CN106330600A - 一种小流量快速获取网络可用带宽的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种小流量快速获取网络可用带宽的方法，包括如下步骤：测试端通过测试输入速度公式计算出RIn，n为测试次数，n∈(0,3],测试端以RIn速度发送间隔包列给被测试端，被测试端通过收到的间隔包列计算收包速度ROn，若RIn/ROn‑1≤测试精度Ac，则判定RI1/RO1‑1在约定精度范围中，被测试端通过物理带宽以及收包速度、发包速度计算出可用带宽，若RIn/ROn‑1>测试精度Ac，则判定RI1/RO1‑1不在约定精度范围中，继续进行测试，直到n＝3，被测试端通过物理带宽以及收包速度、发包速度计算出可用带宽。采用本方法对可用带宽进行评估准确率高，所用时间短，所耗费流量非常小。

Description

一种小流量快速获取网络可用带宽的方法
技术领域
本发明涉及网络测速技术领域，特别涉及一种小流量快速获取网络可用带宽的方法。
背景技术
由于在Internet中，物理带宽由网络路径中最窄链路的带宽决定，而端到端可用带宽是在T时间内，最小的一个链路可利用的带宽，这个端到端可用带宽大小是用户实际上网质量的体现，因此对可用带宽的测试不仅能帮组网络管理人员了解网络瓶颈，也可以为网络设计人员提供算法依据防止拥堵。同时各大互联网提供商(ISP)也可以依据其合理的提高服务质量(QoS)。
目前主流的可用带宽测量方法分为探测速率模型(PRM，probe rate model)和探测间隔模型(PGM，probe gap model)。探测速率模型PRM是基于自诱导拥塞(self-inducedcongestion)的概念，其通过寻找探测流发送速率和到达速率开始匹配的转折点可以估计路径的可用带宽，其典型算法就是pathChirp，pathChirp对可用带宽进行评估准确率相对较高，但是在实际Internet应用中，受到乱序和丢包的干扰很大，难以应用。探测间隔模型PGM首先假设路径上有一条容量最小的链路同时也是可用带宽最小的链路，因此，路径可用带宽测量就是测容量最小的链路可用带宽，这样测试时间将会降低，但是在实际的Internet，这种假设很难成立或确定，一旦假设不成立或者不能确定，那么评估出来的可用带宽偏差值就会较大。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种小流量快速获取网络可用带宽的方法，采用本方法对可用带宽进行评估准确率高，所用时间短，所耗费流量非常小，且其不受乱序和丢包的干扰。
本发明的目的是采用下述方案实现的：一种小流量快速获取网络可用带宽的方法，包括如下步骤：
S1)已知物理带宽C，设定测试精度Ac，测试端以RI1速度发送间隔包列给被测试端，RI1＝C。测试精度Ac∈(0,0.3]。
S2)被测试端通过收到步骤S1)发送的间隔包列计算收包速度RO1，对RI1/RO1-1进行判断，若RI1/RO1-1≤测试精度Ac，则判定RI1/RO1-1在约定精度范围中，进入步骤S7)；若RI1/RO1-1>测试精度Ac，则判定RI1/RO1-1不在约定精度范围中，进入步骤S3)；
S3)被测试端将步骤2)计算出来的收包速度RO1发送给测试端，测试端以RI2速度发送间隔包列给被测试端，RI2＝RO1；
S4)被测试端通过收到步骤S3)发送的间隔包列计算收包速度RO2，对RI2/RO2-1进行判断，若RI2/RO2-1≤测试精度Ac，则判定RI2/RO2-1在约定精度范围中，进入步骤S7)；若RI2/RO2-1>测试精度Ac，则判定RI2/RO2-1不在约定精度范围中，进入步骤S5)；
S5)被测试端将步骤4)计算出来的收包速度RO2发送给测试端，测试端通过公式计算出RI3，测试端以RI3速度发送间隔包列给被测试端；
S6)被测试端通过收到步骤S5)发送的间隔包列计算收包速度RO3；
S7)被测试端通过物理带宽以及收包速度、发包速度计算出可用带宽。
测试下行可用带宽时，测试端为服务器端，被测试端为客户端，测试上行可用带宽时，测试端为客户端，被测试端为服务器端。
如果RI和RO比较接近，那么说明测试结果已经趋近于实际的可用带宽了。本发明的测试过程最多进行三次，通过前两次测试的结果，按照斜率计算出第三次发包速度RI3，以达到快速收敛的效果，从而减少测试次数和发包量。
本发明具有的优点是：传统使用包对方式在局域网上，会出现发出的包和接受的包顺序不对，或者包对中某个包丢失。本发明发送的是无序包列，接收时，只关心收到的第一个包和最后一个包的间隔时间，因此不会被乱序和丢包干扰。由于传统包对方式会被丢包和乱序干扰，只能不断的重复测试，对流量和时间的消耗较大。而本发明最多只测试三次，对时间和流量的消耗都非常小，因此在同样的环境下，能做到小流量和快速获取可用带宽。
采用本方法对可用带宽进行评估准确率高，所用时间短，所耗费流量非常小，且其不受乱序和丢包的干扰。
专业术语解释：
物理带宽：指端到端网络能够提供的最大传输速率，物理带宽由网络路径中最窄链路的带宽决定，因此也称为链路带宽；
可用带宽：分为链路可用带宽和路径(端到端)可用带宽，假设Ui表示链路Li在T时间段内的利用率，Ci指物理带宽，链路的可用带宽Ai为：Ai＝Ci(1-Ui)。在时间T内，路径P上的可用带宽定义如下：
Aend-to-end＝min(A1，A2，...，An)
本文所说的可用带宽均是指端到端可用带宽。可用带宽分为下行可用带宽和上行可用带宽。
包列：指网络传输中连续不间断的一串报文。
间隔包列：指网络传输中有间隔的有序数据包。
每次测速消耗时间：指每次测速所消耗的时间；
每次测速消耗流量：指每次测速所消耗的流量。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明的方法与传统方法测试的偏差率对比；
图3为本发明的方法与传统方法测试的测试时间对比。
具体实施方式
参见图1，一种小流量快速获取网络可用带宽的方法，包括如下步骤：
S1)已知物理带宽C，设定一个测试精度Ac，该测试精度Ac∈(0,0.3]。
进行第一次测试：测试端以RI1速度发送间隔包列给被测试端，RI1＝C。
S2)被测试端通过收到RI1速度发送的间隔包列计算收包速度RO1，对RI1/RO1-1进行判断，若RI1/RO1-1≤测试精度Ac，则判定RI1/RO1-1在约定精度范围中，进入步骤S7)；若RI1/RO1-1>测试精度Ac，则判定RI1/RO1-1不在约定精度范围中，进入步骤S3)；
S3)进行第二次测试：被测试端将步骤2)计算出来的收包速度RO1发送给测试端，测试端以RI2速度发送间隔包列给被测试端，RI2＝RO1；
S4)被测试端通过收到RI1速度发送的间隔包列计算收包速度RO2，对RI2/RO2-1进行判断，若RI2/RO2-1≤测试精度Ac，则判定RI2/RO2-1在约定精度范围中，进入步骤S7)；若RI2/RO2-1>测试精度Ac，则判定RI2/RO2-1不在约定精度范围中，进入步骤S5)；
S5)进行第三次测试：被测试端将步骤4)计算出来的收包速度RO2发送给测试端，测试端通过公式(n为测试次数，n∈(0,3])计算出RI3，测试端以RI3速度发送间隔包列给被测试端。
S6)被测试端通过收到RI3速度发送的间隔包列计算收包速度RO3；
S7)被测试端通过物理带宽以及收包速度、发包速度计算出可用带宽。通过物理带宽以及收包速度、发包速度计算可用带宽可以采用公开的论文《可用带宽测量方法研究》中的算法。
测试下行可用带宽时，测试端为服务器端，被测试端为客户端，测试上行可用带宽时，测试端为客户端，被测试端为服务器端。客户端包含数据发送模块、数据接收模块和数据处理模块。数据发送模块负责发送数据至服务端，数据接收模块负责从服务端接收数据，并把接收到的数据交由数据处理模块进行处理，数据处理模块处理数据完成后，可再交由发送模块再次发送。
服务器端包含数据发送模块、数据接收模块、数据处理模块和调度模块。数据发送模块负责发送数据至客户端，数据接收模块负责从客户端接收数据，并把接收到的数据交由数据处理模块进行处理，数据处理模块处理数据完成后，可再交由发送模块再次发送。调度模块主要用于协调数据接收模块中的多个线程并发接收客户端数据请求，以达到增加服务端吞吐量的目的。
由图2和图3所示，是某次Internet环境下端到端测试的对比，不同测试方式结果对比可以看出，本发明的小流量测试方法所消耗的流量和消耗的时间，远小于传统测试方法，且本发明的小流量测试方法偏差率一直小于10﹪，当网络负载率达到90﹪时，本发明的小流量测试方法达到最高偏差率，约等于7﹪，明显小于传统测试方法。
传统使用包对方式在局域网上，会出现发出的包和接受的包顺序不对，或者包对中某个包丢失。本发明发送的是无序包列，接收时，只关心收到的第一个包和最后一个包的间隔时间。因此不会被乱序和丢包干扰。由于传统包对方式会被丢包和乱序干扰，只能不断的重复测试，对流量和时间的消耗较大。而本发明最多只测试三次，对时间和流量的消耗都非常小，因此在同样的环境下，能做到小流量和快速获取可用带宽。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种小流量快速获取网络可用带宽的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1)已知物理带宽C，设定测试精度Ac，测试端以RI1速度发送间隔包列给被测试端，RI1＝C；
S2)被测试端通过收到步骤S1)发送的间隔包列计算收包速度RO1，对RI1/RO1-1进行判断，若RI1/RO1-1≤测试精度Ac，则判定RI1/RO1-1在约定精度范围中，进入步骤S7)；若RI1/RO1-1>测试精度Ac，则判定RI1/RO1-1不在约定精度范围中，进入步骤S3)；
S3)被测试端将步骤2)计算出来的收包速度RO1发送给测试端，测试端以RI2速度发送间隔包列给被测试端，RI2＝RO1；
S4)被测试端通过收到步骤S3)发送的间隔包列计算收包速度RO2，对RI2/RO2-1进行判断，若RI2/RO2-1≤测试精度Ac，则判定RI2/RO2-1在约定精度范围中，进入步骤S7)；若RI2/RO2-1>测试精度Ac，则判定RI2/RO2-1不在约定精度范围中，进入步骤S5)；
S5)被测试端将步骤4)计算出来的收包速度RO2发送给测试端，测试端通过公式计算出RI3，测试端以RI3速度发送间隔包列给被测试端；
S6)被测试端通过收到步骤S5)发送的间隔包列计算收包速度RO3；
S7)被测试端通过物理带宽以及收包速度、发包速度计算出可用带宽。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：测试精度Ac∈(0,0.3]。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：测试下行可用带宽时，测试端为服务器端，被测试端为客户端，测试上行可用带宽时，测试端为客户端，被测试端为服务器端。
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