[发明专利]一种基于PGM的有效带宽测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有效带宽的测量方法，属于计算机网络的性能测试技术领域。

背景技术

随着Internet的飞速发展，网络的规模和复杂性不断增加，新型的网络应用不断涌现，例如VoIP、视频点播、网络会议等，而这些新型的网络应用的一个共同的特征就是对网络提出服务质量QoS要求。端到端路径的有效带宽是该路径上各链路的剩余带宽的最小值，也是相互通信的主机实际能够使用的最大带宽，它直接影响网络业务的质量、网络对即将开展业务的支撑能力以及网络的扩容规划和设计，是网络QoS的重要评价指标，获得了广泛的应用。现有的端到端路径有效带宽测量算法主要是基于两个模型：探测报文速率模型PRM和探测报文间隔模型PGM。

(1)基于PRM的测量算法

PRM模是建立在探测流量自导拥塞的思想上的。一般来讲，如果在网络端到端路径上，源端以小于有效带宽的速率稳定地发送探测报文，那么接收方收到的探测报文的平均端到端时延应该可以维持在一个常值(即固定的端到端传输时延)上，使得接收方收到探测报文的速率应该和发送方发送速率总体上相匹配；如果增大发送速率，使得发送速率大于路径的有效带宽，那么在接收方就能明显地感受到由于网络排队时延而导致的端到端时延增大，且探测报文接收速率不再与发送速率相匹配。因而，整个探测过程中引起端到端传输时延增大的转折点的探测报文发送速率就应当对应于端到端路径的有效带宽。PRM模型基本思想如图1所示，其中横轴表示探测报文发送速率，纵轴表示探测报文传输时延，当探测报文发送速率小于路径有效带宽时，传输时延相对固定；当探测报文发送速率大于路径有效带宽时，网络出现排队现象，传输时延增大，则导致时延增大的发送速率转折点A处对应的速率即代表了路径的有效带宽。基于PRM的测量算法有：TOPP、Pathload、PTR、pathChirp等。

PRM模型的主要缺点就是开销大，首先，它是基于自拥塞原理的，需要利用探测报文制造网络拥塞才能测量出有效带宽；另一方面为了提高测量的精度，会在短时间内重复发送探测报文队列，这更会增加网络的负担。像TOPP、Pathload等测量工具，一次测量需要发送几兆字节的探测报文，这样大的开销限制了基于PRM的测量工具的应用。

(2)基于PGM的测量算法

PGM需要预先知道路径上有效带宽所在链路(紧链路)的带宽，这也是目前PGM的最大的一个缺点。PGM不直接测量有效带宽，而是先估计出紧链路上的背景流量，紧链路的带宽与背景流量的差就是端到端路径的有效带宽。PGM的测量原理可以用图2来表示，设路由器的转发能力为C，测量数据包大小为P，探测报文的发送时间间隔为Δin，发送速率为P/Δin，受背景流量的影响，第二个探测报文到达时路由器队列不为空(这要求P/Δin＞C-V)，这样探测报文的接收间隔Δout应该大于Δin，并且Δout可以用含有背景流量V的函数表示出来：

Δout=V*Δin+PC---(1)]]>

则有效带宽A：

A=C-V=C-C*Δout-PΔin---(2)]]>