[發(fā)明專利]一種改進(jìn)的AIMD擁塞控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010199855.3
• 申請(qǐng)日: 2010-06-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101860895A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 申景雙;張重陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海海維工業(yè)控制有限公司
• 主分類號(hào): H04W28/02
• 分類號(hào): H04W28/02;H04W28/04
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在無(wú)線蜂窩視頻監(jiān)控領(lǐng)域中，對(duì)端到端情況下發(fā)送碼率與帶寬不匹配造成的網(wǎng)絡(luò)擁塞進(jìn)行擁塞控制的方法。

背景技術(shù)

基于CDMA2000/GPRS等的移動(dòng)數(shù)字視音頻監(jiān)控系統(tǒng)(以下稱移動(dòng)監(jiān)視系統(tǒng))中，通過(guò)利用CDMA、GPRS等的數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)傳輸實(shí)時(shí)多媒體數(shù)據(jù)，使視音頻監(jiān)控系統(tǒng)不再受到地域范圍的限制，可在蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋地區(qū)內(nèi)的任意地點(diǎn)設(shè)置視音頻監(jiān)控點(diǎn)，在控制中心或其他地方實(shí)時(shí)觀看監(jiān)控點(diǎn)的視音頻信息。

在該類移動(dòng)監(jiān)視系統(tǒng)中，通過(guò)大量的實(shí)踐實(shí)驗(yàn)和對(duì)丟包特性的統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)引起丟包的主要原因是蜂窩無(wú)線信道和有線Internet網(wǎng)絡(luò)的混合信道傳輸帶寬的波動(dòng)造成的。傳統(tǒng)的無(wú)線/有線通信系統(tǒng)中，給每個(gè)連接分配的信道帶寬是固定的，然而，在實(shí)際的蜂窩移動(dòng)通信過(guò)程中，無(wú)線信道帶寬由于這樣幾個(gè)原因會(huì)發(fā)生變化：

1、當(dāng)移動(dòng)終端在不同的小區(qū)間移動(dòng)時(shí)，可用帶寬可能會(huì)發(fā)生劇烈變化(如CDMA2000-1X的有效帶寬范圍為每秒20Kbps到100Kbps)；2、當(dāng)移動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行切換時(shí)，基站可能沒(méi)有足夠的可用無(wú)線資源滿足新加入的移動(dòng)終端的需求；3、無(wú)線信道的傳輸能力可能由于多徑干擾、信道間干擾和噪音等因素的影響而降低；4、無(wú)線信道的容量受基站與移動(dòng)主機(jī)之間的距離影響；5、無(wú)線信道的容量受小區(qū)內(nèi)活躍用戶數(shù)量的影響。

對(duì)于端到端情況下發(fā)送碼率與帶寬不匹配造成的網(wǎng)絡(luò)擁塞，可以通過(guò)對(duì)發(fā)送速率的調(diào)整來(lái)進(jìn)行解除和避免，即進(jìn)行擁塞控制。常用于調(diào)整源端發(fā)送速率的算法有兩種類型：基于模型的(model)和基于探測(cè)的(probe)。基于模型的算法一般根據(jù)數(shù)據(jù)包的丟失率P、數(shù)據(jù)包的往返時(shí)間(RTT)和最大傳送單元大小(MTU)等代入到一個(gè)數(shù)據(jù)模型中來(lái)調(diào)整發(fā)送速率。而基于探測(cè)的方法就是源端不斷調(diào)整發(fā)送速率來(lái)探測(cè)網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬。目前存在一種常用的基于探測(cè)性的自適應(yīng)控制算法：線性增加成倍減少算法AIMD(additiveincrease?and?multiplicative?decrease)，它的算法描述如下：

If(P_Loss≤P_TH)

??????????????R＝min{(R+ΔR)，MaxR}；????????????????????(1)

else

R＝max{(α·R)，MinR}；???????????????????????????????????????(2)

在式(1)及式(2)中，P_Loss就是數(shù)據(jù)包的實(shí)際丟失率，P_TH、MinR、MaxR分別為數(shù)據(jù)包丟失率的閥值和傳輸速率的最小及最大值，這些都是決定收端視頻質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)，R就是源端的發(fā)送速率，ΔR是線性增加的速率，α為遞減因子(0＜α＜1)。數(shù)據(jù)包的丟失率P_Loss是源端根據(jù)收端的反饋報(bào)告計(jì)算出來(lái)的。

基于AIMD(ΔR，α)的擁塞控制算法，當(dāng)ΔR，α取不同的值時(shí)即可得到不同的擁塞控制機(jī)制，顯然若取較小的加性因子ΔR和乘性因子時(shí)可大幅度降低數(shù)據(jù)發(fā)送速率的波動(dòng)性，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源。然而較小的加性因子ΔR和乘性因子α卻不能使應(yīng)用快速地使用網(wǎng)絡(luò)中的有用資源，造成帶寬的浪費(fèi)。因此，AIMD算法雖然可以滿足公平性，但它也有自身的局限性。

如果移動(dòng)主機(jī)由靜止或低速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移到一個(gè)高速移動(dòng)狀態(tài)，或者從一個(gè)信號(hào)較好小區(qū)移動(dòng)到一個(gè)信號(hào)環(huán)境較差的小區(qū)，則可能由于網(wǎng)絡(luò)帶寬與發(fā)送速率的不匹配導(dǎo)致持續(xù)的數(shù)據(jù)包丟失，表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞，應(yīng)將發(fā)送速度迅速調(diào)整到一個(gè)適當(dāng)?shù)牡椭担?dòng)慢啟動(dòng)(帶寬加性增加)解除擁塞。同時(shí)，RTCP反饋每數(shù)秒鐘才產(chǎn)生一次，利用它所提供的QoS反饋信息來(lái)調(diào)節(jié)RTP的發(fā)送速率，如果增長(zhǎng)的常數(shù)設(shè)定得太大，RTP流速率的抖動(dòng)會(huì)很大，也會(huì)加劇網(wǎng)絡(luò)的擁塞；如果設(shè)定得太小，RTP流的速率增長(zhǎng)就會(huì)太慢，不利于網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率的提高。對(duì)于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)包丟失可能由于短時(shí)隙的突發(fā)錯(cuò)誤產(chǎn)生，并非網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞。此時(shí)發(fā)送速度在乘性銳減后，應(yīng)隨著帶寬抖動(dòng)的消除迅速恢復(fù)，如果按照傳統(tǒng)的加性速度緩慢增長(zhǎng)，將會(huì)造成有用帶寬的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種在無(wú)線蜂窩視頻監(jiān)控領(lǐng)域中能夠節(jié)省帶寬資源的AIMD擁塞控制方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種改進(jìn)的AIMD擁塞控制方法，其特征在于，步驟為：

步驟1、判斷引起蜂窩網(wǎng)絡(luò)擁塞是由突發(fā)錯(cuò)誤引起，還是由帶寬下降引起，若由帶寬下降引起，則采用傳統(tǒng)的線性增加成倍減少算法來(lái)接觸擁塞，否則進(jìn)入下一步；