[發(fā)明專利]基于業(yè)務(wù)區(qū)分的認知網(wǎng)絡(luò)QoS保障方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010576152.8
• 申請日: 2010-12-07
• 公開（公告）號: CN102025620A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫雁飛;張順頤;亓晉;顧成杰;黃桂松;王攀
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明以認知網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，提出一種基于業(yè)務(wù)區(qū)分的認知網(wǎng)絡(luò)QoS保障方法。主要研究如何將認知網(wǎng)絡(luò)與日趨成熟的業(yè)務(wù)識別技術(shù)、區(qū)分服務(wù)架構(gòu)相結(jié)合，使得網(wǎng)絡(luò)在實現(xiàn)自我感知、自我決策、自我管理、自我控制的同時，將復(fù)雜性盡量限制在邊緣路由器以及域認知服務(wù)器之上，使其具備良好的可擴展性。該方法涉及到業(yè)務(wù)識別、區(qū)分服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)QoS、人工智能、認知網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和應(yīng)用的迅速發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)接入形式的多樣化，網(wǎng)絡(luò)變得越來越復(fù)雜，對日益復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)進行管理是當前通信網(wǎng)絡(luò)面臨的主要挑戰(zhàn)之一；同時，用戶對于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量(QoS)的要求越來越高。如今分布式多媒體應(yīng)用不僅包括文本信息，還包括語音、圖像、音頻、視頻等。分布式多媒體應(yīng)用不但對網(wǎng)絡(luò)有很高的帶寬要求，而且要求信息傳輸?shù)牡脱舆t和低抖動等。當前網(wǎng)絡(luò)所提供的服務(wù)質(zhì)量遠不能滿足用戶的需要；與此同時P2P流量的大量增加給網(wǎng)絡(luò)帶來巨大的負擔，因此對業(yè)務(wù)進行識別尤為重要。

認知網(wǎng)絡(luò)(Cognitive?Network)是在認知無線電的基礎(chǔ)上提出的，將認知的概念從無線單跳連接擴展至整個網(wǎng)絡(luò)，是一種具有認知功能的網(wǎng)絡(luò)。它能夠感知網(wǎng)絡(luò)狀況并據(jù)此進行決策、推理、學(xué)習并采取適當行動。為了更好地管理和控制網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，改善網(wǎng)絡(luò)的QoS和用戶的業(yè)務(wù)體驗，認知網(wǎng)絡(luò)試圖將人工智能相關(guān)技術(shù)引入到網(wǎng)絡(luò)中，使網(wǎng)絡(luò)具有自管理、自學(xué)習、自優(yōu)化的能力，真正實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的可控制、可管理、可信任。因此，認知網(wǎng)絡(luò)的研究將會對今后大規(guī)模的復(fù)雜異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的提高起到巨大的推動作用。

然而不管是傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)還是最新提出的幾種認知網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)都存在一些問題，主要體現(xiàn)在：

1、傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)只能在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題之后才做相應(yīng)的處理，存在滯后性，這種滯后性必然影響網(wǎng)絡(luò)的QoS；

2、現(xiàn)有區(qū)分服務(wù)中的策略是靜態(tài)且無法更改的，因此無法適應(yīng)當前動態(tài)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；

3、現(xiàn)有的幾種認知網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)未對業(yè)務(wù)進行區(qū)分，而研究表明，現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)一半以上的流量來自P2P業(yè)務(wù)，P2P業(yè)務(wù)已經(jīng)給網(wǎng)絡(luò)的QoS造成了嚴重的影響，因此對業(yè)務(wù)進行區(qū)分變得尤為重要；

4、目前對認知網(wǎng)絡(luò)的研究很少考慮與現(xiàn)有QoS體系架構(gòu)結(jié)合，因此缺乏可行性和可擴展性。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提出一種基于業(yè)務(wù)區(qū)分的認知網(wǎng)絡(luò)QoS保障方法。域認知服務(wù)器匯總采集到的網(wǎng)絡(luò)QoS參數(shù)、業(yè)務(wù)信息以及網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息并進行處理，將處理結(jié)果作為輸入訓(xùn)練SVM。在實時狀況下，域認知服務(wù)器根據(jù)邊緣路由器和核心路由器得到的信息的處理結(jié)果來預(yù)測網(wǎng)絡(luò)可能的狀態(tài)變化。服務(wù)器根據(jù)可能發(fā)生的問題向邊緣路由器下發(fā)新策略，邊緣路由器根據(jù)新策略為不同的業(yè)務(wù)打上不同的DSCP標記，降低可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞的業(yè)務(wù)類型的優(yōu)先級，從而為網(wǎng)絡(luò)的QoS提供了保障。該方法融合了認知網(wǎng)絡(luò)、區(qū)分服務(wù)以及日趨成熟的業(yè)務(wù)識別技術(shù)，具備良好的可擴展性。

技術(shù)方案：

本發(fā)明基于業(yè)務(wù)區(qū)分的認知網(wǎng)絡(luò)QoS保障方法的步驟如下：

1)數(shù)據(jù)采集：邊緣路由器以及核心路由器采集數(shù)據(jù)包到達路由器的相關(guān)信息，包括數(shù)據(jù)包行為(入隊列、出隊列或者丟包)、行為發(fā)生的時間、當前結(jié)點、下一跳結(jié)點、數(shù)據(jù)包大小、源IP地址、目的IP地址和業(yè)務(wù)類型；

2)信息匯聚和處理：邊緣路由器以及核心路由器將各自所采集的數(shù)據(jù)包到達路由器的相關(guān)信息發(fā)往該區(qū)分服務(wù)域的中心服務(wù)器即域認知服務(wù)器，域認知服務(wù)器將這些信息進行處理，計算出符合離線訓(xùn)練SVM所需的網(wǎng)絡(luò)QoS參數(shù)以及網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)參數(shù)；

3)訓(xùn)練SVM：根據(jù)某一時間段的符合訓(xùn)練SVM所需的網(wǎng)絡(luò)QoS參數(shù)作為訓(xùn)練的參數(shù)，將該時間段之后的某一時刻符合訓(xùn)練SVM所需的網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)作為屬性，訓(xùn)練SVM；

4)實時狀態(tài)統(tǒng)計：邊緣路由器以及核心路由器將各自所采集的網(wǎng)絡(luò)實際運行過程中的參數(shù)匯聚到域認知服務(wù)器得到網(wǎng)絡(luò)的實際QoS參數(shù)以及網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)參數(shù)，將得到的實際QoS參數(shù)以及網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)參數(shù)作為SVM的輸入，輸出是該狀態(tài)之后某一時刻網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)；

5)下發(fā)策略：根據(jù)下一階段網(wǎng)絡(luò)可能的狀態(tài)，域認知服務(wù)器將產(chǎn)生區(qū)分服務(wù)的新策略，并發(fā)送給邊緣路由器；

6)邊緣路由器根據(jù)策略進行調(diào)節(jié)，對不同的業(yè)務(wù)打上不同的DSCP標記，從而實現(xiàn)對業(yè)務(wù)的區(qū)分，轉(zhuǎn)步驟1)。

優(yōu)選地，步驟1)中數(shù)據(jù)采集采取抽樣的方式：

a)業(yè)務(wù)類型信息采集：采用業(yè)務(wù)識別方法識別出各個數(shù)據(jù)流屬于哪種類型，并記錄該信息，在邊緣路由器上實現(xiàn)；