[发明专利]一种多径网络基于链路时延控制的软负载均衡方法

说明书

技术领域

本发明属于通信系统中的负载均衡技术领域，更具体地，涉及一种多径网络基于链路时延控制的软负载均衡方法。

背景技术

由于不同网络之间的异构性与高度连通性，在源端和目的端之间可能存在多条可用链路。当并行链路传输多媒体业务和实时应用业务时以及其他的一些TCP业务，由于这几类类业务对数据包时延、时延抖动和数据包重排序等因素十分敏感，因此，为了提高并行链路的利用率，研究一种有效的基于时延控制的负载分配算法模型显得至关重要。

目前对负载均衡的研究主要集中在负载均衡效率、带宽利用率和系统吞吐率几个方面。然而，这些研究都没有解决与时延相关的问题。由此，会造成接收端数据包的乱序到达，从而增加数据包的重排序时间；此外，还会引起时延抖动，从而对多媒体数据传输、实时应用的QoS以及TCP业务的性能产生负面影响。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种多径网络基于链路时延控制的软负载均衡方法，其目的在于，减小多径网络中链路的端到端时延，减小数据包重排序进程的时延，缩小链路之间的时延抖动，进而使得成功传输一个数据包的时延减小。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种多径网络基于链路时延控制的软负载均衡方法，包括以下步骤：

(1)利用M/M/1队列模型获取多径网络中链路的端到端时延，

(2)根据步骤(1)获得的端到端时延建立求解最佳流量分割比例模型；

(3)根据系统流量守恒定律构建步骤(2)中最佳流量分割比例模型的约束条件；

(4)根据链路的带宽计算链路的数据包分配比率的初始值；

(5)根据步骤(2)中建立的最佳流量分割比例模型对数据包分配比率进行循环迭代处理，直到所有链路的端到端时延都相等为止。

优选地，步骤(1)包括以下子步骤：

(1-1)根据M/M/1队列模型获得多径网络中链路的包转发时延和排队时延之和：其中p表示链路的序号且有p＝1,2,...,N，B_p表示第p条链路的带宽，λ表示多径网络中数据包到达的总速率，其等于数据包包长/数据包到达时间间隔，μ_p表示第p条链路的数据包分配比率；

(1-2)获取多径网络中链路的传播时延D_p；

(1-3)获取多径网络中链路的端到端时延

优选地，步骤(3)具体包括以下子步骤：

(3-1)根据系统流量守恒定律构建约束条件

(3-2)根据呼叫允许控制算法构建约束条件即多径网络有足够的可用带宽时才接纳该呼叫；

(3-3)构建约束条件

优选地，步骤(4)中计算链路的数据包分配比率的初始值是采用以下公式：

优选地，步骤(5)包括以下子步骤：

(5-1)设置计数器k＝0；

(5-2)根据以及步骤(1-3)中的公式计算所有链路的端到端时延C_p(μ_p)，并判断所有链路的端对端时延是否都相等，如果是则过程结束，否则转入步骤(5-3)；

(5-3)找出所有链路中端到端时延最大的链路p_worst以及端到端时延最小的链路p_best；

(5-4)引入中间变量Δμ，使得通过下述公式求解以得到该中间变量Δμ：

其中

(5-5)获取和Δμ中的较小值，并将该较小值赋值给Δμ；

(5-6)设置k＝k+1，并根据步骤(5-5)中的新Δμ更新和且对于除了p_best和p_worst以外的链路，设置然后返回步骤(5-2)。

按照本发明的另一方面，提供了一种多径网络基于链路时延控制的软负载均衡系统，包括：

第一模块，用于利用M/M/1队列模型获取多径网络中链路的端到端时延；

第二模块，用于根据第一模块获得的端到端时延建立求解最佳流量分割比例模型；

第三模块，用于根据系统流量守恒定律构建第二模块中最佳流量分割比例模型的约束条件；

第四模块，用于根据链路的带宽计算链路的数据包分配比率的初始值；

第五模块，用于根据第二模块中建立的最佳流量分割比例模型对数据包分配比率进行循环迭代处理，直到所有链路的端到端时延都相等为止。