CN105610656B - 上行带宽资源共享方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种上行带宽资源共享方法及系统，该方法包括以下步骤：按照预设周期监控每个节点的当前剩余上行带宽；在任意两个所述节点之间建立两条方向相反的网络链路；当一节点需要上传数据时，在其他多个所述节点中按照以下规律选择预设数量的节点与自身形成协作上传组来上传数据：所述协作上传组中所有所述节点自所述需要上传数据的节点向目标地址上传单位数据量所需的时间之和为预设值。本发明提供的上行带宽资源共享方法及系统，能够按照预设周期自适应优化地获得协作上传组来较好地通过节点之间协作上传，从而能够解决恶意节点疯狂上传带来的影响的问题。

Description

上行带宽资源共享方法及系统
技术领域
本发明属于通讯技术领域，具体涉及一种上行带宽资源共享方法及系统。
背景技术
随着国家“宽带中国”战略的逐渐落地实施和4G普及带来的移动宽带的普及，一方面，终端用户的家庭带宽越来越大，终端用户越来越倾向于使用在线的SaaS业务，如云盘，在线办公编辑器，在线娱乐等。无独有偶，随着移动互联网的兴起，应用、服务、内容的产生和提供逐渐从大而集中的企业向小而分散的小企业乃至用户转变，同时，受长尾效应影响，用户产生内容(UGC：User Generate Content)未来可能成为互联网内容的主流。
上述两种发展趋势：从本地到云的应用模式地逐步切换以及内容从网络边缘节点到网络核心流动的趋势加强，对运营商提供宽带服务的模式提出了新的需求，即需要运营商提供更大的上行带宽，因为用户使用在线服务时需要将更多的数据同步上传到云端。
当前运营商提供宽带服务多采用非对称DSL技术，即终端用户的网络上行速率和下行速率不一致,一般是下行速率远远大于上行速率，这是基于内容从网络向用户流动为主的假设服务的，在这种场景下，上行带宽并不受到重视。但是，这种上下行带宽的不对称对当前移动互联网发展的两种模式形成巨大制约，亟待解决。
为了满足对上行带宽的需求，现有技术或方法需要运营商静态修改用户的订阅服务内容，并收取额外费用，这种方式会存在以下问题：1，修改流程周期较长；2，不能实现带宽动态提升或下降；3，用户需要支付额外的费用，增加了用户投入成本；4，有些用户的上行带宽一直闲置，且运营商进行资源预留，造成资源浪费；5，该上行带宽的提升是有限制的，假使用户愿意支付相关费用，但是针对非对称DSL技术而言，上行带宽提升难以超过链路和设备支持的最大速率。
为此，目前有人提出通过节点合作方式上传数据集实现带宽聚合，即是一种上行带宽共享的方式，但是，其又会存在以下问题：单一节点无休止地上传(称之为恶意节点)，会导致所有节点上传带宽耗尽。
因此，目前亟需一种能够解决恶意节点疯狂上传的上行带宽资源共享方法及系统。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种上行带宽资源共享方法及系统，能够按照预设周期自适应优化地获得协作上传组来较好地通过节点之间协作上传，因而能够解决恶意节点疯狂上传带来的影响的问题。
为解决上述问题之一，本发明提供了一种上行带宽资源共享方法，包括以下步骤：按照预设周期监控每个节点的当前剩余上行带宽；在任意两个所述节点之间建立两条方向相反的网络链路；当一节点需要上传数据时，在其他多个所述节点中按照以下规律选择预设数量的节点与自身形成协作上传组来上传数据：所述协作上传组中所有所述节点自所述需要上传数据的节点向目标地址上传单位数据量所需的时间之和为预设值。
优选地，每个所述节点自需要上传数据的节点向目标地址上传单位数据量所需的时间t＝1/bwuf，其中，bwuf表示该节点的当前剩余上行带宽。
优选地，所述预设值为最小值。
优选地，还包括以下步骤：所述节点反馈其当前所属的所述协作上传组的数量；基于所述数量调节所述预设周期的大小。
本发明还提供一种上行带宽资源共享系统，包括：监控模块，用于按照预设周期监控每个节点的当前剩余上行带宽；网络链路建立模块，用于在任意两个节点之间建立两条方向相反的网络链路；协作上传组建立模块，用于当一节点需要上传数据时，在其他多个所述节点中按照以下规律选择预设数量的节点与自身形成协作上传组来上传数据：所述协作上传组中所有的所述节点自所述需要上传数据的节点向目标地址上传单位数据量所需的时间之和为预设值。
优选地，所述协作上传组建立模块，用于按照t＝1/bwuf计算每个所述节点自需要上传数据的节点向目标地址上传单位数据量所需的时间t；其中，bwuf表示该节点的当前剩余上行带宽。
优选地，所述预设值为最小值。
优选地，还包括：节点反馈模块，用于节点反馈其当前所属的所述协作上传组的数量；预设周期调整模块，用于基于所述数量调节所述预设周期的大小。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的上行带宽资源共享方法及系统，借助定期更新每个节点的剩余上行带宽，并且按照预设规律选择预设数量的节点与需要上传数据的节点(即，起始节点)形成协作上传组来上传数据，而上述预设数量和预设规律为预先为了能够较好协作上传进行设置的，因此，本发明实施例提供的上行带宽资源共享方法，在每次上传时能够较好地通过节点之间协作上传，而且获得的协作上传组是随着按照预设周期自适应优化的，这样，可以避免现有技术中单一节点无休止的上传导致所有节点上传带宽耗尽的问题，具体地，本发明可将该恶意节点的影响局限在协作上传组上，并且，由于每个协作上传组是动态变化，因此，该恶意节点疯狂上传带来的影响也会随着节点组的动态变化而解决。
附图说明
图1为本发明实施例提供的上行带宽资源共享方法的流程图；
图2为多个节点形成协作上传组的示意图；
图3为本发明实施例提供的上行带宽资源共享系统的一种原理框图；
图4为本发明实施例提供的上行带宽资源共享系统的另一种原理框图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的上行带宽资源共享方法及系统进行详细描述。
为便于理解本发明，先对本发明中的相关概念解释如下：
节点，具体为网关节点，例如，智能家庭网关(Smart Home Gateway，简称SHG)。家庭网关是放置在终端用户家中的网络终端设备，一方面实现PPPoE拨号功能接入DSL网络，另一方面作为用户侧常驻的终端设备提供多设备接入网络服务，使得用户的多个设备(例如，个人电脑、Pad、手机)均能共享同一个DSL网络连接服务，当今的家庭网关还可以提供文件缓存，视频加速等应用，甚至可以安装用户自定义的应用与服务，以提供定制化服务，所以称为智能家庭网关。
服务订阅(Subscription)，具体为运营商宽带业务的订阅，每个服务订阅通过一个订阅号(SID：Subscription ID)标识。
用户(User)，具体为订阅运营商宽带业务的主体，可以是个人或者企业、政府机构等运营主体。一个用户可以拥有多个服务订阅，即用户和服务订阅是一对多的关系。
生活实践中，通常一个用户订阅一种宽带业务服务，即单拨模式，为简化起见，本发明仅讨论这种单拨模式，然而本发明同样适用于多拨模式。
当用户需要上网时，驻留在智能家庭网关上的拨号程序会拨号连接PPPoE服务器，其中，PPPoE服务器和Internet相连。拨号成功后，智能家庭网关会和PPPoE服务器建立基于隧道的逻辑链接，所有访问互联网的流量都经过此逻辑链接。同时，PPPoE服务器会为家庭网关分配网络IP地址，同时依据订阅服务的不同限定该智能家庭网关的上网速率，分为上行速率和下行速率。其中，所谓上行带宽(Upload Bandwidth)是指智能家庭网关发送数据到互联网的速率，一般以MB/s为单位，用bwu表示，订阅号为SID的订阅服务的上行速率用bwu(SID)表示。所谓下行速率(Download Bandwidth)是指智能家庭网关从互联网接收数据的速率，一般以MB/s为单位，用bwd表示，订阅号为SID的订阅服务的下行速率用bwd(SID)表示。由于DSL技术的限制，通常情况下上行速率小于下行速率，即bwu(SID)<bwd(SID)。
实施例1
图1为本发明实施例提供的上行带宽资源共享方法的流程图。图2为多个节点形成协作上传组的示意图。请一并参阅图1和图2，本实施例提供的上行带宽资源共享方法，包括以下步骤：
S1，按照预设周期监控每个节点的当前剩余上行带宽，记作bwuf。
具体地，步骤S1也即按照预设周期更新每个节点的当前剩余上行宽度。如图2所示，假设目前存在5个节点u、v、w、x和y，在该步骤S1中，按照预设周期监控该5个节点的当前剩余上行宽度，可分别记作bwuf(u)、bwuf(v)、bwuf(w)、bwuf(x)和bwuf(y)。
S2，在任意两个节点之间建立两条方向相反的网络链路。
具体地，以节点v和节点w进行示例性描述，如图2所示，建立节点v朝向节点w的一条网络链路以及节点w朝向节点v的一条网络链路。
S3，当一节点需要上传数据时(可称该节点为起始节点，如图2中的节点u)，在其他多个节点(如图2中的节点v、w、x和y)中按照以下规律选择预设数量(在本实施例中，预设数量为2)的节点与自身形成协作上传组来上传数据(如图2中的节点u、v和w形成的协作上传组)：协作上传组中所有节点自需要上传数据的节点(节点u)向目标地址T上传单位数据量所需的时间之和为预设值。
具体地，预设数量和预设值为预先根据起始节点实际需要的上传数据大小、上传速率大小等因素进行设置的。
下面通过举例的方式详细描述上述规律，规律为：协作上传组中所有节点自需要上传数据的节点(节点u)向目标地址T上传单位数据量所需的时间之和为预设值。
具体地，首先，举例说明该时间的计算方式：节点v自起始节点u向目标地址T上传单位数据量所需的时间t应该＝起始节点u向节点v发送单位数据所需的时间t1+节点v存储转发单位数据至目标地址T所需的时间t2。
接着，请参看图2，选择的过程具体为：在其他节点v、w、x和y中任意选择两个节点(例如，节点x和y、节点y和w、节点y和v、节点v和w等)与节点u结合形成节点组；先计算每个节点组中每个节点的自节点u向目标地址T上传单位数据量所需的时间t；再计算该节点组的所有节点的时间t之和；再在多个节点组中选择一个时间t之和满足预设值的一个节点组作为上述协作上传组来上传数据，在本实施例中，协作上传组中所有节点包括节点u、v和w。
优选地，预设值为最小值，也就是说，在多个节点组中选择一个时间t之和最小的一个节点组作为上述协作上传组来上传数据，这样，协作上传组的内聚性最好，协作上传组的节点之间协作上传数据性能最优，从而能够提高上传效率。
在本实施例中，优选地，由于节点之间的网络连接一般为以太网连接，这种通信速率远大于的带宽bwu和bwd，因此，起始节点向选取的其他节点发送单位数据所需的时间t1一般很小，在此忽略不计，因此，每个节点自需要上传数据的节点向目标地址上传单位数据量所需的时间t＝1/bwuf，其中，bwuf表示该节点的当前剩余上行带宽。
由上可知，本发明实施例提供的上行带宽资源共享方法，借助定期更新每个节点的剩余上行带宽，并且按照预设规律选择预设数量的节点与需要上传数据的节点(即，起始节点)形成协作上传组来上传数据，而上述预设数量和预设规律为预先为了能够较好协作上传进行设置的，因此，本发明实施例提供的上行带宽资源共享方法，在每次上传时能够较好地通过节点之间协作上传，而且获得的协作上传组是随着按照预设周期自适应优化的，这样，可以避免现有技术中单一节点无休止的上传导致所有节点上传带宽耗尽的问题，具体地，本发明可将该恶意节点的影响局限在协作上传组上，并且，由于每个协作上传组是动态变化，因此，该恶意节点疯狂上传带来的影响也会随着节点组的动态变化而解决。
在另一实施例中，该上行带宽资源共享方法，还包括以下步骤：
节点反馈其当前所属的协作上传组的数量；基于数量调节预设周期的大小。
举例说明：若节点u需要上传数据之后，间隔较短时间节点x也需要上传数据，该较短的间隔小于预设周期，此时，节点的剩余上行带宽的没有更新，基于上一次更新的每个节点的剩余上行带宽，采用上述规律获得节点u和节点x对应的协作上传组，分别为节点u、v和w和节点x、v和y；此时，由于节点v属于两个协作上传组，该节点v与目标地址T之间的链路上也就被划分为多个通道，这样，节点v的上传效率不高。为此，节点v反馈其所属的协作上传组的数量，若该数量达到预设值，则减小预设周期，这样节点的剩余上行带宽的更新频率较快，根据更新较快的剩余上行带宽也就更能够适用时间间隔较小地出现多个节点需要上传数据的情况。
在此说明的是，上述不同实施例中的各个技术特征，均可在不矛盾的情况下任意结合至实施例1中形成新的实施例，在此不一一列举。
实施例2
图3为本发明实施例提供的上行带宽资源共享系统的原理框图。请参阅图3，本发明实施例提供的上行带宽资源共享系统包括：
监控模块10，用于按照预设周期监控每个节点的当前剩余上行带宽。
网络链路建立模块11，用于在任意两个节点之间建立两条方向相反的网络链路.
协作上传组建立模块12，用于当一节点需要上传数据时，在其他多个节点中按照以下规律选择预设数量的节点与自身形成协作上传组来上传数据：所述协作上传组中所有节点自所述需要上传数据的节点向目标地址上传单位数据量所需的时间之和为预设值。
优选地，协作上传组建立模块12，用于按照t＝1/bwuf计算每个所述节点自需要上传数据的节点向目标地址上传单位数据量所需的时间t，其中，bwuf表示该节点的当前剩余上行带宽。
优选地，预设值为最小值。
在另一实施例中，如图4所示，上行带宽资源共享系统，还包括：
节点反馈模块13，用于节点反馈其当前所属的所述协作上传组的数量。
预设周期调整模块14，用于基于所述数量调节所述预设周期的大小。
在此说明的是，上述描述上行带宽资源共享系统的各个实施例中的技术特征，均可在不矛盾的情况下任意结合至实施例2中形成新的实施例，在此不一一列举。
另外，上述多个实施例提供的上行带宽资源共享系统与上述多个实施例提供的上行带宽资源共享方法相对应的特征，由于在方法实施例中已做了详细描述，在该系统实施例并未再次赘述，具体可参见方法实施例中的描述。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种上行带宽资源共享方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照预设周期监控每个节点的当前剩余上行带宽；
在任意两个所述节点之间建立两条方向相反的网络链路；
当一节点需要上传数据时，在其他多个所述节点中按照以下规律选择预设数量的节点与自身形成协作上传组来上传数据：所述协作上传组中需要上传数据的节点向目标地址上传单位数据量所需要的时间与所述协作上传组中其他节点接收所述需要上传数据的节点发送的单位数据量并向目标地址转发所述单位数据量所需的时间之和为预设值；
所述节点反馈其当前所属的所述协作上传组的数量；
基于所述数量调节所述预设周期的大小。
2.根据权利要求1所述的上行带宽资源共享方法，其特征在于，每个所述节点自需要上传数据的节点向目标地址上传单位数据量所需的时间t＝1/bwuf，其中，bwuf表示该节点的当前剩余上行带宽。
3.根据权利要求1所述的上行带宽资源共享方法，其特征在于，所述预设值为所述节点形成的多个节点组的预设值中的最小值。
4.一种上行带宽资源共享系统，其特征在于，包括：
监控模块，用于按照预设周期监控每个节点的当前剩余上行带宽；
网络链路建立模块，用于在任意两个节点之间建立两条方向相反的网络链路；
协作上传组建立模块，用于当一节点需要上传数据时，在其他多个所述节点中按照以下规律选择预设数量的节点与自身形成协作上传组来上传数据：所述协作上传组中需要上传数据的节点向目标地址上传单位数据量所需要的时间与所述协作上传组中其他节点接收所述需要上传数据的节点发送的单位数据量并向目标地址转发所述单位数据量所需的时间之和为预设值；
节点反馈模块，用于节点反馈其当前所属的所述协作上传组的数量；
预设周期调整模块，用于基于所述数量调节所述预设周期的大小。
5.根据权利要求4所述的上行带宽资源共享系统，其特征在于，所述协作上传组建立模块，用于按照t＝1/bwuf计算每个所述节点自需要上传数据的节点向目标地址上传单位数据量所需的时间t；
其中，bwuf表示该节点的当前剩余上行带宽。
6.根据权利要求4所述的上行带宽资源共享系统，其特征在于，所述预设值为所述节点形成的多个节点组的预设值中的最小值。
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