專利名稱：基于ecn且?guī)ьA(yù)測驗證的擁塞控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
基于ECN且?guī)ьA(yù)測驗證的擁塞控制方法屬于互聯(lián)網(wǎng)擁塞控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
本發(fā)明中的算法是一種使用在互聯(lián)網(wǎng)中的擁塞控制和避免算法，屬于基于“管子”模型的源算法。擁塞控制是目前互聯(lián)網(wǎng)中的一個重要問題。根據(jù)算法地實現(xiàn)位置，可以將擁塞控制算法分為兩大類鏈路算法和源算法。鏈路算法在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(如路由器和交換機(jī))中執(zhí)行，作用是檢測網(wǎng)絡(luò)擁塞的發(fā)生，產(chǎn)生擁塞反饋信息；源算法在主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備中執(zhí)行，作用是根據(jù)反饋信息調(diào)整發(fā)送速率。
使用基于測量經(jīng)典的擁塞控制算法一般有以下幾種Wand and Crowcroft在論文Eliminating Periodic Packet Losses in 4.3-Tahoe BSD TCP Congestion Control Algorithm中提出DUAL算法是基于對RTT時間(信號來往傳輸時間)的增加進(jìn)行響應(yīng)；擁塞窗口和Reno算法一樣增大，但每兩個RTT時間后，算法要檢查當(dāng)前的RTT時間是否大于最大和最小RTT的平均值，如果是，則將擁塞窗口減小1/8。
R.Jain.在論文A Delay-Based Approach for Congestion Avoidance in InterconnectedHeterogeneous Computer Networks中提出的CARD(Congestion Avoidance using Round-tripDelay)方法是基于推導(dǎo)出最適宜的窗口大小。這種判決是基于當(dāng)前RTT和窗口大小的。每兩個RTT延遲要進(jìn)行以下判決，(當(dāng)前窗口大小-原窗口大小)×(當(dāng)前RTT-原RTT)，如果結(jié)果為正，窗口減小1/8，如果結(jié)果為負(fù)或0，則增大一個最大的分組長度。
另外一種擁塞控制方法是平整發(fā)送速率。Wand and Crowcroft’s在論文A New CongestionControl SchemeSlow Start and Search(Tri-S)中提出的Tri Scheme算法中每個RTT窗口將增大一個分組長度同時比較增大窗口前后的吞吐量。假如區(qū)別小于一個分組傳輸時所獲得吞吐量的1/2，則將窗口減小一個分組長度。Tri-S計算吞吐量使用一個RTT時間內(nèi)發(fā)送了多少字節(jié)來確定。
在論文TCP VegasEnd to End Congestion Avoidance on a Global Internet和Analysisof the Increase and Decrease Algorithms for Congestion Avoidance in Computer Networks中提出的TCP Vegas算法是一種性能較好的實現(xiàn)方法，這種方法和Tri-S很相似，只關(guān)心吞吐量速率或發(fā)送速率的變化。但是該算法在計算吞吐量時和Tri-S不同，它不是使用吞吐量的斜率的變化，而是比較吞吐量的一個期望值和實測值之間的區(qū)別。
Vegas使用這種方法測量和控制鏈路上傳輸?shù)摹邦~外”數(shù)據(jù)。額外數(shù)據(jù)是指那些鏈路使用的帶寬等于可用帶寬后，增加發(fā)送的分組。很明顯，如果連接發(fā)送了太多的額外分組，將導(dǎo)致?lián)砣?。Vegas擁塞控制方法是基于控制額外數(shù)據(jù)總量，而不僅僅是丟棄分組。Vegas算法的判斷是在源端進(jìn)行的，這樣基于RTT測量的判斷不能正確反映鏈路擁塞是在發(fā)送方向還是在應(yīng)答方向中出現(xiàn)的，而本發(fā)明能夠反映鏈路擁塞是在發(fā)送方向出現(xiàn)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種使源端可以根據(jù)接收端基于預(yù)測驗證的結(jié)果來控制待發(fā)送的數(shù)據(jù)分組的發(fā)送速率的基于ECN且?guī)ьA(yù)測驗證的擁塞控制方法。
本發(fā)明的特征在于它是一種基于顯式擁塞通告ECN且?guī)ьA(yù)測驗證FAV的源方法，即在接收端主機(jī)PC和網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備中執(zhí)行預(yù)測驗證，而源端主機(jī)PC則根據(jù)反饋信息來調(diào)整發(fā)送速率，所述的擁塞控制方法依次含有以下步驟
(1)源端發(fā)送數(shù)據(jù)分組時在分組IP頭的OPTION域登記時間戳，時間戳由4個字節(jié)組成；
(2)路徑中所有支持顯式擁塞通告ECN標(biāo)記的節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)它的擁塞情況，即在節(jié)點中隊列長度超過管理員設(shè)定的閾值后，把服務(wù)類型TOS域中的CE位置“1”；
(3)在接收端計算各分組的傳輸延遲當(dāng)接收端接收到數(shù)據(jù)分組后，通過系統(tǒng)調(diào)用獲得相應(yīng)的接收到的時間，即本機(jī)系統(tǒng)的時間，用此值減去數(shù)據(jù)分組頭中的時間戳的值，得到該分組的鏈路傳輸延遲時間；
(4)通過下述組內(nèi)預(yù)判公式來推測該第n分組進(jìn)入擁塞節(jié)點時隊列長度的預(yù)測值，同時根據(jù)收到該第n分組是否被標(biāo)記CE來調(diào)整預(yù)判閾值X，這一步驟依次按以下順序執(zhí)行
(4.1)使用先到的相鄰分組的鏈路傳輸延遲的差分來計算預(yù)測參數(shù)Kn，它是一種用以消除源端和接收端由于時鐘不同步為延遲測量帶來影響的參數(shù)，
其中，Td′n為第n分組的鏈路傳輸延遲，
Td′n-1為第n分組的鏈路傳輸延遲，
Td′n-2為第n分組的鏈路傳輸延遲，
(4.2)使用下述組內(nèi)預(yù)判公式，遞推獲得當(dāng)前的分組n進(jìn)入擁塞節(jié)點時隊列長度的預(yù)測值λn
λn＝(Kn+1)×λn-1-Kn×λn-2
其中，λn-1為第n-1分組的隊列長度預(yù)測值，
λn-2為第n-2分組的隊列長度預(yù)測值
(4.3)使用當(dāng)前分組n隊列長度預(yù)測值λn和該分組n的CE標(biāo)記來驗證預(yù)判的準(zhǔn)確性，從而修正設(shè)定的預(yù)判閾值X
若X＜λn且收到未標(biāo)記CE的分組即為PCE，
則X＝λn+1；
若X＞λn且收到未標(biāo)記CE的分組即為PCE，
則X＝λn-1；
(5)通過下述組間預(yù)判方法對當(dāng)前各組內(nèi)的推測結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計，并預(yù)判將來網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流量的變化，同時根據(jù)各組內(nèi)統(tǒng)計結(jié)果向源端發(fā)送具有相應(yīng)含義的確認(rèn)分組即特殊標(biāo)記ACK
(5.1)在接收端把所有數(shù)據(jù)分組按照信號鏈路傳輸延遲時間RTT作為劃分預(yù)判組的條件，RTT時間按照第一個分組傳輸延遲的兩倍計算，即在一個RTT時間內(nèi)接收端向源端發(fā)送一個控制源端發(fā)送速率的確認(rèn)分組ACK，通告源端，
(5.2)求解RTT時間內(nèi)的平均隊列預(yù)測長度
其中，k＝1，2，3…S，為該預(yù)判組內(nèi)的數(shù)據(jù)分組的下標(biāo)；
S為該預(yù)判組內(nèi)數(shù)據(jù)分組的數(shù)量，
(5.3)計算RTT時間內(nèi)平均隊列預(yù)測長度E[λ]n和閾值X的差Diff，
Diff＝E[λ]n-X，
(5.4)根據(jù)不同的差值范圍發(fā)送相應(yīng)的確認(rèn)分組ACK
若Diff＞α·E[λ]n，α為設(shè)定的參數(shù)，
則發(fā)送ACK(PDEC)；
若Diff＜-α·E[λ]n)，
則發(fā)送ACK(PNOR)；
若-α·E[λ]n＜Diff＜α·E[λ]n，
則發(fā)送ACK(PHOLD)；
其中，PNOR是無特殊標(biāo)記的確認(rèn)分組ACK，
PDEC是ACK中標(biāo)記DEC位，
PHOLD是ACK中標(biāo)記HOLD位；
DEC和HOLD標(biāo)記可以設(shè)置在應(yīng)答確認(rèn)分組頭部TOS域的某一位中。根據(jù)RFC2780的說明，TOS的第6、7位用來作為ECN協(xié)議使用，我們在ACK中將第6位置1作為PDEC的標(biāo)志位，而將第7位置1作為PHOLD的標(biāo)志位；
(5.5)當(dāng)確認(rèn)分組ACK到達(dá)源端PC后，源端PC用已知的發(fā)送速率算法調(diào)整發(fā)送速率，即
(5.5.1)源端接收到PDEC后，源端的擁塞窗口減小1/8，
(5.5.2)源端接收到PNOR后，源端的擁塞窗口增加1，
(5.5.3)源端接收到PHOLD后，源端的擁塞窗口保持不變。實驗證明和已有方法比較，本發(fā)明方法有效降低了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，在降低丟失率的同時也減小了端到端的延遲；而且，所占擁塞鏈路帶寬的增加，能獲得較高且穩(wěn)定的鏈路利用率。


圖1.本發(fā)明所方法實現(xiàn)示意圖。
圖2.本發(fā)明所述方法的程序流程框圖。
圖3.本發(fā)明實驗?zāi)M時用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
圖4.擁塞鏈路帶寬為8Mbps時的模擬結(jié)果。
圖5.擁塞鏈路帶寬為16Mbps時的模擬結(jié)果。
圖6.擁塞鏈路帶寬為32Mbps時的模擬結(jié)果。
圖7.參數(shù)α的分析實驗結(jié)果。
圖8.公平性分析實驗結(jié)果。
具體實施例方式
我們在圖1中使用FAV算法實現(xiàn)有效的擁塞控制。其中，源端PC作為服務(wù)器，運行realServer 8.01提供流媒體服務(wù)，目的PC作為客戶機(jī)，訪問源端PC上的流媒體文件，并使用RealPlayer 8.0 Plus觀察圖像傳輸結(jié)果，從而比較擁塞控制算法對傳輸性能的影響。在實現(xiàn)中所使用的設(shè)備配置如下
源端和目標(biāo)端的PC配置
主板 intel D845
內(nèi)存 256DDR
顯卡 Geforce2MX400
硬盤 西捷80G
網(wǎng)卡 realtek 8139
路由器可以是支持ECN的所有型號，我們選用的是Cisco2600，網(wǎng)絡(luò)中的路由器可以按照不同的拓?fù)溥M(jìn)行互聯(lián)。
本發(fā)明所述方法具體由以下步驟依次組成
(1)源端發(fā)送數(shù)據(jù)分組時在分組IP頭的OPTION域登記時間戳。時間戳由四個字節(jié)組成。
表1
(2)轉(zhuǎn)發(fā)路徑中所有的路由器支持顯式擁塞通告ECN(Explicit Congestion Notification)標(biāo)記節(jié)點中的擁塞情況。也就是當(dāng)節(jié)點中隊列長度超過閾值X后，將把TOS域中的CE位置1。
TOS域
表2
(3)在接收端計算分組的傳輸延遲。
當(dāng)接收端接收到數(shù)據(jù)分組后，通過系統(tǒng)調(diào)用獲得本機(jī)系統(tǒng)時間，用此值減去數(shù)據(jù)分組頭中時間戳的值可以獲得該分組的傳輸延遲。接收端按照信號鏈路傳輸延遲時間RTT作為劃分預(yù)判組的條件，RTT時間按照第一個分組傳輸延遲的兩倍計算。
(4)通過下述組內(nèi)預(yù)判算法(The Ingroup Forecast Algorithm)推測該分組進(jìn)入擁塞節(jié)點隊列時的隊列長度，同時根據(jù)收到分組是否被標(biāo)記CE來調(diào)整預(yù)判閾值X。其中包括以下關(guān)鍵步驟
(a)使用先行相鄰分組的鏈路延遲差分來計算預(yù)測參數(shù)Kn，從而消除時鐘不同步為延遲測量帶來的影響。
(b)使用“組內(nèi)預(yù)判公式”，遞推獲得當(dāng)前分組進(jìn)入擁塞節(jié)點時隊列長度的預(yù)測值，即
λn＝(Kn+1)×λn-1-Kn×λn-2
(c)使用當(dāng)前分組隊列長度的預(yù)測值和分組的CE標(biāo)記來驗證預(yù)判的準(zhǔn)確性，從而修正預(yù)判閾值X。
If(X＜λn and PCE)
X＝λn+1；
If(X＞λn and PCE)
X＝λn-1；
其中，使用PCE表示收到未標(biāo)記CE的分組，而PCE表示收到標(biāo)記CE的分組。
(5)通過組間預(yù)判算法(The Intergroup Forecast Algorithm)對當(dāng)前預(yù)判組內(nèi)推測結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計，并預(yù)判將來網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流量的變化，同時根據(jù)預(yù)判組內(nèi)統(tǒng)計結(jié)果向源端發(fā)送具有特殊標(biāo)記的ACK。其中包括以下關(guān)鍵步驟
(a)將所有的數(shù)據(jù)分組按照RTT劃分為預(yù)判組，RTT時間可以使用2×第一個分組延遲計算。也就是說一個RTT時間內(nèi)接收端向源端發(fā)送一個控制源端發(fā)送速率的ACK。
(b)求解RTT時間內(nèi)的平均隊列預(yù)測長度
(c)計算平均隊列預(yù)測長度和閾值X的差值Diff＝E[λ]n-X；
(d)根據(jù)差值結(jié)果發(fā)送相應(yīng)ACK。
if(Diff＞α·E[λ]n)α用以調(diào)整E[λ]n的范圍，
sendACK(PDEC)；
if(Diff＜-α·E[λ]n)
sendACK(PNOR)；
if(-α·E[λ]n＜Diff＜α·E[λ]n)
sendACK(PHOLD)；
其中，ACK包括以下三種(1)PNOR，這是無特殊標(biāo)記的ACK；(2)PDEC，ACK中標(biāo)記DEC位；(3)PHOLD，ACK中標(biāo)記HOLD位。DEC和HOLD標(biāo)記可以設(shè)置在應(yīng)答分組頭部TOS域的某一位中。
其中，根據(jù)RFC2780的說明，TOS的第6、7位用來作為ECN協(xié)議使用，我們在ACK中將第6位置1作為PDEC的標(biāo)志位，而將第7位置1作為PHOLD的標(biāo)志位，如下圖所示。
TOS域
0 1 23 4 5 6 7
表3
(6)當(dāng)ACK到達(dá)源端PC后，源端PC進(jìn)行發(fā)送速率調(diào)整，也就是使用發(fā)送速率調(diào)整算法(The Sending Rate Adjust Algorithm)，其步驟如下
(a)源端接收到PDEC后，源端的擁塞窗口減小1/8；
(b)源端接收到PNOR后，源端的擁塞窗口增加1；
(c)源端接收到PHOLD后，源端的擁塞窗口保持不變。
基于ECN帶預(yù)測驗證的擁塞控制算法對硬件的要求不是很高，可以在各種網(wǎng)絡(luò)中得到應(yīng)用。這種擁塞控制方法有以下四個優(yōu)勢
使用預(yù)判組的組間預(yù)判來控制數(shù)據(jù)的發(fā)送速率，有效的降低了丟包率；
降低丟失率的同時減小了分組的平均延遲；
在預(yù)測過程中使用預(yù)判組的組內(nèi)預(yù)判和基于ECN的驗證機(jī)制，使得算法能夠適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中流量的變化，從而保持穩(wěn)定的較高的網(wǎng)絡(luò)利用率；
算法使用接收方驅(qū)動(receiver-drive)的方法，能夠明確判定是否在發(fā)送鏈路上發(fā)生了擁塞。
FAV算法通過在目的端測量分組延遲來預(yù)測擁塞節(jié)點中隊列的變化趨勢，從而推測網(wǎng)絡(luò)中即將出現(xiàn)的擁塞情況，在預(yù)測過程中使用ECN提供的CE標(biāo)志來驗證推測的準(zhǔn)確性，從而較好地避免了擁塞的發(fā)生。這種預(yù)測加驗證的方法是本發(fā)明的一個關(guān)鍵點。
模擬時采用的模型如圖3所示。
其中，S1到Sn為數(shù)據(jù)的源端，而R1和Rn為數(shù)據(jù)的目的端，并建立從Si到Ri(1≤i≤n)的TCP Reno連接，這些鏈路共享一條是從Route1到Route2的擁塞鏈路。我們對FAV和經(jīng)典的源擁塞控制算法TCP Reno、TCP Vegas在網(wǎng)關(guān)為DropTail的環(huán)境下進(jìn)行了模擬和比較。
模擬時使用的參數(shù)如下α＝1/8。在Routerl中隊列長度150，所有的源在0時刻啟動，而在60s后停止。
實驗1，擁塞鏈路帶寬8Mbps，測量擁塞鏈路的丟失率(Loss Rate)、利用率(Utilization)和延遲(Delay)，結(jié)果如圖4。
由圖4可見，在擁塞鏈路帶寬為8Mbps，且流數(shù)小于60時，TCP Vegas獲得最小的丟失率，但是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中流數(shù)繼續(xù)增加時，TCP Vegas和TCP Reno算法的丟失率上升得很快，而FAV算法則依然保持了較小的丟失率，是TCP Vegas的1/2，而是TCP Reno的1/4；FAV算法由于平滑了網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流量，所以網(wǎng)絡(luò)利用率較TCP Vegas和TCP Reno稍低，但一般不超過6％；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中流數(shù)超過30后，F(xiàn)AV將獲得最小的端到端延遲。統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表4。
表4 實驗1統(tǒng)計數(shù)據(jù)
實驗2，擁塞鏈路帶寬16Mbps，測量擁塞鏈路的丟失率(Loss Rate)、利用率(Utilization)和延遲(Delay)，結(jié)果如圖5。
由圖5可見，在擁塞鏈路帶寬為16Mbps，且流數(shù)小于60時，TCP Vegas依然獲得最小的丟失率，同時當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中流數(shù)繼續(xù)增加時，F(xiàn)AV算法將依然保持了較小的丟失率，是TCP Vegas的1/2，而是TCP Reno的1/5；擁塞鏈路帶寬的增大后，F(xiàn)AV算法保持著比較穩(wěn)定的鏈路利用率，已接近TCP Vegas和TCP Reno的性能；同時，F(xiàn)AV依然具有最小的端到端延遲。統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表5。
表5 實驗2統(tǒng)計數(shù)據(jù)
實驗3，擁塞鏈路帶寬32Mbps，測量擁塞鏈路的丟失率(Loss Rate)、利用率(Utilization)和延遲(Delay)，結(jié)果如圖6。
由圖6可見，在擁塞鏈路帶寬為32Mbps，且流數(shù)小于80時，TCP Vegas的丟失率最低，但是網(wǎng)絡(luò)中流數(shù)增加后，TCP Vegas和TCP Reno算法的丟失率上升得很快，而FAV算法的丟失率增長很慢，平均丟失率是TCP Vegas的3/4，TCP Reno的1/4；FAV算法的網(wǎng)絡(luò)利用率仍然保持穩(wěn)定，已較TCP Vegas和TCP Reno稍高；此時，F(xiàn)AV算法的端到端延遲依然最小。統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表6。
表6 實驗3統(tǒng)計數(shù)據(jù)
由以上實驗可知，和TCP Vegas、TCPReno算法比較，F(xiàn)AV算法的丟失率有明顯的降低，減少了網(wǎng)絡(luò)中的重傳分組，從而有效降低了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載；降低丟失率的同時減小了端到端延遲。隨著擁塞鏈路帶寬的增加，F(xiàn)AV算法能夠獲得較高的穩(wěn)定的鏈路利用率。
實驗4，參數(shù)α分析，設(shè)α分別為1/10，1/8，1/6時，對擁塞鏈路為16Mbps的情況下的FAV算法進(jìn)行實驗，測量擁塞鏈路的丟失率(Loss Rate)、利用率(Utilization)和延遲(Delay)，結(jié)果如圖7。
實驗5，公平性分析。
使用論文Analysis of the Increase and Decrease Algorithms for Congestion Avoidance inComputer Networks中關(guān)于Fairness Index的公平性計算公式
當(dāng)擁塞鏈路帶寬分別為8Mbps，16Mbps，32Mbps時，實驗結(jié)果如圖8。
在三種情況下，F(xiàn)AV算法的公平性參數(shù)都超過了0.92，并且大部分情況下都在0.95以上，尤其是網(wǎng)絡(luò)中流數(shù)超過80后，公平性參數(shù)到達(dá)0.99，可見FAV算法的公平性較好。
權(quán)利要求
1、基于ECN帶預(yù)測驗證的擁塞控制方法，其特征在于它是一種基于顯式擁塞通告ECN且?guī)ьA(yù)測驗證FAV的源方法，即在接收端主機(jī)PC和網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備中執(zhí)行預(yù)測驗證，而源端主機(jī)PC則根據(jù)反饋信息來調(diào)整發(fā)送速率，所述的擁塞控制方法依次含有以下步驟
(1)源端發(fā)送數(shù)據(jù)分組時在分組IP頭的OPTION域登記時間戳，時間戳由4個字節(jié)組成；
(2)路徑中所有支持顯式擁塞通告ECN標(biāo)記的節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)它的擁塞情況，即在節(jié)點中隊列長度超過管理員設(shè)定的閾值后，把服務(wù)類型TOS域中的CE位置“1”；
(3)在接收端計算各分組的傳輸延遲當(dāng)接收端接收到數(shù)據(jù)分組后，通過系統(tǒng)調(diào)用獲得相應(yīng)的接收到的時間，即本機(jī)系統(tǒng)的時間，用此值減去數(shù)據(jù)分組頭中的時間戳的值，得到該分組的鏈路傳輸延遲時間；
(4)通過下述組內(nèi)預(yù)判公式來推測該第n分組進(jìn)入擁塞節(jié)點時隊列長度的預(yù)測值，同時根據(jù)收到該第n分組是否被標(biāo)記CE來調(diào)整預(yù)判閾值X，這一步驟依次按以下順序執(zhí)行
(4.1)使用先到的相鄰分組的鏈路傳輸延遲的差分來計算預(yù)測參數(shù)Kn，它是一種用以消除源端和接收端由于時鐘不同步為延遲測量帶來影響的參數(shù)，
其中，Td′n為第n分組的鏈路傳輸延遲，
Td′n-1為第n分組的鏈路傳輸延遲，
Td′n-2為第n分組的鏈路傳輸延遲，
(4.2)使用下述組內(nèi)預(yù)判公式，遞推獲得當(dāng)前的分組n進(jìn)入擁塞節(jié)點時隊列長度的預(yù)測值λn
λn＝(Kn+1)×λn-1-Kn×λn-2
其中，λn-1為第n-1分組的隊列長度預(yù)測值，
λn-2為第n-2分組的隊列長度預(yù)測值
(4.3)使用當(dāng)前分組n隊列長度預(yù)測值λn和該分組n的CE標(biāo)記來驗證預(yù)判的準(zhǔn)確性，從而修正設(shè)定的預(yù)判閾值X
若X＜λn且收到未標(biāo)記CE的分組即為PCE，
則X＝λn+1；
若X＞λn且收到未標(biāo)記CE的分組即為PCE，
則X＝λn-1；
(5)通過下述組間預(yù)判方法對當(dāng)前各組內(nèi)的推測結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計，并預(yù)判將來網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流量的變化，同時根據(jù)各組內(nèi)統(tǒng)計結(jié)果向源端發(fā)送具有相應(yīng)含義的確認(rèn)分組即特殊標(biāo)記ACK
(5.1)在接收端把所有數(shù)據(jù)分組按照信號鏈路傳輸延遲時間RTT作為劃分預(yù)判組的條件，RTT時間按照第一個分組傳輸延遲的兩倍計算，即在一個RTT時間內(nèi)接收端向源端發(fā)送一個控制源端發(fā)送速率的確認(rèn)分組ACK，通告源端，
(5.2)求解RTT時間內(nèi)的平均隊列預(yù)測長度
其中，k＝1，2，3…S，為該預(yù)判組內(nèi)的數(shù)據(jù)分組的下標(biāo)；
S為該預(yù)判組內(nèi)數(shù)據(jù)分組的數(shù)量，
(5.3)計算RTT時間內(nèi)平均隊列預(yù)測長度E[λ]n和閾值X的差Diff，
Diff＝E[λ]n-X，
(5.4)根據(jù)不同的差值范圍發(fā)送相應(yīng)的確認(rèn)分組ACK
若Diff＞α·E[λ]n，α為設(shè)定的參數(shù)，
則發(fā)送ACK(PDEC)；
若Diff＜-α·E[λ]n)，
則發(fā)送ACK(PNOR)；
若-α·E[λ]n＜Diff＜α·E[λ]n，
則發(fā)送ACK(PHOLD)；
其中，PNOR是無特殊標(biāo)記的確認(rèn)分組ACK，
PDEC是ACK中標(biāo)記DEC位，
PHOLD是ACK中標(biāo)記HOLD位；
DEC和HOLD標(biāo)記可以設(shè)置在應(yīng)答確認(rèn)分組頭部TOS域的某一位中。根據(jù)RFC2780的說明，TOS的第6、7位用來作為ECN協(xié)議使用，我們在ACK中將第6位置1作為PDEC的標(biāo)志位，而將第7位置1作為PHOLD的標(biāo)志位；
(5.5)當(dāng)確認(rèn)分組ACK到達(dá)源端PC后，源端PC用已知的發(fā)送速率算法調(diào)整發(fā)送速率，即
(5.5.1)源端接收到PDEC后，源端的擁塞窗口減小1/8，
(5.5.2)源端接收到PNOR后，源端的擁塞窗口增加1，
(5.5.3)源端接收到PHOLD后，源端的擁塞窗口保持不變。
全文摘要
基于ECN且?guī)ьA(yù)測驗證的擁塞控制方法屬于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于，先由相鄰分組的差分計算當(dāng)前分組的預(yù)測參數(shù)，據(jù)此遞推出相應(yīng)的隊列預(yù)測長度，可參照節(jié)點的擁塞情況修正為各分組共同的預(yù)判閾值；再把2×第一個分組延遲作為信號傳輸時間把所有分組作為預(yù)判組，求出各分組的平均隊列長度預(yù)測值，接收端把該值與預(yù)判閾值之差去和平均隊列長度預(yù)測值的預(yù)計浮動值進(jìn)行比較，便可向源端發(fā)出增加、減小或保持擁塞窗口長度的確認(rèn)分組，便于源端調(diào)整分組發(fā)送速率。這種接收端驅(qū)動的方法具有降低丟失率的同時又減少分組平均延遲的優(yōu)點，具有穩(wěn)定的較高的網(wǎng)絡(luò)利用率，還能探測網(wǎng)絡(luò)即將出現(xiàn)的擁塞情況。
文檔編號H04L29/06GK1545286SQ20031011539
公開日2004年11月10日 申請日期2003年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月21日
發(fā)明者徐恪, 劉惠山, 徐明偉, 吳建平, 徐 恪 申請人:清華大學(xué)