專利名稱：一種基于網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)參數(shù)估計(jì)的快速控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于擁塞控制領(lǐng)域，涉及一種比例-積分方法，特別是一種適于Internet網(wǎng)絡(luò)的快速控制比例-積分方法。
背景技術(shù)：
在Internet的發(fā)展史上，擁塞控制一直是維護(hù)網(wǎng)絡(luò)高效運(yùn)轉(zhuǎn)的重要控制方式，也被視為網(wǎng)絡(luò)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。擁塞控制分為端到端傳輸控制協(xié)議(TransferControl Protocol，TCP)和中間節(jié)點(diǎn)主動隊(duì)列管理(Active Queue Management，AQM)。AQM通過對中間節(jié)點(diǎn)緩沖隊(duì)列的管理，在隊(duì)列未滿之前選擇主動丟包，這樣可以在網(wǎng)絡(luò)繁忙時(shí)減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，從而避免因擁塞而發(fā)生丟包。在AQM方法中，確定主動丟包概率是方法的關(guān)鍵。
近年來新提出的AQM算法大體上可以分成兩種——基于平衡優(yōu)化和基于反饋控制理論?；诜答伩刂评碚摰母鞣N算法大都基于TCP-AQM反饋控制模型，比例-積分(Proportional-Integral，PI)方法是反饋控制理論中具有代表性的方法。
PI方法中有三個(gè)重要的參量C表示鏈路容量，N表示活動的TCP連接數(shù)，R表示平均往返時(shí)延。在傳統(tǒng)的PI方法中，這三個(gè)量都被設(shè)定成定值，然后分別計(jì)算出了積分項(xiàng)系數(shù)KI和比例項(xiàng)系數(shù)KP。對這三個(gè)量的固定設(shè)置是不符合網(wǎng)絡(luò)中千變?nèi)f化的實(shí)際情況的，因此傳統(tǒng)PI方法存在反應(yīng)速度慢、魯棒性和適應(yīng)差的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種適于Internet網(wǎng)絡(luò)的快速控制比例-積分(Fast ControlProportional-Integral，F(xiàn)CPI)方法，采用對所述傳統(tǒng)PI方法的三個(gè)重要參量(鏈路容量C、活動的TCP連接數(shù)N、平均往返時(shí)延R)進(jìn)行動態(tài)估計(jì)，得出主動丟包概率，從而使中間節(jié)點(diǎn)根據(jù)主動丟包概率進(jìn)行主動丟包。加快了現(xiàn)有PI方法反應(yīng)速度，增強(qiáng)了現(xiàn)有方法的魯棒性和適應(yīng)性，從而更好地適應(yīng)真實(shí)網(wǎng)絡(luò)情況。
本發(fā)明提供了一種適用于Internet網(wǎng)絡(luò)的FCPI方法，其特征在于，包括以下步驟1.在路由器中建立一個(gè)識別活動連接的表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該表由三個(gè)屬性列組成TCP會話ID，該項(xiàng)記錄的匹配次數(shù)，最新匹配時(shí)間。
2.利用活動連接識別表對到來的數(shù)據(jù)分組進(jìn)行樣本獲取。
3.對獲取的樣本進(jìn)行樣本抽樣，估計(jì)活動連結(jié)數(shù)；4.對鏈路容量值進(jìn)行估計(jì)；5.利用活動連結(jié)數(shù)的估計(jì)值、鏈路容量的估計(jì)值和TCP-AQM模型進(jìn)行對TCP流的往返時(shí)間進(jìn)行估計(jì)；6.根據(jù)所得的鏈路容量的估計(jì)值 活動連接數(shù)的估計(jì)值 和TCP流的往返時(shí)間估計(jì)值 可計(jì)算出積分項(xiàng)系數(shù)KI和比例項(xiàng)系數(shù)KP，即KP=2βPIβPI2+1N^R^2C^2,KI=2N^R^2C^KP]]>其中βPI=2N^R^C^.]]>7.計(jì)算參數(shù)a、b；路由器采取雙線性變換的方式由積分項(xiàng)系數(shù)KI和比例項(xiàng)系數(shù)KP求得a，b兩個(gè)參數(shù)，即a=KP+KI2ω,b=KP-KI2ω]]>其中ω為數(shù)字化過程中抽樣頻率轉(zhuǎn)化的角頻率。
8.n時(shí)刻的丟包概率值p[n]由下式給出p[n]＝a(q[n]-q0)-b(q[n-1]-q0)+p[n-1]其中，a、b為所述常參數(shù)，q[n]表示在n時(shí)刻的隊(duì)列即時(shí)長度，q0是期望隊(duì)列長度，q[n-1]為前一次的采樣隊(duì)列長度，p[n-1]為前一次丟棄的概率。
9.路由器根據(jù)所得的p[n]對用戶終端發(fā)送的業(yè)務(wù)流中的數(shù)據(jù)分組進(jìn)行主動的數(shù)據(jù)包丟棄。
步驟2中，當(dāng)一個(gè)業(yè)務(wù)流從用戶終端發(fā)送至路由器時(shí)，如果該活動連接識別表未滿，則在活動連接識別表中增加該業(yè)務(wù)流的記錄，記錄該業(yè)務(wù)流的TCP會話ID，該項(xiàng)的匹配次數(shù)記為0，最新匹配時(shí)間為空值；同時(shí)路由器會取出該業(yè)務(wù)流的TCP會話ID并與活動鏈接識別表隨機(jī)一項(xiàng)記錄的TCP會話ID比較，如果兩者的TCP會話ID匹配，則將原活動連接識別表中記錄的匹配次數(shù)加1，同時(shí)更新該記錄的最新匹配時(shí)間；如果活動連接識別表已滿，路由器就不將新接收的數(shù)據(jù)分組的信息寫入該活動連接表內(nèi)，這些數(shù)據(jù)分組將會被路由器直接丟棄。
步驟3中，如果發(fā)生了TCP會話ID匹配，則令匹配函數(shù)H(t)＝1，反之H(t)＝0；t為活動連接識別表中該記錄的新匹配時(shí)間，再根據(jù)平滑函數(shù)P(t)＝(1-α)P(t-1)+αH(t)對匹配函數(shù)進(jìn)行平滑以消除噪聲，提高估計(jì)精確度，其中α為平滑參數(shù)，P(t)為該記錄在所記錄的最新匹配時(shí)間時(shí)的匹配概率；最后對P(t)求倒數(shù)，N^=1P(t),]]>所得的 即為估計(jì)的活動連接數(shù)。
步驟4中，路由器通過對用戶終端發(fā)送的數(shù)據(jù)量進(jìn)行實(shí)時(shí)流量統(tǒng)計(jì)來估計(jì)鏈路容量，即在用戶終端發(fā)送業(yè)務(wù)流數(shù)據(jù)至路由器，路由器在最近時(shí)段時(shí)間內(nèi)對這些業(yè)務(wù)流數(shù)據(jù)進(jìn)行流量的統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)在這段時(shí)間內(nèi)經(jīng)過路由器轉(zhuǎn)發(fā)的分組平均數(shù)量，并將所得的結(jié)果換算成單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)過路由器轉(zhuǎn)發(fā)的分組平均數(shù)量作為鏈路容量的估計(jì)值。
步驟5中，當(dāng)路由器中的TCP-AQM控制系統(tǒng)居于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，TCP流的擁塞窗口大小W(t)和路由器中的隊(duì)列長度q(t)的一階導(dǎo)數(shù)均為零，為了方便對TCP往返時(shí)間進(jìn)行估計(jì)，可以近似的認(rèn)為TCP-AQM控制系統(tǒng)居于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)W(t-R(t))＝W(t)、R(t-R(t))＝R(t)且p(t-R(t))＝p(t)；則在AQM方法中，對于穩(wěn)定狀態(tài)下的路由器結(jié)點(diǎn)的丟包概率P0同N、C、R之間有這樣的關(guān)系(NRC)2=P02]]>也就是說在TCP-AQM控制系統(tǒng)中，穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的路由器的丟包概率P0可以用當(dāng)時(shí)的活動連接數(shù)N、平均往返時(shí)間R和鏈路容量C來表示；路由器中用瞬時(shí)丟包概率P來取代穩(wěn)態(tài)丟包概率P0，則可得TCP流的往返時(shí)間估計(jì)值 R^=2pN^C^.]]>該方法適用于Internet網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制中，且路由器中的TCP-AQM控制系統(tǒng)居于穩(wěn)定狀態(tài)。
步驟4所述的最近時(shí)間段的范圍為200ms至500ms。
步驟3所述的平滑參數(shù)α是經(jīng)驗(yàn)值，本方法中α的取值范圍為0.1至0.2。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)對本方法的三個(gè)重要參量(鏈路容量C、活動的TCP連接數(shù)N、平均往返時(shí)延R)進(jìn)行動態(tài)估計(jì)過程中，通過路由器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集來對參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理，使反應(yīng)速度大大加快；(2)由于對本方法的三個(gè)參量進(jìn)行動態(tài)估計(jì)過程中采取了平滑函數(shù)來消除噪聲，并且TCP-AQM控制系統(tǒng)居于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)路由器進(jìn)行數(shù)據(jù)估計(jì)，所估計(jì)參數(shù)值更具有普適性，增強(qiáng)了方法的魯棒性和適應(yīng)性。


圖1是本發(fā)明所應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)簡圖；圖2是本方法的流程圖；圖3是活動連接識別表的表結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
本發(fā)明是一種適于Internet網(wǎng)絡(luò)的快速控制比例-積分(Fast ControlProportional-Integral，F(xiàn)CPI)方法，采用對所述傳統(tǒng)PI方法的三個(gè)重要參量(鏈路容量C、活動的TCP連接數(shù)N、平均往返時(shí)延R)進(jìn)行動態(tài)估計(jì)，得出主動丟包概率，從而使中間節(jié)點(diǎn)根據(jù)主動丟包概率進(jìn)行主動丟包。
如圖1所示，圖1為本發(fā)明所應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)簡圖，各用戶終端通過中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行業(yè)務(wù)流的相互通信，各用戶終端可以是計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、GPS定位儀等，中間節(jié)點(diǎn)一般采用路由器來實(shí)現(xiàn)，路由器在所屬的子網(wǎng)內(nèi)完成數(shù)據(jù)采集、分析和轉(zhuǎn)發(fā)等工作；子網(wǎng)和子網(wǎng)之間通過Internet進(jìn)行通信。本方法中，路由器通過對業(yè)務(wù)流的數(shù)據(jù)分組進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、統(tǒng)計(jì)，對鏈路的鏈路容量C、活動的TCP連接數(shù)N和平均往返時(shí)延R進(jìn)行動態(tài)的估計(jì)，從而得出主動丟包概率。然后路由器根據(jù)計(jì)算出的主動丟包概率進(jìn)行主動丟包，實(shí)現(xiàn)擁塞控制，避免網(wǎng)絡(luò)中的擁塞發(fā)生。在本實(shí)施例中，采用路由器型號為CISCO 3825。
如圖2所示，圖2為本發(fā)明的流程圖，本方法可分如下步驟1.在路由器中建立一個(gè)識別活動連接的表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如圖3所示，圖3為活動連接識別表的表結(jié)構(gòu)圖。該表由三個(gè)屬性列組成TCP會話ID，該項(xiàng)記錄的匹配次數(shù)，最新匹配時(shí)間。
2.當(dāng)一個(gè)業(yè)務(wù)流從用戶終端發(fā)送至路由器時(shí)，如果該活動連接識別表未滿，則在活動連接識別表中增加該業(yè)務(wù)流的記錄，記錄該業(yè)務(wù)流的TCP會話ID，該項(xiàng)的匹配次數(shù)記為0，最新匹配時(shí)間為空值；路由器把到達(dá)的數(shù)據(jù)分組TCP會話ID的同已經(jīng)接收到的某一個(gè)分組的TCP會話ID進(jìn)行比較，如果二者相同，則稱為一次“匹配”。假設(shè)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)某個(gè)路由器的業(yè)務(wù)流只有一個(gè)，那么每當(dāng)這個(gè)路由器中間節(jié)點(diǎn)接收到一個(gè)IP數(shù)據(jù)分組時(shí)，這種“匹配”的概率應(yīng)該是100％；隨著業(yè)務(wù)流數(shù)目的增多，這個(gè)概率將下降。也就是說活動連接數(shù)越多，新到來數(shù)據(jù)分組同已存在的數(shù)據(jù)分組屬于同一個(gè)TCP會話ID的概率就越小。如果兩者的TCP會話ID匹配，則將原活動連接識別表中記錄的匹配次數(shù)加1，同時(shí)更新該記錄的最新匹配時(shí)間。
如果活動連接識別表已滿，路由器就不將新接收的數(shù)據(jù)分組的信息寫入該活動連接表內(nèi)，這些數(shù)據(jù)分組將會被路由器直接丟棄。
其中，最新匹配時(shí)間是一個(gè)相對時(shí)間不是絕對時(shí)間，在活動連接識別表中，第一個(gè)數(shù)據(jù)分組到達(dá)路由器時(shí)為0時(shí)刻。如圖3所示，TCP會話ID為38的分組匹配次數(shù)為3，最新匹配時(shí)間為5324ms；TCP會話ID為39的分組匹配次數(shù)為5，最新匹配時(shí)間為6560ms；TCP會話ID為40的分組匹配次數(shù)為1，最新匹配時(shí)間為6112ms。
3.如果發(fā)生了TCP會話ID匹配，則令匹配函數(shù)H(t)＝1，反之H(t)＝0；t為活動連接識別表中該記錄的最新匹配時(shí)間，再根據(jù)平滑函數(shù)P(t)＝(1-α)P(t-1)+αH(t)對匹配函數(shù)進(jìn)行平滑來消除噪聲，平滑參數(shù)α為經(jīng)驗(yàn)值，本方法中α的取值范圍為0.1至0.2，P(t)為該記錄在所記錄的最新匹配時(shí)間時(shí)的匹配概率；最后對P(t)求倒數(shù)，N^=1P(t),]]>所得的 即為估計(jì)的活動連接數(shù)。
本實(shí)施例中，設(shè)定平滑參數(shù)α＝0.2，所記錄的前一次匹配時(shí)間時(shí)的匹配概率P(t-1)＝0.1，該紀(jì)錄的匹配函數(shù)H(t)＝0，由P(t)＝(1-α)P(t-1)+αH(t)，可得所記錄的最新匹配時(shí)間時(shí)的匹配概率P(t)＝0.08，估計(jì)的活動連接數(shù)N^=1P(t)=12.5]]>4.路由器通過對用戶終端發(fā)送的數(shù)據(jù)量進(jìn)行實(shí)時(shí)流量統(tǒng)計(jì)來估計(jì)鏈路容量，即在用戶終端發(fā)送業(yè)務(wù)流數(shù)據(jù)至路由器，路由器在最近時(shí)段的單位時(shí)間內(nèi)對這些業(yè)務(wù)流數(shù)據(jù)進(jìn)行流量的統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)在這段時(shí)間內(nèi)經(jīng)過路由器轉(zhuǎn)發(fā)的分組平均數(shù)量，并將所得的結(jié)果換算成單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)過路由器轉(zhuǎn)發(fā)的分組平均數(shù)量作為鏈路容量的估計(jì)值。
比如最近200毫秒內(nèi)AQM節(jié)點(diǎn)發(fā)送了1000個(gè)分組，那么我們就把5000分組/秒作為現(xiàn)在鏈路容量的估計(jì)值。
通常鏈路容量C的值一般被認(rèn)為是比較固定的，只有在衛(wèi)星網(wǎng)等一些特殊的應(yīng)用條件下才會有大的跳變。
本實(shí)施例中，測量出最近200ms有1000個(gè)分組，則C＝5000分組/秒5.對于TCP-AQM系統(tǒng)模型可以用微分方程近似描述W·(t)=1R(t)-W(t)W(t-R(t))2R(t-R(t))p(t-R(t))q·(t)=W(t)R(t)N(t)-C]]>
其中W(t)為TCP流的擁塞窗口大?。籖(t)為TCP流的往返時(shí)間；N(t)為共享同一鏈路TCP流的數(shù)目；q(t)為路由器中的隊(duì)列長度；p(t)為報(bào)文丟失率；當(dāng)路由器中的TCP-AQM控制系統(tǒng)居于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，則TCP流的擁塞窗口大小W(t)和路由器中的隊(duì)列長度q(t)的一階導(dǎo)數(shù)均為零，可以近似的認(rèn)為TCP-AQM控制系統(tǒng)居于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，鏈路中數(shù)據(jù)分組傳輸穩(wěn)定，TCP流的擁塞窗口W(t)、TCP流的往返時(shí)間R(t)、報(bào)文丟失率p(t)的值不受TCP流往返所產(chǎn)生的時(shí)間延遲R(t)影響，則W(t-R(t))＝W(t)、R(t-R(t))＝R(t)且p(t-R(t))＝p(t)；則在AQM方法中，穩(wěn)定狀態(tài)的路由器結(jié)點(diǎn)的丟包概率P0同N、C、R之間有這樣的關(guān)系(NRC)2=P02]]>也就是說在TCP-AQM控制系統(tǒng)中，穩(wěn)定狀態(tài)下的路由器的丟包概率P0可以用當(dāng)時(shí)的活動連接數(shù)N、平均往返時(shí)間R和鏈路容量C來表示。為了方便原始信息的獲取，路由器用瞬時(shí)丟包概率P來取代穩(wěn)態(tài)丟包概率P0，可得TCP流的往返時(shí)間估計(jì)值 R^=2pN^C^]]>本實(shí)施例中，本時(shí)刻瞬時(shí)丟包概率P為0.5，由R^=2pN^C^]]>得到R^=5ms,]]>即0.005秒。
6.根據(jù)所得的鏈路容量的估計(jì)值 活動連接數(shù)的估計(jì)值 和TCP流的往返時(shí)間估計(jì)值 可計(jì)算出積分項(xiàng)系數(shù)KI和比例項(xiàng)系數(shù)KP，即KP=2βPIβPI2+1N^R^2C^2,KI=2N^R^2C^KP]]>其中βPI=2N^R^C^.]]>本實(shí)施例中，得比例項(xiàng)系數(shù)KP＝0.5656，積分項(xiàng)系數(shù)KI＝11.32。
7.計(jì)算參數(shù)a、b；路由器采取雙線性變換的方式由積分項(xiàng)系數(shù)KI和比例項(xiàng)系數(shù)KP求得a，b兩個(gè)參數(shù)，即a=KP+KI2ω,b=KP-KI2ω]]>其中ω為數(shù)字化過程中抽樣頻率轉(zhuǎn)化的角頻率。
本實(shí)施例中，抽樣頻率f＝160Hz，則ω＝160×2π＝2009.6，由a=KP+KI2ω]]>和b=KP+KI2ω]]>得，a＝0.5712，b＝0.05096。
8.n時(shí)刻的丟包概率值p[n]由下式給出p[n]＝a(q[n]-q0)-b(q[n-1]-q0)+p[n-1]其中，a、b為所述常參數(shù)，q[n]表示在n時(shí)刻的隊(duì)列即時(shí)長度，q0是期望隊(duì)列長度，q[n-1]為前一次的采樣隊(duì)列長度，p[n-1]為前一次丟棄的概率。
本實(shí)施例中，n時(shí)刻的隊(duì)列即時(shí)長度q[n]＝57，n-1時(shí)刻的隊(duì)列即時(shí)長度q[n-1]＝55，期望隊(duì)列長度q0＝50，前一次丟棄的概率p[n-1]＝0.3，則可得n時(shí)刻的丟包概率值p[n]＝0.4452。
9.路由器根據(jù)所得的p[n]對用戶終端發(fā)送的業(yè)務(wù)流中的數(shù)據(jù)分組進(jìn)行主動的數(shù)據(jù)包丟棄。
權(quán)利要求
1.一種基于網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)參數(shù)估計(jì)的快速控制方法，其特征在于，該方法包含以下步驟步驟一在路由器中建立一個(gè)識別活動連接的表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該表由三個(gè)屬性列組成TCP會話ID，該項(xiàng)記錄的匹配次數(shù)，最新匹配時(shí)間；步驟二利用活動連接識別表對到來的數(shù)據(jù)分組進(jìn)行樣本獲取；步驟三對獲取的樣本進(jìn)行樣本抽樣，估計(jì)活動連結(jié)數(shù)；步驟四對鏈路容量值進(jìn)行估計(jì)；步驟五利用活動連結(jié)數(shù)的估計(jì)值、鏈路容量的估計(jì)值和TCP-AQM模型進(jìn)行對TCP流的往返時(shí)間進(jìn)行估計(jì)；步驟六根據(jù)所得的鏈路容量的估計(jì)值 活動連接數(shù)的估計(jì)值 和TCP流的往返時(shí)間估計(jì)值 可計(jì)算出積分項(xiàng)系數(shù)KI和比例項(xiàng)系數(shù)KP，即KP=2βPIβPI2+1N^R^2C^2KI=2N^R^2C^KP]]>其中βPI=2N^R^C^;]]>步驟七計(jì)算參數(shù)a、b；路由器采取雙線性變換的方式由積分項(xiàng)系數(shù)KI和比例項(xiàng)系數(shù)KP求得a，b兩個(gè)參數(shù)，即a=KP+KI2ωb=KP-KI2ω]]>其中ω為數(shù)字化過程中抽樣頻率轉(zhuǎn)化的角頻率；步驟八n時(shí)刻的主動丟包概率值p[n]由下式給出p[n]＝a(q[n]-q0)-b(q[n-1]-q0)+p[n-1]其中，a、b為所述常參數(shù)，q[n]表示在n時(shí)刻的隊(duì)列即時(shí)長度，q0是期望隊(duì)列長度，q[n-1]為前一次的采樣隊(duì)列長度，p[n-1]為前一次丟棄的概率；步驟九路由器根據(jù)所得的p[n]對用戶終端發(fā)送的業(yè)務(wù)流中的數(shù)據(jù)分組進(jìn)行主動的數(shù)據(jù)包丟棄。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)參數(shù)估計(jì)的快速控制方法，其特征在于步驟二中，當(dāng)一個(gè)業(yè)務(wù)流從用戶終端發(fā)送至路由器時(shí)，如果該活動連接識別表未滿，則在活動連接識別表中增加該業(yè)務(wù)流的記錄，記錄該業(yè)務(wù)流的TCP會話ID，該項(xiàng)的匹配次數(shù)記為0，最新匹配時(shí)間為空值；同時(shí)路由器會取出該業(yè)務(wù)流的TCP會話ID并與活動鏈接識別表隨機(jī)一項(xiàng)記錄的TCP會話ID比較，如果兩者的TCP會話ID匹配，則將原活動連接識別表中記錄的匹配次數(shù)加1，同時(shí)更新該記錄的最新匹配時(shí)間；如果活動連接識別表已滿，路由器就不將新接收的數(shù)據(jù)分組的信息寫入該活動連接表內(nèi)，這些數(shù)據(jù)分組將會被路由器直接丟棄。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)參數(shù)估計(jì)的快速控制方法，其特征在于步驟三中，如果發(fā)生了TCP會話ID匹配，則令匹配函數(shù)H(t)＝1，反之H(t)＝0；t為活動連接識別表中該記錄的新匹配時(shí)間，再根據(jù)平滑函數(shù)P(t)＝(1-α)P(t-1)+αH(t)對匹配函數(shù)進(jìn)行平滑以消除噪聲，提高估計(jì)精確度，其中α為平滑參數(shù)，P(t)為該記錄在所記錄的最新匹配時(shí)間時(shí)的匹配概率；最后對P(t)求倒數(shù)，N^=1P(t),]]>所得的 即為估計(jì)的活動連接數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)參數(shù)估計(jì)的快速控制方法，其特征在于步驟四中，路由器通過對用戶終端發(fā)送的數(shù)據(jù)量進(jìn)行實(shí)時(shí)流量統(tǒng)計(jì)來估計(jì)鏈路容量，即在用戶終端發(fā)送業(yè)務(wù)流數(shù)據(jù)至路由器，路由器在最近時(shí)段時(shí)間內(nèi)對這些業(yè)務(wù)流數(shù)據(jù)進(jìn)行流量的統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)在這段時(shí)間內(nèi)經(jīng)過路由器轉(zhuǎn)發(fā)的分組平均數(shù)量，并將所得的結(jié)果換算成單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)過路由器轉(zhuǎn)發(fā)的分組平均數(shù)量作為鏈路容量的估計(jì)值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)參數(shù)估計(jì)的快速控制方法，其特征在于步驟五中，當(dāng)路由器中的TCP-AQM控制系統(tǒng)居于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，TCP流的擁塞窗口大小W(t)和路由器中的隊(duì)列長度q(t)的一階導(dǎo)數(shù)均為零，為了方便對TCP往返時(shí)間進(jìn)行估計(jì)，可以近似的認(rèn)為TCP-AQM控制系統(tǒng)居于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)W(t-R(t))＝W(t)、R(t-R(t))＝R(t)且p(t-R(t))＝p(t)；則在AQM方法中，對于穩(wěn)定狀態(tài)下的路由器結(jié)點(diǎn)的丟包概率P0同N、C、R之間有這樣的關(guān)系(NRC)2=P02]]>也就是說在TCP-AQM控制系統(tǒng)中，穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的路由器的丟包概率P0可以用當(dāng)時(shí)的活動連接數(shù)N、平均往返時(shí)間R和鏈路容量C來表示；路由器中用瞬時(shí)丟包概率P來取代穩(wěn)態(tài)丟包概率P0，則可得TCP流的往返時(shí)間估計(jì)值 R^=2pN^C^.]]>
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)參數(shù)估計(jì)的快速控制方法，其特征在于該方法適用于Internet網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制中，且路由器中的TCP-AQM控制系統(tǒng)居于穩(wěn)定狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)參數(shù)估計(jì)的快速控制方法，其特征在于步驟四所述的最近時(shí)間段的范圍為200ms至500ms。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)參數(shù)估計(jì)的快速控制方法，其特征在于步驟三所述的平滑參數(shù)α是經(jīng)驗(yàn)值，本方法中α的取值范圍為0.1至0.2。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種適于Internet網(wǎng)絡(luò)的快速控制比例－積分(Fast Control Proportional－Integral，F(xiàn)CPI)方法，采用對所述傳統(tǒng)PI方法的三個(gè)重要參量(鏈路容量C、活動的TCP連接數(shù)N、平均往返時(shí)延R)進(jìn)行動態(tài)估計(jì)，得出主動丟包概率，從而使中間節(jié)點(diǎn)根據(jù)主動丟包概率進(jìn)行主動丟包。以解決現(xiàn)有PI方法在Internet網(wǎng)絡(luò)中反應(yīng)速度慢、魯棒性和適應(yīng)差的問題。通過對三個(gè)重要參數(shù)的估計(jì)，提高了Internet網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)速度，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的魯棒性和適應(yīng)性。
文檔編號H04L12/56GK101079816SQ20071011846
公開日2007年11月28日 申請日期2007年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月6日
發(fā)明者劉鋒, 張學(xué)軍, 張軍, 黨小林 申請人:北京航空航天大學(xué)