用于估计有效带宽的系统和方法
【专利说明】
[0001] 本申请要求2012年12月13日递交的发明名称为"用于估计有效带宽的系统和方 法（SystemandMethodforEstimatinganEffectiveBandwi化h)"的第 61/736, 978 号 美国临时申请案W及2013年6月18日递交的发明名称为"用于估计有效带宽的系统和方 法（SystemandMethodforEstimatinganEffectiveBandwi化h)"的第 13/920, 764 号 美国非临时申请案的权益，该些在先申请的内容W引入的方式并入本文中。
技术领域
[0002] 本发明一般设及电信服务网络技术，且尤其设及一种用于估计有效带宽的系统和 方法。
【背景技术】
[0003] 在电信服务网络中，可W将流量按流量类型进行分类。例如，在异步传输模式 (ATM)中，网络存在不同类别的流量，例如固定比特率（CBR)流量、可变比特率（VBR)流量、 可用比特率（ABR)流量W及未指定比特率扣BR)流量。流量可W出于准入控制、流量整形 和管理和/或包调度的目的进行特征化。不同类别的流量可W具有特定的一组服务质量 怕〇巧要求和流量特性。
[0004]QoS是对不同应用、用户或数据流提供不同优先级或保证数据流的特定性能水平 的能力。QoS中所包括的要求是对于连接的所有方面的要求，包括服务响应时间、损失、信噪 比、串扰、回波、中断、频率响应、响度W及其它要求。可W保证特定性能水平。该些QoS保 证在网络容量不足时可能是重要的。在分组交换网络中，QoS受人为因素（例如服务的稳 定性、服务的可用性、延迟W及用户信息）影响。此外，QoS受技术因素（例如服务的可靠 性、可扩展性、有效性、可维护性和服务等级）影响。
【发明内容】
[0005] 根据实施例，一种估计流量源的有效带宽的方法包括从第一流量源获得第一流量 模式。此外，该方法包括设定在第一流量源的平均数据速率与第一流量源的峰值数据速率 之间的第一有效带宽。另外，该方法包括根据第一流量模式和第一有效带宽确定第一流量 源的第一中断率。
[0006] 在另一实施例中，网关包括处理器和存储由处理器执行的程序的计算机可读存储 介质。程序包括如下指令：该指令用W从流量源获得流量模式并且将有效带宽设定在流量 源的平均数据速率与流量源的峰值数据速率之间。程序还包括如下指令：该指令用W根据 流量模式和有效带宽确定流量源的中断率。
[0007] 前文已相当广泛地概述了本发明的实施例的特征，W便可W更好地理解W下的本 发明的具体描述。下文中将描述本发明的实施例的另外的特征W及优点，该些另外的特征 W及优点形成本发明的权利要求书的主题。所属领域的技术人员应了解，所公开的概念及 具体实施例可W容易地用作修改或设计用于实现本发明的相同目的的其它结构或方法的 基础。所属领域的技术人员还应意识到，此类等效构造不脱离如在所附权利要求书中所阐 述的本发明的精神和范围。
【附图说明】
[000引为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考下文结合附图进行的描述，其中：
[0009] 图1示出了流量特征中的组成；
[0010] 图2示出了开/关流量模型；
[0011] 图3示出了流量源的聚合流量模式；
[0012] 图4示出了估计有效带宽的实施例方法的流程图；
[0013] 图5示出了估计有效带宽的另一实施例方法的流程图；
[0014] 图6示出了确定复用增益的实施例方法的流程图；
[0015] 图7示出了在存在回放缓冲区的情况下流量特征中的组成；
[0016] 图8示出了在存在回放缓冲区情况下估计有效带宽的实施例方法的流程图；
[0017] 图9示出了具有下游源的、用于估计有效带宽的实施例通信系统；
[0018] 图10示出了具有上游源或对等源的、用于估计有效带宽的另一实施例通信系统；
[0019] 图11示出了具有下游源的、用于估计有效带宽的另一实施例通信系统；
[0020] 图12示出了具有上游源或对等源的、用于估计有效带宽的另一实施例通信系统；
[0021] 图13示出了通用计算机系统的实施例的示意图；
[0022] 图14示出了流量模式的比特对时间曲线图；
[0023]图15示出了具有一个流量源的实施例系统的中断率对有效带宽曲线图；
[0024] 图16示出了具有多个流量源的实施例系统的中断率对有效带宽曲线图；
[0025] 图17示出了具有一个流量源的实施例系统的中断率对准入之后的漏桶率曲线 图；
[0026] 图18示出了实施例系统的准入速率对准入源数目曲线图；
[0027] 图19示出了实施例系统的中断率对准入源数目曲线图；
[002引图20示出了在存在回放缓冲区情况下的实施例系统的中断率对有效带宽曲线 图；化及
[0029] 图21示出了在存在回放缓冲区情况下的实施例系统的中断率对有效带宽曲线 图。
[0030] 除非另有指示，否则不同图中的对应标号和符号通常指代对应部分。绘制各图是 为了清楚地说明实施例的相关方面，因此未必是按比例绘制的。
【具体实施方式】
[0031] 首先应理解，尽管下文提供一项或多项实施例的说明性实现，但所公开的系统和/ 或方法可使用任何数目的技术来实现，无论该技术是当前已知还是现有的。本公开决不应 限于下文所说明的说明性实现、附图和技术，包括本文所说明并描述的示例性设计和实现， 而是可在所附权利要求书的范围W及其等效方案的完整范围内修改。
[0032] 不同类别的流量具有不同组QoS要求和不同的流量特性。图1示出了流量特性中 的组成。流量源1〇2(例如一种应用）产生数据流，该数据流在源缓冲区106中排队。随 后，服务器108传输源缓冲区106中的数据流。由于流量波动，一些数据可能因其延迟界限 而没有被传输，或源缓冲区106可能因传入数据的量的突然增加而溢出。在示例中，流量源 102指定目标QoS阔值，例如用户体验的质量在其下将不会受到很大影响的缓冲区溢出或 延迟界限违规。当使用峰值数据速率时，系统可能未被充分利用。然而，当使用平均数据速 率时，很有可能出现服务不满意。此外，通过使用任意数据速率无法容易地实现特定水平的 QoS保证。
[0033] 可W使用有效带宽来确定满足流量源的QoS要求所需的业务速率。有效带宽是满 足流量源的QoS要求（例如由于重新缓冲导致的5%中断率）所需的最小平均数据速率。 图2示出了流量源的理论的开/关模型，其中有效带宽通过W下公式给出：
[0034]
[003引其中a是从关到开的转换时间，P是从开到关的转换时间，并且X通过W下公式 给出：
[0036]
[0037] 其中D是最大延迟，P(延迟〉D)是在队列中经历超过D的延迟的任何包的目标中 断率，且C是队列的业务速率或有效带宽。存在流量源的目标中断，因为存在其中用户体验 的质量怕〇巧保持相对不变的中断率。对于开/关流量模型，图3示出了S个开/关流量 源的聚合流量模式的示例，其中曲线122是聚合速率且曲线123是有效带宽。
[003引特定的用户应用可W使用事先协定或基于按需基础被准入到系统。用户可W指示 其应用类型，该应用类型可W具有特定服务质量怕0巧或QoE要求。按需准入的初始协商 可W取决于对系统针对该应用的流量所具有的有效带宽的初始估计。系统（服务提供商或 网络所有者）可W具有存储数据库，其中用户应用和/或服务要求被映射到特定的有效带 宽。此数据库可W是基于用户的。
[0039] 在其中存在事先协定的示例中，可不发生协商过程。然而，通过按需准入和事先协 定两者，系统估计网络管理功能的资源要求，该网络管理功能例如准入控制、路由选定和资 源预留。资源要求的初始估计也可W基于存储在数据库中的用于该用户的该应用的有效带 宽来执行。当此应用是新的应用且根据应用标签或指定QoS要求没有找到记录时，最初使 用保守值并且测量实际的速率要求。
[0040] 相同的应用可W具有取决于该应用的特定特性或用户的不同有效带宽，但是在相 同应用内可存在几种子流量类别。在此情况下，系统可W首先基于流量特性的先前映射评 估保守有效带宽，并且继续评估流量W映射精确的有效带宽值，且必要时界定新的流量子 类别。可W将该新的分类通知给用户W用于未来需求。也可W将该子类别的有效带宽的信 息或相关联的成本等相关参数通知给用户。
[0041] 图4中的流程图200示出了用于估计有效带宽的方法。最初，在步骤202中，记录 流量源的全部或部分流量模式。例如通过获取流量模式或猜测流量模式来获得流量模式。 当流量源是下游流量源时，在RAN网关处记录流量模式的轨迹并且将其存储在RAN网关中 的数据库中。然而，当流量源是上游流量源时，在应用会话结束时，系统可W发信号通知用 户设备扣E)W报告流量模式的轨迹，并且肥经调度W将流量模式