專利名稱：支持概率性端到端時(shí)延保證的資源管理系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及分組交換網(wǎng)絡(luò)QoS保證方法，具體地說是一種概率性保證業(yè)務(wù)端到端時(shí)延的方法，它依據(jù)路由器實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)的"分配帶寬_分組時(shí)延分布"映射關(guān)系能夠動(dòng)態(tài)分配各段鏈路的帶寬資源，為傳輸業(yè)務(wù)提供概率性端到端時(shí)延保證，提高鏈路帶寬資源的使用效率，可用于軍事通信網(wǎng)絡(luò)和IP交換網(wǎng)等分組交換網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
當(dāng)今因特網(wǎng)狀況日趨復(fù)雜，業(yè)務(wù)的多樣性導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)資源需求的差異很大，如何在IP網(wǎng)絡(luò)上保證用戶信息傳輸?shù)馁|(zhì)量成為一個(gè)不容忽視的重要問題。為解決這一問題，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量(QoS， Quality of Service)便應(yīng)運(yùn)而生。 如今，隨著下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN，Next Generation Network)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的逐步完善，為應(yīng)用業(yè)務(wù)提供了統(tǒng)一的平臺，新業(yè)務(wù)可通過開放的接口平滑地加入到網(wǎng)絡(luò)中，IP網(wǎng)絡(luò)如何提供QoS支持這一問題現(xiàn)已成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。然而，在寬帶接入網(wǎng)絡(luò)中，由于語音、可視通信、視頻等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)決定其與Email、 FTP等傳統(tǒng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有著不同的QoS要求，即語音、可視通信、視頻等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)對承載網(wǎng)絡(luò)的帶寬保證、時(shí)延、抖動(dòng)、包丟失率等關(guān)鍵QoS指標(biāo)有著較高的要求。Kartik Gopalan在論文"Effcient Network ResourceAllocation With QoS Guarantees"中明確指出在傳統(tǒng)QoS保證機(jī)制中，為了在峰值速率這種最差情況下確定性地滿足分組的端到端QoS指標(biāo)，網(wǎng)絡(luò)需要預(yù)留過多的網(wǎng)絡(luò)資源，導(dǎo)致資源使用效率較低。傳統(tǒng)的確定性QoS保證方法沒有充分考慮業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)特性，即各個(gè)業(yè)務(wù)同時(shí)處于峰值速率的概率是非常低的，同時(shí)忽略了業(yè)務(wù)自身對于QoS指標(biāo)的彈性，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi)。在未來的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，新型業(yè)務(wù)不斷產(chǎn)生，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)更加復(fù)雜，如何在這種動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下提供QoS保證，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的高效實(shí)用，是網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)而對的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，提供一種支持概率性端到端時(shí)延
保證的資源管理系統(tǒng)及其方法，依據(jù)路由器實(shí)時(shí)計(jì)算的"分配帶寬-分組時(shí)延分布"映射關(guān)
系，由策略資源管理器PRM根據(jù)業(yè)務(wù)傳輸路徑上各段鏈路的負(fù)載狀態(tài)分配較少的帶寬資源
來概率性地保證業(yè)務(wù)的端到端時(shí)延要求，以在不降低用戶業(yè)務(wù)質(zhì)量的條件下，避免確定性
服務(wù)質(zhì)量保證的過度資源占用，大幅度地提高鏈路帶寬資源的使用效率。 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 —、術(shù)語說明 QoS:Quality of Service，服務(wù)質(zhì)量 PRM:Policy Resource Manager,策略資源管理器 二、本發(fā)明提出的支持概率性端到端時(shí)延保證的資源管理系統(tǒng)，包括 策略資源管理器PRM模塊，用于偵聽并提取業(yè)務(wù)請求信息、從路由器模塊中獲取實(shí)時(shí)"分配帶寬_分組時(shí)延分布"映射關(guān)系和鏈路實(shí)時(shí)負(fù)載狀態(tài)信息，計(jì)算業(yè)務(wù)傳輸路徑端 到端的各段鏈路的帶寬資源分配參數(shù)，并將計(jì)算結(jié)果回復(fù)給業(yè)務(wù)請求信息以及傳遞給業(yè)務(wù) 傳輸路徑上相應(yīng)的路由器模塊； 路由器模塊，用于提取網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信息，并將運(yùn)行狀態(tài)信息中的鏈路實(shí)時(shí) 負(fù)載狀態(tài)信息以及實(shí)時(shí)計(jì)算的"分配帶寬_分組時(shí)延分布"映射關(guān)系傳遞給策略資源管理 器PRM模塊，并按照策略資源管理器PRM模塊計(jì)算得到的業(yè)務(wù)傳輸路徑端到端的各段鏈路 的帶寬資源分配參數(shù)執(zhí)行帶寬資源的分配，并在各段鏈路上按照分配的帶寬資源分配參數(shù) 份額處理和傳送業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包。 三、實(shí)現(xiàn)本發(fā)明支持概率性端到端時(shí)延保證的資源管理方法，包括如下步驟
(1)網(wǎng)絡(luò)中各路由器計(jì)算各自的"分配帶寬-分組時(shí)延分布"映射關(guān)系；
(2) PRM監(jiān)測鏈路實(shí)時(shí)負(fù)載狀態(tài)信息，偵聽業(yè)務(wù)請求信息，若偵聽到業(yè)務(wù)請求信息， 則執(zhí)行步驟3 ;否則，繼續(xù)偵聽； (3)從業(yè)務(wù)請求信息中提取業(yè)務(wù)分組時(shí)延要求和路徑信息； (4)依據(jù)從業(yè)務(wù)傳輸路徑端到端的各段鏈路上的路由器得到的"分配帶寬_分組 時(shí)延分布"映射關(guān)系，及鏈路實(shí)時(shí)負(fù)載狀態(tài)信息和業(yè)務(wù)分組時(shí)延要求，對業(yè)務(wù)傳輸路徑端到 端的各段鏈路，按如下公式計(jì)算帶寬資源分配參數(shù) <formula>formula see original document page 6</formula> 式中，dK為比較分組時(shí)延要求A與"分配帶寬-分組時(shí)延分布"映射關(guān)系中各分 組時(shí)延保證概率曲線Pg(5ldk)，k = 1，2，…，N的dk，k = 1，2，…，N，滿足minlDr-dkl時(shí)的 dk ;Pgi厄I dK)為業(yè)務(wù)傳輸路徑的鏈路i上業(yè)務(wù)分組時(shí)延為dK時(shí)的分組時(shí)延保證概率函數(shù)；
Pg為降低后的分組時(shí)延保證概率；Pi和Pj分別為業(yè)務(wù)傳輸路徑上的鏈路i和鏈路j的鏈路 負(fù)載；L為業(yè)務(wù)傳輸路徑端到端的鏈路數(shù)A為所求的業(yè)務(wù)傳輸路徑上鏈路i的帶寬資源分
配參數(shù)； (5)依據(jù)業(yè)務(wù)傳輸路徑端到端的各段鏈路的帶寬資源分配參數(shù)，路由器執(zhí)行帶寬 資源的分配，并在各段鏈路上按照分配的帶寬資源分配參數(shù)份額處理和傳送業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包；
(6)依據(jù)路由器分配的帶寬資源，將業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)，路由器按步驟l更新各自的 "分配帶寬_分組時(shí)延分布"映射關(guān)系，更新之后完成對該業(yè)務(wù)的帶寬資源管理，再轉(zhuǎn)回步驟 2繼續(xù)偵聽下一個(gè)業(yè)務(wù)請求信息。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn) (1)本發(fā)明采用的支持概率性端到端時(shí)延保證的資源管理系統(tǒng)，通過在業(yè)務(wù)傳輸 路徑的各段鏈路上分配較少的帶寬資源來保證業(yè)務(wù)端到端時(shí)延要求，避免了確定性服務(wù)質(zhì) 量保證的過度資源占用，顯著地提高鏈路帶寬資源的使用效率。 (2)本發(fā)明采用的支持概率性端到端時(shí)延保證的資源管理系統(tǒng)，依據(jù)路由器實(shí)時(shí) 計(jì)算的"分配帶寬_分組時(shí)延分布"映射關(guān)系，結(jié)合鏈路的負(fù)載狀態(tài)信息進(jìn)行帶寬資源的分 配，可以有效避免網(wǎng)絡(luò)中的某條鏈路成為網(wǎng)絡(luò)瓶頸，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡，從而在有限網(wǎng)絡(luò) 資源條件下為更多用戶提供滿足其QoS的服務(wù)。 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明 書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。


圖1是本發(fā)明的資源管理系統(tǒng)框圖； 圖2是本發(fā)明資源管理系統(tǒng)中策略資源管理器PRM模塊的結(jié)構(gòu)框圖；
圖3是本發(fā)明資源管理系統(tǒng)中路由器模塊的結(jié)構(gòu)框圖；
圖4是本發(fā)明的資源管理方法流程圖； 圖5是本發(fā)明資源管理方法中計(jì)算"分配帶寬_分組時(shí)延分布"映射關(guān)系的子流 程圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述 參照圖l，本發(fā)明的支持概率性端到端時(shí)延保證的資源管理系統(tǒng)包括策略資源 管理器PRM模塊11和路由器模塊12，其中，策略資源管理器PRM模塊11和各個(gè)路由器模塊 12雙向連接。 所述的策略資源管理器PRM模塊11，從偵聽到的業(yè)務(wù)請求信息中提取分組時(shí)延要 求和路徑信息，從路由器模塊12獲取實(shí)時(shí)"分配帶寬_分組時(shí)延分布"映射關(guān)系和鏈路實(shí) 時(shí)負(fù)載狀態(tài)信息，計(jì)算業(yè)務(wù)傳輸路徑端到端的各段鏈路的帶寬資源分配參數(shù)，并將計(jì)算結(jié) 果回復(fù)給業(yè)務(wù)請求信息以及傳遞給業(yè)務(wù)傳輸路徑上相應(yīng)的路由器模塊12。該模塊的具體 結(jié)構(gòu)如圖2所示，它包括信息提取子模塊111、資源分配計(jì)算子模塊112、映射關(guān)系提取子模 塊113、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀態(tài)監(jiān)測子模塊114和資源分配結(jié)果輸出子模塊115。其中，信息提取子 模塊111從偵聽到的業(yè)務(wù)請求信息中提取分組時(shí)延要求和路徑信息，并將其傳輸給資源分 配計(jì)算子模塊112 ;資源分配計(jì)算子模塊112根據(jù)信息提取子模塊111提取的分組時(shí)延要 求和路徑信息、映射關(guān)系提取子模塊113提取的"分配帶寬_分組時(shí)延分布"映射關(guān)系和網(wǎng) 絡(luò)負(fù)載狀態(tài)監(jiān)測子模塊114獲得的鏈路實(shí)時(shí)負(fù)載狀態(tài)信息，計(jì)算業(yè)務(wù)傳輸路徑端到端的各 段鏈路的帶寬資源分配參數(shù)，并將計(jì)算結(jié)果傳輸給資源分配結(jié)果輸出子模塊115 ;資源分 配結(jié)果輸出子模塊115將從資源分配計(jì)算子模塊112得到的帶寬資源分配參數(shù)回復(fù)給業(yè)務(wù) 請求信息及傳輸?shù)綐I(yè)務(wù)傳輸路徑上相應(yīng)的路由器模塊12。 所述的路由器模塊12，提取網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信息，并將運(yùn)行狀態(tài)信息中的鏈路 實(shí)時(shí)負(fù)載狀態(tài)信息傳遞給網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀態(tài)監(jiān)測子模塊114，將實(shí)時(shí)計(jì)算的"分配帶寬-分組時(shí) 延分布"映射關(guān)系傳遞給映射關(guān)系提取子模塊113，并按照從策略資源管理器PRM模塊11 中的資源分配結(jié)果輸出子模塊115獲得的業(yè)務(wù)傳輸路徑端到端的各段鏈路的帶寬資源分 配參數(shù)執(zhí)行帶寬資源的分配，并在各段鏈路上按照分配的帶寬資源分配參數(shù)份額處理和傳 送業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包。該模塊的具體結(jié)構(gòu)如圖3所示，它包括網(wǎng)絡(luò)信息提取子模塊121、分配帶寬 和分組時(shí)延信息表122、映射關(guān)系計(jì)算子模塊123和資源分配執(zhí)行子模塊124。其中，網(wǎng)絡(luò) 信息提取子模塊121從路由器中提取網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信息，包括分配帶寬、分組時(shí)延和 鏈路實(shí)時(shí)負(fù)載狀態(tài)信息，并將分配帶寬和分組時(shí)延信息傳輸給分配帶寬和分組時(shí)延信息表 122，將鏈路實(shí)時(shí)負(fù)載狀態(tài)信息傳輸?shù)讲呗再Y源管理器PRM模塊11中的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀態(tài)監(jiān)測
7子模塊114 ;分配帶寬和分組時(shí)延信息表122統(tǒng)計(jì)帶寬分配信息和分組時(shí)延信息，并將統(tǒng)計(jì) 信息傳輸?shù)接成潢P(guān)系計(jì)算子模塊123 ;映射關(guān)系計(jì)算子模塊123根據(jù)分配帶寬和分組時(shí)延 信息表122中的分配帶寬和分組時(shí)延信息，實(shí)時(shí)計(jì)算，得到"分配帶寬-分組時(shí)延分布"映 射關(guān)系，并將其傳輸?shù)讲呗再Y源管理器PM模塊11中的映射關(guān)系提取子模塊113 ;資源分 配執(zhí)行子模塊124按照從策略資源管理器PRM模塊11中資源分配結(jié)果輸出子模塊115獲 得的業(yè)務(wù)傳輸路徑端到端的各段鏈路的帶寬資源分配參數(shù)執(zhí)行帶寬資源的分配，將分配結(jié) 果傳輸給分配帶寬和分組時(shí)延信息表122，并在各段鏈路上按照分配的帶寬資源分配參數(shù) 份額處理和傳送業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包。 參照圖4，本發(fā)明支持概率性端到端時(shí)延保證的資源管理方法，包括步驟如下
步驟1，網(wǎng)絡(luò)中各路由器計(jì)算各自的"分配帶寬_分組時(shí)延分布"映射關(guān)系；
參照圖5，本步驟的具體實(shí)施如下
1. 1)路由器采集分配帶寬和分組時(shí)延信息； 對鏈路上的業(yè)務(wù)j， Bj為其分配的帶寬資源，dt， t = 1，2，…，N為其分組時(shí)延的 采樣值，定義一個(gè)二元組(B， d)，其中，B表示鏈路上該業(yè)務(wù)的分配帶寬，d表示鏈路上該業(yè) 務(wù)分組時(shí)延的采樣值，路由器對業(yè)務(wù)的分配帶寬和分組時(shí)延進(jìn)行采集； 1. 2)將采集的分配帶寬和分組時(shí)延采樣數(shù)據(jù)存入并實(shí)時(shí)更新分配帶寬和分組時(shí) 延信息表，以備對數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理； 1. 3)對分配帶寬和分組時(shí)延信息表中的數(shù)據(jù)，進(jìn)行如下處理得到不同歸一化分配 帶寬情況下對應(yīng)的分組時(shí)延概率密度函數(shù) 定義歸一化分配帶寬》=^，其中，B表示同類業(yè)務(wù)的分配帶寬(bps)， R表示業(yè)務(wù)
平均速率(bps); 在歸一化分配帶寬為&時(shí)，若{dt ;t = 1，2，…，N}為其分組時(shí)延D的觀測樣本 序列，確定樣本的取值范圍，并在該取值區(qū)間按照間距Ad對分組時(shí)延觀測樣本序列進(jìn)行 分割，統(tǒng)計(jì)落入?yún)^(qū)間(dk，dk+Ad)中的分組時(shí)延觀測樣本點(diǎn)數(shù)并記為Nk，dk表示該分割區(qū)間 的起點(diǎn)，再利用式1)得到樣本概率密度近似估計(jì)
<formula>formula see original document page 8</formula>
1)
當(dāng)Ad —0時(shí)，利用式2)得到歸一化分配帶寬為5j時(shí)的分組時(shí)延概率密度函數(shù)
<formula>formula see original document page 8</formula>
測樣本序列長度總是有限的，因此在對;
O，此時(shí)采用經(jīng)驗(yàn)公式K二 1.87(N-1)0.4
見測樣本序列的取值區(qū) 確定區(qū)間的數(shù)目； 實(shí)際應(yīng)用中由于〉 間進(jìn)行分割時(shí)不能使Ad-
對歸一化分配帶寬觀測樣本但t ;t = 1，2， ， M}中的最小樣本值5^，最大樣本 值5^，利用式3)確定其進(jìn)行分組時(shí)延概率密度估計(jì)的歸一化帶寬為
<formula>formula see original document page 9</formula>
5M時(shí)的分組時(shí)延概率密度函數(shù)
1.87(M-l)
依此，可以得到歸一化分配帶寬分別為l， 52
j = 1，2，…，M;
1.4)依據(jù)不同歸一化分配帶寬所對應(yīng)的分組時(shí)延概率密度函數(shù)，利用式4)計(jì)算 分組時(shí)延為dk時(shí)的分組時(shí)延保證概率分布值 F(《|^) = Pg(DS^ |馬)=〖'P(DI馬)必，y = l,2,.",M 4) 式中，Pg(D《dk|gj)為在歸一化分配帶寬&的情況下分組時(shí)延為dk的分組時(shí)延 保證概率分布值； 1.5)由得到的分組時(shí)延為dk的分組時(shí)延保證概率分布值，擬和得到分組時(shí)延為dk 的分組時(shí)延保證概率曲線Pg(5| dk)，依此，得到分組時(shí)延分別為4， d2*"， dN時(shí)的分組時(shí)延保 證概率曲線Pg(5ldk)，k二 1，2，…，N，該組曲線為"分配帶寬-分組時(shí)延分布"映射關(guān)系。
步驟2， PRM監(jiān)測鏈路實(shí)時(shí)負(fù)載狀態(tài)信息，偵聽業(yè)務(wù)請求信息，判斷是否偵聽到業(yè) 務(wù)請求信息。 PRM監(jiān)測鏈路實(shí)時(shí)負(fù)載狀態(tài)信息，偵聽是否有業(yè)務(wù)請求信息到達(dá)，若偵聽到業(yè)務(wù)請 求信息，則轉(zhuǎn)至步驟3進(jìn)行業(yè)務(wù)請求信息的提?。蝗粑磦陕牭綐I(yè)務(wù)請求信息，則繼續(xù)偵聽， 直到偵聽到業(yè)務(wù)請求信息。 步驟3，提取業(yè)務(wù)分組時(shí)延要求和路徑信息。 PRM偵聽到業(yè)務(wù)請求信息后，先提取出業(yè)務(wù)的分組時(shí)延要求和路徑信息，然后轉(zhuǎn)至
步驟4進(jìn)行業(yè)務(wù)傳輸路徑端到端的各段鏈路的帶寬資源分配參數(shù)的計(jì)算。 步驟4，依據(jù)從業(yè)務(wù)傳輸路徑端到端的各段鏈路上的路由器得到的"分配帶寬_分
組時(shí)延分布"映射關(guān)系，及鏈路實(shí)時(shí)負(fù)載狀態(tài)信息和業(yè)務(wù)分組時(shí)延要求，對業(yè)務(wù)傳輸路徑端
到端的各段鏈路，計(jì)算帶寬資源分配參數(shù) 從提取的分組時(shí)延要求和路徑信息中，得到進(jìn)行請求的業(yè)務(wù)的分組時(shí)延要求為 A，傳輸路徑端到端的鏈路數(shù)為L，再結(jié)合鏈路實(shí)時(shí)負(fù)載狀態(tài)信息，利用式5)計(jì)算各段鏈路 的加權(quán)因子"i， i = 1，2，…，L:
<formula>formula see original document page 9</formula>
其中，Pl， p2，…，&分別為業(yè)務(wù)傳輸路徑上的各段鏈路的鏈路負(fù)載；
再根據(jù)式7)計(jì)算分組時(shí)延保證概率由100%降低至Pg時(shí)業(yè)務(wù)傳輸路徑端到端的 各段鏈路的分組時(shí)延保證概率值Pgi， i = 1，2，…，L :
。'(i-尸s'X1-4),"力.,風(fēng)2，…,Z
得到
7)
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8) 然后比較分組時(shí)延要求A與"分配帶寬_分組時(shí)延分布"映射關(guān)系中各分組時(shí)延 保證概率曲線Pg(5ldk)，k二 1，2，…，N的dk， k = 1，2，…，N，得到minlD「dkl時(shí)的dK，根 據(jù)式9)計(jì)算得到各段鏈路的帶寬資源分配參數(shù)l，i = 1，2，…，L: 其中，Pgi厄I dK)為業(yè)務(wù)傳輸路徑上鏈路i的業(yè)務(wù)分組時(shí)延為dK時(shí)的分組時(shí)延保 證概率曲線。 步驟5，依據(jù)業(yè)務(wù)傳輸路徑端到端的各段鏈路的帶寬資源分配參數(shù)，路由器執(zhí)行 帶寬資源的分配，并在各段鏈路上按照分配的帶寬資源分配參數(shù)份額處理和傳送業(yè)務(wù)數(shù)據(jù) 包。 步驟6，依據(jù)路由器分配的帶寬資源，將業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)，路由器按步驟1更新各自 的"分配帶寬_分組時(shí)延分布"映射關(guān)系，更新之后完成對該業(yè)務(wù)的帶寬資源管理，再轉(zhuǎn)回 步驟2繼續(xù)偵聽下一個(gè)業(yè)務(wù)請求信息。 以上即為支持概率性業(yè)務(wù)端到端時(shí)延保證的資源管理系統(tǒng)及其方法，使用本發(fā)明 的資源管理系統(tǒng)及其方法，不僅考慮了鏈路實(shí)時(shí)負(fù)載狀態(tài)信息，有效地避免了網(wǎng)絡(luò)中的某 條鏈路成為網(wǎng)絡(luò)瓶頸，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡，而且通過對寬帶接入網(wǎng)中的傳輸業(yè)務(wù)提供 概率性的端到端時(shí)延保證，避免了確定性服務(wù)質(zhì)量保證的過度資源占用，顯著地提高網(wǎng)絡(luò) 帶寬資源的使用效率。
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權(quán)利要求
一種支持概率性端到端時(shí)延保證的資源管理系統(tǒng)，包括策略資源管理器PRM模塊(11)，用于偵聽并提取業(yè)務(wù)請求信息、從路由器模塊(12)中獲取實(shí)時(shí)“分配帶寬-分組時(shí)延分布”映射關(guān)系和鏈路實(shí)時(shí)負(fù)載狀態(tài)信息，計(jì)算業(yè)務(wù)傳輸路徑端到端的各段鏈路的帶寬資源分配參數(shù)，并將計(jì)算結(jié)果回復(fù)給業(yè)務(wù)請求信息以及傳遞給業(yè)務(wù)傳輸路徑上相應(yīng)的路由器模塊(12)；路由器模塊(12)，用于提取網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信息，并將運(yùn)行狀態(tài)信息中的鏈路實(shí)時(shí)負(fù)載狀態(tài)信息以及實(shí)時(shí)計(jì)算的“分配帶寬-分組時(shí)延分布”映射關(guān)系傳遞給策略資源管理器PRM模塊(11)，并按照策略資源管理器PRM模塊(11)計(jì)算得到的業(yè)務(wù)傳輸路徑端到端的各段鏈路的帶寬資源分配參數(shù)執(zhí)行帶寬資源的分配，并在各段鏈路上按照分配的帶寬資源分配參數(shù)份額處理和傳送業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的資源管理系統(tǒng)，其中策略資源管理器PRM模塊(11)包括信息提取子模塊(111)，用于從偵聽到的業(yè)務(wù)請求信息中提取業(yè)務(wù)的分組時(shí)延要求和路徑信息，將其傳輸?shù)劫Y源分配計(jì)算子模塊(112);資源分配計(jì)算子模塊(112)，用于計(jì)算業(yè)務(wù)傳輸路徑的各段鏈路上帶寬資源的分配參數(shù)，將計(jì)算結(jié)果傳輸?shù)劫Y源分配結(jié)果輸出模塊(115);映射關(guān)系提取子模塊(113)，用于提取"分配帶寬-分組時(shí)延分布"映射關(guān)系，將映射關(guān)系傳輸?shù)劫Y源分配計(jì)算子模塊(112);網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀態(tài)監(jiān)測子模塊(114)，用于監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中鏈路的實(shí)時(shí)負(fù)載狀態(tài)，將鏈路實(shí)時(shí)負(fù)載狀態(tài)信息傳輸?shù)劫Y源分配計(jì)算子模塊(112);資源分配結(jié)果輸出子模塊(115)，用于將業(yè)務(wù)傳輸路徑的各段鏈路上帶寬資源分配參數(shù)回復(fù)給業(yè)務(wù)請求信息及傳輸?shù)綐I(yè)務(wù)傳輸路徑上相應(yīng)的路由器模塊的資源分配執(zhí)行子模塊(124)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的資源管理系統(tǒng)，其中所述的提取業(yè)務(wù)請求信息，包括分組時(shí)延要求和路徑信息。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的資源管理系統(tǒng)，其中網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信息，包括分配帶寬、分組時(shí)延和鏈路實(shí)時(shí)負(fù)載狀態(tài)信息。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的資源管理系統(tǒng)，其中路由器模塊(12)包括網(wǎng)絡(luò)信息提取子模塊(121)，用于提取網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信息，包括分配帶寬、分組時(shí)延和鏈路實(shí)時(shí)負(fù)載狀態(tài)信息，并將分配帶寬和分組時(shí)延信息傳輸給分配帶寬和分組時(shí)延信息表(122)，將鏈路實(shí)時(shí)負(fù)載狀態(tài)信息傳輸?shù)讲呗再Y源管理器PRM模塊(11)中的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀態(tài)監(jiān)測子模塊(114);分配帶寬和分組時(shí)延信息表(122)，用于統(tǒng)計(jì)分配帶寬和分組時(shí)延信息，將統(tǒng)計(jì)信息傳輸?shù)接成潢P(guān)系計(jì)算子模塊(123);映射關(guān)系計(jì)算子模塊(123)，用于根據(jù)分配帶寬和分組時(shí)延信息表(122)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)計(jì)算"分配帶寬_分組時(shí)延分布"映射關(guān)系，將映射關(guān)系傳輸?shù)讲呗再Y源管理器PRM模塊的映射關(guān)系提取子模塊(113);資源分配執(zhí)行子模塊(124)，用于按照業(yè)務(wù)傳輸路徑的各段鏈路上帶寬資源的分配參數(shù)執(zhí)行帶寬資源的分配，將分配結(jié)果傳輸給分配帶寬和分組時(shí)延信息表(122)，并在各段鏈路上按照分配的帶寬資源分配參數(shù)份額處理和傳送業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包。
6. —種支持概率性端到端時(shí)延保證的資源管理方法，包括如下步驟(1) 網(wǎng)絡(luò)中各路由器計(jì)算各自的"分配帶寬-分組時(shí)延分布"映射關(guān)系；(2) PRM監(jiān)測鏈路實(shí)時(shí)負(fù)載狀態(tài)信息，偵聽業(yè)務(wù)請求信息，若偵聽到業(yè)務(wù)請求信息，則執(zhí)行步驟3;否則，繼續(xù)偵聽；(3) 從業(yè)務(wù)請求信息中提取業(yè)務(wù)分組時(shí)延要求和路徑信息；(4) 依據(jù)從業(yè)務(wù)傳輸路徑端到端的各段鏈路上的路由器得到的"分配帶寬_分組時(shí)延分布"映射關(guān)系，及鏈路實(shí)時(shí)負(fù)載狀態(tài)信息和業(yè)務(wù)分組時(shí)延要求，對業(yè)務(wù)傳輸路徑端到端的各段鏈路，按如下公式計(jì)算帶寬資源分配參數(shù)<formula>formula see original document page 3</formula>式中，dK為比較分組時(shí)延要求Dr與"分配帶寬-分組時(shí)延分布"映射關(guān)系中各分組時(shí)延保證概率曲線Pg(5ldk)，k二 1，2，…，N的dk，k二 1，2，…，N，滿足minlD「dkl時(shí)的dk ;Pgi厄I dK)為業(yè)務(wù)傳輸路徑的鏈路i上業(yè)務(wù)分組時(shí)延為dK時(shí)的分組時(shí)延保證概率函數(shù)；Pg為降低后的分組時(shí)延保證概率；Pi和Pj分別為業(yè)務(wù)傳輸路徑上的鏈路i和鏈路j的鏈路負(fù)載；L為業(yè)務(wù)傳輸路徑端到端的鏈路數(shù)；1為所求的業(yè)務(wù)傳輸路徑上鏈路i的帶寬資源分配參數(shù)；(5) 依據(jù)業(yè)務(wù)傳輸路徑端到端的各段鏈路的帶寬資源分配參數(shù)，路由器執(zhí)行帶寬資源的分配，并在各段鏈路上按照分配的帶寬資源分配參數(shù)份額處理和傳送業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包；(6) 依據(jù)路由器分配的帶寬資源，將業(yè)務(wù)接入網(wǎng)絡(luò)，路由器按步驟l更新各自的"分配帶寬_分組時(shí)延分布"映射關(guān)系，更新之后完成對該業(yè)務(wù)的帶寬資源管理，再轉(zhuǎn)回步驟2繼續(xù)偵聽下一個(gè)業(yè)務(wù)請求信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的支持概率性端到端時(shí)延保證的資源管理方法，其中步驟(1)所述的計(jì)算"分配帶寬_分組時(shí)延分布"映射關(guān)系，包括如下步驟7a)路由器采集分配帶寬和分組時(shí)延信息；7b)統(tǒng)計(jì)采集數(shù)據(jù)，并將其存入分配帶寬和分組時(shí)延信息表；7c)對分配帶寬和分組時(shí)延信息表中的數(shù)據(jù)，利用如下公式計(jì)算不同歸一化分配帶寬所對應(yīng)的分組時(shí)延概率密度函數(shù)<formula>formula see original document page 3</formula>式中，&為歸一化分配帶寬；N為分組時(shí)延觀測樣本點(diǎn)數(shù)；A d為對分組時(shí)延觀測樣本序列取值區(qū)間進(jìn)行分割的間距；Nk為落入?yún)^(qū)間(dk，dk+Ad)中的分組時(shí)延觀測樣本點(diǎn)數(shù)，dk為分割區(qū)間的起點(diǎn)；P[dk < D < dk+Ad|5j]為落入?yún)^(qū)間(dk， dk+Ad)中的分組時(shí)延數(shù)據(jù)的概率；7d)依據(jù)不同歸一化分配帶寬所對應(yīng)的分組時(shí)延概率密度函數(shù)，利用如下公式計(jì)算分組時(shí)延為dk時(shí)的分組時(shí)延保證概率分布值<formula>formula see original document page 3</formula>式中，PK(D《dklS,.)為在歸一化分配帶寬5,.的情況下分組時(shí)延為dk的分組時(shí)延保證概率分布值；7e)由得到的分組時(shí)延為dk的分組時(shí)延保證概率分布值，擬和得到分組時(shí)延為dk的分組時(shí)延保證概率曲線Pg(5| dk)，依此，得到分組時(shí)延分別為d2***， dN時(shí)的分組時(shí)延保證概率曲線Pg(Sldk)，k二 1，2，…，N，該組曲線為"分配帶寬-分組時(shí)延分布"映射關(guān)系。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種支持概率性端到端時(shí)延保證的資源管理系統(tǒng)及其方法，主要解決現(xiàn)有確定性服務(wù)質(zhì)量保證的過度資源占用的問題。其系統(tǒng)包括策略資源管理器PRM模塊(11)和路由器模塊(12)，策略資源管理器PRM模塊根據(jù)業(yè)務(wù)請求信息、“分配帶寬-分組時(shí)延分布”映射關(guān)系和鏈路實(shí)時(shí)負(fù)載狀態(tài)信息，計(jì)算業(yè)務(wù)傳輸路徑端到端的各段鏈路的帶寬資源分配參數(shù)；路由器模塊實(shí)時(shí)計(jì)算“分配帶寬-分組時(shí)延分布”映射關(guān)系，按照業(yè)務(wù)傳輸路徑端到端的各段鏈路的帶寬資源分配參數(shù)執(zhí)行帶寬資源的分配，并在各段鏈路上按照分配的帶寬資源分配參數(shù)份額處理和傳送業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包。本發(fā)明具有提高鏈路帶寬資源使用效率、能為更多用戶提供滿足其QoS的服務(wù)的優(yōu)點(diǎn)，可用于IP交換網(wǎng)。
文檔編號H04L12/56GK101753449SQ20091025441
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者劉煥峰, 史琰, 周海, 姚明旿, 李丹鳳, 邱智亮, 閆帥, 鮑民權(quán) 申請人:西安電子科技大學(xué)