面向认知网络的用户QoS动态路由调整方法

摘要

本发明公开了一种面向认知网络的用户QoS动态路由调整方法。本发明利用效用函数计算用户QoS优先级，采用中断机制使认知节点处理认知分组中的特定程序，并计算认知节点负荷率，决定是否要选择其它路径传输数据分组，从而达到减轻网络拥塞、降低丢包率，提高网络QoS的目的。

说明书

技术领域

 本发明涉及流量分析，路由选择等相关领域，属于一种提高认知网络QoS的方法。

背景技术

传统网络的显著问题是不能根据内外环境的变化动态做出决策，从而不能有效改善用户的QoS，当网络节点负荷率超过一定值时，用户的QoS会显著下降。在传统网络中路由选择不能动态更改，这严重影响了用户的QoS，造成拥塞控制困难，丢包率大，延时长等问题。

认知网络是具有认知循环特性的网络，该网络能够观测当前的网络环境，并根据观测结果进行计划、决策与执行。认知网络能够从自适应过程中学习并利用这些知识以端到端性能为目标进行预先决策。目前，学术界已经提出了诸多改善网络用户QoS的方法和机制。

有学者提出通过节点来计算数据并进行决策，这在一定程度上利用了认知网络的主动认知特性，并对网络拥塞控制有一定的效果，但是并没有考虑认知节点的负荷率。随着认知节点负荷率的增大，数据分组延时也会延长，从而对网络的QoS造成负面影响，导致网络拥塞，丢包率增大等。也有学者提出具有动态调整带宽功能的中断机制，单纯的允许高优先级数据优先通过，但是这种方案降低了低优先级数据的通过率，同样会造成用户QoS的降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中的问题，提出一种面向认知网络的用户QoS动态路由调整方法，动态调整路由，降低网络拥塞与丢包率，进而提高用户QoS。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种面向认知网络的用户QoS动态路由调整方法，该方法的步骤为：

步骤1），采用QoS效用函数计算分组数据的优先级，并将计算的优先级封装进分组数据中，使之成为认知分组；

步骤2），设定认知节点选择认知分组的传输路径的方法，该方法通过判断认知节点的负荷率是否超过门限值来选择认知分组的传输路径；将该方法封装在认知分组头中成为可执行程序，然后发送该认知分组至接收端；

步骤3），当认知分组经过认知节点时，使认知节点进入中断模式；认知节点执行封装在认知分组头中的可执行程序，使认知分组按优先级从高至低的顺序通过节点；

步骤4），当认知分组传输完毕后，将认知节点由中断模式改为普通模式；

步骤5），接收端将丢包情况以及时延情况反馈给发送端；

步骤6），发送端根据反馈信息调整发送速率，准备下一次发送。

进一步的，本发明的认知网络的用户QoS动态路由调整方法中，步骤2）所述设定认知节点选择认知分组的传输路径的方法的具体步骤如下：

步骤a)，计算出各认知节点的负荷率                                               ，然后设置各认知节点负荷率的门限值；

步骤b)，在门限值的基础上，定义一段负荷率区间，其中；

步骤c)，认知分组流经过认知节点，当该认知节点的负荷率大于门限值时，用Dijsktra算法计算另一条绕过该认知节点的新路径；如果找到了新路径，则使之后到达的认知分组经过新路径，否则丢弃该认知分组，直到该认知节点负荷率恢复正常；

步骤d)，在认知分组经过新路径时，时刻检测原路径的认知节点负荷率，当原认知节点负荷率低于相应区间值时，则使之后到达的认知分组经过原路径的认知节点； 

步骤e)，如果新路径的认知节点负荷率超过了门限值，且原认知节点负荷率仍然高于相应区间值，则丢弃之后到达的分组，直到原路径或者新路径的认知节点的负荷率恢复到区间值以下。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.通过使用效用函数计算分组数据优先级，提高了网络系统对用户QoS优先级判断的准确性；

2.认知节点采用中断机制主动执行特定程序，完成网络计算任务；

3.利用认知节点负荷率门限值，有效控制网络拥塞，减少丢包率与延时，进而提高了网络QoS。

附图说明

图1是面向认知网络的用户QoS动态路由调整方法框架图。

图2是网络传输认知分组流程图。

图3是判断节点负荷率，选择新路径流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1结合图2所示，本发明的动态路由调整方法包括如下步骤：

步骤1），采用QoS效用函数计算分组数据的优先级，并将计算的优先级封装进分组数据中，使之成为认知分组；

步骤2），在认知分组头中封装特定程序（以图3为流程的程序），发送该认知分组至接收端；

步骤3），当认知分组经过认知节点时，使认知节点进入中断模式；认知节点执行封装在认知分组头中的特定程序，使认知分组按优先级从高至低的顺序通过节点；

步骤4），检测认知节点的负荷率，通过判断认知节点的负荷率是否超过门限值来选择认知分组的传输路径；

步骤5），当认知分组传输完毕后，将认知节点由中断模式改为普通模式；

步骤6），接收端将丢包情况以及时延情况反馈给发送端；

步骤7），发送端根据反馈信息调整发送速率，准备下一次发送。

如图3所示，步骤4）提到的监测节点负荷率的方法，步骤如下：

步骤a)，计算出各认知节点的负荷率，然后设置各认知节点负荷率的门限值；

步骤b)，在门限值的基础上，定义一段负荷率区间，其中；

步骤c)，认知分组流经过认知节点，当该认知节点的负荷率大于门限值时，用Dijsktra算法计算另一条绕过该认知节点的新路径；如果找到了新路径，则使之后到达的认知分组经过新路径，否则丢弃该认知分组，直到该认知节点负荷率恢复正常；

步骤d)，在认知分组经过新路径时，时刻检测原路径的认知节点负荷率，当原认知节点负荷率低于相应区间值时，则使之后到达的认知分组经过原路径的认知节点； 

步骤e)，如果新路径的认知节点负荷率超过了门限值，且原认知节点负荷率仍然高于相应区间值，则丢弃之后到达的分组，直到原路径或者新路径的认知节点的负荷率恢复到区间值以下。

上述采用Dijkstra算法计算最短路径是以认知节点的负荷率为代价的，如果找到多条可行路径，则可以将通信量分配给这几条路径，使多路径间达到负载相对平衡。过于频繁地采取行动以缓解网络拥塞会使系统产生不稳定的振荡。但是过于迟缓的采取行动又不具有任何实用价值。所以值的选取要折中，的差值既不能太小，也不能太大。