确定流量分配策略的方法、接入网设备和路由设备

摘要

本发明实施例涉及一种确定流量分配策略的方法、接入网设备和路由设备。其中一种确定流量分配策略的方法包括：接收路由器发送的表示用户服务质量的服务质量指标；根据服务质量指标，获取接入网和其他接入网的网络成本函数，根据接入网和其他接入网的网络成本函数以及用户对接入网和其他接入网的流量需求，确定接入网的收益函数，根据接入网的收益函数，确定接入网的最优定价，根据接入网的最优定价，确定其他接入网的最优定价，根据接入网和其他接入网的最优定价，确定接入网的流量分配策略；将接入网的流量分配策略发送给路由器。本发明实施例可以利用价格策略确定流量分配策略，进而在多种接入网向用户提供服务的情况下，有效利用网络资源。

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其涉及一种确定流量分配策略的方法、接入网设备和路由设备。

背景技术

未来无线通信网络的发展趋势之一是将多种不同无线接入技术融合在一起，例如：第三代移动通信技术、Wimax接入技术、WAN技术、WLAN技术等。多种不同无线接入技术的融合带来多方面的益处，例如：提高无线资源利用率、提高网络容量、为用户提供更好的服务质量、降低网络基础建设费用等，由多种不同无线接入技术的融合所带来的益处统称为多主接入增益。在多种不同无线接入技术融合的情况下，网络中不同业务流对网络资源的占用不同，会导致少数业务流耗用大部分网络资源的情况，严重影响网络资源的利用率，造成较高的阻塞率、丢包率等问题，直接影响用户对网络服务质量的感知。因此，制定合理的流量控制策略以最大限度的利用网络资源尤其重要。

现有技术中采用基于业务和逗留时间的动态流量均衡算法，使得多种不同接入网向更多的移动用户提供服务。但是，这种技术没有考虑用户服务质量对用户选择接入网的影响，也没有考虑网络价格对网络资源分配的影响，不利于有效利用网络资源。

发明内容

本发明实施例提供了一种确定流量分配策略的方法、接入网设备和路由设备，用以在多种接入网向用户提供服务的情况下，根据用户服务质量和价格确定流量分配策略，当按照该流量分配策略分配网络资源时，可以有效利用网络资源。

本发明实施例提供了一种确定流量分配策略的方法，包括：

接收路由器发送的表示用户服务质量的服务质量指标；

根据所述服务质量指标，获取接入网和其他接入网的网络成本函数，根据所述接入网和其他接入网的网络成本函数以及用户对所述接入网和用户对所述其他接入网的流量需求，确定所述接入网的收益函数，根据所述接入网的收益函数，确定所述接入网的最优定价，根据所述接入网的最优定价，确定所述其他接入网的最优定价，根据所述接入网和其他接入网的最优定价，确定所述接入网的流量分配策略；

将所述接入网的流量分配策略发送给所述路由器。

本发明实施例提供了一种确定流量分配策略的方法，包括：

获取表示用户服务质量的服务质量指标；

将所述服务质量指标发送给接入网；

接收所述接入网发送的流量分配策略，所述流量分配策略由所述接入网根据所述服务质量指标获取。

本发明实施例提供了一种接入网设备，包括：

第一接收模块，用于接收路由器发送的表示用户服务质量的服务质量指标；

流量分配策略确定模块，用于根据所述服务质量指标，获取接入网和其他接入网的网络成本函数，根据所述接入网和其他接入网的网络成本函数以及用户对所述接入网和用户对所述其他接入网的流量需求，确定所述接入网的收益函数，根据所述接入网的收益函数，确定所述接入网的最优定价，根据所述接入网的最优定价，确定所述其他接入网的最优定价，根据所述接入网和其他接入网的最优定价，确定所述接入网的流量分配策略；

第一发送模块，用于将所述接入网的流量分配策略发送给所述路由器。

本发明实施例提供了一种路由设备，包括：

获取模块，用于获取表示用户服务质量的服务质量指标；

第二发送模块，用于将所述服务质量指标发送接入网；

第二接收模块，用于接收所述接入网发送的流量分配策略，所述流量分配策略由所述接入网根据所述服务质量指标获取。

本发明实施例提供了一种通信系统，包括接入网设备和路由设备；

所述接入网设备用于接收所述路由设备发送的表示用户服务质量的服务质量指标，根据所述服务质量指标，获取所述接入网设备和其他接入网设备的网络成本函数，根据所述接入网设备和其他接入网设备的网络成本函数以及用户对所述接入网设备和用户对其他接入网设备的流量需求，确定所述接入网设备的收益函数，根据所述接入网设备的收益函数，确定所述接入网设备的最优定价，根据所述接入网设备的接入最优定价，确定所述其他接入网的最优定价，根据所述接入网和所述其他接入网的最优定价，确定所述接入网设备的流量分配策略，将所述接入网设备的流量分配策略发送给所述路由设备；

所述路由设备用于获取所述服务质量指标，将所述服务质量指标发送给所述接入网设备，接收所述接入网设备发送的流量分配策略。

在本发明实施例中，接入网通过调整价格以及考虑不同用户质量感知情况下的成本开销，最大化自身收益，确定流量分配策略，从而达到价格控制流量，实现在多种接入网向用户提供服务的情况下，利用价格策略实现了网络的收益最大化，从而有效利用网络资源。

附图说明

图1为本发明确定流量分配策略的方法第一实施例的流程示意图；

图2为本发明确定流量分配策略的方法第二实施例中一应用场景的网络结构示意图；

图3为本发明确定流量分配策略的方法第二实施例的流程示意图；

图4为本发明确定流量分配策略的方法第三实施例的流程示意图；

图5为本发明确定流量分配策略的方法第四实施例的流程示意图；

图6为本发明接入网设备第一实施例的结构示意图；

图7为本发明接入网设备第二实施例的结构示意图；

图8为本发明路由设备第一实施例的结构示意图；

图9为本发明通信系统实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

确定流量分配策略的方法第一实施例

如图1所示，为本发明确定流量分配策略的方法第一实施例的流程示意图，可以包括如下步骤：

步骤11、接入网接收路由器发送的表示用户服务质量的服务质量(Quality of Service，以下简称：QoS)指标；

QoS指标是指用户的业务在网络传输过程中显现的各种性能，可以用如下性能参数对其进行描述：到达速率或流量(rate or traffic)、吞吐量(throughput)、丢包率(loss)、时延(delay)、时延抖动(delay jitter)、连接的可用性(availability of the connection)、安全性(security)、可靠性(reliability)等等，上述性能参数共同构成QoS指标。用户根据不同业务对上述性能的敏感度不同，确定一个加权性能指标值，该指标反映了用户对网络所提供的通信服务的满意程度。

步骤12、接入网根据该QoS指标，获取接入网和其他接入网的网络成本函数，根据接入网和其他接入网的网络成本函数以及用户对接入网和用户对其他接入网的流量需求，确定接入网的收益函数，根据接入网的收益函数，确定接入网的最优定价，根据接入网的最优定价，确定其他接入网的最优定价，根据接入网和其他接入网的最优定价，确定接入网的流量分配策略；

步骤13、接入网将流量分配策略发送给路由器。

在本实施例中，接入网通过调整价格以及考虑不同用户质量感知情况下的成本开销，最大化自身收益，确定流量分配策略，从而达到价格控制流量，实现在多种接入网向用户提供服务的情况下，利用价格策略实现了网络的收益最大化，从而有效利用网络资源。

确定流量分配策略的方法第二实施例

如图2所示，为本发明确定流量分配策略的方法第二实施例中一应用场景的网络结构示意图，其中，实线箭头表示控制信令，虚线箭头表示接入链路。通用链路层(General Link Layer，以下简称：GLL)可以看作是在原有协议层上增加的一个通信层，用于为不同的无线接入网提供统一的链路层数据处理，从而为用户提供更好的服务质量，并为在网络间提高资源的有效利用提供基础。GLL可以与媒体接入控制(Media Access Control，以下简称：MAC)层进行不同程度的耦合，耦合程度越高，系统的复杂度越高，但能带来更高的多主接入增益。不同的无线接入网基于不同的业务模型设计空中接口，所以各无线接入网的物理层(PHY)调制解调技术和MAC的接入技术完全不同。融合网络的接入网必须支持不同无线接入网的空中接口标准，并考虑无线接入网间的协议及信令转换等问题。多种无线接入技术的链路层功能具有许多相同之处，只是具体需求不同，因此，GLL提供了一个包括配置各种功能所需参数的工具箱(Toolbox)，可以根据具体需要独立地配置各种功能，在GLL层中定义这类链路层功能为通用功能。GLL需要与高层和底层进行数据交互，同时通过控制和配置接口完成对链路层功能的重新配置，而这些接口对于不同无线接入网是统一的，这种方式能够提高异构网络的协同工作效率：使用统一的高层接口，使得多种无线接入技术可以使用相同的QoS协商机制并采用共同的处理方法；使用统一的物理层接口，便于获得底层的接入能力并进行统一管理。

由于各无线接入网的移动性管理和流量管理机制完全不同，这就需要有一个协调机制完成无线接入网间流量资源的有效利用。图2中的异构网络融合实现的流量管理功能实体被定义为多无线系统协同流量管理(Multi-RadioTraffic Management，以下简称：MRTM)。MRTM是实现异构融合的关键功能实体。它监控用户终端数据流和整个网络的流量，并且在多个网络与用户终端连接中进行流量的调度和分配以及业务的QoS控制等。通过获取用户终端业务的需求参数，同时结合目前网络的资源适用状况、运营商运营策略和配置等，完成用户终端的接入和业务的传输承载。图2中MRTM实体具体包括：MRTM用户服务功能(MRTM User Service Function，简称：MRTF-USF)，提供用户感知功能，监视接入数据流的质量获取QoS指标；MRTM接入网功能(MRTM Access Network Function，简称：MRTM-ANF)，提供无线接入网控制功能，监视无线接入网的相关参数。

如图3所示，为本发明确定流量分配策略的方法第二实施例的流程示意图，在图1所示流程示意图的基础上，步骤12具体可以包括如下步骤：

步骤121、接入网根据QoS指标获取网络成本函数。

当网络因素确定时，按照如下公式获取网络成本函数C：

C＝c×b；

当存在不确定因素时，即当服务质量好时(QoS指标大于设定阈值)，按照如下公式获取网络成本函数C：

C＝c_H×b；

若所述服务质量指标小于或等于设定阈值，按照如下公式获取网络成本函数C：

C＝c_L×b；

其中，c、c_H和c_L为接入网i每单位传输流量的成本支出，b为接入网流量。

步骤122、接入网确定流量分配策略的三要素(参与流量分配的接入网、收益和策略)。

假设有n(n≥2)个接入网，其中一个接入网i(i∈(1，n))的收益为U_i(b_i)＝(p_i-C(b_i))×b_i，其中，C(b_i)为步骤121中所确定的网络成本函数，p_i为接入网i的定价，p_j为其他接入网j的定价，b_i＝{b_i，b_j}为用户对接入网i和其他接入网j(除接入网i的其他接入网)的流量需求，其是一个向量，包括两个元素b_i和b_j，分别按照如下公式获取：

b_i(p_i，p_j)＝x-p_i+yp_j    (1)

b_j(p_i，p_j)＝x-p_j+yp_i    (2)

其中，x和y为预设的价格影响参数。

因此，接入网i的收益函数U_i(p_i，p_j)可表示为如下式：

U_i(p_i，p_j)＝(x-p_i+yp_j)(p_i-c)    (3)

其他接入网j在不同成本下的收益函数分别为：

U_jH(p_i，p_j)＝(x-p_j+yp_i)(p_j-c_H)    (4)

U_jL(p_i，p_j)＝(x-p_j+yp_i)(p_j-c_L)    (5)

步骤123，求解接入网最大收益，确定接入网在该最大收益下的最优定价，根据接入网的最优定价，确定其他接入网的最优定价。

将收益函数U_jH(p_i，p_j)和U_jL(p_i，p_j)对p_j求导，令边缘效用函数为零，得到其他接入网j在不同成本下的最佳响应函数：

通过对式(6)、(7)的求解可以得到最大收益下的其他接入网j在不同成本下的流量定价p_j(c_L)和p_j(c_H)：

$p_j\left(c_H\right)=\frac{1}{2}(x+c_H+{\mathrm{yp}}_i)---\left(8\right)$

$p_j\left(c_L\right)=\frac{1}{2}(x+c_L+{\mathrm{yp}}_i)---\left(9\right)$

其中，式(6)、(7)中的p_i是接入网i的一个相对价格参数，而不是网络的真实价格。

考虑到其他接入网j成本函数的不确定性，加入概率因子θ，假设其他接入网j采用高成本C_H的概率为θ，而采用低成本C_L的概率就为1-θ。由此可以得到接入网i的收益函数，如下式所示：

E(U_i(p_i，p_j))＝θ×[x-p_i+yp_j(c_H)](p_i-c)+(1-θ)×[x-p_i+yp_j(c_L)](p_i-c)    (10)

同理，对收益函数E(U_i(p_i，p_j))求p_i的导数，得到边缘效用函数令边缘效用函数为零，即可以得到最大收益下的接入网i的最优定价

$p_i^{*}=\frac{1}{2-y^2}[x+c+\frac{1}{2}y(x-\mathrm{cy}+{\mathrm{\theta c}}_H+c_L-{\mathrm{\theta c}}_L)]---\left(11\right)$

将接入网i的最优定价代入接入网j的定价(8)式和(9)式中，即可得到其他接入网j的最优定价和从而依此获取最优定价下的流量分配策略。

步骤124，根据接入网和其他接入网的最优定价，确定接入网的流量分配策略。

按照如下公式获取流量分配策略：其中向量的元素为其他接入网j的最优定价，即

在本实施例中，接入网i根据路由器发送的QoS指标，选择网络成本函数，当QoS指标高于设定阈值时，选择高成本的成本函数，当QoS指标等于或低于设定阈值时，选择低成本下的成本函数，并考虑由服务质量引起的成本不同而引入概率因子θ，构造收益函数，获取在收益函数最大时的流量分配策略，实现在多种接入网向用户提供服务的情况下，利用价格策略实现了网络的收益最大化，从而有效利用网络资源。

确定流量分配策略的方法第三实施例

如图4所示，为本发明确定流量分配策略的方法第三实施例的流程示意图，可以包括如下步骤：

步骤31、路由器获取表示用户服务质量的QoS指标；

步骤32、路由器将QoS指标发送给接入网；

步骤33、路由器接收接入网发送的流量分配策略，该流量分配策略由接入网根据QoS指标获取。

在本实施例中，路由器获取表示用户服务质量的QoS指标，将QoS指标发送给接入网，接收接入网发送的流量分配策略，实现在多种接入网向用户提供服务的情况下，利用价格策略实现了网络的收益最大化，从而有效利用网络资源。

如图5所示，为本发明确定流量分配策略的方法第四实施例的流程示意图，可以包括如下步骤：

步骤41、用户设备向路由器发送流量请求消息；

步骤42、路由器获取表示用户服务质量的QoS指标；

步骤43、路由器将QoS指标发送给接入网；

步骤44、接入网根据QoS指标选择成本函数；

步骤45、接入网根据成本函数的不确定性，确定概率因子θ；

步骤46、接入网根据成本函数和概率因子获取收益函数最大时的流量分配策略；

步骤47、接入网将流量分配策略发送给路由器；

步骤48、路由器根据流量分配策略，向接入网传输数据。

在本实施例中，接入网通过调整价格以及考虑不同用户质量感知情况下的成本开销，最大化自身收益，用户依据价格调整自身的需求，从而达到价格控制流量，实现在多种接入网向用户提供服务的情况下，利用价格策略实现了网络的收益最大化，从而有效利用网络资源。

需要说明的是，上述各个实施例可以用于无线接入网技术和有线网络技术，其中的路由器可以包括有线路由器和无线路由器，其中的接入网可以包括无线接入网和有线网。

接入网设备第一实施例

如图6所示，为本发明接入网设备第一实施例的结构示意图，可以包括第一接收模块51、流量分配策略确定模块52和第一发送模块53。

其中，第一接收模块51用于接收路由器发送的表示用户服务质量的QoS指标。流量分配策略确定模块52用于根据QoS指标，获取接入网和其他接入网的网络成本函数，根据接入网和其他接入网的网络成本函数以及用户对接入网和用户对其他接入网的流量需求，确定接入网的收益函数，根据接入网的收益函数，确定接入网的最优定价，根据接入网的最优定价，确定其他接入网的最优定价，根据接入网和其他接入网的最优定价，确定接入网的流量分配策略。第一发送模块53用于将接入网的流量分配策略发送给路由器。

在本实施例中，流量分配策略确定模块52通过调整价格以及考虑不同用户质量感知情况下的成本开销，最大化自身收益，确定流量分配策略，从而达到价格控制流量，实现在多种接入网向用户提供服务的情况下，利用价格策略实现了网络的收益最大化，从而有效利用网络资源。

接入网设备第二实施例

如图7所示，为本发明接入网设备第二实施例的结构示意图，在图5所示结构示意图的基础上，流量分配策略确定模块52可以包括网络成本函数获取单元521、流量需求获取单元522、收益函数获取单元523、最优定价确定单元524和流量分配策略确定单元525。

其中网络成本函数获取单元521用于按照如下公式获取接入网的网络成本函数C_i：

C_i＝c×b_i；

网络成本函数获取单元521还用于当QoS指标大于设定阈值时，按照如下公式获取其他接入网的网络成本函数C_j：

C_j＝c_H×b_j；

网络成本函数获取单元521还用于当QoS指标小于或等于设定阈值时，按照如下公式获取其他接入网的网络成本函数C_j：

C_j＝c_L×b_j；

其中，c为接入网每单位流量的成本支出，b_i为用户对接入网的流量需求，c_H和c_L为所他接入网每单位流量的成本支出，b_j为用户对其他接入网的流量需求。

流量需求获取单元522用于按照如下公式获取用户对接入网的流量需求b_i：

b_i＝x-p_i+y×p_j；

流量需求获取单元522还用于按照如下公式获取用户对其他接入网的流量需求b_j：

b_j＝x-p_j+y×p_i；

其中，x和y表示预设的价格影响参数，p_i为接入网的定价，p_i为其他接入网的定价。

收益函数获取单元523用于按照如下公式获取接入网的收益函数U_i：

U_i＝θ×[x-p_i+y×p_j(c_H)]×(p_i-c)+(1-θ)×[x-p_i+y×p_j(c_L)]×(p_i-c)；

$p_j\left(c_H\right)=\frac{1}{2}(x+c_H+y\times p_i);$

$p_j\left(c_L\right)=\frac{1}{2}(x+c_L+y\times p_i);$

其中，θ表示其他接入网采用c_H的概率。

最优定价确定单元524用于按照如下公式确定接入网收益函数最大时接入网的最优定价p_i^*：

${p_i}^{*}=\frac{1}{2-y^2}[x+c+\frac{1}{2}y(x-\mathrm{cy}+{\mathrm{\theta c}}_H+c_L-{\mathrm{\theta c}}_L)];$

最优定价确定单元524还用于按照如下公式确定其他接入网的最优定价：

p_j(c_L)^*和p_j(c_H)^*：

${p_j}^{*}\left(c_H\right)=\frac{1}{2}(x+c_H+y\times {p_i}^{*});$

${p_j}^{*}\left(c_L\right)=\frac{1}{2}(x+c_L+y\times {p_i}^{*});$

流量分配策略确定单元525用于按照如下公式确定接入网的流量分配策略b_i^*：

b_i^*＝x-p_i^*+y×p_j^*；

p_j^*＝{p_j(c_H)^*，p_j(c_L)^*}；

其中，p_i^*为接入网的最优定价，p_j(c_L)^*和p_j(c_H)^*为其他接入网采用的最优定价。

在本实施例中，网络成本函数获取单元521根据路由器发送的QoS指标，选择网络成本函数，当QoS指标高于设定阈值时，选择高成本的成本函数，当QoS指标等于或低于设定阈值时，选择低成本下的成本函数，收益函数获取单元523考虑由服务质量引起的成本不同而引入概率因子θ，构造收益函数，流量分配策略确定单元525获取在收益函数最大时的流量分配策略，从而实现在多种接入网向用户提供服务的情况下，利用价格策略实现了网络的收益最大化，从而有效利用网络资源。

路由设备第一实施例

如图8所示，为本发明路由设备第一实施例的结构示意图，可以包括获取模块71、第二发送模块72和第二接收模块73。

其中，获取模块71用于获取表示用户服务质量的QoS指标。第二发送模块72用于将QoS指标发送给接入网。第二接收模块73用于接收接入网发送的流量分配策略，该流量分配策略由接入网根据QoS指标获取。

在本实施例中，获取模块71获取表示用户服务质量的QoS指标，第二发送模块72将QoS指标发送给接入网，第二接收模块73接收接入网发送的流量分配策略，实现在多种接入网向用户提供服务的情况下，利用价格策略实现了网络的收益最大化，从而有效利用网络资源。

在本实施例中，第二发送模块72还可以用于根据流量分配策略，向接入网发送数据，从而完成用户设备、接入网和路由器之间的数据传输，满足用户的流量需求。

如图9所示，为本发明通信系统实施例的结构示意图，可以包括接入网设备81和路由设备82。其中，可以包括两个以上接入网设备81。

路由设备82获取QoS指标，将QoS指标发送给接入网设备81，接入网设备81接收路由设备82发送的QoS指标，根据QoS指标，获取接入网设备81和其他接入网设备的网络成本函数，根据接入网设备81和其他接入网设备的网络成本函数以及用户对接入网设备81和其他接入网设备的流量需求，确定接入网设备81的收益函数，根据接入网设备81的收益函数，确定接入网设备81的最优定价，根据接入网设备81的接入最优定价，确定其他接入网设备的最优定价，根据接入网设备81和其他接入网设备的最优定价，确定接入网设备81的流量分配策略，将接入网设备81的流量分配策略发送给路由设备82，路由设备82接收接入网设备81发送的流量分配策略，实现在多种接入网向用户提供服务的情况下，利用价格策略实现了网络的收益最大化，从而有效利用网络资源。

需要说明的是，上述各个实施例可以用于无线接入网技术和有线网络技术，其中的路由器设备可以包括有线路由器设备和无线路由器设备，其中的接入网设备可以包括无线接入网设备和有线网设备。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。