[發明專利]一種應用于互聯網的網絡擁塞控制系統及方法

有效

• 申請號: 200610113821.1
• 申請日: 2006-10-18
• 公開（公告）號: CN101166140A
• 公開（公告）日: 2008-04-23
• 發明（設計）人: 劉偉榮;易建強;趙冬斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56;H04L29/06
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明屬于信息技術領域，涉及互聯網協議發展和擁塞控制技術。

背景技術

目前，在互聯網上現實的網絡擁塞控制大多采用基于窗口的擁塞控制技術，如應用廣泛的網絡傳輸層協議TCP(Transmission?ControlProtocol傳輸控制協議)及其若干變種如scalable?TCP(可擴展TCP)，High?Speed?TCP(高速TCP)等。這種控制方式使用擁塞窗口來調節端節點發送的流量，根據丟包率來調整擁塞窗口的大小。該方式的特性在于將包的中間傳輸過程看成是一個“黑箱”，主要利用端信息來進行擁塞控制。

該種擁塞控制機制曾對互聯網的平穩運行和擁塞避免起過很大的作用。但隨著互聯網規模的擴大和新網絡特性的出現，這種擁塞控制方法出現了一些問題。一個比較重要的方面是當網絡規模擴大和網絡應用增加時，類TCP協議的公平性會變差，路徑比較長或延時比較大的TCP流會受到短時TCP流的擠壓而無法平等地競爭網絡帶寬；另一個重要的方面在于隨著無線網絡對互聯網的擴展，將數據包在網絡的中間傳遞過程看做“黑箱”的方式將會降低端節點的數據發送效率。因為在傳統的類TCP算法中，端節點無法有效地區分無線鏈路丟包和擁塞丟包，從而引發不必要的擁塞操作。

發明內容

現有技術端節點無法有效地區分無線鏈路丟包和擁塞丟包，從而引發不必要的擁塞操作，為了解決現有技術的問題，本發明基于流的擁塞控制方法，產生的數據流比基于窗口的數據流有更好的平穩性，為此，本發明提供一種平滑的具有全局公平性的、應用于互聯網的網絡擁塞控制系統及方法。

為了實現本發明的目的，本發明的一方面，提供一種平滑的具有全局公平性的、應用于互聯網的網絡擁塞控制系統，包括：

發送流控裝置，該裝置處理來自于接收應答裝置轉發來的網絡擁塞反饋信息，統計并估計網絡的擁塞情況，根據網絡擁塞情況確定發送數據包的發送速率，并通過定時單元產生平滑數據流；

與發送流控裝置連接的中間路由擁塞反饋裝置，用于統計各個發送流控裝置數據包發送速率的總平均速率、得到量化的網絡擁塞程度，根據擁塞程度計算反饋量、再由反饋量給出標記概率、標記包，并轉發；

與中間路由擁塞反饋裝置連接的路由緩存裝置，用于接收發送流控裝置發來的數據包，按照FIFO先入先出的順序緩存在自身的存儲器中，這些數據包將接收中間路由擁塞反饋裝置的標記，并提供給中間路由擁塞反饋裝置轉發到網絡中；

與路由緩存裝置連接的接收應答裝置，用于接收在路由緩存裝置中標記過的標記包，并將此標記包中的標記以應答包ACK的形式傳回給發送流控裝置，以提供給發送流控裝置作為調節發送速率的依據。

為了實現本發明的目的，本發明的另一方面，提供一種平滑的具有全局公平性的、應用于互聯網的網絡擁塞控制方法，包括如下步驟：

中間路由的反饋策略和發送端的發送速率調節策略，中間路由根據輸入速率計算反饋量，將反饋量轉化為標記概率，標記所經過的數據包，該標記由接收端通過應答包轉發給發送端，發送端再根據反饋量調節發送速率大小，通過定時器觸發平滑數據流，數據流穩定后，發送端的發送速率矢量將會最大化所引入的公平性指標，實現數據流之間的全局公平性。該方法在網絡中由發送端，中間路由和接收端的傳輸層協議以及下層的網絡協議和通訊硬件實現。

本發明的有益效果是，本發明描述了一種區別于窗口控制的流量控制方法，這種方法通過對端接點和中間路由的傳輸協議進行改進，能夠在互聯網上提供平滑且具有全局公平性的數據流。通過引入最優函數和構造尋優方向，該擁塞控制策略可實現全局公平性，且該全局公平性的實現具有漸進穩定性；基于流的控制策略可以得到更平穩的數據流；采用包標記方式進行反饋，網絡開銷小，并可以在已有的TCP/IP包頭格式下實現該擁塞控制方法，有一定的兼容性。

附圖說明

圖1是本發明應用于互聯網的網絡擁塞控制系統示意圖。

圖2是本發明中中間路由擁塞反饋裝置主要組成框圖。

圖3是本發明中發送流控裝置主要組成框圖。

圖4本發明中間路由的標記反饋流程圖。

圖5是本發明接收端的反饋流程圖。

圖6是本發明發送端的速率調節流程圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明加以詳細說明，應指出的是，所描述的實施例僅旨在便于對本發明的理解，而對其不起任何限定作用。