[發明專利]一種基于BP神經網絡預測的二分探測心跳間隔系統及方法

有效

• 申請號: 202011387360.3
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112671633B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 龍昭華;喬煥宇;唐龍齊
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04L51/04
• 分類號: H04L51/04;H04L41/147;H04L43/0882;H04L43/10;H04L43/0852;H04L43/0888;H04L43/0829;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 陳棟梁

本發明請求保護一種基于BP神經網絡預測的二分探測心跳間隔系統及方法，包括：網絡特征數據獲取模塊，用于從現有的一些公開數據集獲取，或者通過WireShark在內的抓包軟件對數據進行獲取；網絡擁塞程度預測模塊，用于利用BP神經網絡預測模型進行預測，將當前網絡的一些衡量網絡擁塞程度指標的數據參數作為BP網絡預測模型的輸入，將帶寬占用率作為BP網絡預測模型的輸出，并且作為衡量網絡擁塞程度的唯一指標；心跳間隔動態調整模塊，根據網絡擁塞程度預測模塊預測的結果，利用二分法動態的調整客戶端給服務器發送心跳包的時間間隔，本發明通過BP神經網絡預測模型結合二分探測動態地尋找當前網絡環境下的最優心跳來維持所需的長連接。

技術領域

本發明屬于即時通信應用開發中的心跳機制領域，具體來說就是尋找在即時通信過程中適應當前網絡質量的最優心跳間隔的方法。

背景技術

當前的即時通信應用開發過程中，例如微信、QQ等。為了保證客戶端與服務端的即時地進行消息通信，雙方需要維持一個TCP的長連接。但是在實際情況中，因為NAT超時以及終端宕機等問題會造成TCP鏈路中斷。而維持長連接采用的方式就是采用心跳機制，具體來說就是服務端或者客戶端定時地給對方發送一個心跳包，然后對方回復一個心跳包來告知對方在線，若長時間沒有收到來自對方的回復包，則認為鏈路已中斷，需要客戶端重新連接服務端。

因此,在現有技術中會定時地由客戶端或服務端向對方發送一個心跳包并且對方回復一個心跳包來保證通信鏈路的存在。在實際情況中，通過定時地發送心跳包，若心跳間隔設置過小，則會加大客戶端流量電量的消耗以及加重服務器的負載，嚴重還會導致網絡擁塞。若心跳間隔設置過大，則會導致通信雙方不能及時地發現通信鏈路的中斷，從而導致客戶端或服務端掉線的問題，影響雙方的通信。基于上述的局限性，本發明提出一種基于BP神經網絡預測的二分探測心跳間隔方法。

發明內容

本發明旨在解決以上現有技術的問題。提出了一種基于BP神經網絡預測的二分探測心跳間隔系統及方法。本發明的技術方案如下：

一種基于BP神經網絡預測的二分探測心跳間隔系統，其包括：網絡特征數據獲取模塊、網絡擁塞程度預測模塊以及心跳間隔動態調整模塊；其中，

網絡特征數據獲取模塊，用于從現有的一些公開數據集獲取，或者通過WireShark在內的抓包軟件對可以表征網絡擁塞程度的數據進行獲取；

網絡擁塞程度預測模塊，用于利用BP神經網絡預測模型進行預測，將當前網絡的一些衡量網絡擁塞程度指標的數據參數作為BP網絡預測模型的輸入，將帶寬占用率作為BP網絡預測模型的輸出，并且作為衡量網絡擁塞程度的唯一指標；

心跳間隔動態調整模塊，根據網絡擁塞程度預測模塊預測的結果，利用二分法動態的調整客戶端給服務器發送心跳包的時間間隔，心跳包指的是在客戶端和服務器之間定時通知對方自己狀態的一個自己定義的命令字，按照一定的時間間隔發送，類似于心跳。

進一步的，所述網絡特征數據獲取模塊包括當前網絡下的網絡吞吐量、網絡延時以及丟包率，其中網絡吞吐量是指在沒有幀丟失的情況下，設備能夠接收并轉發的最大數據速率；網絡延時是指在傳輸介質中傳輸所用的時間，即從報文開始進入網絡到它開始離開網絡之間的時間；丟包率是指測試中所丟失數據包數量占所發送數據組的比率，計算方法是:“[(輸入報文-輸出報文)/輸入報文]*100％”。