[发明专利]一种支持QoS的新型带宽分配算法

说明书

技术领域

本发明属于计算机技术领域，涉及一种支持QoS的新型带宽分配算法。

背景技术

Internet从产生至今的几十年中，发展迅猛，终端数量不断增加，服务种类层出不穷，网络中的信息量急剧攀升。这些现象的出现使得网络带宽分配问题变的尤为重要。

以前，语音、视频和数据流分别是由PSTN、有线电视网和原有的Internet网络提供的，但是对于下一代网络(NGN)来说，语音、视频和数据则都由Internet提供，如何在提供三网合一服务的Internet中进行带宽分配，并且保证各种流类的服务质量，如时延控制、抖动、吞吐率等，将是NGN面临的一个关键性问题。

目前Internet是基于TCP/IP协议的网络，而它的最基础的协议是IP协议。对于IP协议，它提供的是一种无连接的、尽力而为的服务，在这种服务中，应用程序不需要事先建立连接，就能发送数据，而路由器则对它收到的数据采用先进先出(FIFO)方式进行处理。虽然这种服务能够满足目前Internet的大部分服务需求，如HTTP和E-mail等，但它无法保证实时性，因此对于NGN中的语音流以及视频流，尤其是语音流来说，无法满足它们的服务需求。

以往也有一些工作研究NGN下的网络带宽分配，但是他们的研究往往保证Internet提供商(ISP)或用户的利益，因此本发明基于效用函数理论提出一种新的网络带宽分配方法，以期尽可能的保证双方的利益。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术存在的缺陷，提供一种支持QoS的新型带宽分配算法。其具体技术方案为：

一种支持QoS的新型带宽分配算法，包括以下步骤：

第一，建立网络，路由器通过相互之间发送信息，获得网络的拓扑结构，从而获得网络的路由矩阵。

第二，ISP制定几个不同等级的网络服务费用，用户根据自己愿意支付的费用以及需求的服务质量选择服务等级，从而得到自己的用户类别。

第三，通过对网络中业务情况的分析，得出相应的判断矩阵，进而利用层次分析法，得出每类业务在传输过程中的权重p_i。

第四，ISP根据网络服务费用和不同类用户获得的服务质量，制定出各个用户类的数据流在传输时的权重q_i。

第五，ISP制定链路负载临界值h₀。

第六，计算第i类用户的第j类业务的权重w_ij。

第七，网络投入使用，路由器通过发送统计数据包和接收统计数据包来获得链路负载h_i，并判断h_i和h₀的大小关系。

第八，路由器接收到数据时，首先选择最佳路由，并判断该路由上的链路是否负载过重。如果负载过重，则检测其他路由上的链路是否负载较小，如果有，则将数据转发到次佳路由端口；如果负载较轻，则将该数据流加入等待传输队列中，并根据用户业务权重为用户业务安排优先级。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明所述算法以效用函数为基础，统筹考虑用户需求和业务需求两方面因素。根据网络中各种业务的效用函数，分析出带宽对各种业务效用的影响，从而为各种业务分配权重。根据Internet提供商制定的收费策略，得到各类用户在分配带宽时的权重。利用层次分析法，将业务权重和用户权重统一成特定用户特定业务的权重，作为网络带宽分配时的依据。为了能更好提供服务质量，该算法对网络负载均衡问题也做了一些研究，以便减小因网络负载不均对服务质量造成的影响。在网络负载均衡问题上，本发明提出了负载临界值的概念，通过比较链路负载与负载临界值的关系，判断链路是否负载过重，进而判断是否需要对网络负载进行均衡。为了验证层次化带宽分配算法的有效性，本发明通过理论分析证明了层次化带宽分配算法能够使网络资源有效利用，达到网络效用最大化。层次化带宽分配算法对不同用户不同业务服务质量的保证有很好的效果。

附图说明

图1为ISP和用户的关系；

图2为实例网络拓扑结构；

图3为层次化网络带宽分配的结构；

图4为本发明支持QoS的新型带宽分配算法流程图；

图5为实例网络拓扑结构；

图6为获得链路负载的过程。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

模型的建立