CN1885821A - 一种实现对上网用户带宽进行缓冲控制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种实现对上网用户带宽进行缓冲控制的方法。该方法通过网络管理设备实时统计每个用户的带宽；当用户的带宽没有超出网络管理设备对该用户的带宽限定值时，网络管理设备对该用户的带宽不作任何限制；当发现某一用户的带宽超出了限定值，且时间超过了管理设备规定的时间时，则网络管理设备对该用户进行带宽限制，将其报文丢弃；如果某一用户的带宽虽然超出了设定值，但是时间没有超过网管规定的时间时，网络设备则允许该用户享有瞬间突发带宽，对其不做带宽控制；对于那些曾经超带宽的用户，当其已经持续一段时间不再超带宽后，将解除对其的控制，允许其重新享有瞬间突发带宽。从而，提高了网络的利用率，提高了用户的上网效率。

Description

一种实现对上网用户带宽进行缓冲控制的方法

技术领域

本发明涉及一种对上网用户占用的带宽进行缓冲控制的方法。

背景技术

在互联网内容日益丰富的今天，互联网已逐渐成为人们工作和生活中不可或缺的一部分，越来越多的企业和个人都通过某种方式接入互联网。在人们登录互联网查找、下载资料时，人们希望网速越快越好；但是，随着互联网用户规模的不断扩大以及人们对网速的期望值不断升高，人们总是觉得网速还是太慢。

在互联网用户规模不断扩大以及对网络运营商不断提出新的需求时，对于网络运营商来说，如何能够利用其现有的设备和投资给最大数量的用户提供优质稳定的网络服务也是其最为关心的问题。

不论是以局域网方式提供网络服务的运营商，还是以ADSL等其他方式提供网络服务的运营商，其网络设备都是多个用户共享的。由于网络设备的出口带宽是固定的，如果某个用户占用了过大的带宽，必然使其他用户的可用带宽减小，上网速度变慢，上网质量受到影响，所以有必要对单个用户占用的带宽进行限制，以保障所有用户对网络带宽资源的公平使用。

但是，在实际中，人们发现如果单纯地对用户带宽进行限制，仍然不能使网络资源得到最优的利用。因为，如果对网络用户占用的带宽值限制太小，虽然能防止某一用户占用过大带宽，但是在并非所有用户都上网的情况下，正在上网的用户也只能使用限制值设定的带宽，而此时网络设备出口却有大量闲置带宽被浪费；相反，如果对网络用户占用的带宽值限制太大，又不能有效地防止单个用户占用过大带宽；所以，如果能有一种灵活的策略不仅能对那些长时间占用较大带宽的用户进行限制，又能根据当时的网络使用状况，例如此时上网用户较少，或者用户仅仅是进行浏览网页、收发邮件和下载小软件等操作，属于一种突发型的短时间的带宽需求，并不会长时间的占用大带宽，在这些情况下允许用户占用额外的带宽，那么就能在现有的设备和投资上提高网络的利用率，提高用户的上网速度、上网质量，大幅度地提升用户对网络使用的满意度和认可度。

发明内容

鉴于上述原因，本发明的目的是提供一种可对用户带宽进行缓冲控制的方法。该控制方法允许瞬间突发带宽，即允许用户在进行浏览网页、收发邮件和下载小软件等操作时在一定的时间内不受带宽限制，以提高上网效率；而在用户持续占用大带宽的情况下，又会自动将用户带宽限制在设定的带宽内，以保证共享一个网络设备的其他用户都能获得较大的合理带宽。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种实现对上网用户带宽进行缓冲控制的方法，为实现该方法，网络运营商需要选用一个具有两个网络接口的网络CPU，将网络CPU的一个网络接口与需要进行带宽控制的网络设备的原出口相连，将网络CPU的另一个网络接口作为组合后的网络设备的新的出口与外网相连；

该实现对上网用户带宽进行缓冲控制的方法包括以下步骤：

(1)、网络CPU每接收到一帧报文，判断该报文是来自用户的报文，还是来自外网的报文？如果是来自外网的报文，则跳转执行第(10)步；

(2)、如果是来自用户的报文，网络CPU解析该报文，甄别该报文是来自哪个具体用户的；

(3)、网络CPU读取该用户发送带宽计数器的数值和该用户的带宽限定值；

(4)、判断该用户的发送带宽是否大于网络设备对该用户的带宽限定值？如果不大于，跳转执行第(7)步；

(5)、如果该用户的发送带宽大于网络设备对该用户的带宽限定值，网络CPU读取该用户带宽控制标志位数值；

(6)、判断该用户带宽控制标志位是否置位？如果置位，说明该用户属于长时间占用大带宽的用户，属于被限制的对象，则网络CPU丢弃该报文，结束此次操作；如果没有置位，则继续执行下一步。

(7)、网络CPU将该用户发送的报文转发到外网；

(8)、网络CPU将报文长度累加到此用户的发送带宽计数器上；

(9)、结束此次操作；

(10)、如果此报文是来自外网的报文，网络CPU解析该报文，甄别该报文是发往哪个具体用户的；

(11)、网络CPU读取该用户接收带宽计数器的数值和该用户的带宽限定值；

(12)、判断该用户的接收带宽是否大于网络设备对该用户的带宽限定值？如果不大于，跳转执行第(15)步；

(13)、如果该用户的接收带宽大于网络设备对该用户的带宽限定值，网络CPU读取该用户带宽控制标志位数值；

(14)、判断该用户带宽控制标志位是否置位？如果置位，说明该用户属于长时间占用大带宽的用户，属于被限制的对象，则网络CPU就丢弃该报文，结束此次操作；如果没有置位，则继续执行下一步。

(15)、网络CPU将该报文转发到与用户相连的端口；

(16)、网络CPU将报文长度累加到此用户的接收带宽计数器上；

(17)、结束此次操作。

为了准确地统计每一用户的带宽，并对用户的带宽控制标志位进行置位或清除，网络CPU周期性地每秒执行一次以下步骤：

(1)、检查第一个用户的接收和发送带宽计数器；

(2)、判断此用户是否“接收带宽”超过限定值，或者“发送带宽”超过限定值？如果否，则跳转执行第(4)步；

(3)、如果超过限定值，还要判断该用户持续超带宽使用时间是否超过规定时间，如果超过规定时间，则将该用户的带宽控制标志位置位；如果没有超过规定时间，则跳转执行第(6)步；

(4)、判断此用户的带宽控制标志位是否已经被置位？如果没有置位，跳转执行第(6)步；

(5)、如果已经被置位，还要再判断该用户是否已经在一段规定的时间内一直没有超带宽了？如果是，则清除该用户的带宽控制标志位清除；如果否，继续执行下一步；

(6)、将该用户的接收和发送带宽计数器的值清零；

(7)、判断该用户是否为最后一个用户，如果否，检查下一个用户的接收和发送带宽计数器，重复执行第(2)步；

(8)、如果是最后一个用户，结束此次操作。

通过以上措施对用户占用的带宽进行缓冲控制，不仅有效地防止了个别用户挤占其他用户的带宽、损害其他用户上网权益情况的发生；而且，使用户能在短时间内获得很大的带宽，大大提高浏览网页、收发邮件和下载小软件等操作时的上网速度，有效地提升了网络的利用率和用户使用的满意度。

附图说明

图1为本发明硬件部分实施例结构示意图

图2为本发明报文处理程序流程图

图3为本发明协助程序流程图

图4为本发明缓冲带宽控制效果图

具体实施方式

为了避免某些用户长时间占用较大带宽，影响其他用户的上网速度，但又允许用户享有瞬间突发带宽，以提高上网速度，本发明提供了一种实现对上网用户带宽进行缓冲控制的方法。该方法的设计思路是：网络管理设备实时统计每个用户的带宽，用户每发送一个报文，网络管理设备就会把此报文的长度累加到用户的发送带宽计数器上；同理，用户每接收一个报文，网络管理设备就会把此报文的长度累加到用户的接收带宽计数器上；当用户的带宽没有超出网络管理设备对该用户的带宽限定值时，表明该用户没有占用过多的带宽，则网络管理设备对该用户的带宽不作任何限制，用户的报文可以在互联网上正常地传输；当发现某一用户的带宽超出了限定值，且时间超过了管理设备规定的时间时，则说明该用户属于长时间占用较大带宽的用户，网络管理设备则对该用户进行带宽限制，将其报文丢弃；如果某一用户的带宽虽然超出了设定值，但是时间没有超过网管规定的时间时，网络设备则允许该用户享有瞬间突发带宽，对其不作带宽控制；对于那些曾经超带宽的用户，当其已经持续一段时间不再超带宽后，将解除对其的控制，允许其重新享有瞬间突发带宽。

为了实现上述本发明提供的对上网用户带宽进行缓冲控制的方法，网络运营商需要选用一个具有两个网络接口的网络CPU。如图1所示，将网络CPU的一个网络接口PORT 1与需要进行带宽控制的网络设备的原出口相连，CPU的另一个网络接口PORT 2作为组合后的网络设备的新的出口与外网相连。这样配置后，网络设备所连的所有上网用户所发送的报文都会先经过CPU再到达外部网络；来自外网的所有报文也会先经过CPU再到达用户。

为了实现对上网用户带宽的缓冲控制，网络CPU运行两个程序：报文处理程序和协助程序。报文处理程序完成报文从用户端口PORT 1到外网端口PORT 2以及从PORT 2到PORT 1的转发；CPU根据报文处理程序中定义的规则决定是否将来自网络设备(PORT1)的报文转发到网络出口(PORT 2)，以及是否将来自外网(PORT 2)的报文转发给网络设备(PORT 1)，这样CPU就能控制用户发出的报文能否到达外网，以及外网的报文能否到达用户。协助程序完成的任务是配合报文处理程序实现用户带宽的统计和控制。网络CPU任何一个网络接口每接收到一帧报文，网络CPU就执行一次报文处理程序，完成报文处理和统计计数器累加；协助程序周期性的每一秒被执行一次，清零每个用户的带宽统计计数器，设置需要进行带宽控制的用户的带宽控制标志位，清除需要解除带宽控制的用户的带宽控制标志位，从而，配合报文处理程序实现对用户带宽的缓冲控制。

为了实现对上网用户带宽的缓冲控制，网络CPU对接收到的报文执行以下步骤的处理，即报文处理程序，如图2所示：

1、网络CPU每接收到一帧报文，判断该报文是来自用户(即PORT 1)的报文，还是来自外网(即PORT 2)的报文？如果是来自外网的报文，则跳转执行第10步；

2、如果是来自用户的报文，CPU解析该报文，甄别该报文是来自哪个具体用户的；

3、CPU读取该用户发送带宽计数器的数值和该用户的带宽限定值；

4、判断该用户的发送带宽是否大于网络设备对该用户的带宽限定值？如果不大于，跳转执行第7步；

5、如果该用户的发送带宽大于网络设备对该用户的带宽限定值，CPU读取该用户带宽控制标志位数值；

6、判断该用户带宽控制标志位是否置位？如果置位，说明该用户属于长时间占用大带宽的用户，属于被限制的对象，则CPU丢弃该报文，结束此次操作；如果没有置位，则继续执行下一步。

7、CPU将该用户发送的报文转发到出口PORT 2；

8、CPU将报文长度累加到此用户的发送带宽计数器上；

9、结束此次操作；

10、如果此报文是来自外网(即PORT 2)的报文，CPU解析该报文，甄别该报文是发往哪个具体用户的；

11、CPU读取该用户接收带宽计数器的数值和该用户的带宽限定值；

12、判断该用户的接收带宽是否大于网络设备对该用户的带宽限定值？如果不大于，跳转执行第15步；

13、如果该用户的接收带宽大于网络设备对该用户的带宽限定值，CPU读取该用户带宽控制标志位数值；

14、判断该用户带宽控制标志位是否置位？如果置位，说明该用户属于长时间占用大带宽的用户，属于被限制的对象，则CPU就丢弃该报文，结束此次操作；如果没有置位，则继续执行下一步。

15、CPU将该报文转发到与用户相连的端口PORT 1；

16、CPU将报文长度累加到此用户的接收带宽计数器上；

17、结束此次操作。

为了准确地统计每一用户的带宽，并对用户的带宽控制标志位进行置位或清除，从而，配合报文处理程序实现对用户带宽的缓冲控制，网络CPU周期性地每秒执行一次以下步骤即协助程序，如图3所示：

1、检查第一个用户的接收和发送带宽计数器；

2、判断此用户是否“接收带宽”超过限定值，或者“发送带宽”超过限定值？如果否，则跳转执行第4步；

3、如果超过限定值，还要判断该用户持续超带宽使用时间是否超过规定时间(本实施例规定30秒)，如果超过规定时间，则将该用户的带宽控制标志位置位；如果没有超过规定时间，则跳转执行第6步；

4、判断此用户的带宽控制标志位是否已经被置位？如果没有置位，跳转执行第6步；

5、如果已经被置位，还要再判断该用户是否已经在一段规定的时间内(本实施例规定30秒)一直没有超带宽了？如果是，则清除该用户的带宽控制标志位清除；如果否，继续执行下一步；

6、将该用户的接收和发送带宽计数器的值清零；

7、判断该用户是否为最后一个用户，如果否，检查下一个用户的接收和发送带宽计数器，重复执行第2步；

8、如果是最后一个用户，结束此次操作。

网络CPU通过运行上述两个程序，不仅可以对网络设备所连的每一用户所占用的带宽进行实时统计和控制，而且还可以对那长时间占用较大带宽的用户进行缓冲控制——即当某用户仅是短时间占用大带宽时，不对其进行限制，允许其超带宽使用；而当此用户占用大带宽并超过允许时间后，则对其进行带宽限制；对某用户实行了带宽限制后，如果他在一段规定的时间内一直没有超带宽，又会自动解除对他的限制，该用户又能重新享有短时间超带宽使用的权利。缓冲带宽控制的效果如图4所示，上网用户在通常情况下处于状态1，其带宽低于网络设备对其的带宽限制值。当用户进行下载文件等操作占用带宽超过限制值时，进入状态2，处于这种状态的用户带宽在限制值以上，但持续时间在允许时间以内，所以，其占用的带宽不受限制。如果用户处于状态2的时间T2-T1超过允许值(本实施例为30秒)，进入状态3，用户带宽开始受到控制。如果用户一直不主动降低带宽占用值，状态3将一直持续。如果用户主动降低了带宽占用值将从状态3进入状态1；当用户处于状态1的时间T4-T3大于规定的时间(本实施例为30秒)时，带宽控制解除，用户又重新被允许进入状态2；当用户处于状态1的时间未到达规定时间又试图占用大带宽时，由于带宽控制仍未解除，用户带宽将再次进入状态3，而不能进入状态2。

通过以上措施对用户占用的带宽进行缓冲控制，不仅有效地防止了个别用户挤占其他用户的带宽、损害其他用户上网权益情况的发生；而且，使用户能在短时间内获得很大的带宽，大大提高浏览网页、收发邮件和下载小软件等操作时的上网速度，有效地提升了网络的利用率和用户使用的满意度。

本发明实现了针对每个上网用户的缓冲带宽控制，使用户既能超带宽使用，又不会长期地占用过大带宽；并且不需要运营商投入大量资金进行网络设施升级，在现有的设备上提高了网络的利用率，提高了用户的上网效率。

Claims (2)

1、一种实现对上网用户带宽进行缓冲控制的方法，为实现该方法，网络运营商需要选用一个具有两个网络接口的网络CPU，将网络CPU的一个网络接口与需要进行带宽控制的网络设备的原出口相连，将网络CPU的另一个网络接口作为组合后的网络设备的新的出口与外网相连；

该实现对上网用户带宽进行缓冲控制的方法包括以下步骤：

(1)、网络CPU每接收到一帧报文，判断该报文是来自用户的报文，还是来自外网的报文？如果是来自外网的报文，则跳转执行第(10)步；

(2)、如果是来自用户的报文，网络CPU解析该报文，甄别该报文是来自哪个具体用户的；

(3)、网络CPU读取该用户发送带宽计数器的数值和该用户的带宽限定值；

(4)、判断该用户的发送带宽是否大于网络设备对该用户的带宽限定值？如果不大于，跳转执行第(7)步；

(5)、如果该用户的发送带宽大于网络设备对该用户的带宽限定值，网络CPU读取该用户带宽控制标志位数值；

(6)、判断该用户带宽控制标志位是否置位？如果置位，说明该用户属于长时间占用大带宽的用户，属于被限制的对象，则网络CPU丢弃该报文，结束此次操作；如果没有置位，则继续执行下一步。

(7)、网络CPU将该用户发送的报文转发到外网；

(8)、网络CPU将报文长度累加到此用户的发送带宽计数器上；

(9)、结束此次操作；

(10)、如果此报文是来自外网的报文，网络CPU解析该报文，甄别该报文是发往哪个具体用户的；

(11)、网络CPU读取该用户接收带宽计数器的数值和该用户的带宽限定值；

(12)、判断该用户的接收带宽是否大于网络设备对该用户的带宽限定值？如果不大于，跳转执行第(15)步；

(13)、如果该用户的接收带宽大于网络设备对该用户的带宽限定值，网络CPU读取该用户带宽控制标志位数值；

(14)、判断该用户带宽控制标志位是否置位？如果置位，说明该用户属于长时间占用大带宽的用户，属于被限制的对象，则网络CPU就丢弃该报文，结束此次操作；如果没有置位，则继续执行下一步。

(15)、网络CPU将该报文转发到与用户相连的端口；

(16)、网络CPU将报文长度累加到此用户的接收带宽计数器上；

(17)、结束此次操作。

2、根据权利要求1所述的一种实现对上网用户带宽进行缓冲控制的方法，其特征在于：为了准确地统计每一用户的带宽，并对用户的带宽控制标志位进行置位或清除，网络CPU周期性地每秒执行一次以下步骤：

(1)、检查第一个用户的接收和发送带宽计数器；

(2)、判断此用户是否“接收带宽”超过限定值，或者“发送带宽”超过限定值？如果否，则跳转执行第(4)步；

(3)、如果超过限定值，还要判断该用户持续超带宽使用时间是否超过规定时间，如果超过规定时间，则将该用户的带宽控制标志位置位；如果没有超过规定时间，则跳转执行第(6)步；

(4)、判断此用户的带宽控制标志位是否已经被置位？如果没有置位，跳转执行第(6)步；

(5)、如果已经被置位，还要再判断该用户是否已经在一段规定的时间内一直没有超带宽了？如果是，则清除该用户的带宽控制标志位清除；如果否，继续执行下一步；

(6)、将该用户的接收和发送带宽计数器的值清零；

(7)、判断该用户是否为最后一个用户，如果否，检查下一个用户的接收和发送带宽计数器，重复执行第(2)步；

(8)、如果是最后一个用户，结束此次操作。

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