專利名稱：通信網(wǎng)絡(luò)中調(diào)整擁塞窗口的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種通信網(wǎng)絡(luò)中傳輸層調(diào)整擁塞窗口的方法。
背景技術(shù)：
Internet(互聯(lián)網(wǎng))是一種提供盡力而為服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，TCP(TransportControl Protocol，傳輸控制協(xié)議)是其上一種可靠的傳輸層協(xié)議，被廣泛地應(yīng)用于電子郵件、文件傳輸、音頻和視頻數(shù)據(jù)流以及Web(環(huán)球網(wǎng))等應(yīng)用中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，TCP數(shù)據(jù)流量要占Internet中95％以上，故TCP協(xié)議是Internet中一種占主導(dǎo)地位的端到端的傳輸協(xié)議，當(dāng)今Internet的可靠性和穩(wěn)定性均與TCP協(xié)議的擁塞控制機(jī)制密不可分。
目前Internet上最為通用的TCP實(shí)現(xiàn)是TCP Reno，TCP Reno是一種端對端的傳輸層協(xié)議，采用了AIMD(Additive Increase MultiplicatiVeDecrease，加性增乘數(shù)減)的窗口調(diào)整機(jī)制。
在TCP Reno中，發(fā)送端實(shí)際發(fā)送窗口大小為MIN(RCVWND，CWDN+NDUP)，即“RCVWND”和“CWDN+NDUP”值中較小的一個(gè)值作為實(shí)際發(fā)送窗口大小；其中RCVWND指接收者通知的窗口，CWDN指發(fā)送端擁塞窗口，NDUP在發(fā)送端收到重復(fù)ACK(證實(shí))的個(gè)數(shù)小于tcprexmtthresh(tcprexmtthresh為使TCP啟動快速重傳機(jī)制的重復(fù)ACK個(gè)數(shù))之前，等于0，之后為再收到的重復(fù)ACK的個(gè)數(shù)。如果不考慮流量控制，則發(fā)送窗口等于CWDN+NDUP。
Reno的擁塞控制策略描述如下①如果接收到非重復(fù)ACK報(bào)文，則
if w＜ssthresh，set w＝w+1；如果當(dāng)前的擁塞窗口w小于慢啟動門限值ssthresh，則每收到一個(gè)ACK，就將窗口增加一個(gè)TCP段的大小，且這一過程稱之為慢啟動過程；Else set 否則，如果當(dāng)前的擁塞窗口大于慢啟動門限值而小于通知窗口，每收到一個(gè)ACK，就將窗口增加當(dāng)前窗口的倒數(shù)分之一，且這一過程稱之為擁塞避免過程；②如果收到的重復(fù)ACK報(bào)文，且收到的ACK報(bào)文數(shù)＞tcprexmtthresh，則retranmit“next expected”segment；重傳重復(fù)ACK證實(shí)信息里說明的需要重傳的報(bào)文段，即分組；set 同時(shí)令慢啟動門限值等于當(dāng)前窗口的一半；then set w＝ssthresh；擁塞窗口等于更新的慢啟動門限值；③如果重傳計(jì)時(shí)器超時(shí)，則進(jìn)入SlowStart(慢啟動)set 慢啟動門限值等于當(dāng)前窗口的一半；set w＝1；擁塞窗口等于一個(gè)報(bào)文段；然而，上述最初為有線環(huán)境設(shè)計(jì)的TCP Reno在具有突發(fā)差錯(cuò)的無線鏈路上的性能卻不令人滿意。TCP Reno認(rèn)為所有的分組丟失都是由于擁塞產(chǎn)生的，所以把由于鏈路特性變化引起的隨機(jī)分組丟失都當(dāng)作擁塞丟失來處理，直接將窗口降為分組丟失前窗口的一半。這種窗口的減半往往是不必要的，造成系統(tǒng)性能下降，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種通信網(wǎng)絡(luò)中調(diào)整擁塞窗口的方法，該方法可以區(qū)分分組丟失產(chǎn)生的原因是隨機(jī)丟失還是擁塞丟失，并根據(jù)分組產(chǎn)生的原因確定針對窗口的調(diào)整策略。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的所述的一種通信網(wǎng)絡(luò)中調(diào)整擁塞窗口的方法，包括A、計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中交換節(jié)點(diǎn)的緩存隊(duì)列的長度；B、根據(jù)所述的緩存隊(duì)列的長度確定導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中分組丟失產(chǎn)生的原因，并針對不同原因分別采用相應(yīng)的控制策略對交換節(jié)點(diǎn)的擁塞窗口進(jìn)行調(diào)整。
所述步驟A包括A1、根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)膱?bào)文確定網(wǎng)絡(luò)的帶寬；A2、根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的帶寬計(jì)算交換節(jié)點(diǎn)處的緩存隊(duì)列的長度；所述的步驟A1包括根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送節(jié)點(diǎn)收到的ACK(證實(shí))報(bào)文所證實(shí)的報(bào)文長度及相鄰兩個(gè)ACK報(bào)文的間隔時(shí)間確定網(wǎng)絡(luò)的帶寬。
所述的步驟A1進(jìn)一步包括分別以發(fā)送節(jié)點(diǎn)收到的ACK(證實(shí))報(bào)文所證實(shí)的報(bào)文長度除以該ACK報(bào)文與前一個(gè)ACK報(bào)文的間隔時(shí)間，獲得的結(jié)果作為基于該ACK報(bào)文的網(wǎng)絡(luò)帶寬的采樣值；將獲得的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)帶寬采樣值進(jìn)行平滑處理，獲得網(wǎng)絡(luò)的帶寬。
所述的步驟B包括根據(jù)獲得的網(wǎng)絡(luò)的帶寬值、分組的大小、當(dāng)前期望的網(wǎng)絡(luò)帶寬及發(fā)送節(jié)點(diǎn)與接收節(jié)點(diǎn)間的最小往返時(shí)間計(jì)算交換節(jié)點(diǎn)處的緩存隊(duì)列的長度。
所述的步驟A具體包括網(wǎng)絡(luò)帶寬采樣值sample_BWE[k]為sample_BWE[k]＝(ACKed*seg_size*8)/now～lastACKtime，其中，ACKed表示由本次收到的ACK所證實(shí)的報(bào)文段數(shù)目，seg_size表示報(bào)文段所含字節(jié)，now～lastACKtime表示本次收到ACK與上次收到ACK的時(shí)間間隔，K為本次收到的ACK所證實(shí)的報(bào)文的序號；對網(wǎng)絡(luò)帶寬采樣值進(jìn)行平滑處理，估計(jì)確定網(wǎng)絡(luò)帶寬BWE[k]為BWE[k]=(1921)*BWE[k-1]+(121)*(sample_BWE[k]+sample_BWE[k-1]);]]>且，所述的步驟B具體包括交換節(jié)點(diǎn)處的緩存隊(duì)列長度N為N‾=(Expected-BWEseg_size)*BaseRTT,]]>其中，Expected=cwndBaseRtt]]>是當(dāng)前時(shí)刻的期望速率，cwnd表示擁塞窗口的大小，BaseRtt是交換節(jié)點(diǎn)間報(bào)文的最小往返時(shí)間，seg_size如前所述為是報(bào)文段大小，BWE為上述步驟A獲得的當(dāng)前時(shí)刻網(wǎng)絡(luò)帶寬的估計(jì)值BWE[k]。
所述的步驟A包括根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的期望速率、實(shí)際速率及交換節(jié)點(diǎn)間報(bào)文往返的最小時(shí)間計(jì)算交換節(jié)點(diǎn)的緩存隊(duì)列長度。
所述的步驟A進(jìn)一步包括計(jì)算期望速率Expected和實(shí)際速率ActualExpected=cwndBaseRtt,Actual=cwndRtt;]]>其中，cwnd表示擁塞窗口大小，BaseRtt表示交換節(jié)點(diǎn)間報(bào)文的最小往返時(shí)間，RTT表示交換節(jié)點(diǎn)間報(bào)文的實(shí)際往返時(shí)間；計(jì)算確定交換節(jié)點(diǎn)的緩存隊(duì)列長度N為N＝Actual*(RTT-BaseRTT)＝Diff*BaseRTT，其中，Diff＝Expected-Actual，為期望速率Expected和實(shí)際速率Actual的差值。
所述的步驟C包括C1、如果所述的緩存隊(duì)列的長度大于設(shè)定的隊(duì)列長度門限值，則確定網(wǎng)絡(luò)帶寬飽和，且網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生的分組丟失為因?yàn)閾砣麑?dǎo)致，并根據(jù)相應(yīng)的擁塞控制策略進(jìn)行該交換節(jié)點(diǎn)的窗口和啟動門限值的調(diào)整；C2、如果所述的緩存隊(duì)列的長度小于設(shè)定的隊(duì)列長度門限值，則確定網(wǎng)絡(luò)帶寬未飽和，且網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生的分組丟失為因?yàn)殒溌诽匦宰兓瘜?dǎo)致，并根據(jù)基于鏈路特性變化的控制策略進(jìn)行該交換節(jié)點(diǎn)的窗口和啟動門限值的調(diào)整。
所述的通信網(wǎng)絡(luò)中調(diào)整擁塞窗口的方法中，步驟C2所述的根據(jù)基于鏈路特性變化的控制策略進(jìn)行該交換節(jié)點(diǎn)的窗口和啟動門限值的調(diào)整為如果收到如果收到三個(gè)重復(fù)的ACK報(bào)文，調(diào)整慢啟動門限等于估計(jì)帶寬和最小往返時(shí)間的乘積與TCP報(bào)文段大小的比值，并且，如果當(dāng)前擁塞窗口大于慢啟動門限值，則令擁塞窗口等于慢啟動門限；如果重傳計(jì)時(shí)器超時(shí)，則令擁塞窗口等于1，令慢啟動門限等于估計(jì)帶寬和最小往返時(shí)間的乘積與TCP報(bào)文段大小的比值，且若慢啟動門限小于2，則令慢啟動門限等于2。
TCP Reno在處理網(wǎng)絡(luò)擁塞情況時(shí)，是通過將擁塞窗口減半，能夠有效的減少緩存隊(duì)長，及時(shí)的處理網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況，這一算法的性能已經(jīng)在有線網(wǎng)絡(luò)中得到了很好的證實(shí)。由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明不僅可以保留了TCP Reno在處理網(wǎng)絡(luò)擁塞情況時(shí)的上述優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)對于因鏈路特性引起的分組丟失，還實(shí)現(xiàn)了利用帶寬估計(jì)設(shè)定合適的門限和擁塞控制窗口，使網(wǎng)絡(luò)帶寬得到有效的利用，提高系統(tǒng)的吞吐量。
總之，本發(fā)明能夠有效的區(qū)分分組丟失產(chǎn)生的原因，以根據(jù)具體情況改善無線鏈路上TCP的吞吐量性能，并可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的擁塞狀況，自適應(yīng)調(diào)整窗口，以增強(qiáng)TCP協(xié)議的穩(wěn)定性。此外，本發(fā)明還計(jì)算交換節(jié)點(diǎn)處的緩存隊(duì)列長度，并通過隊(duì)列長判斷網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況，以便于在及時(shí)處理分組丟失的同時(shí)降低排隊(duì)等待時(shí)間。


圖1為本發(fā)明所述的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明所述的方法的核心思想是通過計(jì)算交換節(jié)點(diǎn)的緩存隊(duì)列的長度，然后，根據(jù)緩存隊(duì)列的長度確定網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生分組丟失的原因，并針對不同的原因采用不同的控制策略對交換節(jié)點(diǎn)的擁塞窗口和啟動門限值進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。本發(fā)明一方面可以利用返回的ACK數(shù)據(jù)流所證實(shí)的收到分組的數(shù)目和兩個(gè)相鄰ACK的間隔時(shí)間來估計(jì)網(wǎng)絡(luò)的帶寬，再利用這個(gè)估計(jì)到的帶寬信息來計(jì)算交換節(jié)點(diǎn)處的緩存隊(duì)列長度N的大小；另一方面還可以根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的期望速率和實(shí)際速率值確定交換節(jié)點(diǎn)的緩存隊(duì)列長度N的大小。
獲得了相應(yīng)交換節(jié)點(diǎn)的緩存隊(duì)列的長度N的大小后，便可以根據(jù)N值來判斷網(wǎng)絡(luò)的擁塞狀況。即在發(fā)生分組丟失時(shí)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的擁塞狀況判斷分組丟失的原因，如果發(fā)生分組丟失時(shí)，N大于設(shè)定的隊(duì)列長度門限值，認(rèn)為分組丟失是網(wǎng)絡(luò)擁塞引起的；如果發(fā)生分組丟失時(shí)，N小于設(shè)定的隊(duì)列長度門限值，則認(rèn)為分組丟失是由于鏈路特性變化的影響產(chǎn)生的，針對基于不同原因?qū)е碌姆纸M丟失，便可以采取不同的控制策略進(jìn)行擁塞窗口和啟動門限值的調(diào)整。
為對本發(fā)明有進(jìn)一步的了解，現(xiàn)結(jié)合附圖，并以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬計(jì)算交換節(jié)點(diǎn)的緩存隊(duì)列的長度值為例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，參見圖1，具體包括以下處理過程步驟1對網(wǎng)絡(luò)帶寬值sample_BWE[k]進(jìn)行采樣；sample_BWE[k]＝(ACKed*seg_size*8)/now～lastACKtime，其中，ACKed表示由本次收到的ACK所證實(shí)的報(bào)文段數(shù)目，seg_size表示報(bào)文段所含字節(jié)，now～lastACKtime表示本次收到ACK與上次收到ACK的時(shí)間間隔，K為本次收到的ACK所證實(shí)的報(bào)文的序號，所述的ACKed值和seg_size值可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的特征獲得，now～lastACKtime值則可以根通過ACK報(bào)文的接收時(shí)間的實(shí)際監(jiān)測獲得。
步驟2對獲取的網(wǎng)絡(luò)帶寬采樣值進(jìn)行平滑處理，以獲得估計(jì)的當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的帶寬值BWE[k]；BWE[k]=(1921)*BWE[k-1]+(121)*(sample_BWE[k]+sample_BWE[k-1]).]]>步驟3根據(jù)獲得的當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的帶寬值計(jì)算交換節(jié)點(diǎn)處的緩存隊(duì)列；N‾=(Expected-BWEseg_size)*BaseRTT;]]>其中Expected=cwndBaseRtt]]>是當(dāng)前時(shí)刻的期望速率，cwnd表示擁塞窗口的大小，BaseRtt是交換節(jié)點(diǎn)發(fā)送出去的報(bào)文的最小往返時(shí)間，seg_size是交換節(jié)點(diǎn)發(fā)送報(bào)文的分組大小，BWE為當(dāng)前時(shí)刻網(wǎng)絡(luò)帶寬的估計(jì)值BWE[k]，所述的cwnd值為網(wǎng)絡(luò)傳輸中已經(jīng)有應(yīng)用的參數(shù)，本發(fā)明直接獲取應(yīng)用即可，所述的BaseRtt值根據(jù)對RTT的跟蹤比較得到。
步驟4當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生分組丟失時(shí)，判斷所述的緩存隊(duì)列的長度值N是否大于設(shè)定的隊(duì)列長度門限值β，如果大于，則執(zhí)行步驟5，否則，執(zhí)行步驟6，所述的隊(duì)列長度門限值β通常為一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，可以通過網(wǎng)絡(luò)測試獲得，對于目前的網(wǎng)絡(luò)該值可以為3。
步驟5確定緩存隊(duì)列的長度值N＞β，此時(shí)，認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)帶寬飽和，產(chǎn)生的分組丟失的原因以擁塞丟失為主，并按照TCP-Reno的算法中的擁塞控制策略進(jìn)行擁塞窗口和慢啟動門限值的調(diào)整，具體的調(diào)整過程與背景技術(shù)中描述的相同。
步驟6確定緩存隊(duì)列的長度值N＜β，此時(shí)，認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)帶寬沒有飽和，網(wǎng)絡(luò)沒有發(fā)生擁塞，分組丟失的原因很可能是由于鏈路特性變化而引起，所述的鏈路特性變化，即無線鏈路對Internet協(xié)議性能的影響通常包括①鏈接錯(cuò)誤率無線主機(jī)采用無線或紅外波傳輸進(jìn)行通信，極易受環(huán)境干擾，無線網(wǎng)絡(luò)上的BER(誤比特率)是有線的10倍或更差，只要有一條無線鏈路，就會影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能；②帶寬帶寬在無線網(wǎng)絡(luò)中是稀缺資源，同典型的有線以太網(wǎng)10M到1000M(甚至更高)相比，無線局域網(wǎng)的帶寬相對較小(2M)，而且變化還較大；③移動性無線主機(jī)在通信時(shí)頻繁移動，易導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失甚至通信暫時(shí)中斷。TCP將其解釋為擁塞，并激發(fā)擁塞控制機(jī)制，但這是沒有必要的，因?yàn)橐坏┮苿油Ｖ梗瑹o線主機(jī)又開始接收數(shù)據(jù)了，這樣就導(dǎo)致TCP的性能下降。
對于因鏈路特性變化導(dǎo)致的分組丟失，需要按照下述基于鏈路特性變化的控制策略進(jìn)行擁塞窗口和慢啟動門限值的調(diào)整，具體的處理過程為；如果交換節(jié)點(diǎn)收到三個(gè)重復(fù)的ACK報(bào)文，則執(zhí)行以下操作ssthresh＝(bwe*BaseRTT)/(seg_size)；/令慢啟動門限值等于估計(jì)的網(wǎng)絡(luò)帶寬和最小往返時(shí)間的乘積與TCP報(bào)文段大小的比值；if(cwnd＞ssthresh)；/如果當(dāng)前擁塞窗口大于慢啟動門限值；cwnd＝ssthresh；/令擁塞窗口等于慢啟動門限；同時(shí)，如果交換節(jié)點(diǎn)收到重復(fù)的ACK報(bào)文，則需要重新進(jìn)行相應(yīng)報(bào)文的發(fā)送，并啟動對應(yīng)的計(jì)時(shí)器，當(dāng)該計(jì)時(shí)器超時(shí)時(shí)，則執(zhí)行下列操作cwnd＝1；/令擁塞窗口等于1；ssthresh＝(bwe*BaseRTT)/(seg_size)；/令慢啟動門限等于估計(jì)帶寬和最小往返時(shí)間的乘積與TCP報(bào)文段大小的比值；if(ssthresh＜2)ssthresh＝2；/如果慢啟動門限小于2，則令慢啟動門限等于2。
上述處理過程中，步驟1到步驟3描述了交換節(jié)點(diǎn)的緩存隊(duì)列長度值的獲取過程，在TCP Vegas中，所述的緩存隊(duì)列長度值還可以采用以下的方法獲得，但是為保證后續(xù)的擁塞窗口和啟動門限值調(diào)整機(jī)制的實(shí)現(xiàn)，在通過下述方法獲取緩存隊(duì)列長度值的同時(shí)還需要獲取當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)帶寬值；即交換節(jié)點(diǎn)的緩存隊(duì)列長度值還可以通過以下計(jì)算過程獲得
首先，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的期望速率Expected和實(shí)際速率Actual，具體為期望速率Expected=cwndBaseRtt,]]>實(shí)際速率Actual=cwndRtt;]]>其中，cwnd表示擁塞窗口的大小，BaseRtt表示交換節(jié)點(diǎn)發(fā)送的報(bào)文的最小的往返時(shí)間，RTT表示交換節(jié)點(diǎn)發(fā)送的報(bào)文的實(shí)際往返時(shí)間，RTT為通過實(shí)際監(jiān)測獲得；然后計(jì)算期望速率Expected和實(shí)際速率Actual的差值Diff為Diff＝Expected-Actual；再基于交換節(jié)點(diǎn)的緩存隊(duì)列的長度N得到RTT的計(jì)算公式為RTT＝BaseRTT+N/Actual；根據(jù)上式可以得出，緩存隊(duì)列的長度N為N＝Actual*(RTT-BaseRTT)＝Diff*BaseRTT。
當(dāng)然，本發(fā)明中還可以采用其他的方法獲得交換節(jié)點(diǎn)的緩存隊(duì)列的長度N的值，然后，便可以根據(jù)獲得的N值進(jìn)行擁塞窗口和啟動門限值的調(diào)整，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男枨蟆?br> 由上述本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)方式的描述過程可以看出，本發(fā)明不僅保留了TCP Reno在處理網(wǎng)絡(luò)擁塞情況時(shí)的算法優(yōu)點(diǎn)，如通過將擁塞窗口減半，能夠有效的減少緩存隊(duì)長，及時(shí)的處理網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況等，同時(shí)，還對由于鏈路特性變化引起的分組丟失，有效地利用網(wǎng)絡(luò)帶寬估計(jì)設(shè)定合適的門限和擁塞控制窗口，使網(wǎng)絡(luò)帶寬得到有效的利用，提高系統(tǒng)的吞吐量。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種通信網(wǎng)絡(luò)中調(diào)整擁塞窗口的方法，其特征在于包括A、計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中交換節(jié)點(diǎn)的緩存隊(duì)列的長度；B、根據(jù)所述的緩存隊(duì)列的長度確定導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中分組丟失產(chǎn)生的原因，并針對不同原因分別采用相應(yīng)的控制策略對交換節(jié)點(diǎn)的擁塞窗口進(jìn)行調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信網(wǎng)絡(luò)中調(diào)整擁塞窗口的方法，其特征在于所述的步驟A包括A1、根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)膱?bào)文確定網(wǎng)絡(luò)的帶寬；A2、根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的帶寬計(jì)算交換節(jié)點(diǎn)處的緩存隊(duì)列的長度；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通信網(wǎng)絡(luò)中調(diào)整擁塞窗口的方法，其特征在于所述的步驟A1包括根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送節(jié)點(diǎn)收到的ACK(證實(shí))報(bào)文所證實(shí)的報(bào)文長度及相鄰兩個(gè)ACK報(bào)文的間隔時(shí)間確定網(wǎng)絡(luò)的帶寬。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的通信網(wǎng)絡(luò)中調(diào)整擁塞窗口的方法，其特征在于所述的步驟A1進(jìn)一步包括分別以發(fā)送節(jié)點(diǎn)收到的ACK(證實(shí))報(bào)文所證實(shí)的報(bào)文長度除以該ACK報(bào)文與前一個(gè)ACK報(bào)文的間隔時(shí)間，獲得的結(jié)果作為基于該ACK報(bào)文的網(wǎng)絡(luò)帶寬的采樣值；將獲得的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)帶寬采樣值進(jìn)行平滑處理，獲得網(wǎng)絡(luò)的帶寬。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的通信網(wǎng)絡(luò)中調(diào)整擁塞窗口的方法，其特征在于所述的步驟B包括根據(jù)獲得的網(wǎng)絡(luò)的帶寬值、分組的大小、當(dāng)前期望的網(wǎng)絡(luò)帶寬及發(fā)送節(jié)點(diǎn)與接收節(jié)點(diǎn)間的最小往返時(shí)間計(jì)算交換節(jié)點(diǎn)處的緩存隊(duì)列的長度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的通信網(wǎng)絡(luò)中調(diào)整擁塞窗口的方法，其特征在于所述的步驟A具體包括網(wǎng)絡(luò)帶寬采樣值sample_BWE[k]為sample_BWE[k]＝(ACKed*seg_size*8)/now～lastACKtime，其中，ACKed表示由本次收到的ACK所證實(shí)的報(bào)文段數(shù)目，seg_size表示報(bào)文段所含字節(jié)，now～lastACKtime表示本次收到ACK與上次收到ACK的時(shí)間間隔，K為本次收到的ACK所證實(shí)的報(bào)文的序號；對網(wǎng)絡(luò)帶寬采樣值進(jìn)行平滑處理，估計(jì)確定網(wǎng)絡(luò)帶寬BWE[k]為BWE[k]=(1921)*BWE[k-1]+(121)*(sample_BWE[k]+sample_BWE[k-1]);]]>且，所述的步驟B具體包括交換節(jié)點(diǎn)處的緩存隊(duì)列長度N為N‾=(Expected-BWEseg_size)*BaseRTT,]]>其中，Expected=cwndBaseRtt]]>是當(dāng)前時(shí)刻的期望速率，cwnd表示擁塞窗口的大小，BaseRtt是交換節(jié)點(diǎn)間報(bào)文的最小往返時(shí)間，seg_size如前所述為是報(bào)文段大小，BWE為上述步驟A獲得的當(dāng)前時(shí)刻網(wǎng)絡(luò)帶寬的估計(jì)值BWE[k]。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信網(wǎng)絡(luò)中調(diào)整擁塞窗口的方法，其特征在于所述的步驟A包括根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的期望速率、實(shí)際速率及交換節(jié)點(diǎn)間報(bào)文往返的最小時(shí)間計(jì)算交換節(jié)點(diǎn)的緩存隊(duì)列長度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的通信網(wǎng)絡(luò)中調(diào)整擁塞窗口的方法，其特征在于所述的步驟A進(jìn)一步包括計(jì)算期望速率Expected和實(shí)際速率ActualExpected=cwndBaseRtt,Actual=cwndRtt;]]>其中，cwnd表示擁塞窗口大小，BaseRtt表示交換節(jié)點(diǎn)間報(bào)文的最小往返時(shí)間，RTT表示交換節(jié)點(diǎn)間報(bào)文的實(shí)際往返時(shí)間；計(jì)算確定交換節(jié)點(diǎn)的緩存隊(duì)列長度N為N＝Actual*(RTT-BaseRTT)＝Diff*BaseRTT，其中，Diff＝Expected-Actual，為期望速率Expected和實(shí)際速率Actual的差值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、7或8所述的通信網(wǎng)絡(luò)中調(diào)整擁塞窗口的方法，其特征在于所述的步驟C包括C1、如果所述的緩存隊(duì)列的長度大于設(shè)定的隊(duì)列長度門限值，則確定網(wǎng)絡(luò)帶寬飽和，且網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生的分組丟失為因?yàn)閾砣麑?dǎo)致，并根據(jù)相應(yīng)的擁塞控制策略進(jìn)行該交換節(jié)點(diǎn)的窗口和啟動門限值的調(diào)整；C2、如果所述的緩存隊(duì)列的長度小于設(shè)定的隊(duì)列長度門限值，則確定網(wǎng)絡(luò)帶寬未飽和，且網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生的分組丟失為因?yàn)殒溌诽匦宰兓瘜?dǎo)致，并根據(jù)基于鏈路特性變化的控制策略進(jìn)行該交換節(jié)點(diǎn)的窗口和啟動門限值的調(diào)整。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的通信網(wǎng)絡(luò)中調(diào)整擁塞窗口的方法，其特征在于，步驟C2所述的根據(jù)基于鏈路特性變化的控制策略進(jìn)行該交換節(jié)點(diǎn)的窗口和啟動門限值的調(diào)整為如果收到如果收到三個(gè)重復(fù)的ACK報(bào)文，調(diào)整慢啟動門限等于估計(jì)帶寬和最小往返時(shí)間的乘積與TCP報(bào)文段大小的比值，并且，如果當(dāng)前擁塞窗口大于慢啟動門限值，則令擁塞窗口等于慢啟動門限；如果重傳計(jì)時(shí)器超時(shí)，則令擁塞窗口等于1，令慢啟動門限等于估計(jì)帶寬和最小往返時(shí)間的乘積與TCP報(bào)文段大小的比值，且若慢啟動門限小于2，則令慢啟動門限等于2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通信網(wǎng)絡(luò)中調(diào)整擁塞窗口的方法。該方法是通過計(jì)算交換節(jié)點(diǎn)的緩存隊(duì)列的長度，然后，根據(jù)緩存隊(duì)列的長度確定網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生分組丟失的原因，并針對不同的原因采用不同的控制策略對交換節(jié)點(diǎn)的擁塞窗口和啟動門限值進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。本發(fā)明不僅可以保留了TCP Reno在處理網(wǎng)絡(luò)擁塞情況時(shí)的上述優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)對于因鏈路特性引起的分組丟失，還實(shí)現(xiàn)了利用帶寬估計(jì)設(shè)定合適的門限和擁塞控制窗口，使網(wǎng)絡(luò)帶寬得到有效的利用，提高系統(tǒng)的吞吐量。此外，本發(fā)明還計(jì)算交換節(jié)點(diǎn)處的緩存隊(duì)列長度，并通過隊(duì)列長判斷網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況，以便于在及時(shí)處理分組丟失的同時(shí)降低排隊(duì)等待時(shí)間。
文檔編號H04L12/56GK1556629SQ20041000014
公開日2004年12月22日 申請日期2004年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月6日
發(fā)明者姚凌, 吳甜, 紀(jì)紅, 郝建軍, 樂光新, 尹長川, 劉丹譜, 羅濤, 李劍鋒, 姚 凌 申請人:北京郵電大學(xué)