CN105553755A - 一种网络剩余带宽探测方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于网络通信领域，特别是涉及一种网络剩余带宽探测方法及其应用。所述方法包括如下步骤：（1）监测网络状态，包括不同时间、不同地点、不同环境下的网络状态，确定与剩余带宽相关联的网络参数；（2）明确相关网络参数与剩余带宽的关系；（3）利用网络参数与剩余带宽的关系，指导相关部门提升网络性能。本发明有益效果在于：第一，实时监测网络参数，分析剩余带宽情况。第二，动态调整可控参数，保障视频质量。

Description

一种网络剩余带宽探测方法及其应用

技术领域

本发明属于网络通信领域，特别是涉及一种网络剩余带宽探测方法及其应用。

背景技术

随着Internet的广泛应用，网络性能受到越来越多的关注，由于带宽作为影响网络性能的最关键因素之一，带宽探测技术逐渐被国内外学者列为研究专题。1996年初,美国召开Interact统计与测量分析的研讨会；之后，C．AIDA***性的研究了网络测量的相关理论和方法；继而，IM成立了IPPM(IPPerformanceMetrics)工作组来制定IP网络的运行参数。国内对带宽探测技术的研究相对较晚，但已经有很多研究机构、单位和大学对其进行了相应研究，包含北京邮电大学、国防科技大学、北京交通大学、中山大学、解放军理工大学、中国科学院、清华大学、同济大学、华中科技大学、北京航天航空大学等国内许多重点院校。

经过多年研究，已存在多种带宽测量技术，按照是否向网络内注入探测包，分为主动测量和被动测量。主动测量通过发送测量包获取网络性能数据，具有灵活方便、可操作性强等优点，但是测试包的存在会干扰网络带宽数据，降低测量精度。被动测量使用接入网络的探针来记录和统计链路上数据包的网络特性。被动测量不必发送测量包，不会占用带宽，对网络的影响较小，能获得更准确的测量结果，但被动测量不够灵活，测试样本难以预知，可能会因为收集不到足够的样本而无法完成测量过程。

随着网络的飞速发展，人们更关心的是自己可以使用的带宽，即网络剩余带宽。经过大量的研究，目前已形成多种带宽探测的算法。总体上分为两大类技术：单数据包技术和数据包对技术，区别在于一次探测过程中使用数据包的数量。单数据包技术也称可变大小数据包技术，它通过向网络发送大小变化的探测数据包并统计达到目的端的时延来探测网络的带宽。这类的典型算法有pathchar、pchar、clink等。数据包对技术通过计算数据包在传输过程中形成的时间间隔来测试带宽。这类的典型算法有bprobe、PBM等。

与本发明最相近似的实现方案：PathLoad算法。

基于SLoPS的PathLoad于2001年提出，主要用于测量通路的可用带宽。SLoPS，即发送一系列等长等速率的数据包。PathLoad使用UDP包作为测量包，并保持一个TCP控制通道，以便传递必要的控制信息。

原理：源端以速率R发送一列（K个）测量包，目的端根据收到的测量包观察通路的延迟状况，并绘出延迟曲线。若R大于链路可用带宽Bw，链路就会出现短时拥塞，延迟曲线会有明显的上升趋势。目的端将延迟信息反馈给源端，源端会按照一定的调整策略改变速率R，重复此过程，直到通路中没有拥塞现象发生，延迟曲线比较平稳，无明显的波动趋势。此时的R近似于通路可用带宽。

探测过程：发送端以速率R发送一组数据包，相邻包的间隔为△，则R=L/△。根据接收端包间隔变化趋势判断R是大于或小于可用带宽A，进而调整速率R，使之逼近A。

十几年来，研究学者们一直不断提高带宽探测算法的精度和速度，但是，现有剩余带宽探测技术很难适应剩余带宽本身的动态变化特性，主要体现在如下几个方面：

第一，技术不够成熟、可靠，不能够缓和背景流量的突发性给探测结果带来的偏差。

第二，技术的实际应用性不高，不满足带宽测量的准确性、可操作性、快速性要求，不能在实际网络应用程序中良好集成。

第三，网络适应性不强。现有剩余带宽技术都是基于单瓶颈链路模型，当其应用于多瓶颈链路环境时，会给测量结果带来偏差。

第四，时间精度不易掌控。现有探测技术都是基于时间信息统计分析，当时间精度大于测量间隔时，可获得的时间间隔就是时间精度；当时间精度大于两个包的时间间隔时，不能分辨出两个包的先后顺序。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种种网络剩余带宽探测方法及其应用，以指导相关部门提升网络性能，并且调整可控参数，保障视频质量。

本发明的技术方案如下：

一种网络剩余带宽探测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）监测网络状态，包括不同时间、不同地点、不同环境下的网络状态，确定与剩余带宽相关联的网络参数；

（2）明确相关网络参数与剩余带宽的关系；

（3）利用网络参数与剩余带宽的关系，指导相关部门提升网络性能。

一种网络剩余带宽探测方法的应用，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

第一步，输入一个可能与剩余带宽有关联的网络参数；

第二步，判断此网络参数是否剩余带宽有关联；当网络参数与剩余带宽有关联时，继续下一步，当网络参数与剩余带宽无关联时，重新输入一个网络参数；

第三步，实验分析；通过大量的实验，对此网络参数与剩余带宽的关系进行分析论证；

第四步，输出网络参数与剩余带宽的数量关系；输出此网络参数与剩余带宽明确的数量关系，以便后续使用；

第五步，应用；根据输出的网络参数与剩余带宽的数量关系，指导相关应用，提升网络性能，调整可控参数，保障视频质量。

本发明的有益效果在于：

第一，实时监测网络参数，分析剩余带宽情况。根据带宽情况，可指导相关部门提升网络性能，例如，基于带宽状况，网络运营商可以指导网络运行和维护工作，网络协议和应用开发者可以优化相应性能，网络用户可以选择合适的服务器，移动用户可以选择不同网络接口和服务。

第二，动态调整可控参数，保障视频质量。当监测到的网络参数达到影响视频质量的时候，通过调整一些可控参数，保障视频质量，例如，当延迟达到一定程度，视频质量开始下降时，可通过降低码率、限制路数恢复视频质量。

附图说明

图1是本发明网络剩余带宽探测方法的应用流程图。

具体实施方式

本方案主要分为三大部分，如下所示：

（1）监测网络状态，确定与剩余带宽相关联的网络参数。

通过监测不同时间、不同地点、不同环境下的网络状态，找到与网络剩余带宽有关联的参数，例如，丢包率、延迟、重连次数、丢帧率等等。

（2）明确相关网络参数与剩余带宽的关系。

通过大量实验，找出每个网络参数与剩余带宽的数量关系。例如，2M带宽传输512K码流的环境下，延迟大于8秒时，剩余带宽已不足0.5M。

（3）提升网络性能，保障视频质量。

利用网络参数与剩余带宽的关系，指导相关部门提升网络性能，调整可控参数以保障视频质量。

图1是本发明网络剩余带宽探测方法的应用流程图，具体如下：

第一步，输入一个网络参数。输入一个可能与剩余带宽有关联的网络参数。

第二步，判断此网络参数是否剩余带宽有关联。通过监测网络状态，通过增加视频路数，分析网络参数与剩余带宽的关系，当网络参数与剩余带宽有关联时，继续下一步，当网络参数与剩余带宽无关联时，重新输入一个网络参数。

第三步，实验分析。通过大量的实验，对此网络参数与剩余带宽的关系进行分析论证。

第四步，输出网络参数与剩余带宽的数量关系。输出此网络参数与剩余带宽明确的数量关系，以便后续使用。

第五步，应用。根据输出的网络参数与剩余带宽的数量关系，指导相关应用，提升网络性能，保障视频质量。

Claims (2)

1.一种网络剩余带宽探测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）监测网络状态，包括不同时间、不同地点、不同环境下的网络状态，确定与剩余带宽相关联的网络参数；

（2）明确相关网络参数与剩余带宽的关系；

（3）利用网络参数与剩余带宽的关系，指导相关部门提升网络性能。

2.根据权利要求1所述的一种网络剩余带宽探测方法的应用，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

第一步，输入一个可能与剩余带宽有关联的网络参数；

第二步，判断此网络参数是否剩余带宽有关联；当网络参数与剩余带宽有关联时，继续下一步，当网络参数与剩余带宽无关联时，重新输入一个网络参数；

第三步，实验分析；通过大量的实验，对此网络参数与剩余带宽的关系进行分析论证；

第四步，输出网络参数与剩余带宽的数量关系；输出此网络参数与剩余带宽明确的数量关系，以便后续使用；

第五步，应用；根据输出的网络参数与剩余带宽的数量关系，指导相关应用，提升网络性能，调整可控参数，保障视频质量。