队列管理方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信技术，尤其涉及一种队列管理方法和装置。
【背景技术】
[0002] 随着移动互联网的爆炸式发展，通过无线接入网入口的Internet服务需求庞大。 由于无线接入网固有的切换、高丢包率、时延抖动等特点，一般是端到端IP网络性能的瓶 颈。无线和有线网络共同组成的带宽不匹配管道会增加网络拥塞的发生概率，此时降低拥 塞发生概率以及从拥塞状态快速恢复的能力和鲁棒性很大程度上决定了端到端网络性能。
[0003] 无线有线混合网络拥塞的发生静态上是由于有线和无线之间管道的可用带宽 存在差异：对于下行链路而言，互联网协议（Internet Protocol，IP)数据报从公共数 据网关（Public Data Network Gateway, PDN Gateway)流入无线接入网（Radio Access Network，RAN)的速率高于RAN通过无线接口向用户设备（UserEquipment，UE)的发送速 率，在诸如eNodeB等RAN网元节点处数据缓存，当缓存数据量超过缓存内存空间（Buffer Size)时，导致缓存溢出的大量连续被动丢包。从高层协议（如传输控制协议Transmit Control Protocol，TCP)的角度看，就是底层网络发生了严重拥塞。
[0004] 无线信道相对于有线信道具有窄带宽、信道质量不稳定、移动性等固有特征。而 TCP协议将无线信道的不稳定性直观理解为端到端环回时延（Round Trip Time，RTT)波动 或报文段丢失。
[0005] 当然，TCP协议本身具有一定的流量控制和拥塞恢复能力。当TCP协议"感知"到 报文段丢失后，TCP的拥塞窗口会自适应收缩，降低高层发包速率以应对底层网络拥塞。但 是，TCP的拥塞恢复是典型的"端算法"，仅仅在终端设备（如UE/Server)中发挥作用。当无 线信道环境发生剧烈变化或者可用无线资源由于更多竞争者加入发生变化时，位于Server 中的TCP响应一般情况下都无法及时跟踪这种变化，导致拥塞无法得到及时解决或者当拥 塞解除后高层传输速率无法及时恢复的"TCP迟滞"特性。
[0006] 主动队列管理（Active Queue Management, AQM)是一种解决"TCP迟滞"的有效方 案，算法一般在传输瓶颈的网元节点中实现。优点是简单易行，缺点是主动丢包在一些场景 中可能导致丢包率急剧上升，降低传输效率。而导致性能下降的根本原因在于，TCP和AQM 这两种拥塞算法之间无法默契配合，严重时出现互相制约。但TCP和AQM算法本身分布在 不同的网络设备中，处于各自为战状态，缺乏协同能力。
【发明内容】
[0007] 本发明要解决的技术问题是提供一种队列管理方法及装置，以解决现有拥塞解决 方案不合理的问题。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种队列管理方法，该方法包括：
[0009] 监控队列缓存状态；
[0010] 当队列缓存数量超过拥塞预警门限的时间超过预定时长后，开始执行策略丢包。
[0011] 进一步地，所述队列缓存数量超过拥塞预警门限且持续预定时长指队列缓存数量 超过拥塞预警门限的单次持续时长或多次持续累计时长超过预定时长。
[0012] 为解决上述技术问题，本发明还提供了一种队列管理装置，该装置包括：
[0013] 监控模块，用于监控队列缓存状态；
[0014] 丢包控制模块，用于当队列缓存数量超过拥塞预警门限的时间超过预定时长后， 开始执行策略丢包。
[0015] 进一步地，所述队列缓存数量超过拥塞预警门限且持续预定时长指队列缓存数量 超过拥塞预警门限的单次持续时长或多次持续累计时长超过预定时长。
[0016] 相较于现有技术，本发明队列管理方法和装置通过监控队列缓存状态，并在队列 缓存数量超过拥塞预警门限的时间超过预定时长后，才开始执行策略丢包。在一定程度上 解决TCP和AQM "各自为政"的无序状态，在不增加额外测量和协议信令的前提下，通过设 置"观察窗"（即预定时长）对无线拥塞进行早期预测并评估TCP的拥塞恢复能力，根据评 估和预测结果协同调整队列管理方案，降低未来发生严重拥塞的概率，实现了 TCP与AQM之 间的协同，为一种协同队列管理（Cooperate Queue Management, CQM)的方式。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明队列管理方法实施例1的示意图；
[0018] 图2为本发明"运行观察期"主动管理策略示意图；
[0019] 图3为本发明队列管理方法实施例2的示意图；
[0020] 图4为基于实施例2的应用实例1的TK意图；
[0021] 图5为应用实施例2和图4流程的动态实施效果示意图；
[0022] 图6为本发明队列管理方法实施例3的示意图；
[0023] 图7为基于实施例3的应用实例2的不意图；
[0024] 图8为应用实施例2和图7流程的动态实施效果示意图；
[0025] 图9为本发明队列管理方法实施例4的示意图；
[0026] 图10至图12为三种定时器自身状态转移的条件示意图；
[0027] 图13为二种定时器的动态变化TK意图；
[0028] 图14为基于实施例4的应用实例3的TJK意图；
[0029] 图15为应用实施例4和图14流程的动态实施效果示意图；
[0030] 图16至图18为本发明队列管理装置实施例的模块结构示意图。
【具体实施方式】
[0031] 实施例1
[0032] 本发明队列管理方法实施例1，如图1所示，该方法包括：
[0033] 步骤101 :监控队列缓存状态；
[0034] 步骤102 :当队列缓存数量超过拥塞预警门限的时间超过预定时长后，开始执行 策略丢包。
[0035] 进一步地，所述队列缓存数量超过拥塞预警门限且持续预定时长指队列缓存数量 超过拥塞预警门限的单次持续时长或多次持续累计时长超过预定时长。
[0036] 当队列缓存数量超过拥塞预警门限的时间超过预定时长（本文中也称为"唤醒观 察期"）表明无线网络侧监测到TCP的拥塞恢复机制无法解决的拥塞问题发生，即达到了真 正的拥塞，这种情况下才开始执行策略丢包，以解决该拥塞。
[0037] 上述实施例1在不增加额外测量和协议信令的前提下，通过设置"观察窗"（即预 定时长）对无线拥塞进行早期预测并评估TCP的拥塞恢复能力，根据评估和预测结果协同 调整队列管理方案，降低未来发生严重拥塞的概率，实现了 TCP与AQM之间的协同，为一种 协同队列管理（Cooperate Queue Management, CQM)的方式。
[0038] 具体的，当CQM处于"运行观察期"时，通过设置类似RED算法的CQM控制区（概 率丢弃区）门限来控制主动丢包，如下图2所示：
[0039] 其中CQM控制区是缓存区域的一个连续子集，一般情况下丢包区上限为缓存容量 上限，丢包区下限由参数"CQM丢包的队列长度下限"确定。
[0040] CQM去激活态：当缓存量低于CQM控制区下限即拥塞预警门限或缓存量超过拥塞 预警门限的时间但未超过预定时长时，为CQM去激活态，无条件接纳到达的任意IP数据 报；
[0041] CQM激活态：当缓存量高于CQM控制区下限（即拥塞预警门限）且超过预定时长 后，进入CQM激活态，此时根据缓存队列长度（例如rocp中待处理的IP数据报文量），通过 AQM丢包概率曲线进行选择性丢弃。
[0042] 一种典型的线性RED算法丢包概率曲线为：
[0044] 其中High为CQM控制区上限（即为缓存容量上限）；Low为丢包区下限，由参数 "CQM丢包队列长度下限"控制；BO为当前缓存队列实际长度。
[0045] 设置的拥塞预警门限一般大于丢包区下限。
[0046] 另外，可通过自适应调整"观察窗"，提升TCP和AQM之间的互相协同能力。具体地， 从开始执行丢包至队列缓存数量再次超过拥塞预警门限的时长小于第一预定时间，则减少 所述唤醒定时器的时长；如从开始执行丢包至队列缓存数量再次超过拥塞预警门限的时长 大于第二预定时间，则增加所述唤醒定时器的时长。
[0047] 进一步地，当拥塞解决或者TCP拥塞恢复能力提升后及时退出主动丢包策略。
[0048] 为了实现对队列缓存状态的监控，可以采用定时器方式，具体地，本发明实现方案 设计以下配置参数：
[0049]
[0050] 以下根据设置的定时器的，给出多个实施例：
[0051] 实施例2
[0052] 本发明队列管理方法实施例2中仅设置唤醒定时器，如图3所示，该方法包括：
[0053] 步骤301 :设置唤醒定时器及唤醒定时器时长；
[0054] 步骤302 :根据队列缓存状态调整所述唤醒定时器的状态；
[0055] 其中，当队列缓存数量上升至大于所述拥塞预警门限时，启动所述唤醒定时器；所 述唤醒定时器运行期间，所述队列缓存数量下降至小于所述拥塞预警门限时，废弃已启动 的唤醒定时器；
[0056] 步骤303 :监控所述唤醒定时器的状态；
[0057] 以上步骤301至303实现了对队列缓存状态的监控；具体地，可周期和/或事件触 发队列缓存状态尤其是队列缓存数量的监控操作，本文所说的所述事件包括数据包到达和 数据包发送。
[0058] 步骤304 :当所述唤醒定时器溢出后，开始执行策略丢包。
[0059] 当所述唤醒定时器溢出时，认为队列缓存数量超过拥塞预警门限的时间超过预定 时长。
[0060] 步骤305 :当所述队列缓存数量下降至小于所述拥塞预警门限时，停止执行丢包 策略。
[0061] 可选地，该实施例还包括定时器时长调整步骤，其中所述唤醒定时