[发明专利]一种区分服务体系结构网络的带宽分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机网络管理技术，特别涉及一种区分服务体系结构网络的带宽分配方法。

背景技术

随着互联网规模的扩大和承载业务种类的增多，特别是具有实时服务质量要求的新兴业务(如VoIP、视频会议、视频直播等)的不断涌现，要求通信网络提供高效端到端QoS(Quality of Services，服务质量)支持的呼声也逐渐增高。为了满足业务发展需求，保障业务的QoS，IETF(Internet Engineering Task Force，因特网工程任务组)在现有的IP网络之上提出了IntServ(Integrated Services，综合服务体系结构)和DiffServ(Differentiated Services，区分服务体系结构)两种保证QoS的网络技术。

IntServ中采用RSVP(Resource Reservation，资源预留)的方式来保证业务的QoS的同时，其可扩展性受到了严重的限制。DiffServ则因其良好的可扩展性得到了广泛的关注。在DiffServ网络中，路由器可以分为两类：边缘路由器和核心路由器。边缘路由器负责根据不同的服务等级为所有到达的数据包打标签，即对IP包头的ToS(Type of Service，服务类型)字段中的6个比特位进行标记，通过不同的标记值将所有到来的网络流量分为三个聚集类，即为EF(Expe dited Forwarding，加速转发)、AF(Assured Forwarding，确保转发)和BE(Best Effort，尽力而为)。其中AF中包括AF₁-AF₄四个子类。核心路由器负责对流量负载以聚集类中聚集流的形式进行调度。

从而，聚集类中的流量负载是随时间动态变化的。传统的调度算法(如WFQ)总是以一种固定不变的方式进行带宽分配，无论聚集类中的流量负载如何变化，每个聚集类分得的带宽总是固定不变的。在这种情况下，必然会导致一些如下例中不公平的现象发生。

例如，如图1中所示，为瓶颈链路，其链路带宽为3Mps，从节点A到节点C的流为AF₁，从节点B到节点D的流为AF₂，AF₁和AF₂中各有两条流，流的到达速率分别为2Mbps和1Mbps，那么AF₁和AF₂中的流量负载分别为4Mbps和2Mbps。假设AF₁比AF₂的优先级高，也就是说AF₁中的流应该得到比AF₂中的流等级高的服务。为了保证这一点，在分配带宽时可以将AF₁和AF₂的权重分别设为1.5和1.0。AF₁和AF₂分得的带宽分别为1.8Mbps和1.2Mbps。经过时间间隔t，二者在队列中等待的包的总大小，也就是队列长度，将分别增加2.2Mbps*t和0.8Mbps*t。如果每个聚集类的缓存大小相同，AF₁的缓存会更早用尽，也就是说，AF₁中会更早发生丢包，AF₁中的流也就不可能得到比AF₂更好的服务。这就造成了带宽分配的不公平性。

因此，如何动态的分配带宽，改变这种不公平的状况，能够对各项业务提供相对公平的服务，是一个非常值得研究的问题。

在现有技术中，动态带宽分配的方法主要包含两类：一种是基于流量特征的带宽分配方法，另一种是基于效用函数的带宽分配方法。

基于流量特征的带宽分配方法中是指，在进行带宽分配中主要考虑一些流量自身的特征，如聚集类中流的数量，目标速率，包的大小等。还有通过测量所有连接中所有数据包的到达速率估计每个聚集类中流的数量，从而根据估计得到的聚集类中流的数量进行动态带宽分配。除了流的数量，数据包的大小和目标速率也是考虑的重要因素。当网络拥塞时，根据聚集类中目标速率之和进行动态带宽分配；当网络状况良好、有剩余带宽时，则将一部分带宽根据目标速率进行分配，余下的部分根据流的数量来分配。