基于分组业务流社团结构的服务质量波动传播控制方法与流程

背景技术：

随着分组业务种类和数量的迅速攀升，有限的网络资源与庞大的用户需求之间的矛盾日益突出，这种矛盾下产生的网络拥塞导致业务流之间在服务质量(如丢包，带宽、时延等)方面具有强烈的关联性。在面向分组业务的传送网络中，如PTN网络(分组传送网络)和基于时隙的SDH网络，突发事件(如链路故障和业务带宽突增)会导致某些业务服务质量抖动，而这种抖动变化会在网络拥塞情况下通过全网业务的关联性进行传播，进而大范围影响业务的服务质量。

依据现有拥塞控制技术可进行网络传输环境改善，进而减轻网络突变环境下的业务流服务质量波动传播，如队列管理技术：丢尾(Drop Tail)，随机丢弃(Random Drop)等，以及TCP端到端的拥塞控制技术。而这些拥塞控制方法存在以下缺陷：第一，丢尾(Drop Tail)可能会引发队列死锁、满队列、TCP全局同步问题，使得网络拥塞周而复始的持续产生；第二，TCP拥塞控制机制通过改变滑动窗口的大小控制业务发送速率，而一些滑动窗口函数的设置在网络拥塞环境下会使业务的传送速率成倍地减小，大大降低业务服务质量；第三，上述方法仅仅减小了网络拥塞情况下业务服务质量受影响的程度，而服务质量波动传播仍然存在，未被终止。

目前，尚无成熟有效的方法来快速应对网络突发事件导致的分组业务服务质量波动传播现象；为了应对网络突发性状况，面向分组业务的传送网络需要有足够快速有效的对策来进行业务服务质量波动传播控制。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例期望提供一种分组业务流服务质量波动传播控制方法，能使面向分组业务的传送网络在面对突发事件时，实现快速有效的业务服务质量波动传播控制。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案如下：

本发明实施例提供了一种基于分组业务流社团结构的服务质量波动传播控制方法，其中，所述方法包括：根据分组业务流的传送路径，获得分组业务流之间的关联关系，建立分组业务流关联网络；根据分组业务流关联网络，利用社团检测算法将业务流划分为不同社团，获取每一社团的边界业务流；根据社团边界业务流的重要性不同，依次保障社团边界业务流的带宽不变，以隔绝社团间服务质量的波动传播；重复上一步骤，直至带宽不变的社团边界业务流数目大于某一阈值，进而达到隔离业务流社团之间服务质量波动传播的目的。

上述方案中，所述根据分组业务流的传送路径，获得业务流间的关联关系，建立业务流关联网络，包括：1.确定任意两条业务流间的关联性：将任意两条业务流的传送路径进行比对，若存在至少一条相同的链路，则这两条业务流之间存在关联关系；2.建立业务流关联网络：节点表示分组业务流，连边表示业务流间的关联关系，若两条业务流之间存在关联关系，即传送路径有交集，那么在业务流关联网络中两者之间存在一条连边。

上述方案中，所述若两条业务流之间存在关联关系，即传送路径有交集，那么在业务流关联网络中两者之间存在一条连边，包括：根据两条业务流传送路径中交集链路数目的不同，量化业务流间关联关系的强弱：业务流关联网络中两条业务流之间连边权值等于两者传送路径中交集链路数目，权值越大，关联属性越强；

上述方案中，所述根据分组业务流关联网络，利用社团检测算法将业务流划分为不同社团，获取每一社团的边界业务流，包括：根据业务流关联网络中连边权值，利用基于权重的社团检测算法将业务流划分为不同社团；根据获得的业务流社团结构，获取每一社团的边界业务流：若某一业务流的邻居业务流所在的社团不全相同，则该流为社团边界业务流；

上述方案中，所述根据社团边界业务流的重要性不同，依次保障处于社团边界处的业务流带宽不变，以隔绝社团间服务质量波动传播，包括：根据社团边界业务流的度数不同，将业务流按照度数从大到小进行排序；将排序后的社团边界业务流划分为若干小组，每个小组包含数目相同的业务流，分组由小到大进行编号；若最后一组的社团边界业务流数目小于规定分组中业务流的数目，则单独为一个业务流小组；按照组号由小到大的顺序，依次保障各分组中的业务流带宽不变，每次执行一个小组；

上述方案中，所述重复上一步骤，直至带宽不变的社团边界业务流数目大于某一阈值，进而达到隔离业务流社团之间服务质量波动传播的目的，包括：依据业务流组号由小到大的顺序，依次保障各分组中的业务流带宽不变，直至社团之间的每一条连边所联结的两条业务流之中至少存在一条带宽保持不变的业务流，则业务流社团之间服务质量波动传播被中断。

由此可见，本发明实施例提供的业务流服务质量波动传播控制方法对网络突发性状况下的业务服务质量波动传播具有足够快速有效控制作用，且本发明实施例的方法实现简单，易于推广。

附图说明

图1为本发明实施例的分组业务服务质量波动传播控制流程示意图；

图2为本发明实施例中分组业务流关联网络的建立流程图；

图3为本发明实施例中分组业务流关联网络的社团划分流程图；

图4为本发明实施例中社团边界业务流的优先选择保障流程示意图。

具体实施方式

在本发明实施例中，根据分组业务流的传送路径，获得分组业务流之间的关联关系，建立分组业务流关联网络；根据分组业务流关联网络，利用社团检测算法获得业务流社团结构，获取社团边界业务流；根据社团边界业务流的重要性不同，依次保障处于社团边界处的业务流带宽不变，直至达到隔离业务流社团之间服务质量波动传播的目的。

具体的，在建立的分组业务流关联网络中，节点表示分组业务流，连边表示业务流间的关联关系。若两条业务的传送路径存在至少一条交集链路，则这两条业务流之间存在一条连边，连边权值等于两条业务传送路径的交集链路数；所述社团检测算法为基于权重的社团检测算法；社团边界流的重要性依据业务流的度数进行判断。

下面通过附图及具体实施例对本发明再做进一步的详细说明。图1为本发明实施例的分组业务服务质量波动传播控制流程示意图，包括以下步骤：

步骤1：根据分组业务的传送路径，获得分组业务流间的关联关系，建立分组业务流关联网络；具体而言，如图2所示，包括以下步骤：

步骤101：确定任意两条业务流间的关联性：将任意两条业务流的传送路径进行比对，若存在至少一条相同的链路，则这两条业务流之间存在关联关系。

将分组业务流进行编号F＝{f₁,f₂,...}，并获得业务流的传送路径集合R＝{r₁,r₂,...}。按照如下法则确定任意两条业务流之间的关联性：将任意两条业务流f_i与f_j的传送路径r_i与r_j进行对比，若存在至少一条相同的链路，即传送路径有交集，则这f_i与f_j业务流之间存在关联关系，那么在业务流关联网络中f_i与f_j之间存在一条连边；否则，f_i与f_j之间不存在连边。

步骤102：建立分组业务流关联网络：节点表示分组业务流，连边表示业务流间的关联关系：若两条业务流之间存在关联关系，即传送路径有交集，那么在分组业务流关联网络中两者之间存在一条连边。

步骤103：依据建立的分组业务流关联网络，获得业务流关联网络的边权矩阵W＝(w_i,j)。

根据f_i与f_j两条业务流传送路径的交集链路数目的不同，量化业务流间关联关系的强弱，获得业务流间连边权值w_i,j。连边权值w_i,j等于f_i与f_j两条业务流传送路径的交集链路数目。

步骤2：根据分组业务流关联网络的边权矩阵W＝(w_i,j)，利用基于权重的社团检测算法将业务流划分为不同社团；根据获得的业务流社团结构，获取每一社团的边界业务流。具体而言，如图3所示，包括以下步骤:

步骤201：利用基于权重的社团检测算法将业务流划分为不同社团。假设网络中的每个业务流都是一个独立的社团。对任意相邻的业务流f_i与f_j，计算将业务流f_i加入其邻居业务流f_j所在社团时对应的模块度增量ΔQ：

其中，W′是业务流关联网络中所有边的权值之和，即边权矩阵W＝(w_i,j)所有元素之和的一半；s_i是业务流f_i的强度，即与业务流f_i相连的所有边的权重和；s_i，in是业务流f_i与业务流f_j所在社团内其他业务流所有连边的权重和；W_C′是业务流f_j所在社团内部所有边的权重之和；S_C是所有与业务流f_j所在社团内部业务流相关联的边的权重和。

步骤202：计算业务流f_i与所有邻居业务流模块度增量，然后选出其中最大的一个。当该值为正时，把业务流f_i加入相应的邻居业务流所在的社团；否则，业务流f_i留在原社团。这种社团合并过程重复进行，直到不再出现合并现象，这样就划分出了业务流社团结构。

步骤203：根据获得的业务流社团结构，获取每一社团的边界业务流。将业务流社团进行编号C＝{c₁,c₂,...}，若某一业务流的所有邻居业务流所在社团编号不全相同，则该流为社团边界业务流。记社团边界流的集合为F_boundary。

步骤3：根据社团边界业务流的重要性不同，依次保障处于社团边界处的业务流带宽不变，以隔绝波动传播路径；具体而言，如图4所示，包括以下步骤：

步骤301：根据社团边界业务流的度数不同，将业务流按照度数从大到小进行排序：计算社团边界业务流的度(k)大小，按照度数从大到小的顺序将社团边界业务流重新进行排序F′_boundary。某一业务流的度等于与之相关联的业务流的数目；

步骤302：将排序后的社团边界业务流划分为若干小组，分组由小到大进行编号。每个小组包括X条社团边界业务流：F′_boundary＝{{F₁′}_X,{F′₂}_X,...}。若最后一组的社团边界业务流数目小于规定分组中业务流的数目，则单独为一个业务流小组。

步骤303：将F′_boundary＝{{F₁′}_X,{F′₂}_X,...}中的业务流按照组号由小到大的顺序依次保证每组中的业务流的带宽不变，每次执行一个小组。

注：在网络突发波动环境下，若某业务流可保持其带宽不变，则该业务流将不会成为造成其他业务流带宽波动的缘由，故该类业务流具有隔绝服务质量抖动的作用。

步骤4：重复步骤303，直至带宽不变的社团边界业务流数目大于某一阈值，进而达到隔离业务流社团之间服务质量波动传播的目的，具体而言，

依据业务流组号由小到大的顺序，重复步骤303，直至社团之间的每一条连边所联结的两条社团边界业务流至少存在一条带宽保持不变的业务流，则业务流社团之间服务质量波动传播被中断。

通过步骤1至步骤4，可以将面向分组业务的传送网络中庞大的业务流隔离为若干社团，这样无论哪个社团中的业务流产生了服务质量波动，均不会影响其他社团中的业务流正常传输，大大缩小了服务质量波动传播的范围。