一种提高多业务条件下的网络带宽利用率方法

摘要

本发明针对传统的带宽分配机制无法满足多业务高效传输要求的问题，从业务和网络的角度，提供了一种提高多业务条件下的网络带宽利用率方法，实现了网络资源的高效利用。

主权项

一种提高多业务条件下的网络带宽利用率方法，包括如下步骤：A、建立网络带宽利用率控制调节系统，并获得业务预测信息和当前队列长度信息，具体为网络带宽利用率控制调节系统由FIFO缓存单元、调度器、带宽控制器、自适应业务预测单元以及z变换单元顺序组成，在获得业务预测信息和当前队列长度信息后，在带宽控制器的每一抽样时刻t，使用Appletalk事务处理协议获得业务预测信息和当前队列长度信息，并根据该信息向带宽控制器发送一个带宽请求u(t)；调度器对分配的输出带宽v(t)进行分割，业务i获得被分配的带宽v_i(t)；B、计算输入业务流长度和使用调度器对输出带宽进行分配，具体为令网络系统包含n个业务单元，每个业务单元对应一个队列，y_i(t)和w_i(t)分别为在时刻t第i个队列的长度和输入的业务流长度，则有y_i(t+1)＝y_i(t)+w_i(t)‑v_i(t)‑d_i(t),i∈n，其中d_i(t)为在时刻t和t+1之间丢包的数目，然后计算输入业务流长度w_i(t)＝c_iw(t),c_i∈[0,1],其中为w(t)的回归最小均方估计值，并使用调度器对输出带宽进行分配，有v_i(t)＝b_iv(t),b_i∈[0,1],其中a_j、b_i和c_i为权重系数；C、建立自适应业务预测单元的状态方程和使用带宽管理单元对带宽请求信息进行处理，具体为自适应业务预测单元的状态方程为$\begin{array}{c}{\stackrel{·}{x}}_w(t+1)={\stackrel{·}{A}}_w{\stackrel{·}{x}}_w\left(t\right)+{\stackrel{·}{B}}_w\bar{w},\\ {\stackrel{·}{y}}_w(t+1)={\stackrel{·}{C}}_w{\stackrel{·}{x}}_w\left(t\right)\end{array},$其中${\stackrel{·}{x}}_w\left(t\right)=\left[\begin{array}{c}w\left(t\right)\\ w(t-1)\\ ·\\ ·\\ ·\\ w(t-h+1)\end{array}\right],{\stackrel{·}{A}}_w=\left[\begin{array}{ccccc}{a}_1& a_2& ···& a_{h-1}& a_h\\ 1& 0& ···& 0& 0\\ ·& & & & ·\\ ·& & & & ·\\ ·& & & & ·\\ 0& 0& ···& 1& 0\end{array}\right],{\stackrel{·}{B}}_w=\left[\begin{array}{c}1\\ 0\\ ·\\ ·\\ ·\\ 0\end{array}\right],{\stackrel{·}{C}}_w=\left[\begin{array}{cccc}{c}_1& 0& ···& 0\\ c_2& 0& ···& 0\\ ·& & & ·\\ ·& & & ·\\ ·& & & ·\\ c_n& 0& ···& 0\end{array}\right];$D、设置带宽控制器的状态方程，并获得使得网络带宽利用率最优的控制序列具体为带宽控制器的状态方程为$\begin{array}{c}\stackrel{·}{x}(t+1)=\stackrel{·}{A}\stackrel{·}{x}\left(t\right)+\stackrel{·}{B}u\left(t\right)+\stackrel{·}{E}\stackrel{·}{w}\left(t\right),\\ \stackrel{·}{y}\left(t\right)=\stackrel{·}{C}\stackrel{·}{x}\left(t\right)\end{array},$其中$\stackrel{·}{x}\left(t\right)=\left[\begin{array}{c}{y}_1\left(t\right)\\ y_2\left(t\right)\\ ·\\ ·\\ ·\\ y_n\left(t\right)\\ u(t-1)\\ u(t-2)\\ ·\\ ·\\ ·\\ u(t-\delta )\end{array}\right],\stackrel{·}{y}\left(t\right)=\left[\begin{array}{c}{y}_1\left(t\right)\\ y_2\left(t\right)\\ ·\\ ·\\ ·\\ y_n\left(t\right)\end{array}\right],\stackrel{·}{A}=\left[\begin{array}{ccccccccc}1& 0& ···& 0& 0& 0& ···& 0& -b_1\\ 0& 1& ···& 0& 0& 0& ···& 0& -b_2\\ ·& & & & & & & & ·\\ ·& & & & & & & & ·\\ ·& & & & & & & & ·\\ 0& 0& ···& 1& 0& 0& ···& 0& -b_n\\ 0& 0& ···& 0& 0& 0& ···& 0& 0\\ 0& 0& ···& 0& 1& 0& ···& 0& 0\\ ·& & & & & & & & ·\\ ·& & & & & & & & ·\\ ·& & & & & & & & ·\\ 0& 0& ···& 0& 0& 0& ···& 1& 0\end{array}\right],\stackrel{·}{B}=\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ ·\\ ·\\ ·\\ 0\\ 1\\ 0\\ ·\\ ·\\ ·\\ 0\end{array}\right],\stackrel{·}{E}=\left[\begin{array}{c}{\stackrel{·}{I}}_n\\ 0\end{array}\right],$$C=[{\stackrel{·}{I}}_n,0].$