[發明專利]一種高速網絡的穩定擁塞控制方法

有效

• 申請號: 201210053398.6
• 申請日: 2012-03-04
• 公開（公告）號: CN102624614A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 黃東
• 申請（專利權）人: 黃東
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56;H04L29/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，特別是涉及無線傳輸和進化理論。

背景技術

隨著高速網絡的出現，網絡擁塞問題也日益嚴重，傳統TCP擁塞控制算法中的AIMD(Additive?Increase?Multiplicative?Delete)機制使得擁塞窗口增加太慢而又減少太慢，不僅會最終導致隊列溢出，還會使往返時間較長的數據流收到不公平的待遇，從而降低了網絡利用率。隨著對擁塞控制算法研究地不斷深入，高帶寬時延乘積網絡的擁塞控制研究已經引起了越來越多國內外學者的關注。

高速網絡擁塞現象指的是在分組交換網絡中，當需要傳送的分組數目太多時，由于存儲轉發節點的資源有限而導致網絡傳輸性能下降的情況。當網絡中發生擁塞時，會出現數據丟失，時延增大，網絡吞吐量下降，嚴重時會導致“擁塞崩潰現象。擁塞崩潰主要包括以下幾種情況：傳統的崩潰、未傳送數據包導致的崩潰、由于數據包分段造成的崩潰、日益增長的控制信息流造成的崩潰等。一般來說，網絡擁塞發生在網絡負載增加導致網絡效率降低的時候。網絡產生擁塞的根本原因在于用戶提供給網絡的負載大于網絡的資源容量和處理能力(overload)，其典型表現就是數據包時延增加，丟包概率增大，上層應用系統性能顯著下降等。因此網絡擁塞是一種持續的網絡超負荷狀態。

為了更高效率地利用網絡帶寬，提高吞吐量，現有的高速網絡擁塞控制機制如圖1所示。近年來國內外學者一直都在研究適合于高速網絡的TCP擁塞控制算法，已經研究出來的成果包括HSTCP、STCP、FAST、TCP、BIC?TCP、CUBIC?TCP等。

評價擁塞控制的方法是否有效，需要一定的評價指標。擁塞控制算法的性能評價標準需要分別從用戶和網絡的角度來分析。用戶希望數據包能盡快的發送出去，用戶之間能公平的競爭網絡資源，獲取相同的帶寬，在用戶之間保持公平性；而對于網絡而言，希望能及時的檢測到擁塞，網絡資源的利用率盡可能的達到100％。現有高速網絡擁塞控制的問題主要集中在效率性、公平性、友好性、穩定性，為解決上述問題，需設計高效穩定的高速網絡擁塞控制機制。

因此，有必要設計一種針對高速網絡特點設計一種擁塞控制方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：解決高速網絡的穩定擁塞控制問題。

本發明為解決上述技術問題提供一種高速網絡的穩定擁塞控制方法，其特征在于：

A、設置高速網絡的擁塞窗口變化機制和擁塞窗口的動態變化規則以及隊列長度變化規則；?

B、使用遺傳算法獲得高速網絡擁塞窗口大小的優化值并設計擁塞控制器；

C、在提高鏈路利用率和減小腿抖動條件下的進行參數????????????????????????????????????????????????，和設置，然后在提高網絡吞吐量和減小腿抖動條件下的進行參數，和的設置;?

D、在提高鏈路利用率和網絡吞吐量條件下的參數，和的設置。

所述步驟A中，設置高速網絡的擁塞窗口變化機制。在慢啟動階段的擁塞窗口變化機制為，在擁塞避免階段擁塞窗口變化機制為，其中，。

所述步驟A中，設置擁塞窗口的動態變化規則和隊列長度變化規則。擁塞窗口的動態變化規則為，隊列長度變化規則為，其中為高速網絡擁塞窗口大小的優化值，為RTT時間，為隊列長度，為UDP業務流在傳輸過程中收到的噪聲干擾，為擁塞窗口的增大系數，為擁塞窗口的減小系數，為鏈路容量，為傳播時延，為高速網絡的接口數目，為丟包率，總的流程圖如圖2所示，微觀流程圖如圖3所示。

所述步驟B中，使用遺傳算法獲得高速網絡擁塞窗口大小的最優值。其子步驟為：a.隨機生成初始化種群；b.對每個父代染色體進行解碼，并對編碼后的父代染色體進行評估；c.使用輪詢方式獲得子代染色體對；d.對獲得的子代染色體對進行交叉處理；e.對所有子代染色體進行解碼，并進行變異處理；f.對每個子代染色體進行評估；g.形成新一代染色體種群；h.判斷是否終止染色體檢驗，若停止檢驗，則獲得最優解，若繼續檢驗，則返回至子步驟c，如圖4所示。

所述步驟B中，進行擁塞控制器設計。令擁塞控制器的狀態方程為

，

，，其中為狀態矢量，為在丟包率為下的輸入控制信號，為在進行UDP數據包傳輸時的外部噪聲，為高速網絡系統的參考輸入，通過測量得到的高速網絡系統輸出值，，，和為系統的平衡點，為使擁塞控制器穩定，需設置相應的參數，，，，，。控制器的轉移函數為。