专利名称：基于延时概率分布函数的网络状态更新方法
技术领域：
本发明涉及一种基于延时概率分布函数的网络状态更新方法，尤其是一种基于数据包在节点的延时的概率分布函数变化的网络状态更新方法，属通信技术领域。
背景技术：
目前Internet的主要业务是数据业务。数据业务对网络的服务质量没有严格的要求。随着话音和实时多媒体业务的出现，用户业务对网络的服务质量(以下简称QoS)要求越来越高。QoS要求主要包括可用带宽、延时、丢包率等。为了满足用户业务的QoS要求，路由选择过程就要不断了解网络当前的工作状态，在此基础上，结合一定的优化目标，选择一个满足用户要求的最优的或至少是可用的传输路径。
QoS路由选择过程由两个部分组成一是为到达业务选择路径并发送数据包的过程，称之为寻路过程；一是节点间状态信息的交互过程。称为状态更新过程。QoS网络中，各节点的状态的度量参数是通过状态更新机制进行收集、处理和传递的。好的状态更新机制能为QoS路由提供及时、可靠的网络状态信息，是QoS路由成功的重要前提。同时，不准确的状态信息不仅会导致路由选择失败，而且会大大增大网络开销，造成QoS网络整体性能低下。
网络状态更新方法的设计主要包括两方面的内容，一是选择度量参数，二是设计触发机制。目前普遍使用的状态度量参数是链路的可用带宽，因为在传统的Internet网络中，采用单一队列排队，没有分类型的服务，在这种方式下，其它度量参数，如延时和丢包率都可以转化为可用带宽的函数。触发机制有两种，一是基于时间变化的触发机制，如周期触发，一是基于度量参数变化的触发机制，如判断值触发，即根据度量参数的变化范围预先设置几个判断值，当度量参数的变化达到某一判断值时，就触发状态更新。现有的判断值触发都是基于可用带宽变化的。
选用可用带宽作为网络状态变化的度量参数存在以下问题1、网络链路的可用带宽是不断变化的，作为状态信息发布的可用带宽值其实是某一段时间统计的均值。它不能全面、准确地反映网络状态的变化。
2、在QoS网络中，不同类型的业务有不同服务质量要求，需要采用不同类型的服务。可用带宽是多种业务聚合后的值，不能具体反映某种业务的服务情况。
3、对不同类型的业务采用不同的排队和调度机制后，其它度量参数，如延时和丢包率都不再是可用带宽的函数。
4、在QoS网络中，随着多路径技术的出现，淡化了带宽的概念，不同服务质量的保证，最终归结为延时的保证，而不再是带宽的保证。
5、在QoS网络中，由于业务的突发性很强，丢包是难免的，服务质量的保证是概率意义上的保证，带宽的保证不再有直接意义。
发明内容
本发明的目的是提出一种基于延时概率分布函数的网络状态更新方法，以不同类型的业务在节点的延时概率分布函数作为网络状态变化的度量参数，设计一种新的可用于QoS网络的状态更新方法，采用时间触发与参数触发相结合的触发机制，结合合适的路由机制，以延时保证取代带宽保证，充分发挥分组交换的特点和优势，为QoS网络提供不同类型的服务质量保证。
本发明提出的基于延时概率分布函数的网络状态更新方法，包括以下步骤1、网络节点以T为周期，统计各种服务类型队列的数据包在本节点的延时概率分布函数；2、当本周期统计的队列的延时概率分布函数与上次状态更新发布的延时概率分布函数相比，超过一定值时，即触发状态更新，连续两次状态更新间隔为KT～NT，其中K、T为正整数，N＞K；3、将各个队列统计的最新延时概率分布函数封装在状态更新信令包中向全网广播；4、各网络节点根据最新收到的状态更新信令包中的状态信息更新本地节点的状态信息数据库。
上述方法中的延时概率统计过程可以包括以下步骤(1)节点记录每个数据包进入和离开服务类型队列的时间，计算每个数据包的延时，并设被丢弃的数据包延时为无穷大；(2)将上述计算的延时量化成离散的取值，以T1为周期，统计同一延时量化值的数据包个数，将该数除以T1周期中进入该队列的数据包总数，得到各延时量化值的概率分布。
上述方法中的触发状态更新的判断值为本周期统计的队列延时概率分布函数与上次状态更新发布的延时概率分布函数之间的方向散度。本发明提出的基于延时概率分布函数的网络状态更新方法，具有如下优点1、采用了不同服务类型的数据包在节点的延时概率分布函数作为状态信息，全面、准确地反映了网络状态的变化。
2、把节点物理端口的可用带宽的变化细化为使用同一端口的各个服务类型队列延时概率分布函数变化，为基于端到端延时的QoS保证提供了基础。
3、分队列统计延时的概率分布函数，为分类型、分优先级的QoS调度和路由提供统计参考信息。
4、以延时的概率分布函数的变化触发更新，更具平稳性。
5、采用时间触发与参数触发相结和的触发更新方法，提高了状态信息的准确性和路由的稳定性。
图1是本发明方法的流程框图。
具体实施例方式
本发明提出的基于延时概率分布函数的网络状态更新方法，其流程框图如图1所示，首先网络节点以T1为周期，统计各种服务类型队列的数据包在本节点的延时概率分布函数；当本周期统计的队列的延时概率分布函数与上次状态更新发布的延时概率分布函数相比，超过一定值时，即触发状态更新，连续两次状态更新间隔为KT～NT，其中K、T为正整数，N＞K；将各个队列统计的最新延时概率分布函数封装在状态更新信令包中向全网广播；各网络节点根据最新收到的状态更新信令包中的状态信息更新本地节点的状态信息数据库。
上述方法中的概率统计过程为首先节点记录每个数据包进入和离开服务类型队列的时间，计算每个数据包的延时，并设被丢弃的数据包延时为无穷大；将上述计算的延时量化成离散的取值，以T1为周期，统计同一延时量化值的数据包个数，将该数除以进入该队列的数据包总数，得到各延时量化值的概率分布。
上述方法中的触发状态更新的判断值为本周期统计的队列延时概率分布函数与上次状态更新发布的延时概率分布函数之间的方向散度。
本发明的状态更新过程有三个时钟控制过程，如图1统计时钟T1节点以T1为周期统计各个服务类型队列的延时的概率分布。
发布时钟T2当各个服务类型队列的延时的概率分布一直不变时，节点以T2为间隔发布最近一个T1周期统计的各服务类型队列的延时概率分布函数。T2是T1的整数N倍。T2决定了两次状态更新的最大时间间隔。它保证节点处于激活状态，如果间隔T2时间收不到某节点的状态信息，则认为该节点出现故障。
钳制时钟T3当网络状态频繁变化时，为防止状态更新信息的变化太快引起路由不稳定和过多的网络开销，规定连续两次状态更新的间隔不小于T3。T3是T1的整数K倍，K＜N。
本发明方法中的触发状态更新的判断过程为不断将最近一个T1周期统计的各服务类型队列的延时的概率分布函数与上一次状态更新发布的状态信息进行比较，只要有一个服务类型队列的延时的概率分布函数变化超过预置的判断值时，就触发更新。
触发更新用最近一个T1周期统计的各服务类型队列的延时的概率分布函数作为状态更新的内容。
状态发布将最近一个T1周期统计的各服务类型队列的延时的概率分布函数封装在状态更新信令包中向全网广播。
本发明关于概率分布函数的变化的比较是一个值得深入研究的问题。本方法提供一个基于信息论的解决方法，即以方向散度衡量两个概率分布函数的变化，并作为触发状态更新的判断值。
设当前T1周期统计的某类型数据包的延时的概率分布函数是XP2(x)=a1a2···akp2(a1)p2(a2)···p2(ak)]]>其中(a1，a2…ak)是数据包延时的量化值。p2(a1)，p2(a2)…p2(ak)是本周期统计的上述数据包的延时量化值的概率。
上次发布的该类型数据包的延时的概率分布函数是XP1(x)=a1a2···akp1(a1)p1(a2)···p1(ak)]]>其中(a1，a2…ak)是数据包延时的量化值。p1(a1)，p1(a2)…p1(ak)是上次状态更新发布的数据包的延时量化值的概率。
这两次统计的该类型数据包的延时的概率分布函数的方向散度计算公式是J(p2，p1；X)＝I(p2，p1；X)+I(p1，p2；X)其中，I(p2,p1;X)=Σk=1Kp2(ak)logp2(ak)p1(ak)]]>I(p1,p2;X)=Σk=1Kp1(ak)logp1(ak)p2(ak)]]>方向散度J(p2，p1；X)是两个概率分布函数之间差异的一种量度，可用来作为触发状态更新的判断依据。
权利要求
1.一种基于延时概率分布函数的网络状态更新方法，其特征在于该方法包括以下步骤(1)网络节点以T为周期，统计各种服务类型队列的数据包在本节点的延时概率分布函数；(2)当本周期统计的队列的延时概率分布函数与上次状态更新发布的延时概率分布函数相比，超过一定值时，即触发状态更新，连续两次状态更新间隔为KT～NT，其中K、T为正整数，N＞K；(3)将各个队列统计的最新延时概率分布函数封装在状态更新信令包中向全网广播；(4)各网络节点根据最新收到的状态更新信令包中的状态信息更新本地节点的状态信息数据库。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的延时概率统计过程包括以下步骤(1)节点记录每个数据包进入和离开服务类型队列的时间，计算每个数据包的延时，并设被丢弃的数据包延时为无穷大；(2)将上述计算的延时量化成离散的取值，以T1为周期，统计同一延时量化值的数据包个数，将该数除以进入该队列的数据包总数，得到各延时量化值的概率。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的触发状态更新的判断值为本周期统计的队列延时概率分布函数与上次状态更新发布的延时概率分布函数之间的方向散度。
全文摘要
本发明涉及一种基于延时概率分布函数的网络状态更新方法，属通信技术领域。本方法首先网络节点以T为周期，统计各种服务类型队列的数据包在本节点的延时概率分布函数；当本周期统计的队列的延时概率分布函数与上次状态更新发布的延时概率分布函数相比，超过一定值时，即触发状态更新，连续两次状态更新间隔为KT～NT，其中K、T为正整数，N＞K；将各个队列统计的最新延时概率分布函数封装在状态更新信令包中向全网广播；各网络节点根据收到的状态更新信令包中的状态信息更新本地节点的状态信息数据库。本发明方法全面、准确地反映了网络状态的变化；提高了状态信息的准确性和路由的稳定性；为基于端到端延时的QoS保证提供了基础。
文档编号H04Q3/545GK1472923SQ0314679
公开日2004年2月4日 申请日期2003年7月11日 优先权日2003年7月11日
发明者马正新, 张 林, 王春芳, 曹志刚 申请人:清华大学