[发明专利]用于数据传送路径的可用路径容量的改进的估计的方法和节点

说明书

技术领域

本公开内容主要地涉及数据通信系统，并且更具体地涉及实现数据通信系统的数据传送路径的可用路径容量的改进的估计。

背景技术

估计通过包括数据网络的数据通信系统的数据传送路径的端到端可用容量的这一能力在包括网络监视和服务器选择的若干情境中是有用。被动估计数据传送路径的可用容量、比如估计端到端数据传送路径的带宽在原理上是可能的，假如可以访问在数据传送路径中的所有网络节点。然而这通常是不可能的，并且估计数据传送路径的可用端到端容量通常通过主动探测数据传送路径来完成。可以通过向数据传送路径中插入数据探测分组、然后分析观测的交叉流量对探测分组的影响来估计可用容量。这种主动测量仅需访问发送器和接收器主机、通常为数据网络节点，而无需访问在发送节点与接收节点之间的数据传送路径中的任何中间节点。用于主动探测的常规方式需要以短暂到足以使用所有可用容量的速率向感兴趣的数据传送路径中插入数据探测分组流量，并且促使估计诱发的数据传送路径的短暂拥塞。如果仅使用少量探测分组，则诱发的短暂拥塞可以被节点中的缓冲队列吸收。因而，未引起数据分组丢失，而实际上仅有少数数据分组的少量数据路径延迟增加。基于路径分组间延迟增加来确定可用容量的期望的测量。可以以各种探测速率、成对地或者以串列发送探测分组。数据路径延迟开始增加时的探测速率对应于拥塞点、因此指示可用容量。也可以发送探测分组，使得在给定的探测分组串列内的探测分组之间的时间间距变化，因此每个探测分组串列可以覆盖一个探测速率范围。

使用主动探测的方法是基于如下模型，其中在数据通信系统中从发送节点向接收节点发送探测分组。通常，探测分组在发送器节点和接收节点的时间戳然后被算法用来产生数据传送路径的容量的估计。

如今使用的用于估计数据传送路径的容量的已知方法的示例包括所谓分组对串列(TOPP)和实时可用带宽(BART)方法。BART方法可以视为TOPP方法的改进。对于TOPP的描述，参见文献Bob Melander于2003年在Uppsala University的博士论文“Probing-Based Approaches to Bandwidth Measurements and Network Path Emulation”，并且，和对于BART方法的进一步描述，参见欧洲专利1952579。

另外，IETF IP性能度量(IPPM)工作组已经定义两个IP主动测量协议：单向主动测量协议(OWAMP)RFC 4656和双向主动测量协议(TWAMP)RFC5357。OWAMP被设计用于测量在两个主机之间的单向分组延迟和单向分组丢失。TWAMP基于OWAMP。TWAMP被设计用于测量在两个主机之间的单向和双向(往返)分组延迟和分组丢失。

在许多网络中，包括服务质量QoS机制。新近研究已经表明可用容量测量方法在其中部署了QoS机制的网络中可能产生错误估计，例如参见Mark Bechtel和Paraskevi Thanoglou于2010年在KTH的硕士论文“Available Bandwidth Measurements in QoS Environments”。

这样的QoS机制的一个示例是经常实施为令牌桶的流量成形器。令牌桶是在分组交换计算机网络和电信网络中用来校验数据传输符合对带宽和突发性(流量流的不均匀性或者变化的测量)的定义的限制的算法。令牌桶算法基于以下类推，其中通常代表字节单位或预定义的大小的单个分组的令牌以固定速率被添加到固定容量的桶。在分组将被校验符合定义的限制时，检查桶以查看它是否当时包含充分的令牌。如果是，则去除(“兑现(cash in)”)例如与分组以字节为单位的长度等效的适当数目的令牌，并且传递分组例如用于传输。如果在桶中的令牌不足，则分组不符合，且桶的内容不变。可以用各种方式处理不符合的分组：

–可以丢弃它们。

–它们可以被排队用于当已经在桶中积累充分的令牌时进行后续传输。

–它们可以被传输、但是被标记为不符合，如果网络超负荷则可能后续被丢弃。

符合的流因此可以包含具有以下平均速率的流量并且具有由桶的深度确定的突发性，该平均速率上至令牌被添加到桶的速率。可以从抖动容差、或者突发容差或者最大突发大小方面来表达这一突发性，抖动容差即分组可能比将根据对平均速率的限制而预计的符合更快多少地符合(例如到达或者被传输)，最大突发大小即在某个有限时段中比平均水平多出多少的流量可能符合。