面向認知網絡的用戶QoS動態路由調整方法
2023-06-01 10:47:51 2
專利名稱：面向認知網絡的用戶QoS動態路由調整方法
技術領域：
本發明涉及流量分析，路由選擇等相關領域，屬於一種提高認知網絡QoS的方法。
背景技術：
傳統網絡的顯著問題是不能根據內外環境的變化動態做出決策，從而不能有效改善用戶的QoS，當網絡節點負荷率超過一定值時，用戶的QoS會顯著下降。在傳統網絡中路由選擇不能動態更改，這嚴重影響了用戶的QoS，造成擁塞控制困難，丟包率大，延時長等問題。認知網絡是具有認知循環特性的網絡，該網絡能夠觀測當前的網絡環境，並根據觀測結果進行計劃、決策與執行。認知網絡能夠從自適應過程中學習並利用這些知識以端到端性能為目標進行預先決策。目前，學術界已經提出了諸多改善網絡用戶QoS的方法和機制。有學者提出通過節點來計算數據並進行決策，這在一定程度上利用了認知網絡的主動認知特性，並對網絡擁塞控制有一定的效果，但是並沒有考慮認知節點的負荷率。隨著認知節點負荷率的增大，數據分組延時也會延長，從而對網絡的QoS造成負面影響，導致網絡擁塞，丟包率增大等。也有學者提出具有動態調整帶寬功能的中斷機制，單純的允許高優先級數據優先通過，但是這種方案降低了低優先級數據的通過率，同樣會造成用戶QoS的降低。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對背景技術中的問題，提出一種面向認知網絡的用戶QoS動態路由調整方法，動態調整路由，降低網絡擁塞與丟包率，進而提高用戶QoS。本發明為解決上述技術問題採用以下技術方案
一種面向認知網絡的用戶QoS動態路由調整方法，該方法的步驟為 步驟1)，採用QoS效用函數計算分組數據的優先級，並將計算的優先級封裝進分組數據中，使之成為認知分組；
步驟2)，設定認知節點選擇認知分組的傳輸路徑的方法，該方法通過判斷認知節點的負荷率是否超過門限值來選擇認知分組的傳輸路徑；將該方法封裝在認知分組頭中成為可執行程序，然後發送該認知分組至接收端；
步驟3)，當認知分組經過認知節點時，使認知節點進入中斷模式；認知節點執行封裝在認知分組頭中的可執行程序，使認知分組按優先級從高至低的順序通過節點； 步驟4)，當認知分組傳輸完畢後，將認知節點由中斷模式改為普通模式； 步驟5)，接收端將丟包情況以及時延情況反饋給發送端； 步驟6)，發送端根據反饋信息調整發送速率，準備下一次發送。進一步的，本發明的認知網絡的用戶QoS動態路由調整方法中，步驟2)所述設定認知節點選擇認知分組的傳輸路徑的方法的具體步驟如下步驟a)，計算出各認知節點的負荷率A，然後設置各認知節點負荷率的門限值《 ；
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步驟b)，在門限值的基礎上，定義一段負荷率區間A々v其中卩< <α ； αψ, )2
步驟c)，認知分組流經過認知節點，當該認知節點的負荷率大於門限值Ω時，用 Dijsktra算法計算另一條繞過該認知節點的新路徑；如果找到了新路徑，則使之後到達的認知分組經過新路徑，否則丟棄該認知分組，直到該認知節點負荷率恢復正常；
步驟d)，在認知分組經過新路徑時，時刻檢測原路徑的認知節點負荷率，當原認知節點負荷率低於相應區間值 時，則使之後到達的認知分組經過原路徑的認知節點；
步驟e)，如果新路徑的認知節點負荷率超過了門限值，且原認知節點負荷率仍然高於相應區間值，則丟棄之後到達的分組，直到原路徑或者新路徑的認知節點的負荷率恢復到區間值 以下。本發明採用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果
1.通過使用效用函數計算分組數據優先級，提高了網絡系統對用戶QoS優先級判斷的準確性；
2.認知節點採用中斷機制主動執行特定程序，完成網絡計算任務；
3.利用認知節點負荷率門限值，有效控制網絡擁塞，減少丟包率與延時，進而提高了網絡 QoS。
圖1是面向認知網絡的用戶QoS動態路由調整方法框架圖。圖2是網絡傳輸認知分組流程圖。圖3是判斷節點負荷率，選擇新路徑流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的技術方案做進一步的詳細說明 如圖1結合圖2所示，本發明的動態路由調整方法包括如下步驟
步驟1)，採用QoS效用函數計算分組數據的優先級，並將計算的優先級封裝進分組數據中，使之成為認知分組；
步驟2)，在認知分組頭中封裝特定程序(以圖3為流程的程序)，發送該認知分組至接收端；
步驟3)，當認知分組經過認知節點時，使認知節點進入中斷模式；認知節點執行封裝在認知分組頭中的特定程序，使認知分組按優先級從高至低的順序通過節點；
步驟4)，檢測認知節點的負荷率，通過判斷認知節點的負荷率是否超過門限值來選擇認知分組的傳輸路徑；
步驟5)，當認知分組傳輸完畢後，將認知節點由中斷模式改為普通模式； 步驟6)，接收端將丟包情況以及時延情況反饋給發送端； 步驟7)，發送端根據反饋信息調整發送速率，準備下一次發送。如圖3所示，步驟4)提到的監測節點負荷率的方法，步驟如下步驟a)，計算出各認知節點的負荷率3，然後設置各認知節點負荷率的門限值；
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步驟b)，在門限值的基礎上，定義一段負荷率區間A々v其中卩< <α ； αψ, )2
步驟c)，認知分組流經過認知節點，當該認知節點的負荷率大於門限值Ω時，用 Dijsktra算法計算另一條繞過該認知節點的新路徑；如果找到了新路徑，則使之後到達的認知分組經過新路徑，否則丟棄該認知分組，直到該認知節點負荷率恢復正常；
步驟d)，在認知分組經過新路徑時，時刻檢測原路徑的認知節點負荷率，當原認知節點負荷率低於相應區間值 時，則使之後到達的認知分組經過原路徑的認知節點；
步驟e)，如果新路徑的認知節點負荷率超過了門限值，且原認知節點負荷率仍然高於相應區間值，則丟棄之後到達的分組，直到原路徑或者新路徑的認知節點的負荷率恢復到區間值 以下。 上述採用Dijkstra算法計算最短路徑是以認知節點的負荷率為代價的，如果找到多條可行路徑，則可以將通信量分配給這幾條路徑，使多路徑間達到負載相對平衡。過於頻繁地採取行動以緩解網絡擁塞會使系統產生不穩定的振蕩。但是過於遲緩的採取行動又不具有任何實用價值。所以s值的選取要折中， - 的差值既不能太小，也不能太大。
權利要求
1.一種面向認知網絡的用戶Q0S動態路由調整方法，其特徵在於，包括以下步驟 步驟1)，採用Q0S效用函數計算分組數據的優先級，並將計算的優先級封裝進分組數據中，使之成為認知分組；步驟2)，設定認知節點選擇認知分組的傳輸路徑的方法，該方法通過判斷認知節點的負荷率是否超過門限值來選擇認知分組的傳輸路徑；將該方法封裝在認知分組頭中成為可執行程序，然後發送該認知分組至接收端；步驟3)，當認知分組經過認知節點時，使認知節點進入中斷模式；認知節點執行封裝在認知分組頭中的可執行程序，使認知分組按優先級從高至低的順序通過節點； 步驟4)，當認知分組傳輸完畢後，將認知節點由中斷模式改為普通模式； 步驟5)，接收端將丟包情況以及時延情況反饋給發送端； 步驟6)，發送端根據反饋信息調整發送速率，準備下一次發送。
2.根據權利要求1所述認知網絡的用戶QoS動態路由調整方法，其特徵在於，步驟2) 所述設定認知節點選擇認知分組的傳輸路徑的方法的具體步驟如下步驟a)，計算出各認知節點的負荷率A，然後設置各認知節點負荷率的門限值《 ；/χ步驟b)，在門限值ι的基礎上，定義一段負荷率區間,其中$ < 〈α ；步驟c)，認知分組流經過認知節點，當該認知節點的負荷率大於門限值d時，用 Dijsktra算法計算另一條繞過該認知節點的新路徑；如果找到了新路徑，則使之後到達的認知分組經過新路徑，否則丟棄該認知分組，直到該認知節點負荷率恢復正常；步驟d)，在認知分組經過新路徑時，時刻檢測原路徑的認知節點負荷率，當原認知節點負荷率低於相應區間值 時，則使之後到達的認知分組經過原路徑的認知節點；步驟e)，如果新路徑的認知節點負荷率超過了門限值，且原認知節點負荷率仍然高於相應區間值則丟棄之後到達的分組，直到原路徑或者新路徑的認知節點的負荷率恢復到區間值 以下。
全文摘要
本發明公開了一種面向認知網絡的用戶QoS動態路由調整方法。本發明利用效用函數計算用戶QoS優先級，採用中斷機制使認知節點處理認知分組中的特定程序，並計算認知節點負荷率，決定是否要選擇其它路徑傳輸數據分組，從而達到減輕網絡擁塞、降低丟包率，提高網絡QoS的目的。
文檔編號H04L12/56GK102377670SQ20111032207
公開日2012年3月14日 申請日期2011年10月21日 優先權日2011年10月21日
發明者亓晉, 孫雁飛, 張斐, 李琳 申請人:南京郵電大學