，并获取电脑中各网络应用程序数据传输的特征量，通过每个时间片的计算，为各网络应用程序动态分配下一时间片的带宽。通过初始分配和余量的再分配，实现家庭内部重点电脑的带宽资源保证的同时，也实现的带宽资源的充分利用。通过这样的技术方案使得用户关注的关键应用获得最佳的网络传输效果，和带宽资源的最大利用。

Description

一种宽带资源动态分配的方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种宽带资源动态分配的方法。

背景技术

在使用Internet网络的过程中，无论有线或是无线连接中，充足的带宽资源是保障网络数据传输流畅进行的基本要求。随着网络时代的来临，家庭内部具有上网需求的智能终端不断增加，多终端共享家庭中有限的宽带资源。由于现有网络及设备无法区分带宽使用的先后顺序，家庭内部带宽逐步走向拥塞，因此急需一种新的宽带功能，解决家庭内部多终端上网带宽冲突问题。

目前，为了解决单台电脑中，多个网络应用程序间的宽带竞争，已经有了一些方法，但这些方法主要是通过限制单台电脑中某些应用的数据传输速度，来实现解决整体网络的拥塞情况。但是在现在的环境下，更多的情况是家庭多台智能设备之间存在资源冲突，而针对单台电脑而言，用户更加关注的是保障某些关键的网络应用程序的传输速度。

对此，现有技术中公开号为“CN101902748A”的发明专利《超宽带无线网络的频带分配方法》中也公开了一种分配方法，用以将一超宽带无线网络的若干个频带分配给若干个终端装置，其特征在于，该频带分配方法包含：量测每一该若干个终端装置于该若干个频带中传送信号所需的功率；以及根据一具有频带平均增益随着频率增高而递减的特征的信道模型、一频带分配算法及对应每一该若干个终端装置的功率量测值，分配该若干个频带的至少一个给每一该若干个终端装置。但是这样的分配方式只能协调无线网络中多个终端之间的需求，而不能协调单台终端中多个任务的宽带分配协调。进一步的，这样的分配方式，当获得新的接入终端时也需要重新分配，造成不便。

因此，为了保障关键应用的流畅传输，以及家庭中不同智能设备间带宽的合理分配。我们需要一种基于带宽需求预测的动态带宽分配方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种宽带资源动态分配的方法，用于家庭内部的各电脑间以及一台电脑中各网络应用程序间带宽资源的动态分配。

为了实现所述目的，本发明一种家庭网宽带资源的动态分配方法，，包括如下步骤：

步骤一，用户根据家庭网中不同电脑的作用以及使用者的不同，手动将家庭中的总带宽依次分配给家庭中的各个电脑，每台电脑所分配到的带宽即该电脑的本机总带宽，作为以下步骤动态分配带宽的参数；

步骤二，将单台电脑中带宽划分出一部分，划作若干个保障通道，用户将电脑中指定网络应用程序分配进保障通道，各保障通道根据实际享有各自单独的带宽值，剩余的带宽作为共享通道。。

步骤三，当单台电脑中的网络应用程序开始网络数据传输时，设定一个时间片T，并且获取每个网络应用的当前时间片的特征量相关参数；

步骤四，根据步骤三获取的特征量相关参数，计算出各电脑实际需要的带宽总数，以及带宽余量或带宽缺口；

步骤五，将各电脑的带宽余量汇总后重新按需分配给各个电脑，更新各电脑在下一时间片所获得的本机总带宽；

步骤六，根据步骤五计算的本机总带宽，重新进行单台电脑中各网络应用程序的宽带资源的分配，实现动态调整。

优选的，所述步骤一至步骤六的动态带宽分配在使用同一宽带帐号连接网络的家庭网上的任一电脑上实现。一旦家庭网上其中一台电脑由于硬件问题无法连接，也可以通过其他电脑进行分配。

优选的，所述步骤一的手动分配过程，通过密码进行权限控制。这样的设置方便家长对帐号进行管理，避免其他成员私自修改带宽分配方案。

优选的，所述步骤三至步骤六的执行过程在一个网络应用程序的数据传输的时间片T周期内完成。

优选的，手动的带宽分配可以在任何时间进行修改，分配修改的结果在下一时间片起生效。修改完毕后不是即时生效，而是需要等本次时间片T中自动分配完成后才实施手动分配方案。这样的设计有助于整个系统运行的有序。

优选的，所述步骤三的特征量相关参数包括：时间片周期内该应用设置的上次及下载流，申请的上传及下载流量、实际上传及下载流量，以及每个保障通道和电脑设置的带宽流量。以上列举的是常见的进行参考的特征量参数。但是针对家庭电脑应用目的不同，不同特征量可以自行设置权重，或者添加、删除别的特征量参数。

优选的，完成步骤四的计算时，对于带宽缺口按1.0系数计算，对于带宽余量按黄金分割法计算，即对于保障通道的带宽余量，按0.382的系数计算，对于共享通道的带宽余量，按0.618的系数计算。这样的系数分配使得整个分配优先选择共享通道的带宽余量，尽量减少保障通道的余量变换。

优选的，步骤五的带宽余量分配时，若所有电脑带宽都有余，则不进行分配；否则将总带宽余量分配给各个带宽不足的电脑；进行带宽余量分配时，如带宽不足的电脑只有一台，则独占所有带宽余量，如带宽不足的电脑有多台，则按步骤一中手动分配的本机总带宽值为比例进行分配。这个是基本的家庭网中总带宽分配原则。

优选的，完成步骤六的带宽动态调整包括：对带宽有余的情况下，能满足所有网络应用的带宽申请，不进行带宽分配；在本机带宽不足的情况下，若共享通道不足，保障通道有余，则将保障通道的多余带宽分配给共享通道，若共享通道有余，保障通道不足，则将共享通道的多余带宽分配给保障通道，若共享通道和保障通道的带宽都不足，则共享通道和保障通道均使用本通道的通道带宽值。这个是单台电脑对本机所拥有的带宽分配的原则。

优选的，当家庭网搜索到新加入的的电脑或智能设备，在重新手动分配带宽前这些设备只能共享未分配的共享通道。需要说明的是，如果步骤一中已经预留了供新设备连接的带宽，则外界新的设备连接可以使用这些未预留的带宽。否则新接入的设备在手动分配前如果共享通道全满的情况下无法连接到该家庭网中。

综上，本发明首先将家庭总带宽分配给家庭中的各电脑，作为后续动态分配的参数，并获取电脑中各网络应用程序数据传输的特征量，通过每个时间片的计算，为各网络应用程序动态分配下一时间片的带宽。通过初始分配和余量的再分配，实现家庭内部重点电脑的带宽资源保证的同时，也实现的带宽资源的充分利用。在此基础上，该方法将单台电脑中带宽分为两类，保障通道和共享通道。通过带宽情况计算和优先级控制，使得用户关注的关键应用获得最佳的网络传输效果。并由用户将电脑中的各网络应用程序划分到保障通道或共享通道。使得用户关注的关键应用获得最佳的网络传输效果，和带宽资源的最大利用。

附图说明

图1是本发明一种宽带资源动态分配的方法的流程示意图。

具体实施方式

用户根据家庭总带宽，手工将家庭总带宽分配给家庭中的各电脑作为该电脑的，根据本机总带宽，将不同的应用程序指定不同的传输通道(保障通道或共享通道)。根据感知的网络应用程序的特征量，结合用户设置的本机总带宽，依照优先级对各网络应用程序的带宽进行动态调整。下面结合附图对本动态计算方法的实施作进一步的详细描述：

如图1所示，在手动设置好分配方案后，本发明的流程为：

步骤101，读取系统中的配置文件，获取用户配置的参数列表。包括各电脑的本机总带宽，每个保障通道中的网络应用程序列表，以及共享通道中当前运行的网络应用程序列表；

步骤102，获取网络应用程序的特征量，包括当前时间片周期内该应用程序设置的上次及下载流，申请的上传及下载流量、实际上传及下载流量，以及通道和电脑设置的带宽流量。

步骤103，初步计算各电脑的带宽余量和带宽缺口。若带宽有余时，按黄金分割法缓慢释放带宽余量，若带宽不足则直接记录带宽缺口。

步骤104，根据各电脑的带宽余量及带宽缺口，为各电脑进行下一时间片带宽的动态调整。按用户配置的各电脑总带宽的比例对带宽进行动态分配。

步骤105，根据分配的新的本机总带宽，对本机中各通道的网络应用程序带宽进行分配。若程序申请的总带宽小于本机总带宽，则满足所有网络应用程序的带宽申请，不进行任何操作；否则，优先满足该电脑中高优先级的保障通道中网络应用程序的带宽申请，最后满足共享通道中网络应用程序的带宽申请。为满足高优先级保障通道，抢占低优先级保障通道和共享通道的带宽资源时，要为上述通道保留最低带宽资源。

具体实施例：

家庭中有3台电脑，家庭总带宽为8M。由掌握家长密码的爸爸为3台电脑进行带宽分配，爸爸电脑4M，妈妈电脑2M，儿子电脑1M，预留带宽1M。爸爸将自己的电脑中的在线看电影的应用程序设置2M的保障带宽，同时运行网络下载应用程序。

电脑间带宽分配案例：

1、所有电脑带宽均有余，不需要进行特殊分配。

2、儿子的电脑未开机，儿子电脑多余的1M带宽，和预留的1M带宽，按照4:2的比例，分配给爸爸电脑和妈妈电脑。

3、儿子电脑开机，预留的1M带宽，按照4:2:1的比例分配给爸爸电脑、妈妈电脑和儿子电脑。

4、有客人来玩，需要使用网络，则客人们共享预留的1M带宽。

以爸爸电脑中的通道间带宽分配案例：(以4M为例，不考虑别的共享通道内的带宽共享，当有别的带宽共享进入后，各个带宽数据按比例提高)

1、所有通道带宽有余，不需要进行特殊分配。

2、本机带宽不足，共享通道中的下载程序需要3M带宽，保障通道中的电影程序需要1.5M带宽。则分配后的结果为：下载程序使用2.5M带宽，电影程序使用1.5M带宽。

3、本机带宽不足，共享通道中的下载程序需要1.5M带宽，保障通道中的电影程序需要3M带宽。由于在线看电影的应用程序设置2M的保障带宽，因此这种情况下不动共享通道中的带宽，而是减少保障带宽中的分配量。则分配后的结果为：下载程序使用1.5M带宽，电影程序使用2.5M带宽。

4、本机带宽不足，共享通道中的下载程序需要4M带宽，保障通道中的电影程序需要3M带宽。则分配后的结果为：下载程序使用2M带宽，电影程序使用2M带宽。

通过这样的技术方案，本发明提出一种宽带资源动态分配的方法，在带宽资源发生冲突时，才对各个网络应用程序占用的带宽资源进行具体分配，减少了CPU的占用，实现了带宽资源的分配过程中的低占用高效率。

使用本发明前，带宽资源处于无序的抢用模式，在带宽资源冲突时，带宽资源可能被非关键应用占用，而用户关注的关键应用可能无法获得足够的带宽资源，最终造成用户使用网络应用的体验不好；通过本发明提供的一种宽带资源动态分配的方法，将带宽资源变更为有序的资源分配模式。用户可以自己选择需保障的某台电脑，已经各电脑中过的某些网络应用程序，确保关键应用获得足够的带宽资源，在该应用释放带宽资源后，这部分带宽资源又能被其它应用动态调配，从而达到有序利用带宽的同时避免了带宽资源的浪费。

Claims (8)

1.一种家庭网宽带资源的动态分配方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，用户根据家庭网中不同电脑的作用以及使用者的不同，手动将家庭中的总带宽依次分配给家庭中的各个电脑，每台电脑所分配到的带宽即该电脑的本机总带宽，作为以下步骤动态分配带宽的参数；

步骤二，将单台电脑中带宽划分出一部分，划作若干个保障通道，用户将电脑中指定网络应用程序分配进保障通道，各保障通道根据实际享有各自单独的带宽值，剩余的带宽作为共享通道；

步骤三，当单台电脑中的网络应用程序开始网络数据传输时，设定一个时间片T，并且获取每个网络应用的当前时间片的特征量相关参数；所述步骤三的特征量相关参数包括：时间片周期内该应用设置的上传及下载流，申请的上传及下载流量、实际上传及下载流量，以及每个保障通道和电脑设置的带宽流量；

步骤四，根据步骤三获取的特征量相关参数，计算出各电脑实际需要的带宽总数，以及带宽余量或带宽缺口；完成步骤四的计算时，对于带宽缺口按1.0系数计算，对于带宽余量按黄金分割法计算，即对于保障通道的带宽余量，按0.382的系数计算，对于共享通道的带宽余量，按0.618的系数计算；

步骤五，将各电脑的带宽余量汇总后重新按需分配给各个电脑，更新各电脑在下一时间片所获得的本机总带宽；

步骤六，根据步骤五计算的本机总带宽，重新进行单台电脑中各网络应用程序的带宽资源的分配，实现动态调整。

2.根据权利要求1所述一种宽带资源的动态分配方法，其特征在于，所述步骤一至步骤六的动态带宽分配在使用同一宽带帐号连接网络的家庭网上的任一电脑上实现。

3.根据权利要求2所述一种宽带资源的动态分配方法，其特征在于，所述步骤 一的手动分配过程，通过密码进行权限控制。

4.根据权利要求1所述一种宽带资源的动态分配方法，其特征在于，所述步骤三至步骤六的执行过程在一个网络应用程序的数据传输的时间片T周期内完成。

5.根据权利要求3所述一种宽带资源的动态分配方法，其特征在于，手动的带宽分配可以在任何时间进行修改，分配修改的结果在下一时间片起生效。

6.根据权利要求1所述一种宽带资源的动态分配方法，其特征在于，步骤五的带宽余量分配时，若所有电脑带宽都有余，则不进行分配；否则将总带宽余量分配给各个带宽不足的电脑；进行带宽余量分配时，如带宽不足的电脑只有一台，则独占所有带宽余量，如带宽不足的电脑有多台，则按步骤一中手动分配的本机总带宽值为比例进行分配。

7.根据权利要求1所述一种宽带资源的动态分配方法，其特征在于，完成步骤六的带宽动态调整包括：对带宽有余的情况下，能满足所有网络应用的带宽申请，不进行带宽分配；在本机带宽不足的情况下，若共享通道不足，保障通道有余，则将保障通道的多余带宽分配给共享通道，若共享通道有余，保障通道不足，则将共享通道的多余带宽分配给保障通道，若共享通道和保障通道的带宽都不足，则共享通道和保障通道均使用本通道的通道带宽值。

8.根据权利要求1所述一种宽带资源的动态分配方法，其特征在于，当家庭网搜索到新加入的电脑或智能设备，在重新手动分配带宽前这些设备只能共享未分配的共享通道。