专利名称：：一种基于E-Model的去抖缓冲区管理方法
技术领域：
：本发明涉及面向电信级以太网的自适应去抖缓冲区管理方法，具体的说是一种基于E-Model的去抖缓冲区管理方法。是一种在电信级以太网系统上支持语音、音频和视频等实时业务基于E-Model完成对去抖缓冲区进行自适应管理的方法。所说的E-Model在ITU-TG107(参考文献20)中定义。
背景技术：
：在电信级以太网等分组网络支持实时信息(支持对服务质量要求很高的TDM(Time-DivisionMultiplexing，时分复用)业务，或直接传送对时间敏感的语音、音频和视频等业务时，需要把实时信息封装成以太网数据包发送，发送端发送数据包的行为呈现周期性，也就是说发送两个相邻的数据包之间的时间间隔恒定。由于分组网络基于统计复用、突发和无连接的特性，网络流量的随机特征导致传送数据包的时延变化量(时延抖动)也具有随机性。时延抖动使得数据包到达接收端在时间上不再均勻，也就是说，接收的两个连续的数据包之间的时间间隔不再是常量。这样，由于网络拥塞的存在，过大的时延使得数据包常常不能按时到达接收端，对于实时信息来说，不能按时到达会导致实时信息的端到端传送时延已超过限度，这导致传送实时信息的服务质量的下降，在这种情况下，承载的实时业务质量的劣化将使得用户满意度下降。因此，为提高传送实时信息的服务质量，应妥善解决时延和时延抖动问题。在分组网上解决时延抖动的方法通常有如下三类[1](1)基于源节点的方法这些方法主要用于避免拥塞、避免端到端时延过大以及避免时延抖动过大。另外一些方法是基于网络反馈的信息选择适当的路径或服务器以避开拥塞的路由或繁忙的服务器，使得信息在网络上传送或在服务器上处理的时延尽可能的小O(2)基于网络节点的方法这些方法可以归纳为资源保留和抖动恢复两大类。资源保留类方法通常是通过在网络节点上保留足够的资源以保证数据传送的时延抖动控制在一个可容忍的限度内，例如在中间节点对每个实时流保留足够多的缓冲区等等[3]。抖动恢复类方法则是在网络节点中对传送的实时流采用抖动恢复算法以消除过大的时延抖动带来的影响M。(3)基于目的端的方法通常是采用设置去抖缓冲区的方法来吸收时延抖动，每个到来的携带实时信息的数据包先进入去抖缓冲区，在缓冲区中缓存一段时间后，再恢复成相应的实时信息发送[5][6]。显然去抖缓冲区会引入一定的附加时延，这些附加时延称作缓冲时延。缓冲时延会增大实时信息传送的端到端时延，因而对服务质量带来一定负面影响。另一方面，去抖缓冲区可以减轻网络端到端传送时延抖动的影响，从而减少“迟来”或丢弃的包的个数，也就是说有助于降低实时信息传送的丢包率，从而有助于服务质量的改进。这两方面的影响的综合结果取决于去抖缓冲区的设计策略。由上述可知，去抖缓冲区对实时信息的传送质量既有积极作用，也有负面影响。所3以如何合理的设计去抖缓冲区的大小以适应电信级以太网网络的状况是需要解决的难题之一。自适应的缓冲区管理，概括起来就是让电信级以太网系统自身来完成去抖缓冲区的管理以及对网络状况的适应，换句话说，去抖缓冲区的规模是由系统自动确定，而不是由用户手工配置。系统要完成对去抖缓冲区的自动管理，使得缓冲区更好的适应网络状况，首先系统要对网络现状尤其是时延和时延抖动要有比较准确的把握，这通常是建立在对携带实时信息的数据包在网络上传送的网络端到端传送时延d和时延抖动的直接或间接的估计或预测上，当然预测或估计是建立在对历史数据的分析的基础之上[6]__。如下是对当前研究所采用的一般预测模型的表述，在描述预测方法之前，先给出一些变量的定义ti-第i个数据包在发送端发送的时间。Bi-第i个数据包到达接收端的时间。r,"第i个数据包在接收端开始处理并恢复相应的实时信息的时间。qSi-第i个数据包从发送端发送开始，到该数据包到达接收端结束，该数据包经历的排队时延。b,-第i个数据包在接收端缓冲区等待的时间，h=巧-。Cli-第i个数据包从它在发送端产生开始，到它在接收端恢复实时信息之间的时间，(Ii=WHi-整个网络对第i个数据包产生的时延，Hi=-、。dt_对网络传输时延dn的第i次估计值。V,--对网络传输时延抖动的第i次估计值。预测的一般方法是采用(1)式所示的指数加权移动平均(EWMA)方法实现。AA权利要求一种基于EModel的去抖缓冲区管理方法，其特征在于包括以下步骤步骤1，在接收实体基于历史数据预测或估计网络传输时延dn采用基于指数加权移动平均方法对网络传输时延dn进行预测，基于指数加权移动平均方法的计算公式为(1)式<mrow><mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><msub><mover><mi>d</mi><mo>^</mo></mover><mi>i</mi></msub><mo>=</mo><mi>α</mi><mo>·</mo><msub><mover><mi>d</mi><mo>^</mo></mover><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>+</mo><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mi>α</mi><mo>)</mo></mrow><mo>·</mo><msub><mi>n</mi><mi>i</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mover><mi>v</mi><mo>^</mo></mover><mi>i</mi></msub><mo>=</mo><mi>α</mi><mo>·</mo><msub><mover><mi>v</mi><mo>^</mo></mover><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>+</mo><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mi>α</mi><mo>)</mo></mrow><mo>·</mo><mo>|</mo><msub><mover><mi>d</mi><mo>^</mo></mover><mi>i</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>n</mi><mi>i</mi></msub><mo>|</mo></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>在(1)式中即为对网络传输时延dn的第i次估计值，a是加权因子，取值在0和1之间，为对网络传输时延抖动的第i次估计值，ni为整个网络对第i个数据包产生的时延；步骤2，在接收实体统计数据包的到达情况并计算丢包率数据包的网络端到端传送时延d、网络传输时延dn以及丢包率Ppl用(2)式计算，在(2)式中，tp为两个数据包的发送时间间隔，n为缓冲区的大小且计算单位为“个数据包”，dn是网络传输时延，网络传输时延在(i*tp，(i+1)*tp)之间的数据包个数记为Li，在一个统计周期T内收到的数据包总数为N，每次缓冲区的调整幅度为m，m的计算单位为“个数据包”，为避免缓冲区高速振荡，统计周期T应取大于64毫秒的值；步骤3，基于步骤1和步骤2得到的信息和EModel得到当前理想的去抖缓冲区大小根据传送级别参数R的计算公式(4)式，得到在当前网络状况下，设置多大的去抖缓冲区可使得最终的传送级别参数R取最大值，或者R处于最大等级范围，R＝RoIsIdIeeff+A(4)；步骤4，基于步骤3得到的理想的去抖缓冲区大小对当前的去抖缓冲区进行调整。FSA00000315364700012.tif,FSA00000315364700013.tif,FSA00000315364700014.tif2.如权利要求1所述的基于E-Model的去抖缓冲区管理方法，其特征在于步骤3中在计算E-Model中的传送级别参数R时，采用的计算公式为(3)式R=α-β*Id-”le⑶在(3)式中，α是不考虑Id和Ie两个因素，而其它所有损伤因子都取缺省值情况下的传送级别参数R的值，β和Y则是Id和Ie的权重，且在不同的应用场景取不同的值。3.如权利要求2所述的基于E-Model的去抖缓冲区管理方法，其特征在于(3)式中β和Y的取值根据历史时延和丢包率数据以及终端用户的平均评价分数值MOS结果确定。4.如权利要求3所述的基于E-Model的去抖缓冲区管理方法，其特征在于根据(2)、(3)式以及E-Model建立传送级别参数R和去抖缓冲区大小之间的关系，利用该关系得到使传送级别参数R处于较理想状态下的去抖缓冲区规模，基于这个规模完成去抖缓冲区的管理和控制。全文摘要一种基于E-Model的去抖缓冲区管理方法，涉及面向电信级以太网的自适应去抖缓冲区管理方法，包括以下步骤步骤1，在接收实体基于历史数据预测或估计网络传输时延dn；步骤2，在接收实体统计数据包的到达情况并计算丢包率；步骤3，基于步骤1和步骤2得到的信息和E-Model得到当前理想的去抖缓冲区大小；步骤4，基于步骤3得到的理想的去抖缓冲区大小对当前的去抖缓冲区进行调整。本发明所述的基于E-Model的去抖缓冲区管理方法，去抖缓冲区的大小取决于E-Model的评价值，换句话说，去抖缓冲区的大小的设计目标是使得在当前网络状况下，传输级别参数R取最大值，或处于最大等级范围。文档编号H04L12/56GK101969403SQ201010517119公开日2011年2月9日申请日期2010年10月25日优先权日2010年10月25日发明者余少华,戴锦友,朱国胜,沈胜庆申请人:武汉烽火网络有限责任公司