CN110493658A - 一种网络带宽侦测方法、设备及存储设备 - Google Patents

一种网络带宽侦测方法、设备及存储设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种网络带宽侦测方法、设备及存储设备，该网络带宽侦测方法创建了信道算法器、一个信息采集队列和一个接收信息队列，通过kalman滤波器对所述单向时延梯度d进行滤波，从单向时延梯度d中消除网络传输时延梯度△L/C和高斯噪声n；结合单向时延梯度d的两个计算公式，最终得到网络排队时延梯度m；进而根据所述网络排队时延梯度m判断目前的网络状态。一种网络带宽侦测设备及存储设备，用于实现网络带宽侦测方法。本发明的有益效果是：不会给网络增加额外流量负载，且适用于实时多媒体传输场景，带宽侦测结果较为准确可靠，具有实用性。

Description

一种网络带宽侦测方法、设备及存储设备
技术领域
本发明涉及网络安全领域，尤其涉及一种网络带宽侦测方法、设备及存储设备。
背景技术
随着科技的发展，网络安全越来越重要。通过网络带宽侦测能够检测到网络的异常流量，查找影响网络安全的问题，进而解决这些问题。TCP/IP协议栈是一系列网络协议的总和，是构成网络通信的核心骨架，它定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间进行传输。
但TCP/IP协议栈自带的拥塞检测控制方案无法满足对实时性要求较高的场景(如直播或视频通话等)的网络带宽侦测。专利CN1518285A和CN103259696A中都是通过主动向网络发送探测包的方法达到探测的目的，导致出现额外增加网络流量负载的问题；专利CN103281569B同样也能利用网络中已经存在的媒体流数据来探测网络当前可用带宽的效果，但是该专利是利用视频流长度和接收时间进行计算，当网络有丢包时，可能会导致计算结果偏差较大。另外，现有大部分技术主要是针对点对点单会话传输的场景，很少有适用于点对点多会话和点对多点多会话的场景，而这些场景在媒体转发服务器中非常常见。因此需要研究一种适用于实时多媒体传输场景又能克服上述缺点的网络带宽侦测方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种网络带宽侦测方法、设备及存储设备，该种网络带宽侦测方法适用于实时多媒体传输场景，不额外增加网络流量负载，既满足传统的点对点场景，又可以支持点对多点场景，支持同时传输多个媒体流；且在网络有丢包时也可以正常侦测网络带宽；通过同时采集多路媒体流数据，且媒体流可以从单个发送端发给不同的接收端(点对多点)，然后采集的所有数据项在发送端进行汇总计算，最终计算出从媒体发送端到不同接收端之间链路的带宽信息；服务端与每个客户端之间的链路称为一个信道，带宽侦测以信道为测量对象；该种网络带宽侦测方法，主要包括以下步骤：
S1：媒体发送端为每个客户端单独创建一个信道算法器；该信道算法器的输入数据从所述媒体发送端到对应客户端之间的所有媒体流中采集，该信道算法器的输出为所述媒体发送端到对应客户端之间链路的带宽侦测结果；
S2：所述媒体发送端为每一路媒体流创建一个信息采集队列，用来采集最近一段时间内已发送RTP包的相关信息记录，所述相关信息记录包括所述RTP包对应的id号、发送时间和所述RTP包大小；
S3：所述媒体客户端为每路媒体流创建了一个接收信息队列，用来保存所述RTP包的接收信息记录，该接收信息记录包括所述RTP包对应的id号和到达时间；然后定时将所述接收信息记录通过rtcp feedback报文反馈给所述媒体服务端；
S4：所述媒体服务端从所述rtcp feedback报文中解析到所述RTP包的接收信息记录，并将该接收信息记录补充到步骤S2中创建的所述信息采集队列中；
S5：将所述信息采集队列中采集完成的数据输入到步骤S1中所述的信道算法器中，通过相邻RTP包之间的发送时间间隔和接收时间间隔的差值得到单向时延梯度d：d＝(r1-r2)-(s1-s2)；其中，(r1-r2)为相邻RTP包之间的发送时间间隔，(s1-s2)为相邻RTP包之间的接收时间间隔；
而所述单向时延梯度d又等于相邻RTP包大小差ΔL除以信道容量C加上网络排队时延梯度m，再加上高斯噪声n，即：单向时延梯度d＝ΔL/C+m+n；
通过kalman滤波器对所述单向时延梯度d进行滤波，从单向时延梯度d中消除网络传输时延梯度△L/C和高斯噪声n；结合上述所述单向时延梯度d的两个计算公式，得到网络排队时延梯度m；
然后根据所述网络排队时延梯度m得到目前的网络状态；当m>0时，说明链路中的节点队列开始堆积数据包，此时所述信道算法器以速率v1减小当前可用带宽，v1大于0；当m<0时，说明带宽利用率过低，此时所述信道算法器以速率v2增加当前可用带宽，v2为大于0；当m＝0时，说明当前可用宽带达到平衡状态。
进一步地，进行步骤S2中的操作时，所述信息采集队列中的数据项标记为采集状态。
进一步地，步骤S4中，所述信息采集队列中已经得到反馈的数据项标记为采集完成状态。
进一步地，所述信道算法器估算的可用带宽以接收码率为基数。
一种存储设备，所述存储设备存储指令及数据用于实现一种网络带宽侦测方法。
一种网络带宽侦测设备，包括：处理器及所述存储设备；所述处理器加载并执行所述存储设备中的指令及数据用于实现一种网络带宽侦测方法。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
1.与主动式带宽侦测方式相比，不需要向网络注入探测包，基本不会给网络增加额外流量负载，适用于大并发网络传输场景；
2.可以支持多个客户端的场景；
3.支持从多个媒体流中采集数据，使得带宽侦测结果更准确可靠。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例中一种网络带宽侦测方法的流程图；
图2是本发明实施例中硬件设备工作的示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
本发明的实施例提供了一种网络带宽侦测方法、设备及存储设备。
请参考图1，图1是本发明实施例中一种网络带宽侦测方法的流程图，具体包括如下步骤：
S1：媒体发送端为每个客户端单独创建一个信道算法器；该信道算法器的输入数据从所述媒体发送端到对应客户端之间的所有媒体流中采集，该信道算法器的输出为所述媒体发送端到对应客户端之间链路的带宽侦测结果；
S2：所述媒体发送端为每一路媒体流创建一个信息采集队列，用来采集最近一段时间内(比如一分钟内)已发送RTP包的相关信息记录，所述相关信息记录包括所述RTP包对应的id号、发送时间和所述RTP包大小；此时，所述信息采集队列中的数据项标记为采集状态。
S3：所述媒体客户端为每路媒体流创建了一个接收信息队列，用来保存所述RTP包的接收信息记录，该接收信息记录包括所述RTP包对应的id号和到达时间；然后定时将所述接收信息记录通过rtcp feedback报文反馈给所述媒体服务端；
S4：所述媒体服务端从所述rtcp feedback报文中解析到所述RTP包的接收信息记录，并将该接收信息记录补充到步骤S2中创建的所述信息采集队列中；所述信息采集队列中已经得到反馈的数据项标记为采集完成状态。
S5：将所述信息采集队列中采集完成的数据输入到步骤S1中所述的信道算法器中，通过相邻RTP包之间的发送时间间隔和接收时间间隔的差值得到单向时延梯度d：d＝(r1-r2)-(s1-s2)；其中，(r1-r2)为相邻RTP包之间的发送时间间隔，(s1-s2)为相邻RTP包之间的接收时间间隔；
而所述单向时延梯度d又等于相邻RTP包大小差ΔL除以信道容量C加上网络排队时延梯度m，再加上高斯噪声n，即：单向时延梯度d＝ΔL/C+m+n；信道容量C为一个固定值；
通过kalman滤波器对所述单向时延梯度d进行滤波，从单向时延梯度d中消除网络传输时延梯度△L/C和高斯噪声n；结合上述所述单向时延梯度d的两个计算公式，得到网络排队时延梯度m；
然后根据所述网络排队时延梯度m得到目前的网络状态；当m>0时，说明链路中的节点队列开始堆积数据包，此时所述信道算法器以速率v1减小当前可用带宽，v1大于0；当m<0时，说明带宽利用率过低，此时所述信道算法器以速率v2增加当前可用带宽，v2为大于0；当m＝0时，说明当前可用宽带达到平衡状态。
请参见图2，图2是本发明实施例的硬件设备工作示意图，所述硬件设备具体包括：一种网络带宽侦测设备401、处理器402及存储设备403。
一种网络带宽侦测设备401：所述一种网络带宽侦测设备401实现所述一种网络带宽侦测方法。
处理器402：所述处理器402加载并执行所述存储设备403中的指令及数据用于实现所述一种网络带宽侦测方法。
存储设备403：所述存储设备403存储指令及数据；所述存储设备403用于实现所述一种网络带宽侦测方法。
本发明的有益效果是：
1.与主动式带宽侦测方式相比，不需要向网络注入探测包，基本不会给网络增加额外流量负载，适用于大并发网络传输场景；
2.可以支持多个客户端的场景；
3.支持从多个媒体流中采集数据，使得带宽侦测结果更准确可靠。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种网络带宽侦测方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：媒体发送端为每个客户端单独创建一个信道算法器；该信道算法器的输入数据从所述媒体发送端到对应客户端之间的所有媒体流中采集，该信道算法器的输出为所述媒体发送端到对应客户端之间链路的带宽侦测结果；
S2：所述媒体发送端为每一路媒体流创建一个信息采集队列，用来采集最近一段时间内已发送RTP包的相关信息记录，所述相关信息记录包括所述RTP包对应的id号、发送时间和所述RTP包大小；
S3：所述媒体客户端为每路媒体流创建了一个接收信息队列，用来保存所述RTP包的接收信息记录，该接收信息记录包括所述RTP包对应的id号和到达时间；然后定时将所述接收信息记录通过rtcp feedback报文反馈给所述媒体服务端；
S4：所述媒体服务端从所述rtcp feedback报文中解析到所述RTP包的接收信息记录，并将该接收信息记录补充到步骤S2中创建的所述信息采集队列中；
S5：将所述信息采集队列中采集完成的数据输入到步骤S1中所述的信道算法器中，通过相邻RTP包之间的发送时间间隔和接收时间间隔的差值得到单向时延梯度d：d＝(r1-r2)-(s1-s2)；其中，(r1-r2)为相邻RTP包之间的发送时间间隔，(s1-s2)为相邻RTP包之间的接收时间间隔；
而所述单向时延梯度d又等于相邻RTP包大小差ΔL除以信道容量C加上网络排队时延梯度m，再加上高斯噪声n，即：单向时延梯度d＝ΔL/C+m+n；
通过kalman滤波器对所述单向时延梯度d进行滤波，从单向时延梯度d中消除网络传输时延梯度△L/C和高斯噪声n；结合上述所述单向时延梯度d的两个计算公式，得到网络排队时延梯度m；
然后根据所述网络排队时延梯度m得到目前的网络状态；当m>0时，说明链路中的节点队列开始堆积数据包，此时所述信道算法器以速率v1减小当前可用带宽，v1大于0；当m<0时，说明带宽利用率过低，此时所述信道算法器以速率v2增加当前可用带宽，v2为大于0；当m＝0时，说明当前可用宽带达到平衡状态。
2.如权利要求1所述的一种网络带宽侦测方法，其特征在于：进行步骤S2中的操作时，所述信息采集队列中的数据项标记为采集状态。
3.如权利要求1所述的一种网络带宽侦测方法，其特征在于：步骤S4中，所述信息采集队列中已经得到反馈的数据项标记为采集完成状态。
4.如权利要求1所述的一种网络带宽侦测方法，其特征在于：所述信道算法器估算的可用带宽以接收码率为基数。
5.一种存储设备，其特征在于：所述存储设备存储指令及数据用于实现权利要求1～4所述的任意一种网络带宽侦测方法。
6.一种网络带宽侦测设备，其特征在于：包括：处理器及存储设备；所述处理器加载并执行所述存储设备中的指令及数据用于实现权利要求1～4所述的任意一种网络带宽侦测方法。
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