[发明专利]一种提高多业务条件下的网络带宽利用率方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及无线网络和现代控制理论。

背景技术

随着IP网络的发展，网络在人们日常生活中发挥着越来越重要的作用，而网络在人们日常生活中不同领域的应用，给网络的研究带来了新的挑战。特别是当多媒体应用加入到网络应用中时，对原来的网络带来了极大的冲击。随着多媒体应用的加入，互联网开始往新一代网络转型，其对带宽分配提出了较高要求。网络带宽分配就是在网络中每类用户每种业务流分配适当的带宽，使其在确保用户业务传输的同时，满足网络带宽最优分配的要求，达到网络效用的最大化，如图1和2所示。

带宽是网络中传输数据的重要资源，它是指在特定网络链路中每秒钟所能传输的最大数据量。网络中用户发送数据的速率就不可能无限地增大，而必须限定在带宽的范围内。这样网络带宽分配问题便可以被看成是带有约束条件的资源分配问题，网络带宽分配示意图如图2所示。

但现有的网络带宽分配方法存在一些问题，主要有：

（1）用户需求

用户需求指的是用户获得的服务应该与用户所愿意支付的费用成正比。在现有的带宽分配算法中，存在一个主要的缺陷就是对用户需求的忽略。现有的带宽分配算法是基于用户平等的条件下提出的，也就是说现有带宽分配算法在对用户实际愿意支付费用和用户希望得到的带宽方面考虑欠佳。实际生活中，不同用户想要获得的带宽肯定是不相同的，比如对于视频性网站服务器，需要有较大的带宽来支持大量视频流的传输，因此这类用户宁愿支付较高的网络费用，也要保证带宽的充足；而对于比较喜欢浏览网页的普通用户来说，过大的带宽则无必要，他只需要他所浏览的文字图片信息能正常显示即可。对于愿意支付较高费用来获得较高的带宽的用户以及对网络带宽要求不是很高的用户，现有的网络带宽分配算法很少对他们予以考虑。

（2）用户需求和业务QoS 需求的统一化问题

因为用户需求在带宽分配时很少被考虑到，因此用户需求和业务QoS需求的统一性问题就更少被提及。但是在带宽分配时是以用户业务数据流为研究对象的，也就是说带宽分配时保证的是用户业务的QoS，因此用户需求和业务QoS 需求必须被统一成用户业务的QoS 需求，才能在带宽分配时被更好地保证，所以用户需求和业务QoS需求的统一化问题应该是带宽分配时需要考虑的问题，但这个问题在现有带宽分配算法中几乎没有被考虑过。

（3）网络负载均衡问题

网络负载均衡是指不同链路上的链路负载应尽可能地均衡。而有算法多的考虑的是网络效用最大化或数据转发尽可能的快，而对网络负载问题考虑的甚少，对于负载均衡问题更是极少考虑。当网络负载均衡被忽略时，极易造成部分链路负载过重，部分链路却被闲置的情况，这样无疑造成了链路资源的浪费，而对于负载过重的链路由于任务中而造成链路时延过大等问题。因此合理有效地均衡网络链路负载也是网络带宽分配时必须考虑的重要因素之一。但是现有的带宽分配算法却很少将其考虑在内。

综上所述，有必要设计一种高效的带宽利用率方法，提高网络资源利用率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：解决多业务条件下的带宽利用率提高问题，在满足多业务传输的条件下实现网络资源的高效利用。

本发明为解决上述技术问题提供一种提高多业务条件下的网络带宽利用率方法，其特征在于：

A、建立网络带宽利用率控制调节系统，并获得业务预测信息和当前队列长度信息； 

B、计算输入业务流长度和使用调度器对输出带宽进行分配；

C、建立自适应业务预测单元的状态方程和使用带宽管理单元对带宽请求信息进行处理; 

D、设置带宽控制单元的状态方程，并获得使得网络带宽利用率最优的控制序列。

所述步骤A中，网络带宽利用率控制调节系统由自适应业务预测单元、FIFO缓存单元、带宽控制器、调度器以及                                                变换单元组成，总体运行流程如图3所示。

所述步骤A中，在获得业务预测信息和当前队列长度信息后，在带宽控制器的每一抽样时刻，使用通过ATP获得的业务预测信息和当前队列长度信息，向带宽管理单元发送一个带宽请求；调度器对分配的输出带宽进行分割，业务获得带宽分割单元，调度器的结构如图4所示。