列车控制与服务网络的流量监管和入队管理方法技术

本发明专利技术公开了一种列车控制与服务网络的流量监管和入队管理方法，其包括根据AF子队列的平均流量到达率与当前服务等级协议允许的流量到达率的大小关系，进行流量监管器的第一级令牌分配；计算将富余令牌分配给欠缺令牌AF子队列的重分配配额；根据欠缺令牌的AF子队列的重分配配额，将富余令牌分配给欠缺令牌的AF子队列；采用时间滑动窗口三色标记器将AF子队列的到达分组划分为三种颜色，并依据每个AF子队列不同颜色的分组数量计算每种颜色分组的平均队列长度；根据设置的三色分组对应的最小队列门限值、最大队列门限值，通过设定的最大入BE队概率计算不同颜色分组进入BE队列的概率，依概率将分组划分至AF子队列或BE队列。

The train control network and service flow supervision and management team

The invention discloses a train control network and service flow supervision and team management method, which comprises AF sub queue according to the average flow arrival rate and the arrival rate of the size relationship of service level agreement to allow traffic, the first token allocation for flow monitoring device; the calculation will be assigned to the redistribution of the lack of the surplus token token AF sub queue quota; according to the distribution of lack of token AF sub queue quota will be allocated to the lack of the surplus token token AF sub queue; the time sliding window three color marker will be divided into three kinds of color AF packets arriving at sub queue, the average queue length and packet number of each AF queue according to different colors the calculation of each color group; according to the minimum queue threshold value corresponding to the three color packet set, the maximum queue threshold value, by setting the maximum probability into the BE team Calculate the probability of grouping different colors into the BE queue and divide them into AF sub queues or BE queues by probability.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及列车通信网络及网络通信
，具体涉及一种列车控制与服务网络的流量监管和入队管理方法。
技术介绍
我国列车网络技术和标准长期受制于国际垄断巨头、既有列车控制网络与信息服务网络物理分离、无法适应列车控制与服务业务的快速增长和多样化需求等问题，面向轨道交通列车控制与服务业务多样化、业务承载一体化和按需定制趋势及其对网络传输特性的新需求，本专利技术设计一种适用于列车控制与服务网络(TCSN)的流量监管和入队管理方法。列车控制与服务网络中存在这各种与列车控制和旅客服务有关的网络业务流量，不同的业务流根据其流量特性以及传输服务需要(实时性、稳定性、关键性等)需要不同的调度策略。可以将TCSN的业务划分为关键业务和其它业务。关键控制业务用于支撑列车的正常运行，必须得到最高的优先级保证，转发时采用EF方式。而对于其他控制类业务和旅客服务类业务，需要一定程度的服务质量保证，同时这些业务又不能对关键业务的传输产生影响，必须对该类业务进行流量监管和入队管理。经过流量监管和入队管理后，一部分(合约内的)流量进入AF子队列，接受AF服务；其余部分(超出合约的)流量进入BE队列，接受“尽力而为”服务。然而在流量监管过程中，如果仅使用一次令牌分配策略，会因分配不均导致大量令牌富余或欠缺，造成资源的浪费或拥挤。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的列车控制与服务网络的流量监管和入队管理方法解决了流量监管过程中，因令牌分配不均造成资源浪费或网络拥挤的问题。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：提供一种列车控制与服务网络的流量监管和入队管理方法，其包括：获取AF子队列的平均流量到达率和当前服务等级协议允许的流量到达率；根据AF子队列的平均流量到达率和当前服务等级协议允许的流量到达率进行流量监管器的第一次令牌分配，并根据分配结果累积计算富余令牌数和欠缺令牌数：当AF子队列的平均流量到达率小于当前服务等级协议允许的流量到达率时，则累积计算富余令牌数；当AF子队列的平均流量到达率大于当前服务等级协议允许的流量到达率时，则累积计算欠缺令牌数；计算将富余令牌分配给欠缺令牌AF子队列的重分配配额：欠缺令牌AF子队列的重分配配额＝W1*基于AF子队列欠缺令牌数量的富余令牌重分配配额+W2*基于时延优先级的AF子队列的富余令牌重分配配额+W3*基于包丢弃优先级的AF子队列的富余令牌重分配配额；其中，W1、W2和W3均为配额权重，W1+W2+W3＝1；根据欠缺令牌AF子队列的重分配配额，对所有AF子队列流量监管器的富余令牌进行重分配：令富余令牌的AF子队列流量监管器令牌桶中的令牌＝AF子队列当前时刻的平均流量到达率，欠缺令牌的AF子队列流量监管器令牌桶中的令牌＝当前服务等级协议允许的流量到达率+AF子队列的富余令牌重分配配额；采用时间滑动窗口三色标记器，根据平均流量到达率与承诺信息速率和峰值信息速率的比对结果将AF子队列中的流量着色为三种颜色，并依据不同颜色的分组数量计算每种颜色分组的平均队列长度；根据设置的三色分组对应的最小队列门限值、最大队列门限值，通过设定的最大入BE队概率计算不同颜色分组进入BE队列的概率，依概率将分组划分至AF子队列或BE队列。本专利技术的有益效果为：本方案在确保流量监管符合服务等级协议SLA规范时，AF子队列通过网络环境、流量大小、时延优先级和包丢弃优先级等动态计算欠缺令牌的AF子队列的分配配额，从而确保了令牌分配过程的公平性。之后，通过时间滑动窗口三色标记器将AF子队列中的分组着色成三个重要性逐渐降低的分组，并通过各色分组的平均队列长度及设置的最小、最大队列门限值和最大入BE队概率之间的关系，将超出合约的流量划分至BE队列，通过这种方式能够实现调度时，重要的业务流先出，避免了业务流调度时出现混乱。富余令牌的分配同时综合考虑了各业务的流量特性(到达流量大小)、传输服务质量需求(时延优先级、包丢弃优先级)和网络的当前工作负载情况，具有自适应性；分配富余令牌时，轻网络负载情况下重点考虑欠缺令牌多少的公平性；中等负载下重点考虑时延优先级的公平性；重负载下重点考虑包丢弃优先级的公平性。本方案适用于区分服务环境下的流量监管与入队管理，特别是工业控制与旅客服务业务一体化传输环境下的流量监管与入队管理；只对关键业务流量外的其它流量监管，符合工业控制与旅客服务业务一体化传输环境的实际情况。附图说明图1为列车控制与服务网络的流量监管和入队管理方法的流程图。图2为分段式富余令牌分配配额的仿真图。图3为连续式富余令牌分配配额的仿真图。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。本专利技术研究的TCSN业务流划分为关键业务流队列和其它业务流，其中，关键业务流队列包括司控台、牵引、制动、辅助电源、车门、空调等列车控制命令、状态信息、报警信息等业务流；其它业务流包括除关键业务流外的其它列车控制业务流、交互类应用流、音频流、视频流、高保真业务流、传统IP网络应用业务流和P2P流。关键业务流不进行流量监管，直接进入后续的调度模块。其它业务流全部作AF子队列，进行流量监管和入队管理。经过流量监管和入队管理后，一部分(合约内的)流量进入AF子队列，接受AF服务；其余部分(超出合约的)流量进入BE队列，接受“尽力而为”服务。本方案在进行流量监管和入队管理之前，系统已经将列车控制与服务网络中的业务流划分成关键业务流队列和AF子队列(一般会划分成一个关键业务流队列和多个AF子队列，本方案为了实现业务流对流量的合理分配，将AF子队列中部分业务流划分出去，形成BE队列。在TCSN的SLA中，根据每类AF子业务流的流量特性和传输服务质量需求，定义了网络允许每类业务流的最大到达量，以及传输时延和包丢弃优先级。参考图1，图1示出了列车控制与服务网络的流量监管和入队管理方法的流程图。如图1所示，该方法100包括步骤101至步骤107。在步骤101中，获取AF子队列的平均流量到达率和当前服务等级协议允许的流量到达率；根据AF子队列的平均流量到达率和当前服务等级协议允许的流量到达率进行流量监管器的第一次令牌分配，并根据分配结果累积计算富余令牌数和欠缺令牌数。在将AF子队列中超出合约的流量划分至BE队列完成后，需要对当前时刻的平均流量到达率进行更新。在实施时，本方案优选AF子队列当前时刻的平均流量到达率的计算公式为：其中，Anew为AF子队列当前时刻的平均流量到达率；l为时间t内累积达到的流量，k为常数；exp为以自然常数e为底的指数函数；Aold为AF子队列上一时刻的平均流量到达率。在步骤102中，当AF子队列的平均流量到达率小于当前服务等级协议(SLA)允许流量到达率时，则累积计算富余令牌数。在步骤103中，当AF子队列的平均流量到达率大于当前的服务等级协议允许的流量到达率时，则累积计算欠缺令牌数。在进行富余令牌数和欠缺令牌数的计算时，其采用以下技术方法来实现：富余令牌数＝富余令牌数+(富余令牌的AF子队本文档来自技高网...

【技术保护点】
列车控制与服务网络的流量监管和入队管理方法，其特征在于，包括：获取AF子队列的平均流量到达率和当前服务等级协议允许的流量到达率；根据AF子队列的平均流量到达率和当前服务等级协议允许的流量到达率进行流量监管器的第一次令牌分配，并根据分配结果累积计算富余令牌数和欠缺令牌数：当AF子队列的平均流量到达率小于当前服务等级协议允许的流量到达率时，则累积计算富余令牌数；当AF子队列的平均流量到达率大于当前服务等级协议允许的流量到达率时，则累积计算欠缺令牌数；计算将富余令牌分配给欠缺令牌AF子队列的重分配配额：欠缺令牌AF子队列的重分配配额＝W1*基于AF子队列欠缺令牌数量的富余令牌重分配配额+W2*基于时延优先级的AF子队列的富余令牌重分配配额+W3*基于包丢弃优先级的AF子队列的富余令牌重分配配额；其中，W1、W2和W3均为配额权重，W1+W2+W3＝1；根据欠缺令牌AF子队列的重分配配额，对所有AF子队列流量监管器的富余令牌进行重分配：令富余令牌的AF子队列流量监管器令牌桶中的令牌＝AF子队列当前时刻的平均流量到达率，欠缺令牌的AF子队列流量监管器令牌桶中的令牌＝当前服务等级协议允许的流量到达率+AF子队列的富余令牌重分配配额；采用时间滑动窗口三色标记器，根据平均流量到达率与承诺信息速率和峰值信息速率的比对结果将AF子队列中的流量着色为三种颜色，并依据不同颜色的流量数量计算每种颜色分组的平均队列长度；根据每种颜色分组的平均队列长度与设置的三色分组对应的最小队列门限值、最大队列门限值和最大入BE队概率计算不同颜色分组进入BE队列的概率，依概率将分组划分至AF子队列或BE队列。...

【技术特征摘要】
1.列车控制与服务网络的流量监管和入队管理方法，其特征在于，包括：获取AF子队列的平均流量到达率和当前服务等级协议允许的流量到达率；根据AF子队列的平均流量到达率和当前服务等级协议允许的流量到达率进行流量监管器的第一次令牌分配，并根据分配结果累积计算富余令牌数和欠缺令牌数：当AF子队列的平均流量到达率小于当前服务等级协议允许的流量到达率时，则累积计算富余令牌数；当AF子队列的平均流量到达率大于当前服务等级协议允许的流量到达率时，则累积计算欠缺令牌数；计算将富余令牌分配给欠缺令牌AF子队列的重分配配额：欠缺令牌AF子队列的重分配配额＝W1*基于AF子队列欠缺令牌数量的富余令牌重分配配额+W2*基于时延优先级的AF子队列的富余令牌重分配配额+W3*基于包丢弃优先级的AF子队列的富余令牌重分配配额；其中，W1、W2和W3均为配额权重，W1+W2+W3＝1；根据欠缺令牌AF子队列的重分配配额，对所有AF子队列流量监管器的富余令牌进行重分配：令富余令牌的AF子队列流量监管器令牌桶中的令牌＝AF子队列当前时刻的平均流量到达率，欠缺令牌的AF子队列流量监管器令牌桶中的令牌＝当前服务等级协议允许的流量到达率+AF子队列的富余令牌重分配配额；采用时间滑动窗口三色标记器，根据平均流量到达率与承诺信息速率和峰值信息速率的比对结果将AF子队列中的流量着色为三种颜色，并依据不同颜色的流量数量计算每种颜色分组的平均队列长度；根据每种颜色分组的平均队列长度与设置的三色分组对应的最小队列门限值、最大队列门限值和最大入BE队概率计算不同颜色分组进入BE队列的概率，依概率将分组划分至AF子队列或BE队列。2.根据权利要求1所述的列车控制与服务网络的流量监管和入队管理方法，其特征在于，每个AF子队列中不同颜色的分组均设置有一组最小队列门限值、最大队列门限值和最大入BE队概率，每个AF子队列中三个颜色分组采用其设置的最小队列门限值、最大队列门限值和最大入BE队概率，将流量监管后的各色分组划分至AF子队列或BE队列中，进一步包括：当三个颜色的分组的平均队列长度均小于最小队列门限值时，则将三个颜色的分组划分至AF子队列；当每个颜色分组的平均队列长度介于最小队列门限值与最大队列门限值之间时，则计算入BE队概率按入BE队概率rBE将每个分组划分至BE队列，按(1-rBE)的概率划分至AF子队列；当三个颜色的分组的平均队列长度大于最大队列门限值，则将所有分组划分至BE队列。3.根据权利要求1所述的列车控制与服务网络的流量监管和入队管理方法，其特征在于，所述基于AF子队列欠缺令牌数量的富余令牌重分配配额的计算公式为：其中，K为欠缺令牌的AF子队列的总数。4.根据权利要求1所述的列车控制与服务网络的流量监管和入队管理方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭献海，戴小文，岳丽全，张华，赵晋南，刘力浩，白雪，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51