CN105099778A - 一种带宽分配的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带宽分配的方法及装置，涉及云计算技术领域。为了解决现有技术中存在的带宽利用率不高的问题而发明。其中，该带宽分配的方法，具体包括获取第一类流在当前带宽调度周期内的空闲带宽；在当前带宽调度周期内，如果第二类流所需要的带宽小于所述空闲带宽，则在传输所述第一类流的同时，利用所述空闲带宽传输所述第二类流。本发明应用在云计算的带宽分配的过程中。

Description

一种带宽分配的方法及装置

技术领域

本发明涉及云计算技术领域，尤其涉及一种带宽分配的方法及装置。

背景技术

随着信息技术的发展，当今社会已经步入了云计算(CloudMapping)的时代。所指的云计算是一种将分布式处理、并行处理和网络计算相结合的技术，其核心思想是将大量用网络连接的资源统一管理和调度，构成一个资源池向用户提供按需服务。

一般而言，云计算中为用户设备提供服务的资源位于与用户设备距离较近的代理服务器中，例如咖啡店的公共服务器、家庭网关和公共交通工具中的移动路由器等。在云计算领域，这些代理服务器可称之为Cloudlet，因而云计算系统的资源为由多个Cloudlet提供的资源构成的资源池。为了更加有效的利用Cloudlet服务器，研究者提出将公有云与临近的Cloudlet整合，Cloudlet作为用户设备与集中式云计算资源之间的代理，以按需付费的方式向公有云获取用户设备需要的业务并提供至用户设备。例如，当用户存在多媒体业务需求时，Cloudlet通过互联网访问多媒体中心为用户检索需要的多媒体内容，并以射频或Wifi方式与用户设备通信，向用户设备提供所需要的数据。

业务在传输的过程中需要占用一定的带宽，Cloudlet需要为用户设备提供不同的业务，因而需要为不同业务分配带宽。现有的带宽分配方式为Cloudlet根据不同业务流的QoS等级分别为不同业务流预留带宽资源，然而采用这种带宽分配方式可能会造成某些业务并未全部占用为其预留的带宽资源，部分带宽资源处于空闲状态，因而带宽利用率不高。

发明内容

本发明提供一种带宽分配的方法及装置，能够提高带宽利用率。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种带宽分配的方法，包括：

获取第一类流在当前带宽调度周期内的空闲带宽，所述第一类流为采用动态比特率VBR的编码格式进行编码的媒体流；

在当前带宽调度周期内，如果第二类流所需要的带宽小于所述空闲带宽，则在传输所述第一类流的同时，利用所述空闲带宽传输所述第二类流，所述第二类流为非实时流。

一种带宽分配的装置，包括：

获取单元，用于获取第一类流在当前带宽调度周期内的空闲带宽，所述第一类流为采用动态比特率的编码格式进行编码的媒体流；

传输单元，用于在当前带宽调度周期内，当第二类流所需要的带宽小于所述空闲带宽时，在传输所述第一类流的同时，利用所述空闲带宽传输所述第二类流，所述第二类流为非实时流。

本发明提供的带宽分配的方法及装置，当为采用VBR编码方式的媒体流预分配的带宽大于其实际占用的带宽时，也即存在空余带宽时，利用该空余带宽传输非实时流，与现有技术中按照不同业务流的QoS等级预留带宽资源，某些带宽资源处于空闲状态相比，本发明能够充分利用空余带宽，提高带宽利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种带宽分配的方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种带宽分配的方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的又一种带宽分配的方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的再一种带宽分配的方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种带宽分配的装置的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种带宽分配的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实施例中的附图，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

网络中传输的业务多种多样，不同业务对时延的要求不同。根据不同业务对传输时延的敏感度，通用移动通信系统(英文：UniversalMobileTelecommunicationsSystem，简称UMTS)将传输业务分为四类：会话类、流媒体类、交互类和背景类。各类业务的典型应用、对时延的要求以及QoS等级如下表表一所示：

表一

业务类型	时延要求	QoS等级	典型业务
				会话类	最高	最高	语音业务、可视电话
流媒体类	较高	较高	视频流、音频流
				交互类	较低	较低	WEB浏览、下载、即时消息
背景类	最低	最低	自动的后台E-mail接收

由表一可以看出，会话类和流媒体类对时延要求较高，需要足够的带宽传输多媒体数据，因而可以称之为实时流；而交互类和背景类通常是一些时延要求不高的非实时Internet应用，如WWW、Email、FTP和新闻服务等，因而可称之为非实时流。

由表一还可以看出，不同类型的业务其QoS等级也不相同，则Cloudlet服务器为不同业务流预留的带宽资源块的大小也不同，QoS等级越高的业务，为其预留的资源块越大。此时，可能会出现的情况为某些业务流预留的带宽资源存在空闲。

例如：流媒体类具有两种编码方式：(1)固定比特率(英文：ConstantBitRate，简称：CBR)的编码方式；(2)动态比特率(英文：VariableBitRate，简称：VBR)的编码方式。其中，采用VBR编码方式的媒体流(下文简称VBR流)在编码时，根据媒体内容的复杂程度采用不同的编码方式：媒体内容复杂的部分用高比特率编码，则该部分媒体内容需要的带宽较多，媒体内容简单的部分用低比特率编码，则该部分媒体内容需要的带宽较少。而为了保证为VBR流提供足够的带宽以保证其正常传输，常用的为VBR流预留带宽资源的方法为根据QoS协商的峰值带宽预留带宽资源,例如：峰值带宽为b,带宽调度周期的时长为T，则为该VBR流分配的总带宽为b*T；因此，VBR流实际占用的带宽并不一定能占用所有预留带宽，可能存在部分空闲带宽。

为了有效利用存在的空闲带宽，本发明实施例提出了一种带宽分配的方法以利用空闲带宽传输时延不敏感的会话，如交互类和背景类数据流；所述方法应用于Cloudlet为用户设备的业务分配带宽的过程中。

如图1所示，所述方法包括：

101：获取第一类流在当前带宽调度周期内的空闲带宽，所述第一类流为采用动态比特率VBR的编码格式进行编码的媒体流。

所指的第一类流为VBR流的统称，其可能包括多个VBR流。例如：视频资源1对应的VBR流1以及视频资源2对应的VBR流2。

所指的空闲带宽可以根据为第一类流预分配的带宽与第一类流实际占用的带宽的差值计算得到，其具体实现过程可见后文详述。

102：在当前带宽调度周期内，如果第二类流所需要的带宽小于所述空闲带宽，则在传输所述第一类流的同时，利用所述空闲带宽传输所述第二类流，所述第二类流为非实时流。

其中，所指的非实时流为对时延要求较低的业务流，例如：会话类或背景类的业务流。

本发明提供的带宽分配的方法，当为采用VBR编码方式的媒体流预分配的带宽大于其实际占用的带宽时，也即存在空余带宽时，利用该空余带宽传输非实时流，与现有技术中按照不同业务流的QoS等级预留带宽资源，某些带宽资源处于空闲状态相比，本发明能够充分利用空余带宽，提高带宽利用率。

此外，由于Cloudlet中所有业务流共享服务器到接入网的整体IP承载，当第二类流(非实时流)所需带宽小于空闲带宽时，仅需要利用空闲带宽传输第二类流即可，服务器不需要向接入网发送调整IP承载带宽的请求。因此，本发明实施例提供的带宽分配的方法还能够减少带宽调整的次数。

为了对图1所示方法进行清楚的解释，步骤101“获取第一类流在当前带宽调度周期内的空闲带宽”，如图2所示，具体包括：

201：在上个带宽调度周期内，获取所有第一缓存队列中缓存的所有所述第一类流的数据包的大小，得到所述第一类流在当前带宽调度周期内所占用的带宽大小。

其中，所指的第一缓存队列用于缓存第一类流的数据包。

在本步骤的具体实现中，通过在每个带宽调度周期为每个VBR流分别初始化一个用于缓存发送的IP包的缓存队列，为了便于描述，本实施例中将该缓存队列命名为VBR队列(VBRQueue，VQ)。此外，为每个VQ对应一个监控模块，每存储一个IP包，则会触发该监控模块进行读取IP包大小的操作。因而，在每个带宽调度周期结束时，监控模块可以计算得到每个带宽调度周期内所缓存的所有第一类流的IP包的大小，进而可以计算得到所有VBR流占用的总的带宽。

此外，带宽调度周期t_n-1中缓存的数据包用于在下一个带宽调度周期t_n进行调度，因而前一带宽调度周期t_n-1缓存的第一类流的数据包的大小即为当前带宽调度周期t_n内，第一类流占用的带宽的大小。

202：根据为所述第一类流预先分配的带宽以及所述第一类流在当前带宽调度周期内所占用的带宽大小，得到所述第一类流在当前带宽调度周期内的空闲带宽。

根据为第一类流预先分配的带宽以及步骤201中得到的第一类流实际占用的总带宽，二者的差值即为第一类流在当前带宽调度周期内的空闲带宽。

为了对图1所示方法进行清楚的解释，步骤102“在当前带宽调度周期内，如果第二类流所需要的带宽小于所述空闲带宽，则在传输所述第一类流的同时，利用所述空闲带宽传输所述第二类流”，如图3所示，具体包括：

301：在当前带宽调度周期内，如果第二类流所需要的带宽小于所述空闲带宽，则初始化第二缓存队列，所述第二缓存队列用于缓存所述第二类流的数据包。

302：在传输所述第一类流的同时，利用所述空闲带宽传输所述第二缓存队列中缓存的第二类流的数据包。

实际应用中，某个会话对应的业务流可能仅为非实时流，也可能仅为实时流，还可能既包括非实时流又包括实时流，如果某个会话对应的业务流为仅包括非实时流的业务流，则无需重新进行资源预留过程，只需要为该非实时流初始化一个用于缓存该非实时流的数据包的非实时队列(第二缓存队列)即可，为了便于描述，本实施例将该第二缓存队列称之为非实时队列(Non-Real-timeQueue，NRQ)。

如果该会话对应的业务流中既包括非实时流又包括实时流，则延迟为该会话对应的业务流分配带宽，对其中的实时流和非实时流分开处理：对于实时流，为实时流设置定时器，并且将Cloudlet中处于等待状态的业务流个数加1。当处于等待状态的业务流的总数超过运营商设定的门限值或某个处于等待状态的实时流的定时器超时，Cloudlet服务器计算当前所有等待状态的业务流的带宽需求以为处于等待状态的业务流分配带宽资源；需要说明的是，在这种情况下，只计算实时流的带宽需求。对于非实时流，可采用第一类流的空闲带宽来传输，因而无需计算其所需要的带宽，仅需要分配NRQ队列以缓存第二类流中的非实时流的数据包，并等待调度即可。此外，还需要为该NRQ队列设置对应的定时器；如果该定时器超时，也即表明非实时流等待第一类流的空闲带宽的时间过长，则移除该NRQ队列，重新计算该会话对应的业务流的带宽需求，此时计算时，该会话对应的业务流的带宽需求则既包括非实时流的带宽需求还包括实时流的带宽需求。

为了对图3所示方法进行清楚的解释，步骤302中所指的“在传输所述第一类流的同时，利用所述空闲带宽传输所述第二缓存队列中缓存的第二类流的数据包”，如图4所示，具体包括：

401：依次将所述第二缓存队列中的数据包存入调度队列中。

402：在传输所述第一类流的同时，利用所述空闲带宽传输所述调度队列中的数据包。

从当前带宽聚合周期t_n开始，从NRQ队列中采用轮询的方式取出IP包，放入第二类流对应的调度队列中，为了便于描述，本实施例中将该调度队列命名为非实时待发队列(non-realtimesendingqueue，NSQ)。此后，调度器将NSQ中所有的IP包以及VQ，CBR队列中周期标识位之前的IP包取出，并将其放入聚合流队列(AggregateFlowQueue，AFQ)中以待调度。其中，所指的CBR队列为用于存放采用CBR编码方式的媒体流的数据包。

需要补充的是，上段描述中之所以提到CBR队列，是因为当前传输的业务流可能还包括CBR流，因而与VQ队列以及NRQ队列相似，需要为采用CBR编码方式编码的媒体流初始化一个CBR队列以缓存对应的IP包。

此外，每个CBR队列以及NRQ队列均对应有监控模块，用于在每个带宽调度周期结束时在其监控的队列中插入周期标识，以对不同带宽调度周期内缓存的IP包进行区分。这样，当NRQ队列中的数据包穿插在第一类流的空闲带宽中进行传输时，能够便于接收端进行识别。

作为上述各图所示方法的具体实现，本发明实施例还提供了一种带宽分配的装置，如图5所示，该装置包括：

获取单元501，用于获取第一类流在当前带宽调度周期内的空闲带宽，所述第一类流为采用动态比特率的编码格式进行编码的媒体流。

传输单元502，用于在当前带宽调度周期内，当第二类流所需要的带宽小于所述空闲带宽时，在传输所述第一类流的同时，利用所述空闲带宽传输所述第二类流，所述第二类流为非实时流。

进一步的，所述获取单元501，具体用于：

在上个带宽调度周期内，获取所有第一缓存队列中缓存的所有所述第一类流的数据包的大小，得到所述第一类流在当前带宽调度周期内所占用的带宽大小；

根据为所述第一类流预先分配的带宽以及所述第一类流在当前带宽调度周期内所占用的带宽大小，得到所述第一类流在当前带宽调度周期内的空闲带宽。

进一步的，如图6所示，所述传输单元502还包括处理模块601和传输模块602，其中：

所述处理模块601，用于在当前带宽调度周期内，当第二类流所需要的带宽小于所述空闲带宽时，初始化第二缓存队列，所述第二缓存队列用于缓存所述第二类流的数据包；

所述传输模块602，用于在传输所述第一类流的同时，利用所述空闲带宽传输所述第二缓存队列中缓存的第二类流的数据包。

进一步的，所述传输模块602，具体还用于：

依次将所述第二缓存队列中的数据包存入调度队列中；

在传输所述第一类流的同时，利用所述空闲带宽传输所述调度队列中的数据包。

本发明提供的带宽分配的装置，当为采用VBR编码方式的媒体流预分配的带宽大于其实际占用的带宽时，也即存在空余带宽时，利用该空余带宽传输非实时流，与现有技术中按照不同业务流的QoS等级预留带宽资源，某些带宽资源处于空闲状态相比，本发明能够充分利用空余带宽，提高带宽利用率。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘，硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种带宽分配的方法，其特征在于，包括：

获取第一类流在当前带宽调度周期内的空闲带宽，所述第一类流为采用动态比特率VBR的编码格式进行编码的媒体流；

在当前带宽调度周期内，如果第二类流所需要的带宽小于所述空闲带宽，则在传输所述第一类流的同时，利用所述空闲带宽传输所述第二类流，所述第二类流为非实时流。

2.根据权利要求1所述的带宽分配的方法，其特征在于，所述获取第一类流在当前带宽调度周期内的空闲带宽，具体包括：

在上个带宽调度周期内，获取所有第一缓存队列中缓存的所有所述第一类流的数据包的大小，得到所述第一类流在当前带宽调度周期内所占用的带宽大小；

根据为所述第一类流预先分配的带宽以及所述第一类流在当前带宽调度周期内所占用的带宽大小，得到所述第一类流在当前带宽调度周期内的空闲带宽。

3.根据权利要求1所述的带宽分配的方法，其特征在于，所述在当前带宽调度周期内，如果第二类流所需要的带宽小于所述空闲带宽，则在传输所述第一类流的同时，利用所述空闲带宽传输所述第二类流，具体包括：

在当前带宽调度周期内，如果第二类流所需要的带宽小于所述空闲带宽，则初始化第二缓存队列，所述第二缓存队列用于缓存所述第二类流的数据包；

在传输所述第一类流的同时，利用所述空闲带宽传输所述第二缓存队列中缓存的第二类流的数据包。

4.根据权利要求3所述的带宽分配的方法，其特征在于，所述在传输所述第一类流的同时，利用所述空闲带宽传输所述第二缓存队列中缓存的第二类流的数据包，具体包括：

依次将所述第二缓存队列中的数据包存入调度队列中；

在传输所述第一类流的同时，利用所述空闲带宽传输所述调度队列中的数据包。

5.一种带宽分配的装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取第一类流在当前带宽调度周期内的空闲带宽，所述第一类流为采用动态比特率的编码格式进行编码的媒体流；

传输单元，用于在当前带宽调度周期内，当第二类流所需要的带宽小于所述空闲带宽时，在传输所述第一类流的同时，利用所述空闲带宽传输所述第二类流，所述第二类流为非实时流。

6.根据权利要求5所述的带宽分配的装置，其特征在于，所述获取单元，具体用于：

在上个带宽调度周期内，获取所有第一缓存队列中缓存的所有所述第一类流的数据包的大小，得到所述第一类流在当前带宽调度周期内所占用的带宽大小；

根据为所述第一类流预先分配的带宽以及所述第一类流在当前带宽调度周期内所占用的带宽大小，得到所述第一类流在当前带宽调度周期内的空闲带宽。

7.根据权利要求5所述的带宽分配的装置，其特征在于，所述传输单元包括处理模块和传输模块，其中：

所述处理模块，用于在当前带宽调度周期内，当第二类流所需要的带宽小于所述空闲带宽时，初始化第二缓存队列，所述第二缓存队列用于缓存所述第二类流的数据包；

所述传输模块，用于在传输所述第一类流的同时，利用所述空闲带宽传输所述第二缓存队列中缓存的第二类流的数据包。

8.根据权利要求7所述的带宽分配的装置，其特征在于，所述传输模块，具体还用于：

依次将所述第二缓存队列中的数据包存入调度队列中；

在传输所述第一类流的同时，利用所述空闲带宽传输所述调度队列中的数据包。