[发明专利]一种承载状态感知的路由器及其业务流带宽分配方法

说明书

技术领域

本发明计算机管理，具体涉及一种承载状态感知的路由器及其业务流带宽分配方法。

背景技术

网络管理的一个重要内容就是网络带宽的分配。网络带宽的分配是指在网络交换节点上，对不同业务或数据流量依据一定的规则或服务等级协定SLA(ServiceLevel Agreement)对其所占用的带宽资源进行控制。目前Internet网络上带宽分配的方法大体可以分为两种：静态分配方法和动态分配方法。

静态带宽分配方法通常为每种业务流保留足够的带宽来为其QoS提供保障，这种方式常常应用在呼叫接入控制系统(Call Admission Control)和资源预留系统(Resource Reservation)中，典型的例子为基于资源预留协议RSVP(ReSourcereser Vation Protocol)的系统。RSVP是IETF提出用于建立Internet上资源预留的网络控制信令协议，用于在流(Flow)所经过的传输路径上为该流进行资源预留(一般为路由器)，从而满足其业务QoS需求。以带宽分配为例，资源预留的过程从源端发送Path消息开始，沿途所经过的每一个路由器(节点)为其建立带宽预留状态，直到达到目的端，目的端则会回复Resv消息。Resv消息送达源节点时，则认为整条路径上的带宽资源预留成功，而预留的带宽资源则采取独占的方式，仅供此条业务流占用，之后就可以进行数据的传输。

呼叫接入控制在每个接入点，对呼叫进行判断，若资源不满足时，则拒绝呼叫接入，从而保证已经接入业务的服务质量。在Internet带宽分配情况下，路由器可以对接入的业务流需求进行判断，当剩余带宽不足以满足业务流需求时，则拒绝对该业务流进行转发操作，从而避免了新的业务流接入而影响到已接入业务的QoS(Quality of Service)。

动态带宽分配方法能够依据网络状态和业务需求的动态变化来实时调节业务的使用带宽，从而实现带宽资源的高效利用。目前来说，动态带宽分配的方法主要有：

Ji-Hoon Lee等人提出依据网络负载状况的变化，动态调整已接入业务带宽和请求接入业务的带宽分配。该方案将已接入业务带宽进行压缩，在尽量减小服务带宽低于平均水平的接入数量的基础上，利用得到的带宽服务新业务接入请求，从而最小化接入拒绝率。

Felipe A.Cruz-Pérez等人提出了两种接入和带宽动态分配策略：FRAQoS(Flexible Resource Allocation with Differentiated Priorities and QoS)、FRASPL(Flexible Resource Allocation with Prioritized Levels)。这两种策略对具有不同QoS需求的多业务进行优先级划分，并依据优先级进行接入带宽的分配。FRAQoS对于不同业务的QoS具有不同的优先级，而同类业务的QoS优先级相同。当网络需求调整时，调整目标首先从低优先级业务开始，并在低优先级QoS业务都调整完之后，如需求仍不满足，才会调整高优先级业务，调整的方式采用带宽压缩。反过来，当资源释放时，首先从业务QoS等级最高开始恢复。因此，当有新业务接入时，这两种策略都进行资源的重新分配。为了避免新业务加入时对高优先级业务带来影响，在FRAQoS的基础上，FRASPL策略引入了拒绝机制，当服务能力达到时，拒绝低优先级业务发起的请求，从而在接入容量和业务QoS之间实现了平衡。

Dean Slonowsky等人提出了依据网络实时状态(假设每个连接具有一个缓冲区，以缓冲区占用率标识)动态分配带宽的方案。在总带宽集合以及连接数不变的情况下，利用每个连接的缓冲区占用率大小进行带宽的分配。该方案针对有限集合，并没有考虑新业务接入时的带宽分配，也缺乏对每条业务流QoS需求的考虑。

P.Siripongwutikorn等人提出了一种基于模糊逻辑的带宽控制，该控制系统以控制缓冲区队列长度的方式来达到减小丢包率的目的。由于该机制的出发点是以满足QoS最小需求作为目标，从而能够保证网络资源得到最大化使用。但是，该方案考虑的是聚合流管理，缺乏对不同业务流QoS特殊参数的考虑。

静态带宽分配方案首先计算系统的剩余可用带宽，若剩余可用带宽满足新业务需求，则允许新业务接入；否则，拒绝新业务接入。静态分配算法简单，运行高效，仅仅需要掌握当前剩余可用带宽值即可。但是，由于现有的网络数据流量具有随机性和突发性等特征，这种方案不能依据业务的动态变化来调整已分配的带宽资源，缺乏适应性和伸缩性，且资源利用率不高，服务能力往往受限。