专利名称：一种端到端可用带宽测量方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及带宽测量技术，尤其涉及一种端到端可用带宽测量方法及系统。
背景技术：
端到端带宽的基本度量参数包括瓶颈带宽和可用带宽；其中，瓶颈带宽，是指瓶 颈链路的链路带宽，这里，链路带宽指连接两个节点的链路能够达到的最大数据发送速率， 由链路的物理性质决定，而瓶颈链路指路径中链路带宽最小的链路；可用带宽指路径上各 链路带宽的未消耗部分中的最小值，代表了端到端的有效带宽。上述参数间的关系如图1 所示，其中，源端和目的端之间的路径由三条链路Li、L2及L3组成，每条链路的宽度相当 于该条链路的链路带宽Ci，阴影部分表示已消耗的链路带宽，剩下的为未消耗部分，表示为 Ai, A3是路径中各链路带宽的未消耗部分中的最小值，即为端到端的可用带宽。目前，常用的可用带宽的测量方法有基于探测间隔模型(PGM，Probe Gap Model) 和基于探测发送速率模型(PRM，Probe Rate Model)两种；其中，基于PGM的测量方法具 体为源端发送一些探测包，分析源端发送这些探测包的时间和目的端接收这些探测包的 时间间隔的变化，根据变化趋势得到可用带宽的估计值，即基于时间戳测量可用带宽；基 于PRM的测量方法的原理为源端以小于或等于可用带宽的发送速率周期性发送探测包队 列，目的端接收到探测包的时延是一个常值，而源端将发送速率增大到大于可用带宽，则目 的端接收到探测包的时延中即包含了因排队产生的延时，即时延增大了，这样，通过动态调 整发送速率，找到使得时延保持常值的临界发送速率，即可得到可用带宽。可见，上述两种测量方法，均需通过测量时间来估计可用带宽，对时间精度要求较 高，尤其基于PGM的测量方法，涉及发送和接收数据包的时间间隔，对时间精度要求极高， 使得测量流程复杂，实施代价也较高。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种端到端可用带宽测量方法及系统，能 够根据丢包率测量可用带宽。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的—种端到端可用带宽测量方法，该方法包括确定源端到目的端的临界丢包率；源端根据前一次的丢包率和发送速率，确定本次发送速率，并以确定的发送速率 发送数据包队列；源端判断本次发送数据包队列的丢包率与所述临界丢包率的差是否不大于预先 设定的阈值，如果是，则本次发送速率即为源端到目的端的可用带宽；如果不是，则源端将 本次发送数据包队列的丢包率作为前一次的丢包率、将本次发送速率作为前一次的发送速 率，再次执行所述确定本次发送速率、发送该数据包队列、判断操作。进一步地，所述源端判断本次发送数据包队列的丢包率与所述临界丢包率的差是
4否不大于预先设定的阈值前，该方法进一步包括目的端接收数据包，并在接收时长等于设定的时长时，根据接收到的数据包数目 计算丢包率并发送至源端；其中，所述设定的时长根据所述数据包队列包含数据包的数目、 发送数据包的间隔时间、以及源端和目的端所处的网络环境设定。进一步地，所述确定源端到目的端的临界丢包率具体为源端向目的端ping包，将返回数据包的数目与ping出数据包的数目的比值作为 所述临界丢包率。进一步地，确定初次发送数据包队列的发送速率时，所述确定本次发送速率为源 端将预先设定的初始发送速率作为本次发送速率；其中，已知源端到目的端的瓶颈带宽时， 将瓶颈带宽作为初始发送速率。进一步地，确定除初次发送数据包队列以外其余各次的发送速率时，所述确定本 次发送速率具体为确定前一次的丢包率是否大于所述临界丢包率，如果是，则将前一次的 发送速率降低后作为本次发送速率；如果不是，则将前一次的发送速率提高后作为本次发 送速率；其中，降低或提高的幅度采用线性调整算法、或指数倍调整算法确定。进一步地，所述预先设定的阈值根据期望的测量精度设定，期望测量结果的测量 精度越高，相应设定的阈值越小。本发明还公开一种端到端可用带宽测量系统，该系统包括源端和目的端；其中，源端，用于协同目的端确定自身到目的端的临界丢包率；根据前一次的丢包率和 发送速率，确定本次发送速率，并以确定的发送速率发送数据包队列；并判断本次发送数据 包队列的丢包率与所述临界丢包率的差是否不大于预先设定的阈值，在判断结果为不大于 时，确定本次发送速率即为源端到目的端的可用带宽，在判断结果为大于时，将本次发送数 据包队列的丢包率作为前一次的丢包率，再次执行所述确定本次发送速率、发送该数据包 队列、判断操作；目的端，用于协同源端确定源端到自身的临界丢包率。进一步地，所述目的端包括返回模块，用于接收源端ping来的数据包，并返回数据包；所述目的端还包括设定模块，用于根据所述数据包队列包含数据包的数目、发送数据包的间隔时间、 以及源端和目的端所处的网络环境设定时长；接收及计算模块，用于接收数据包，并在接收时长等于设定的时长时，根据接收到 的数据包数目计算丢包率并发送至源端。进一步地，所述源端包括确定模块、发送模块和判断模块；其中，确定模块，用于向所述返回模块ping包，并计算返回模块返回的数据包的数目与 自身Ping出的数据包的数目的比值，作为临界丢包率；发送模块，用于根据接收到的前一次的丢包率和发送速率，确定本次发送速率，并 以确定的发送速率发送该数据包队列；判断模块，用于判断本次发送数据包队列的丢包率与所述临界丢包率的差是否不 大于预先设定的阈值，在判断结果为不大于时，确定本次发送速率即为源端到目的端的可 用带宽，在判断结果为大于时，将本次发送数据包队列的丢包率作为前一次的丢包率、以及将本次发送速率作为前一次的发送速率发送至发送模块。进一步地，所述源端还包括速率设定模块，用于设定初始发送速率；并在监测到确定模块临界丢包率计算完 毕时，将预先设定的初始发送速率作为本次发送速率，并以该发送速率发送该数据包队列。进一步地，所述源端还包括输入模块，用于根据期望的测量精度设定阈值并存储。本发明所提供的端到端可用带宽测量方法及系统，通过确定源端到目的端的临界 丢包率，以及调整发送数据包队列的发送速率，使得发送数据包队列的丢包率接近临界丢 包率，来测量可用带宽，即实现根据丢包率测量可用带宽，使得测量过程中对时间精度的要 求较低。本发明还具有以下的优点和特点根据设定的时长内接收到的数据包数目计算丢包率，可以减小由于节点缓存导致 的延迟对丢包率的影响，使得测试结果更加准确。
图1为端到端带宽的度量参数间关系的示意图；图2为本发明实施例端到端可用带宽测量方法的实现流程图；图3为本发明实施例端到端可用带宽测量系统的结构示意图。
具体实施例方式本发明实施例端到端可用带宽测量方法的实现流程如图2所示，包括以下步骤步骤201 确定源端到目的端的临界丢包率；其中，具体确定方法为源端向目的端ping包，将返回数据包的数目与ping出数 据包的数目的比值作为所述临界丢包率。步骤202 源端根据前一次的丢包率和发送速率，确定本次发送速率，并以确定的 发送速率发送数据包队列。其中，所述数据包队列所包含的数据包数目不宜太小，推荐为 1000 个。其中，在确定初次发送数据包队列的发送速率时，所述确定本次发送速率为源端 将预先设定的初始发送速率作为本次发送速率；其中，已知源端到目的端的瓶颈带宽时，将 瓶颈带宽作为初始发送速率，未知源端到目的端的瓶颈带宽时，根据测试经验设定初始发 送速率；在确定除初次发送数据包队列以外，其余各次的发送速率时，所述确定本次发送 速率具体为确定前一次的丢包率是否大于所述临界丢包率，如果是，则将前一次的发送速率 降低后作为本次发送速率；如果不是，则将前一次的发送速率提高后作为本次发送速率； 其中，降低或提高的幅度采用线性调整算法或指数倍调整算法确定。步骤202后，该方法还包括目的端接收数据包，并在接收时长等于设定的时长 时，根据接收到的数据包数目计算丢包率并发送至源端；其中，所述设定的时长根据所述数 据包队列包含数据包的数目、发送数据包的间隔时间、以及源端和目的端所处的网络环境 设定；
这里，在每次发送数据包队列时，发送其包含各数据包的时间间隔相等；所述时长 表示为(N-I) *T+At其中，N为数据包队列包含数据包的数目；T为发送数据包的间隔时间；At是时长 延展值，由源端和目的端所处的网络环境局决定，网络环境较好时，可将At设定的小些， 反之，可将At设定的大些。在传输数据包队列的过程中，数据包在节点缓存发生拥塞，使得接收到数据包的 时间间隔延长，但如果不设定时长，数据包有可能在较长延迟之后还是能够到达目的端，这 样就使得丢包率测量结果不准确，进而使得可用带宽测量结果不准确，还会导致测试过程 长时间不收敛，而为了防止上述情况的发生，本发明实施例根据设定的时长内接收到的数 据包数目计算丢包率，可以减小节点缓存导致的延迟对丢包率的影响，使得测试结果更加 准确，且对时间精度的要求不高。步骤203 源端判断本次发送数据包队列的丢包率与所述临界丢包率的差是否不 大于预先设定的阈值，如果是，执行步骤204 ；否则，执行步骤205。其中，所述阈值根据期望的测量精度设定，期望测量结果的测量精度越高，则相应 的设定的阈值越小。步骤204 源端将本次发送速率作为源端到目的端的可用带宽，结束本次测量流 程。步骤205 源端将本次发送数据包队列的丢包率作为前一次的丢包率、以及将本 次发送速率作为前一次的发送速率，返回步骤202。本发明实施例端到端可用带宽测量系统的结构如图3所示，包括源端和目的端； 其中，源端，用于协同目的端确定自身到目的端的临界丢包率；根据前一次的丢包率和 发送速率，确定本次发送速率，并以确定的发送速率发送数据包队列；并判断本次发送数据 包队列的丢包率与所述临界丢包率的差是否不大于预先设定的阈值，在判断结果为不大于 时，确定本次发送速率即为源端到目的端的可用带宽，在判断结果为大于时，将本次发送数 据包队列的丢包率作为前一次的丢包率，再次执行所述确定本次发送速率、发送该数据包 队列、判断操作；目的端，用于协同源端确定源端到自身的临界丢包率。其中，所述目的端包括返回模块，用于接收源端ping来的数据包，并返回数据包；所述目的端还包括设定模块，用于根据所述数据包队列包含数据包的数目、发送数据包的间隔时间、 以及源端和目的端所处的网络环境设定时长；接收及计算模块，用于接收数据包，并在接收时长等于设定的时长时，根据接收到 的数据包数目计算丢包率并发送至源端。其中，所述源端包括确定模块、发送模块和判断模块；其中，确定模块，用于向所述返回模块ping包，并计算返回模块返回的数据包的数目与 自身Ping出的数据包的数目的比值，作为临界丢包率；
发送模块，用于根据接收到的前一次的丢包率和发送速率，确定本次发送速率，并 以确定的发送速率发送该数据包队列；判断模块，用于判断本次发送数据包队列的丢包率与所述临界丢包率的差是否不 大于预先设定的阈值，在判断结果为不大于时，确定本次发送速率即为源端到目的端的可 用带宽，在判断结果为大于时，将本次发送数据包队列的丢包率作为前一次的丢包率、以及 将本次发送速率作为前一次的发送速率发送至发送模块。进一步地，所述源端还包括速率设定模块，用于设定初始发送速率；并在监测到确定模块临界丢包率计算完 毕时，即监测到确定初次发送数据包队列的发送速率时，将预先设定的初始发送速率作为 本次发送速率，并以该发送速率发送该数据包队列。进一步地，所述源端还包括输入模块，用于根据期望的测量精度设定阈值并存储。以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
权利要求
一种端到端可用带宽测量方法，其特征在于，该方法包括确定源端到目的端的临界丢包率；源端根据前一次的丢包率和发送速率，确定本次发送速率，并以确定的发送速率发送数据包队列；源端判断本次发送数据包队列的丢包率与所述临界丢包率的差是否不大于预先设定的阈值，如果是，则本次发送速率即为源端到目的端的可用带宽；如果不是，则源端将本次发送数据包队列的丢包率作为前一次的丢包率、将本次发送速率作为前一次的发送速率，再次执行所述确定本次发送速率、发送该数据包队列、判断操作。
2.根据权利要求1所述端到端可用带宽测量方法，其特征在于，所述源端判断本次发 送数据包队列的丢包率与所述临界丢包率的差是否不大于预先设定的阈值前，该方法进一 步包括目的端接收数据包，并在接收时长等于设定的时长时，根据接收到的数据包数目计算 丢包率并发送至源端；其中，所述设定的时长根据所述数据包队列包含数据包的数目、发送 数据包的间隔时间、以及源端和目的端所处的网络环境设定。
3.根据权利要求1或2所述端到端可用带宽测量方法，其特征在于，所述确定源端到目 的端的临界丢包率具体为源端向目的端Ping包，将返回数据包的数目与ping出数据包的数目的比值作为所述 临界丢包率。
4.根据权利要求1或2所述端到端可用带宽测量方法，其特征在于，确定初次发送数据 包队列的发送速率时，所述确定本次发送速率为源端将预先设定的初始发送速率作为本 次发送速率；其中，已知源端到目的端的瓶颈带宽时，将瓶颈带宽作为初始发送速率。
5.根据权利要求4所述端到端可用带宽测量方法，其特征在于，确定除初次发送数据 包队列以外其余各次的发送速率时，所述确定本次发送速率具体为确定前一次的丢包率 是否大于所述临界丢包率，如果是，则将前一次的发送速率降低后作为本次发送速率；如果 不是，则将前一次的发送速率提高后作为本次发送速率；其中，降低或提高的幅度采用线性 调整算法、或指数倍调整算法确定。
6.根据权利要求1或2所述端到端可用带宽测量方法，其特征在于，所述预先设定的阈 值根据期望的测量精度设定，期望测量结果的测量精度越高，相应设定的阈值越小。
7.—种端到端可用带宽测量系统，其特征在于，该系统包括源端和目的端；其中，源端，用于协同目的端确定自身到目的端的临界丢包率；根据前一次的丢包率和发送 速率，确定本次发送速率，并以确定的发送速率发送数据包队列；并判断本次发送数据包队 列的丢包率与所述临界丢包率的差是否不大于预先设定的阈值，在判断结果为不大于时， 确定本次发送速率即为源端到目的端的可用带宽，在判断结果为大于时，将本次发送数据 包队列的丢包率作为前一次的丢包率，再次执行所述确定本次发送速率、发送该数据包队 列、判断操作；目的端，用于协同源端确定源端到自身的临界丢包率。
8.根据权利要求7所述端到端可用带宽测量系统，其特征在于，所述目的端包括返回模块，用于接收源端Ping来的数据包，并返回数据包；所述目的端还包括2设定模块，用于根据所述数据包队列包含数据包的数目、发送数据包的间隔时间、以及 源端和目的端所处的网络环境设定时长；接收及计算模块，用于接收数据包，并在接收时长等于设定的时长时，根据接收到的数 据包数目计算丢包率并发送至源端。
9.根据权利要求7所述端到端可用带宽测量系统，其特征在于，所述源端包括确定模 块、发送模块和判断模块；其中，确定模块，用于向所述返回模块Ping包，并计算返回模块返回的数据包的数目与自身 Ping出的数据包的数目的比值，作为临界丢包率；发送模块，用于根据接收到的前一次的丢包率和发送速率，确定本次发送速率，并以确 定的发送速率发送该数据包队列；判断模块，用于判断本次发送数据包队列的丢包率与所述临界丢包率的差是否不大于 预先设定的阈值，在判断结果为不大于时，确定本次发送速率即为源端到目的端的可用带 宽，在判断结果为大于时，将本次发送数据包队列的丢包率作为前一次的丢包率、以及将本 次发送速率作为前一次的发送速率发送至发送模块。
10.根据权利要求9所述端到端可用带宽测量系统，其特征在于，所述源端还包括 速率设定模块，用于设定初始发送速率；并在监测到确定模块临界丢包率计算完毕时，将预先设定的初始发送速率作为本次发送速率，并以该发送速率发送该数据包队列。
11.根据权利要求9所述端到端可用带宽测量系统，其特征在于，所述源端还包括 输入模块，用于根据期望的测量精度设定阈值并存储。
全文摘要
本发明公开了一种端到端可用带宽测量方法，该方法通过确定源端到目的端的临界丢包率，以及调整发送数据包队列的发送速率，使得发送数据包队列的丢包率接近临界丢包率，来测量可用带宽。本发明同时还公开了一种端到端可用带宽测量系统，包括源端、目的端。采用本发明所述的方法和系统，能够根据丢包率测量可用带宽。
文档编号H04L12/26GK101958811SQ20091015214
公开日2011年1月26日 申请日期2009年7月14日 优先权日2009年7月14日
发明者刁兆雯, 王士鹏, 王宝玉 申请人:中兴通讯股份有限公司