到达业务处理与到达业务前处理衔接的网络业务处理方法

摘要

本发明属互联网通信技术领域。其特征为：首先用户(人)向网络发出业务申请，等待边界路由器的到达业务前处理软件做出处理；到达业务前处理软件块根据主动整形算法，为业务设定接入时刻，降低业务到达的突发度。业务被接入网络后，到达业务处理模块采用被动整形算法，对业务数据流进行处理，降低业务数据流的突发度；将处理后的业务在网络上传输。本发明比单纯使用到达业务处理方法能更好地降低网络业务的突发度，它充分利用人在业务接通或建立段，心理上和习惯上能承受的等待时间，有机地调整业务的接入时间间隔。业务到达前处理不占用网络资源，不影响业务传输的延时特性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种网络业务处理方法，尤其是一种基于到达业务处理与到达业务前处理衔接的网络业务处理处理方法，属通信技术领域。

背景技术

目前Internet的主要业务是数据业务。数据业务对网络的服务质量(Quality of Service，以下简称QoS)没有严格的要求。随着话音和实时多媒体业务的出现，用户业务对网络的QoS要求越来越高。QoS要求主要包括可用带宽、延时、丢包率等。如何为各种接入业务提供QoS保证，并保证网络有较高的利用率，一直是网络研究的关键。

由于分组网业务的到达和本身的流量都具有很高的突发性，网络的路由和接纳控制等策略还不完善，导致现有分组网中各节点状态是不平稳的随机过程，从而使网络利用率低，QoS实现困难。目前网络研究公认的结论是：到达业务的突发度越低，节点状态越平稳，网络效率越高。QoS越容易实现。因此必须在传输开始前，根据网络传输的要求，对业务流进行一定的处理，改变业务流的统计特征，如突发度，这个过程称为网络业务处理。网络业务的突发性主要由两部分组成，业务到达的突发度和业务流的突发度。

目前网络业务处理的主要方法是在业务到达网络后，采用一些整形算法降低业务数据流的突发度，如漏桶整形算法。由于这种处理方法是在业务到达网络后进行的，我们称之为到达业务处理。如果在业务到达网络前，对业务的申请和接纳过程进行处理，降低业务到达网络的突发度，则可以进一步降低网络传输的业务的突发度。我们称这种在业务到达网络前进行的处理为到达业务前处理。

到达业务前处理是指对业务的申请过程进行处理，以降低业务到达的突发度，从而降低接入网络的业务的突发度的方法。这种方法适用于在业务传输前，有一个申请过程，并对申请过程的延时不敏感的业务，如电话、视频会议等。它们的一个共同特点是业务持续时间较长，可以将业务接入过程分为业务申请过程和业务传输过程。业务申请过程由用户发起，延时由用户承受，不消耗网络资源，能容忍较大的延时和延时抖动。如'电话的拨号过程，电话、视频会议等交互式业务一般都是人工接入的，根据人在电信网中长期形成的使用习惯，这个过程往往会出现拨号、等待、占线、对方出现忙音等现象。这个过程不仅本身持续时间较长，而且用户从心理上对这个过程的延时和延时的变化也不太敏感，至少可以容忍1-2秒的延时等待。这为到达业务前处理提供了较大的时间空间。业务接入网络后，传输过程开始，用户对业务包的延时的要求就高了，象IP电话，电视会议这样的交互式业务，业务包的传输延时要求小于100ms。这类业务接入网络后，为了进行有效的传输，往往采用一些流量整形算法，如漏桶整形算法，以降低业务数据流的突发度。这属于到达业务处理的范筹。

在业务接入网络前，对业务申请过程进行处理，通过降低业务到达的突发，降低网络业务的突发度，称为到达前业务处理。这个过程是在业务接入网络前进行的，不会对业务包的传输延时产生影响。

目前，还没有人对到达业务前处理进行研究。我们分析和研究了到达业务前处理的优越性和可行性，提出了到达业务处理与到达业务前处理衔接的网络业务处理方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种到达业务处理与到达业务前处理衔接的网络业务处理方法。到达业务前处理是指在业务接入网络之前，对业务的申请过程进行处理，以降低业务到达的突发度。到达业务处理是对接入网络的业务进行处理，降低业务数据流的突发度。这两个处理过程衔接，可以比单纯使用到达业务处理，在降低网络业务突发度方面，有更好的效果。到达业务前处理有较长的可处理时间，不占用网络资源，而且不影响业务传输的延时特性。

本发明的特征在于该方法包括前后两个依次连接的阶段，到达业务前处理和到达业务处理阶段。所述各个阶段依次具有以下步骤：

A：到达业务前处理阶段：对业务间隔进行调整；

步骤A1：用户(人)通过手工或自动拨号等方式向网络发出业务申请，然后等候接入；

步骤A2：网络边界路由器按下述步骤设定该用户业务的接入时刻；

步骤A2.1 初始化，设：

用户的业务申请到达的时刻分别为0，t_a1，Λ，t_an-1，t_an，n＝1，2，3Λ，其中t_an＞t_an-1，

经过主动整形后，业务接入的时刻分别为t_a0′，t_a1′，Λ，t_an-1′，t_an′，其中t_an′＞t_an-1′，

T_a0为初始的接入时间间隔，而T_a1，Λ，T_am-1，T_am，m＝1，2，3K为依次更新的接入时间间隔，

令：初始时刻为0，n＝0，m＝0；

步骤A2.2 边界路由器收到前H个业务申请后，计算这H个业务到达间隔的平均值，作为初始的接入时间间隔，即

$>{{}_{}}_{}$>H为设定值；

步骤2.3 在t_aH⁺时刻，所述边界路由器将第一个申请的用户业务接入网络，并以T_a0为间隔，设置接入时刻，将正在等候的用户业务依次接入网络，直到下一业务申请到达，其中：

$>>>t>>a>1>>\prime sup>>=>>t>aH>+sup>>;>$>

步骤A2.4 下一业务申请到达以后，所述边界路由器按下述公式更新业务接入间隔：

T_am＝T_am-1+K(t_aH+m-t_aH+m-1-T_am-1)，其中K为设定值，在0＜K＜1间取值，即在

(t_aH+m-t_aH+m-1)＞T_am-1时，T_am＞T_am-1，

(t_aH+m-t_aH+m-1)＜T_am-1时，T_am＜T_am-1；

步骤A2.5 以新的接入间隔设置接入时刻，依次接入排队等候的用户业务；

步骤A2.6 重复步骤A2.4，A2.5，在每次业务申请到达的时刻更新接入间隔，使业务接入间隔的突发度小于申请到达间隔的突发度；

B：到达业务处理阶段：对业务数据流的流量特征进行调整；

步骤B1：在边界路由器中设定漏桶整形程序，其中b为缓冲区的大小，r为发送速率；

步骤B2：到达业务处理的接收程序等待用户业务的数据分组到达，如果发送缓冲区满，就丢弃该分组，否则将该分组存入发送缓冲区，排队等待输出；

步骤B3：到达业务处理的发送程序在发送时钟的控制下，以速率r从发送缓冲区输出数据，然后进行网络传输。

本发明提出的到达业务处理与到达业务前处理衔接的网络业务处理方法，具有如下优点：

1、采用了到达业务处理与到达业务前处理衔接的网络业务处理方法，比单纯使用到达业务处理方法能更好地降低网络业务的突发度；

2、到达业务前处理是指对业务的申请过程进行处理，通过降低业务到达的突发度，降低网络业务的突发度；

3、充分利用人在业务接通或建立阶段，心理上和习惯上能承受的等待时间，调整业务的接入时间间隔，降低业务接入的突发度。

4、到达业务前处理可以有较长的处理延时；

5、到达业务前处理不占用网络资源；

6、到达业务前处理的延时不影响业务传输的延时特性；

附图说明

图1是本发明方法的原理框图。

图2是本发明方法的程序流程图。

图3是业务到达前处理的流程图。

图4是用主动整形程序设置接入时刻的流程图。

图5是被动整形程序流程图。

具体实施方式

本发明提出的到达业务处理与到达业务前处理衔接的网络业务处理方法，可用于网络边界路由器对网络电话，网络会议等业务的接入和传输。其原理如图1所示，它由业务申请处理模块和业务传输处理模块组成。业务申请处理模块由业务申请、到达业务前处理和业务接入三个子模块组成。业务传输处理模块由到达业务处理和业务传输两个子模块组成。其中到达业务前处理模块的主要作用是调整业务接入的间隔，降低业务到达的突发度。到达业务处理模块的主要作用是调整业务数据流的流量特性，降低业务数据流的突发度。

本发明方法的原理图如图2所示。用户(人)通过业务申请模块向网络边界路由器发出申请，然后等待业务被接入网络。到达业务前处理模块首先判断是否将业务接入网络。如果不接入，将拒绝信息反馈给用户，如果接入，根据主动整形算法，为业务设置接入时刻，使业务接入的突发度有所降低。业务接入网络后，到达业务处理模块根据被动整形算法，调整业务的流量特性，使业务流的突发度有所降低。最后，将处理后的业务在网络上传输。

到达业务前处理的流程图如图3所示。首先用户(人)通过手工或自动拨号方式，向网络发出业务申请，然后排队等候业务接入。网络边界路由器依据一定的算法，为业务设定接入时刻。当接入时刻到达时，便接入一个业务。并确定下一业务的接入时刻。在接入时刻的控制下，用户业务按排队顺序依次接入网络。其中，用主动整形程序设置接入时刻的流程图如图4所示。

在最先开始时，将申请个数设置为0，初始时刻也设置为0。此后每收到一个用户业务申请，申请个数计数器加1。当申请个数等于H时(H可根据实际情况预先设置)，接入第一个业务并根据前H个业务的到达时间间隔计算接入间隔的初始值。根据这一值设定下一接入时刻。不断检测有无新业务申请到达，如果没有新的业务申请到达，就根据这一间隔不断设置接入时刻。如果有新业务申请到达，就采用一定的算法，更新接入间隔，并在上一接入时刻结束后，以新的接入间隔设置下一接入时刻。如此循环往复。

接入间隔的初始值的计算和更新可采用如下算法：

设业务申请到达的时刻为0，t_a1，Λ，t_an-1，t_an，n＝1，2，3Λ，t_an＞t_an-1，经过主动整形后，业务接入的时刻为t_a0′，t_a1′，Λ，t_an-1′，t_an′，t_an′＞t_an-1′，T_a0为初始的接入时间间隔。T_a1，Λ，T_am-1，T_am，m＝1，2，3K依次更新的接入时间时隔。以前H个业务的平均到达间隔，作为初始的接入时间间隔，即

$>{{}_{}}_{}$>

在t_aH⁺时刻开始，将第一个申请的业务接入网络。同时，以T_a0为间隔，设定下一接入时刻。因此，第一个业务的接入时刻等于第H个业务的到达时刻，即：

$>>>t>>a>1>>\prime sup>>=>{}_{}$>

在第H+1个业务申请到达以前，即t_aH+1时刻以前，以T_a0为间隔设置接入时刻。

第H+1个业务申请到达以后，按下述公式计算新的业务接入间隔：

T_a1＝T_a0+K(t_aH+1-t_aH-T_a0)，其中0＜K＜1。

从t_aH+1⁺以后，以T_a1为间隔接入业务，直到下一个申请，t_aH+2到达。

如此继续，当t_aH+m到达后，新的业务接入间隔为：

T_am＝T_am-1+K(t_aH+m-t_aH+m-1-T_am-1)

从t_aH+m到达以后，即t_aH+m⁺以后，以T_am为间隔设置接入时刻，直到下一业务申请到达。

图2中被动整形程序流程图如图5所示。到达业务处理模块等待用户业务的数据分组到达。如果发送缓冲区满，就丢弃该分组。否则将该分组存入发送缓冲区，排队待输出。到达业务处理模块在发送时钟的控制下，以速率r从发送缓冲区输出数据，然后进行网络传输。其中发送缓冲区的大小为b。b的值可根据网络对业务数据流的突发度的要求进行设置。