[發(fā)明專利]一種邊緣網(wǎng)絡(luò)中主動(dòng)隊(duì)列管理優(yōu)化方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910696029.0
• 申請(qǐng)日: 2019-07-30
• 公開（公告）號(hào): CN110266606B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙小虎;有鵬;王寬;張凱;沈雪茹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L12/801
• 分類號(hào): H04L12/801;H04L12/823;H04L12/851;H04L12/863;H04L12/865;H04L12/873
• 代理公司: 北京天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11386
• 代理人: 龐許倩;馬東偉

本發(fā)明涉及一種邊緣網(wǎng)絡(luò)中主動(dòng)隊(duì)列管理優(yōu)化方法及裝置，屬于邊緣網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量管理技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有隊(duì)列管理存在按照絕對(duì)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行帶寬分配和按照絕對(duì)公平性進(jìn)行帶寬分配兩個(gè)極端的問題。步驟如下：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬計(jì)算當(dāng)前總隊(duì)列平均長度；基于當(dāng)前總隊(duì)列平均長度，得到當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中各業(yè)務(wù)類型的隊(duì)列平均長度；根據(jù)當(dāng)前各業(yè)務(wù)類型的隊(duì)列平均長度，更新各業(yè)務(wù)類型數(shù)據(jù)包的最大閾值丟棄概率，并計(jì)算各業(yè)務(wù)類型數(shù)據(jù)包實(shí)際標(biāo)記的丟棄概率，將其賦予相應(yīng)的業(yè)務(wù)類型數(shù)據(jù)包，以便由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)做出丟棄還是入隊(duì)轉(zhuǎn)發(fā)的決策。該方法實(shí)現(xiàn)了在保證高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列得到實(shí)時(shí)傳輸?shù)那疤嵯拢蛢?yōu)先級(jí)隊(duì)列也能得到服務(wù)，達(dá)到一定的公平性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及邊緣網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量管理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種邊緣網(wǎng)絡(luò)中主動(dòng)隊(duì)列管理優(yōu)化方法及裝置。

背景技術(shù)

隨著礦山物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，煤礦井下大量的多媒體數(shù)據(jù)流需要在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，網(wǎng)絡(luò)邊緣傳輸鏈路數(shù)據(jù)呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長。由于不同類型的數(shù)據(jù)流在網(wǎng)關(guān)路由器中聚集，給網(wǎng)絡(luò)的路由節(jié)點(diǎn)帶來很大的負(fù)擔(dān)，從而會(huì)造成不同程度的網(wǎng)絡(luò)擁塞。不但會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的下降，還會(huì)造成大量的數(shù)據(jù)丟包，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)資源利用率下降，無法提供高效的網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境。

面對(duì)網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況需要采取相應(yīng)的措施對(duì)其預(yù)防和控制，擁塞控制是一個(gè)全局性的問題，可涉及數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層等多個(gè)層次的技術(shù)，因此可以在終端、網(wǎng)關(guān)、路由器和交換機(jī)等多種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中實(shí)現(xiàn)擁塞控制。隊(duì)列管理技術(shù)可分為被動(dòng)隊(duì)列管理和主動(dòng)隊(duì)列管理。被動(dòng)隊(duì)列管理算法容易造成死鎖、全局同步和滿隊(duì)列的問題，使得端到端的時(shí)延抖動(dòng)更加嚴(yán)重，也對(duì)網(wǎng)絡(luò)的丟包率及吞吐量產(chǎn)生嚴(yán)重影響。為了彌補(bǔ)鏈路設(shè)備中被動(dòng)隊(duì)列管理算法的不足，出現(xiàn)了基于擁塞避免的主動(dòng)隊(duì)列管理算法。

主動(dòng)隊(duì)列管理技術(shù)是一種基于網(wǎng)絡(luò)層的有效避免和控制網(wǎng)絡(luò)擁塞方式。在多隊(duì)列管理中，往往存在按照絕對(duì)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行帶寬分配和按照絕對(duì)公平性進(jìn)行帶寬分配兩個(gè)極端。可是在網(wǎng)絡(luò)擁塞發(fā)生時(shí)，如果對(duì)隊(duì)列實(shí)行絕對(duì)的優(yōu)先級(jí)區(qū)分，就會(huì)導(dǎo)致低優(yōu)先級(jí)的隊(duì)列無法獲得網(wǎng)絡(luò)帶寬資源。如果實(shí)行絕對(duì)的公平性，那么就無法實(shí)現(xiàn)良好的區(qū)分服務(wù)。因此在網(wǎng)絡(luò)擁塞發(fā)生時(shí)，我們希望在保證高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列得到實(shí)時(shí)傳輸?shù)那疤嵯拢蛢?yōu)先級(jí)隊(duì)列也能得服務(wù)，達(dá)到一定的公平性。如何在絕對(duì)優(yōu)先級(jí)與絕對(duì)公平性之間實(shí)現(xiàn)更好的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源分配成為區(qū)分服務(wù)中隊(duì)列管理的核心問題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種邊緣網(wǎng)絡(luò)中主動(dòng)隊(duì)列管理優(yōu)化方法及裝置，用以解決現(xiàn)有隊(duì)列管理存在按照絕對(duì)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行帶寬分配和按照絕對(duì)公平性進(jìn)行帶寬分配兩個(gè)極端的問題。

本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種邊緣網(wǎng)絡(luò)中主動(dòng)隊(duì)列管理優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬計(jì)算當(dāng)前總隊(duì)列平均長度；

基于所述當(dāng)前總隊(duì)列平均長度，得到當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中各業(yè)務(wù)類型的隊(duì)列平均長度；

根據(jù)當(dāng)前各業(yè)務(wù)類型的隊(duì)列平均長度，更新各業(yè)務(wù)類型數(shù)據(jù)包的最大閾值丟棄概率，并計(jì)算各業(yè)務(wù)類型數(shù)據(jù)包實(shí)際標(biāo)記的丟棄概率；

將計(jì)算出的各業(yè)務(wù)類型數(shù)據(jù)包實(shí)際標(biāo)記的丟棄概率賦予相應(yīng)的業(yè)務(wù)類型數(shù)據(jù)包，以便由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)做出丟棄還是入隊(duì)轉(zhuǎn)發(fā)的決策。

在上述方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還做了如下改進(jìn)：

進(jìn)一步，通過以下公式計(jì)算當(dāng)前總隊(duì)列平均長度：

avg_q＝(1-w_q)×avg_{q_old}+w_q×q (1)

其中，avg_{q_old}為上一時(shí)刻的總隊(duì)列平均長度；q表示采樣時(shí)刻的隊(duì)列長度；w_q為加權(quán)系數(shù)；

通過以下公式確定w_q：