CN104919757B - 用于估计有效带宽的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于估计流量源的有效带宽的方法包括从第一流量源获得第一流量模式。此外，该方法包括设定在第一流量源的平均数据速率与第一流量源的峰值数据速率之间的第一有效带宽。另外，该方法包括根据第一流量模式和第一有效带宽确定第一流量源的第一中断率。

Description

用于估计有效带宽的系统和方法

本申请要求2012年12月13日递交的发明名称为“用于估计有效带宽的系统和方法(System and Method for Estimating an Effective Bandwidth)”的第61/736,978号美国临时申请案以及2013年6月18日递交的发明名称为“用于估计有效带宽的系统和方法(System and Method for Estimating an Effective Bandwidth)”的第13/920,764号美国非临时申请案的权益，这些在先申请的内容以引入的方式并入本文中。

技术领域

本发明一般涉及电信服务网络技术，且尤其涉及一种用于估计有效带宽的系统和方法。

背景技术

在电信服务网络中，可以将流量按流量类型进行分类。例如，在异步传输模式(ATM)中，网络存在不同类别的流量，例如固定比特率(CBR)流量、可变比特率(VBR)流量、可用比特率(ABR)流量以及未指定比特率(UBR)流量。流量可以出于准入控制、流量整形和管理和/或包调度的目的进行特征化。不同类别的流量可以具有特定的一组服务质量(QoS)要求和流量特性。

QoS是对不同应用、用户或数据流提供不同优先级或保证数据流的特定性能水平的能力。QoS中所包括的要求是对于连接的所有方面的要求，包括服务响应时间、损失、信噪比、串扰、回波、中断、频率响应、响度以及其它要求。可以保证特定性能水平。这些QoS保证在网络容量不足时可能是重要的。在分组交换网络中，QoS受人为因素(例如服务的稳定性、服务的可用性、延迟以及用户信息)影响。此外，QoS受技术因素(例如服务的可靠性、可扩展性、有效性、可维护性和服务等级)影响。

发明内容

根据实施例，一种估计流量源的有效带宽的方法包括从第一流量源获得第一流量模式。此外，该方法包括设定在第一流量源的平均数据速率与第一流量源的峰值数据速率之间的第一有效带宽。另外，该方法包括根据第一流量模式和第一有效带宽确定第一流量源的第一中断率。

在另一实施例中，网关包括处理器和存储由处理器执行的程序的计算机可读存储介质。程序包括如下指令：该指令用以从流量源获得流量模式并且将有效带宽设定在流量源的平均数据速率与流量源的峰值数据速率之间。程序还包括如下指令：该指令用以根据流量模式和有效带宽确定流量源的中断率。

前文已相当广泛地概述了本发明的实施例的特征，以便可以更好地理解以下的本发明的具体描述。下文中将描述本发明的实施例的另外的特征以及优点，这些另外的特征以及优点形成本发明的权利要求书的主题。所属领域的技术人员应了解，所公开的概念及具体实施例可以容易地用作修改或设计用于实现本发明的相同目的的其它结构或方法的基础。所属领域的技术人员还应意识到，此类等效构造不脱离如在所附权利要求书中所阐述的本发明的精神和范围。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考下文结合附图进行的描述，其中：

图1示出了流量特征中的组成；

图2示出了开/关流量模型；

图3示出了流量源的聚合流量模式；

图4示出了估计有效带宽的实施例方法的流程图；

图5示出了估计有效带宽的另一实施例方法的流程图；

图6示出了确定复用增益的实施例方法的流程图；

图7示出了在存在回放缓冲区的情况下流量特征中的组成；

图8示出了在存在回放缓冲区情况下估计有效带宽的实施例方法的流程图；

图9示出了具有下游源的、用于估计有效带宽的实施例通信系统；

图10示出了具有上游源或对等源的、用于估计有效带宽的另一实施例通信系统；

图11示出了具有下游源的、用于估计有效带宽的另一实施例通信系统；

图12示出了具有上游源或对等源的、用于估计有效带宽的另一实施例通信系统；

图13示出了通用计算机系统的实施例的示意图；

图14示出了流量模式的比特对时间曲线图；

图15示出了具有一个流量源的实施例系统的中断率对有效带宽曲线图；

图16示出了具有多个流量源的实施例系统的中断率对有效带宽曲线图；

图17示出了具有一个流量源的实施例系统的中断率对准入之后的漏桶率曲线图；

图18示出了实施例系统的准入速率对准入源数目曲线图；

图19示出了实施例系统的中断率对准入源数目曲线图；

图20示出了在存在回放缓冲区情况下的实施例系统的中断率对有效带宽曲线图；以及

图21示出了在存在回放缓冲区情况下的实施例系统的中断率对有效带宽曲线图。

除非另有指示，否则不同图中的对应标号和符号通常指代对应部分。绘制各图是为了清楚地说明实施例的相关方面，因此未必是按比例绘制的。

具体实施方式

首先应理解，尽管下文提供一项或多项实施例的说明性实现，但所公开的系统和/或方法可使用任何数目的技术来实现，无论该技术是当前已知还是现有的。本公开决不应限于下文所说明的说明性实现、附图和技术，包括本文所说明并描述的示例性设计和实现，而是可在所附权利要求书的范围以及其等效方案的完整范围内修改。

不同类别的流量具有不同组QoS要求和不同的流量特性。图1示出了流量特性中的组成。流量源102(例如一种应用)产生数据流，该数据流在源缓冲区106中排队。随后，服务器108传输源缓冲区106中的数据流。由于流量波动，一些数据可能因其延迟界限而没有被传输，或源缓冲区106可能因传入数据的量的突然增加而溢出。在示例中，流量源102指定目标QoS阈值，例如用户体验的质量在其下将不会受到很大影响的缓冲区溢出或延迟界限违规。当使用峰值数据速率时，系统可能未被充分利用。然而，当使用平均数据速率时，很有可能出现服务不满意。此外，通过使用任意数据速率无法容易地实现特定水平的QoS保证。

可以使用有效带宽来确定满足流量源的QoS要求所需的业务速率。有效带宽是满足流量源的QoS要求(例如由于重新缓冲导致的5％中断率)所需的最小平均数据速率。图2示出了流量源的理论的开/关模型，其中有效带宽通过以下公式给出：

其中α是从关到开的转换时间，β是从开到关的转换时间，并且x通过以下公式给出：

其中D是最大延迟，P(延迟>D)是在队列中经历超过D的延迟的任何包的目标中断率，且c是队列的业务速率或有效带宽。存在流量源的目标中断，因为存在其中用户体验的质量(QoE)保持相对不变的中断率。对于开/关流量模型，图3示出了三个开/关流量源的聚合流量模式的示例，其中曲线122是聚合速率且曲线123是有效带宽。

特定的用户应用可以使用事先协定或基于按需基础被准入到系统。用户可以指示其应用类型，该应用类型可以具有特定服务质量(QoS)或QoE要求。按需准入的初始协商可以取决于对系统针对该应用的流量所具有的有效带宽的初始估计。系统(服务提供商或网络所有者)可以具有存储数据库，其中用户应用和/或服务要求被映射到特定的有效带宽。此数据库可以是基于用户的。

在其中存在事先协定的示例中，可不发生协商过程。然而，通过按需准入和事先协定两者，系统估计网络管理功能的资源要求，该网络管理功能例如准入控制、路由选定和资源预留。资源要求的初始估计也可以基于存储在数据库中的用于该用户的该应用的有效带宽来执行。当此应用是新的应用且根据应用标签或指定QoS要求没有找到记录时，最初使用保守值并且测量实际的速率要求。

相同的应用可以具有取决于该应用的特定特性或用户的不同有效带宽，但是在相同应用内可存在几种子流量类别。在此情况下，系统可以首先基于流量特性的先前映射评估保守有效带宽，并且继续评估流量以映射精确的有效带宽值，且必要时界定新的流量子类别。可以将该新的分类通知给用户以用于未来需求。也可以将该子类别的有效带宽的信息或相关联的成本等相关参数通知给用户。

图4中的流程图200示出了用于估计有效带宽的方法。最初，在步骤202中，记录流量源的全部或部分流量模式。例如通过获取流量模式或猜测流量模式来获得流量模式。当流量源是下游流量源时，在RAN网关处记录流量模式的轨迹并且将其存储在RAN网关中的数据库中。然而，当流量源是上游流量源时，在应用会话结束时，系统可以发信号通知用户设备(UE)以报告流量模式的轨迹，并且UE经调度以将流量模式的轨迹发送到系统，随后将该轨迹存储在数据库中。替代地，流量模式的轨迹是文本文件。例如，流量模式的轨迹可以包括包类型、包到达时间、包大小以及其它包特性。在示例中，流量模式的轨迹包括整个视频流，其具有含有帧类型、比特数和时间戳的矢量。在其它示例中，流量模式的轨迹包括在例如1ms等窗口上到达的平均值、或加权平均值。替代地，流量源的轨迹可以包括经周期性地选择的帧(例如仅奇数帧、仅偶数帧、或每特定数目的帧，例如每六个帧)的信息。

接下来，在步骤204中，识别流量模式。识别流量模式可以包括流量分类，例如可以使用模型识别、特征标识或机器学习。替代地，可以使用深度包检测来获得应用标识符、或标签标识符可以将流量例如标识为新闻、娱乐和体育。另一方面，改变标准和/或QoS类别可以允许更多流量类别。步骤204可以包括所计算的平均数据速率、峰值数据速率以及其它统计数据。

随后，在步骤206中，确定流量模式是否匹配先前记录的流量模式。存在可用于确定流量模式是否匹配先前记录的流量模式的多种方法。寻找匹配可以基于应用标签、在流量分类时认可的流量ID来执行，或可以基于例如一阶函数、二阶函数和自相关函数等统计数据来执行。

当流量模式不匹配先前记录的流量模式时，随后在步骤208中估计流量模式的有效带宽，并且在步骤210中，添加用于该流量源的新的查找表。步骤210可以包括应用曲线拟合技术来确定有效带宽与相对应的中断率之间的关系。然而，当流量模式匹配先前记录的流量模式时，在步骤212中执行流量分析以及代表性流量配置标识。随后，在步骤208中估计有效带宽，并且在步骤214中随后更新现有的查找表。

图5示出了208步骤中的用于估计有效带宽的流程图220。最初，在步骤222中，从数据库中检索所关注的流量模式的副本。随后，在步骤224中，将有效带宽设定成在平均数据速率与峰值数据速率之间的速率。接下来，在步骤226中确定中断率，该步骤可以在后台运行。在步骤226中，首先在步骤228中产生流量。在步骤228之后，在步骤230中测量中断率，例如可以在服务持续时间上测量出现中断的总时间。随后，在步骤232中，将有效带宽和测得的中断率添加到数据库。步骤234确定是否将再次执行步骤226。当将再次确定中断率时，在步骤236中通过添加增量更新有效带宽，其中增量是可以为可配置的实数，并且重复步骤228、230、232以及234，而当将不再确定中断率时，仿真结束。

图6中示出了用于估计流量复用增益的流程图240。因为各个流量源的有效带宽之和大于流量源的流量混合的有效带宽，所以可以通过比较流量混合的有效带宽与各个流量源的有效带宽之和来计算复用增益。最初，在步骤242中，选择所期望的流量源混合，例如可以选择流行的流量混合。随后，在步骤244中，使用例如加权公平队列的包调度算法。在其它示例中，可以使用其它包调度算法。不同调度算法可以导致给定相同值的有效带宽的中断率，因为在其上可以实现有效带宽的时间窗口可能对于不同的调度算法不同。接下来，在步骤246中，从数据库中检索所选流量混合中的每一流量模式的副本，并且在步骤248中将有效带宽初步设定成在平均数据速率之和与峰值数据速率之和之间的速率。在步骤248之后，例如使用图5中示出的步骤226，在步骤226中估计流量混合的有效带宽。最后，在步骤250中，通过从各个流量源的有效带宽之和中减去流量混合的有效带宽来计算出流量复用增益。同样在步骤250中，将复用增益存储在数据库中。可以针对不同组目标中断率重复步骤246、248、226以及250直到已经产生所期望的查找表为止。

在其中在客户端侧存在回放缓冲区的应用中，应用的中断性能包括关于在源处延迟界限违规和/或缓冲区溢出的中断性能、或在客户端来自重新缓冲的中断性能、或两者。图7示出了在存在回放缓冲区的情况下流量特征中的组成。如图1中，流量源102产生数据流，该数据流排队进入源缓冲区106中，并且服务器108传输源缓冲区106中的数据流。随后，数据流进入回放缓冲区180中，并且客户端182以回放速率输出数据流。

图8中通过流程图260示出在存在客户端回放缓冲区的情况下的有效带宽的估计。最初，在步骤222中，检索所关注的流量模式的副本。随后，在步骤262中，选择回放速率。在步骤262之后，在步骤264中设定客户端回放缓冲区的初始大小(例如，以秒为单位或以比特为单位)。接下来，在步骤248中，将有效带宽初步设定在各个平均数据速率之和与各个峰值业务速率之和之间，在步骤226中估计有效带宽，并且在步骤234中确定是否满足停止条件。当满足停止条件时，该方法结束。然而，当不满足停止条件时，在步骤266中更新客户端回放缓冲区的初始大小，并且重复步骤248、226以及234。

在示例中，流量源的中断率是调度的函数。例如，可以向所估计的有效带宽添加或从中减去退避余量以考虑调度的影响，其中经修改的有效带宽会导致不同中断率。在示例中，退避余量基于实时反馈数据，其可以是用户的中断率，或者其可以是瞬时流量到达。当没有足够的流量实现时，可以向所估计的有效带宽引入非负退避余量以用于准入，但是当测得的QoS下降到低于目标时可能引发退款等惩罚。此外，当针对流量源的包产生是自适应的时，例如当它是取决于一天的时间等与负载相关的、DASH等与信道相关的、CDN等随时间变化的、或具有高速缓存等与位置相关的时，系统可以收集尽可能多的具有特定配置的流量实现，使得输入项标识该流量源的典型的流量模式。系统随后基于典型的流量模式执行准入。可以与估计误差相关而引入退避余量。

图9示出了用于估计用于服务准入的有效带宽的系统140，其中流量源是下游源。最初，用户或用户代理请求来自服务提供商146的服务，例如视频流。在实施例中，网络运营商(NTO)144执行有效带宽估计。准入控制单元142在数据库136中通过检查流量ID来查找满足下游源124的QoS所需的相对应的有效带宽，并且响应NTO 144。可以通过离线调查或基于用户投诉来获得用户设备的QoS水平。当没有足够的容量来支持该应用的QoS时，NTO 144和服务提供商146例如通过增加目标包延迟违规概率来尝试协商较低的QoS，该概率反过来降低了该应用所需的有效带宽。然而，当存在支持该应用的QoS的足够的容量时，则允许服务，并且服务提供商146要求下游源124产生流量。

在另一实施例中，NTO 144和服务提供商146一起执行有效带宽估计。当由用户或用户代理发送出应用请求时，服务提供商146检查流量ID并且估计有效带宽。服务提供商发送并且估计该应用的有效带宽。随后，NTO 144基于当前流量混合查找流量复用增益。系统随后检查是否存在支持该应用的QoS的足够的容量。当存在足够的容量时，该源被准入到服务，而当容量不足时，系统尝试协商较低的QoS。

可以是RAN网关的网关节点128向数据库136记录并报告流量模式以及其流量ID。在实施例中，当通过RAN网关执行流量管理时，数据库136驻留于网关中。替代地，当流量管理涉及多个网络时，数据库136可以驻留于靠近连接即服务提供商(CaaSP)处。数据库136包含流量模式以及有效带宽查找表。对于上游流量，当请求来源于用户设备(UE)终端时，可以免费或以低成本在具有极少或没有服务保证的情况下提供服务。作为回报，UE报告其源流量模式，该流量模式随后存储在数据库136中以构建数据库136。系统发信号通知UE以报告流量轨迹。对于下游流量，流量模式可能记录在RAN网关处。有效带宽估计软件138检索流量模式的副本、执行流量分类、并且更新有效带宽-中断性能曲线。

图10示出了具有上游源或对等(P2P)源的、用于估计用于服务准入的有效带宽的系统150。系统150类似于系统140。在这两个系统中，用户或用户设备请求来自服务提供商146的服务，准入控制单元142在数据库136中查找满足下游源124或上游源或P2P源152的QoS所需的相对应的有效带宽，并且响应NTO 144，NTO 144确定系统是否具有满足QoS目标的足够的容量，并且NTO 144响应服务提供商146。然而，在系统150中，当允许服务时，服务提供商146要求上游源或P2P源152产生流量。客户端向接入节点154和/或数据库136报告流量模式。可以是RAN网关的接入节点154向数据库136记录并报告流量模式以及其流量ID。有效带宽估计软件138检索流量模式的副本、执行流量分类、并且更新有效带宽-中断性能曲线。

图11示出了用于估计用于流量管理的有效带宽的系统160，其中流量源是下游源。流量管理或整形可以通过令牌桶来实现。NTO 144通过请求流量管理器143在数据库136中查找有效带宽来确定系统是否具有满足QoS目标的足够的容量。接下来，NTO 144向接入节点154发出流量管理命令，并且下游源124产生数据。网关节点128向数据库136记录并报告流量模式以及其流量ID。有效带宽估计软件138检索流量模式的副本、对流量进行分类、并且更新有效带宽-中断性能曲线。

类似地，图12示出了具有上游源或P2P源的、用于估计用于流量管理的有效带宽的系统170。NTO 144通过请求流量管理器143在数据库136中查找有效带宽来确定系统是否具有满足QoS目标的足够的容量。NTO 144向接入节点154发出流量管理命令。上游源或P2P源152产生数据。接入节点154向数据库136记录并报告流量模式以及其流量ID。有效带宽估计软件138检索流量模式的副本、对流量进行分类、并且更新有效带宽-中断性能曲线。

图13示出了可以用于实施本文中所公开的设备和方法的处理系统270的方框图。特定设备可以利用所有示出的组件或所述组件的仅一个子集，并且设备之间的集成水平可能不同。此外，设备可以包括组件的多个实例，例如，多个处理单元、处理器、存储器、发射器、接收器等。处理系统可以包括配备有一个或多个输入设备的处理单元，输入设备例如麦克风、鼠标、触摸屏、小键盘、键盘等。此外，处理系统270可以配备有一个或多个输出设备，输出设备例如扬声器、打印机、显示器等。处理单元可以包括连接到总线上的中央处理单元(CPU)274、存储器276、大容量存储设备278、视频适配器280、以及I/O接口288。

总线可以是包括存储器总线或存储器控制器、外围总线、视频总线等的任何类型的若干总线架构中的一个或多个。CPU 274可以包括任何类型的电子数据处理器。存储器276可以包括任何类型的系统存储器，例如静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、只读存储器(ROM)、其组合等。在实施例中，存储器可以包括在启动时使用的ROM和用于程序以及数据存储以供在执行程序时使用的DRAM。

大容量存储设备278可以包括任何类型的存储设备，该存储设备经配置以存储数据、程序以及其它信息并且以使得数据、程序以及其它信息成为经由总线可存取的。大容量存储设备278可以包括例如固态驱动器、硬盘驱动器、磁盘驱动器、光盘驱动器等中的一个或多个。

视频适配器280和I/O接口288提供接口以将外部输入和输出设备耦合到处理单元。如所图示，输入和输出设备的示例包括耦合到视频适配器的显示器和耦合到I/O接口的鼠标/键盘/打印机。其它设备可以耦合到处理单元，并且可以利用额外的或较少的接口卡。例如，串行接口卡(未描绘)可以用于为打印机提供串行接口。

处理单元还包括一个或多个网络接口284，该网络接口可以包括以太网电缆等有线链路和/或到接入节点或不同网络的无线链路。网络接口284允许处理单元经由网络与远程单元通信。例如，网络接口可以经由一个或多个发射器/发射天线和一个或多个接收器/接收天线提供无线通信。在实施例中，处理单元耦合到局域网或广域网上以用于数据处理并且与远程设备通信，该远程设备例如其它处理单元、因特网、远程存储设施等。

在另一实施例中，系统可以针对流量类型、缓冲区大小、调度类型以及用户类型等其它相关参数的所有可能组合执行有效带宽的评估。这些组合的有效带宽随后存储在数据库中。一旦接收到已知的应用请求，就可以通过匹配应用标签与用户类型来执行有效带宽的估计。然而，当接收到未知的应用或流量类型时，立刻测量流量参数，并且获得匹配的有效速率，因为所有可行的组合都存储在数据库中。因此，很少需要使用在线仿真，并且因此可以进行快速决定。

图14示出了用来评估实施例系统性能的实际视频轨迹文件的比特率。为模拟多个流量源，在每一流量源的起始时间引入随机移位。仿真持续时间为1000s。

图15示出了具有单个流量源的实施例系统的中断率对有效带宽曲线图。在获得数据的过程中，给定QoS目标，针对查找表收集多个有效带宽以及中断率点。该曲线图包括：曲线302代表1080字节的缓冲区大小、曲线304代表3240字节的缓冲区大小、曲线306代表5400字节的缓冲区大小、以及曲线308代表7560字节的缓冲区大小。这些曲线可以拟合到数据，其中曲线302、304、306和308类似于功率衰减曲线，其与有效带宽的基本理论相符。

图16示出了具有多个流量源的系统的中断率对有效带宽曲线图。给定QoS目标，对比流量源的数目针对查找表收集多个有效带宽以及中断率。不同流量源可以具有不同QoS目标。曲线310示出了一个流量源、曲线312示出了两个流量源、曲线314示出了三个流量源、曲线316示出了四个流量源、以及曲线318示出了五个流量源。使用曲线拟合技术来获得流量混合所需的有效带宽。可以使用曲线拟合技术预测流量复用增益，其中流量复用增益是独立流量源的有效带宽之和减去流量源的聚合流量的有效带宽。

下表1示出了针对以1080字节的缓冲区大小在5％的QoS中断率下运行的仿真，基于流量源的数目的复用增益。对于一个流量源，聚合流量的有效带宽以及流量源的有效带宽之和两者均为1.66Mb/s，其中复用增益为零，因为当存在仅一个流量源时不存在复用增益。然而，对于两个流量源，聚合流量的有效带宽为2.55Mb/s，独立流量源的有效带宽之和为3.32Mb/s，并且复用增益为0.77Mb/s。此外，对于三个流量源，聚合流量的有效带宽为3.47Mb/s，独立流量源的有效带宽之和为4.98Mb/s，并且复用增益为1.51Mb/s(即，额外复用增益为0.74Mb/s)。类似地，对于四个流量源，流量源的聚合流量的有效带宽为4.35Mb/s，独立流量源的有效带宽之和为6.64Mb/s，并且复用增益为2.29Mb/s(即，额外复用增益为0.78Mb/s)。另外，对于五个流量源，聚合流量的有效带宽为5.28Mb/s，独立流量源的有效带宽之和为8.30Mb/s，并且复用增益为3.02Mb/s(即，额外复用增益为0.73Mb/s)。

N	1	2	3	4	5
						N个源的聚合流量的有效带宽(以Mb/s为单位)	1.66	2.55	3.47	4.35	5.28
N个独立流量源的有效带宽之和(以Mb/s为单位)	1.66	3.32	4.98	6.64	8.30
						流量复用增益(以Mb/s为单位)	0	0.77	1.51	2.29	3.02
额外流量复用增益(以Mb/s为单位)	0	0.77	0.74	0.78	0.73

表1.复用增益

图17示出了具有单个流量源的实施例系统的中断率对准入之后的漏桶率。平均数据速率为0.545Mb/s并且峰值数据速率为6.38Mb/s。曲线324示出了针对1080字节的缓冲区的曲线、曲线326示出了针对3240字节的缓冲区的曲线、曲线328示出了针对5400字节的缓冲区的曲线、并且曲线330示出了针对7560字节的缓冲区的曲线。基于该流量源的平均数据速率的准入提供了超过30％的中断。尽管基于峰值数据速率的准入提供了0％的中断率，但是它明显比基于有效带宽的方法需要更多的资源。

图18示出了具有多个流量源的系统的所需速率对准入源数目。曲线332示出了平均数据速率、曲线334示出了峰值数据速率、并且曲线336示出了有效带宽速率。假定固定的系统吞吐量，相比于峰值数据速率，有效带宽数据速率可以准入明显更多的流量源。有效带宽方法可以准入使用峰值数据速率的方法的超过五倍的流量源。尽管使用平均数据速率的方法比有效带宽方法准入更多的流量源，但是流量源的QoS目标无法得到满足或得到控制。

图19示出了中断率对准入源数目，其中曲线338示出了平均数据速率、曲线340示出了峰值数据速率、并且曲线342示出了有效带宽速率。使用峰值数据速率，不存在预期的中断，但是这过度保守。尽管由于流量复用增益的缘故，使用平均数据速率的QoS中断率随流量源数目增加而减小，但是对于任意数目的流量源，并非都满足QoS目标。相反，使用有效带宽方法可以增强准入性能。

图20示出，给定在源处的固定QoS目标、1080的固定源缓冲区大小以及在客户端处758kb/s的固定平均回放速率，在存在不同的客户端缓冲区大小的回放缓冲区情况下的中断率对有效带宽。中断率包括由于源缓冲区溢出和在回放处的重新缓冲导致的中断。曲线344示出了针对0s的初始客户端缓冲区大小的中断率、曲线346示出了针对1s的初始客户端缓冲区大小的中断率、曲线348示出了针对10s的初始客户端缓冲区大小的中断率、曲线350示出了针对20s的初始客户端缓冲区大小的中断率、曲线352示出了针对50s的初始客户端缓冲区大小的中断率、并且曲线354示出了针对100s的初始客户端缓冲区大小的中断率。

下表2概括了在存在客户端回放缓冲区的情况下有效带宽估计的主要趋势。对于0s的初始客户端缓冲区大小，针对5％的中断率的有效带宽为2.55Mb/s，针对10％的中断率的有效带宽为2.13Mb/s，并且针对20％的中断率的有效带宽为1.71Mb/s。然而，对于1s的初始客户端缓冲区大小，针对5％的中断率的有效带宽为2.50Mb/s，针对10％的中断率的有效带宽为2.11Mb/s，并且针对20％的中断率的有效带宽为1.70Mb/s。此外，对于10s的初始客户端缓冲区大小，针对5％的中断率的有效带宽为2.20Mb/s，针对10％的中断率的有效带宽为2.00Mb/s，并且针对20％的中断率的有效带宽为1.64Mb/s。另外，对于20s的初始客户端缓冲区大小，针对5％的中断率的有效带宽为2.10Mb/s，针对10％的中断率的有效带宽为1.90Mb/s，并且针对20％的中断率的有效带宽为1.59Mb/s。对于50s的初始客户端缓冲区大小，针对5％的中断率的有效带宽为2.10Mb/s，针对10％的中断率的有效带宽为1.73Mb/s，并且针对20％的中断率的有效带宽为1.49Mb/s。此外，对于100s的初始客户端缓冲区大小，针对5％的中断率的有效带宽为2.10Mb/s，针对10％的中断率的有效带宽为1.70Mb/s，并且针对20％的中断率的有效带宽为1.41Mb/s。

表2.在存在客户端回放缓冲区的情况下的有效带宽

图21示出了仅由于在客户端侧重新缓冲导致的中断率曲线图。初始客户端回放缓冲区的大小越大，由于重新缓冲导致的中断率就越小。曲线356示出了针对0s的缓冲区的中断率、曲线358示出了针对1s的初始客户端缓冲区大小的中断率、曲线360示出了针对10s的初始客户端缓冲区大小的中断率、曲线362示出了针对20s的初始客户端缓冲区大小的中断率、曲线364示出了针对50s的初始客户端缓冲区大小的中断率、并且曲线366示出了针对100s的初始客户端缓冲区大小的中断率。随着客户端回放缓冲区的大小增加，满足流量QoS所需的有效带宽减小。然而，在初始客户端回放缓冲区大小的大小中的每各个单位增加所需的有效带宽的减小一般存在收益递减。

优点包括获得流量复用增益的实施例。随着流量源数目的增加，流量复用增益可以对聚合流量要求起到越来越重要的作用。此外，实施例包括获得客户端侧回放缓冲区的作用的能力。实施例的另一优点包括准入更多满意的用户以增加收入的能力。流量管理还可以准许流量整形实现特定目标，例如负载均衡或拥塞控制。

虽然本发明中已提供若干实施例，但应理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本发明所公开的系统和方法可以以许多其它特定形式来体现。本发明的示例应被视为说明性而非限制性的，且本发明并不限于本申请本所给出的细节。例如，各种元件或部件可以在另一系统中组合或合并，或者某些特征可以省略或不实施。

此外，在不脱离本公开的范围的情况下，各种实施例中描述和说明为离散或单独的技术、系统、子系统和方法可以与其它系统、模块、技术或方法进行组合或合并。展示或论述为彼此耦合或直接耦合或通信的其它项也可以采用电方式、机械方式或其它方式通过某一接口、设备或中间部件间接地耦合或通信。其它变化、替代和改变的示例可以由本领域的技术人员在不脱离本文所公开的精神和范围的情况下确定。

Claims (27)

1.一种估计流量源的有效带宽的方法，所述方法包括：

从第一流量源获得第一流量模式；

设定在所述第一流量源的平均数据速率与所述第一流量源的峰值数据速率之间的第一有效带宽；

以所述第一有效带宽的数据速率接收来自所述第一流量源的第一流量流，所述第一流量流满足所述第一流量模式；

测量所述第一流量流的第一中断率，根据所述第一中断率调整所述第一有效带宽；

以调整后的所述第一有效带宽的数据速率接收来自所述第一流量源的第二流量流，所述第二流量流满足所述第一流量模式；

测量所述第二流量流的第二中断率。

2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括通过退避余量调整所述第一有效带宽。

3.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括根据实时数据反馈计算所述退避余量。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述实时数据反馈包括瞬时流量到达。

5.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：

记录所述第一流量模式的轨迹；以及

确定所述第一流量模式是否与先前记录的流量模式匹配。

6.根据权利要求5所述的方法，其中确定所述第一流量模式是否匹配是根据流量统计数据进行的。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述流量统计数据包括平均数据速率、峰值数据速率以及自相关。

8.根据权利要求5所述的方法，其中确定所述第一流量模式是否与先前记录的流量模式匹配包括确定所述第一流量模式的应用标签是否匹配先前记录的流量模式的应用标签。

9.根据权利要求5所述的方法，其中确定所述第一流量模式是否与先前记录的流量模式匹配包括标识所述第一流量模式中的类似于先前记录的流量模式中的特征的特征。

10.根据权利要求5所述的方法，其中确定所述第一流量模式是否与先前记录的流量模式匹配包括对所述第一流量模式执行深度包检测。

11.根据权利要求5所述的方法，其中确定所述第一流量模式是否与先前记录的流量模式匹配包括：

为所述第一流量模式分配流量ID；以及

比较所述第一流量模式的流量ID与所述先前记录的流量模式的流量ID。

12.根据权利要求5所述的方法，其中确定所述第一流量模式是否与先前记录的流量模式匹配包括比较所述第一流量模式的统计数据与所述先前记录的流量模式的统计数据。

13.根据权利要求5所述的方法，其中记录所述第一流量模式的轨迹包括针对所述第一流量模式中的包记录包的类型、所述包的比特数以及所述包的时间戳。

14.根据权利要求5所述的方法，其中记录所述第一流量模式的轨迹包括记录所述第一流量模式的平均比特率。

15.根据权利要求5所述的方法，其中记录所述第一流量模式的轨迹包括记录所述第一流量模式的加权平均比特率。

16.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：

记录所述第一中断率。

17.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：

记录所述调整后的所述第一有效带宽和所述第二中断率。

18.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括用曲线拟合所述第一中断率、所述第二中断率以及所述第一有效带宽。

19.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：

选择回放速率；以及

确定回放缓冲区的大小。

20.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：

从多个流量源获得多个流量模式；

根据所述多个流量模式和所述第一有效带宽确定所述多个流量源的多个中断率；以及

存储所述多个中断率。

21.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：

估计第二流量源的第二有效带宽；

估计流量混合的第三有效带宽，其中所述流量混合包括来自所述第一流量源的流量和来自所述第二流量源的流量；以及

根据所述第一有效带宽、所述第二有效带宽以及所述第三有效带宽确定复用增益。

22.根据权利要求21所述的方法，其进一步包括估计第三流量源的第四有效带宽，其中所述流量混合进一步包括来自所述第三流量源的流量。

23.根据权利要求22所述的方法，其进一步包括估计多个流量源的多个有效带宽，其中所述流量混合进一步包括来自所述多个流量源的流量。

24.根据权利要求23所述的方法，其中估计所述第三有效带宽包括调度所述流量混合的包。

25.根据权利要求23所述的方法，其中估计流量混合的第三有效带宽包括：

获得所述流量混合的有效带宽，其中所述流量混合的有效带宽大于所述第一流量源的平均数据速率与所述第二流量源的平均数据速率之和，并且其中所述有效带宽小于所述第一流量源的峰值数据速率与所述第二流量源的峰值数据速率之和；

获得所述第一流量源的第一流量模式；

获得所述第二流量源的第二流量模式；

根据所述第一流量源的第一流量模式以及所述第二流量源的第二流量模式确定所述流量混合的第一中断率；

记录所述流量混合的有效带宽；以及

记录所述流量混合的第一中断率。

26.根据权利要求25所述的方法，其进一步包括：

根据所述流量混合的第一中断率调整所述流量混合的有效带宽；

获得所述第一流量源的第三流量模式；

获得所述第二流量源的第四流量模式；

根据所述第一流量源的第三流量模式和所述第二流量源的第四流量模式确定所述流量混合的第二中断率；

记录所述流量混合的经调整的有效带宽；以及

记录所述流量混合的第二中断率。

27.一种网关，其包括：

处理器；以及

存储由所述处理器执行的程序的计算机可读存储介质，所述程序包括用于执行以下操作的指令：

从第一流量源获得第一流量模式，

设定在所述第一流量源的平均数据速率与所述第一流量源的峰值数据速率之间的第一有效带宽；

以所述第一有效带宽的数据速率接收来自所述第一流量源的第一流量流，所述第一流量流满足所述第一流量模式；

测量所述第一流量流的第一中断率，根据所述第一中断率调整所述第一有效带宽；

以调整后的所述第一有效带宽的数据速率接收来自所述第一流量源的第二流量流，所述第二流量流满足所述第一流量模式；

测量所述第二流量流的第二中断率。