[发明专利]一种用于6LoWPAN与Internet互联网关的数据包混合调度策略

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种6LoWPAN与Internet互联网关中数据包调度的方法，包括分类标记、流量监管、队列调度、流量整形模块，让网络中的带宽资源得到合理公平的分配。

背景技术

无线传感器网络是一种多跳、自组织的分布式传感网络，随着无线网络的发展，其在人们的生产生活中扮演着越来越重的角色。但是传统的“尽力而为”的服务俨然不能满足用户的应用需求，特别是无线传感器网络往往是部署在环境恶劣的条件中，因此如何保证用户的服务质量已然是一个值得深研的重要的技术问题。服务质量(Quality of Service，QoS)正是这样一种保障网络服务稳定性和可靠性的机制。

QoS是指在网络带宽一定的前提下，网络管理者可以通过一定的技术策略和机制保证不同用户的服务需求。主要分为综合服务模型(Integrated ServiceIntServ)和区分服务模型(Differentiated Services DiffServ)。当网络带宽一定时，有些数据流可能占据很大的带宽，而有些数据流始终得不到带宽，这就给用户的网络服务造成了一定的影响，因此，就需要根据用户的不同需求对网络带宽进行合理的分配，达到网络资源的优化配置。

利用数据包混合调度策略可以让网络发生拥塞时对数据包进行合理的处理，实现的方法有很多，队列调度就是其中一种，队列调度是利用相应的算法使流入的数据包按照规则高效有序的流出。

数据包调度是数据包从N个队列中选择下一个要传输的分组，从而保证合理的带宽分布，队列调度主要是解决报文在网络传输过程中因阻塞而导致的传输延迟、抖动和丢包等现象。

在数据包调度中，公平性是其中很重要的一个性能参数，公平性是指每个数据包都有机会得到服务，而不是高优先级的数据包始终服务，而低优先级 的数据包始终得不到服务。

发明内容

本发明是基于数据包在6LoWPAN与Internet互联网关的混合调度策略而提出的，涉及分类标记、流量监管、队列调度、流量整形模块，以保证数据包经过网关时能得到带宽资源的有效分配。

本发明涉及的网关包括ARM920T核心处理器、3.3V外部I/O工作电压的电源管理模块、随机存储器单元、FLASH存储器单元、以太网口以及以太网控制单元。

所述的网关中运行的Linux系统，包含bootloader引导程序、文件系统以及Linux内核。

所述的网关中包含两套协议栈，一个是6LoWPAN边缘路由协议栈，包括物理层、介质访问控制层、适配层、网络层和应用层，另一个是TCP/IP协议栈，包括物理层、链路层、网络层、传输层和应用层，所涉及的调度方法在网络层中实现。

实现的调度方法在Linux内核中，采用Netfilter架构进行实现，在Linux内核的Netfiler上进行调度处理钩子的注册与挂载，该模块程序在宿主机中通过交叉编译生成一个*.ko的内核模块。

整个调度策略包括分类标记、流量监管、队列调度、流量整形模块。

分类标记根据接收到的数据包类型进行分类并打上标记，对于不同的数据包，在队列调度时会得到不同的服务。

流量监管和流量整形分别控制数据包的流入和流出，采用令牌桶的实现方法，在Linux中实现流量的控制需要利用到TC(流量控制)，TC主要包括队列规则、过滤器、类。

队列调度采用权值动态更改和比例公平相结合的思想，权值动态更改通过设置阈值以及根据网络实时情况改变权值，比例公平采用比值的方式实现队列时延和丢失率的保证。

队列调度中数据流的突发性的判断通过设置计数器以及时间周期来进行操作，避免需要及时发送出去的数据包一直在队列中等待。

涉及的调度方法利用NS2仿真模拟器进行仿真，NS2是一个有C++和OTcl语言编写的、面向对象的、事件驱动的网络模拟器，可以实现数据包队 列调度的仿真。

本发明的优点为：(1)采用权值更改和比例公平，能根据网络情况调整带宽资源的分配，达到很好的公平性，能对不同类型的数据包实现调度，能保证数据包的时延和丢失率；(2)对突发数据流的判断，让实时性高的数据包优先进行处理发送；(3)所涉及的调度方法在6LoWPAN与Internet互联网关的Linux内核中进行实现，具有很好的可扩展性。

附图说明

图1网关硬件结构图

图2网关中数据流及数据包调度模块

图3 Linux内核中数据包调度处理流程图

图4数据包调度实现方法流程图