[發明專利]一種基于改進型LwIP的多嵌入式視覺系統以太網防擁塞方法

在審

• 申請號: 201410209603.2
• 申請日: 2014-05-15
• 公開（公告）號: CN103973416A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 白瑞林;馬敏銳;李新;過志強
• 申請（專利權）人: 無錫信捷電氣股份有限公司;江南大學
• 主分類號: H04L1/16
• 分類號: H04L1/16;H04L1/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.本發明的目的在于提供一種基于改進型LwIP的多嵌入式視覺系統以太網防擁塞方法，其特征是：通過Cortex-A8處理器、μC/OS-III和LwIP的平臺搭建來實現機器視覺系統與外部裝置的實時通信；采用NewReno算法優化LwIP中TCP擁塞控制機制的快速重傳和快速恢復階段，避免多個數據包丟失引起的多次快速恢復或慢啟動；采用歸一化最小均方誤差算法迭代求出最優權值，優化LwIP中RTO的估計，避免了數據包的偽重傳，從而提高機器視覺系統網絡數據傳輸的可靠性和穩定性；包含如下幾個步驟：

(1)μC/OS-III和LWIP在Cortex-A8上面的平臺搭建

第一步：μC/OS-III在Cortex-A8上的搭建；

第二步：LwIP在運行μC/OS-III系統的Cortex-A8上的搭建；

(2)NewReno算法實現LwIP中TCP數據包的擁塞控制

第一步：慢啟動階段和擁塞避免階段的擁塞控制；

第二步：快速重傳階段和快速恢復階段；

(3)歸一化最小均方誤差算法實現TCP的超時重傳機制

第一步：計算估計誤差均方值的梯度向量；

第二步：計算出權值歸一化迭代公式；

第三步：計算出TCP定時器RTO的值。

2.根據權利要求1所述一種基于改進型LwIP的多嵌入式視覺系統以太網防擁塞方法，其特征是：所述NewReno算法實現LwIP中TCP數據包的擁塞控制(2)第二步中，包括：

第一步：當發送端收到3個重復的確認包時，修改ssthresh為已發送但未收到確認的字節數的一半但至少為兩個最大發送數據段的大小，并且用recover變量記錄已發送數據包的序列號；

第二步：重傳丟失的數據段并將cwnd的值設為ssthresh加上三倍的最大發送數據段大小；

第三步：在此過程中仍允許收到重復確認包的同時將cwnd增加一個最大發送數據段大小，并在新的cwnd允許的情況下傳輸一個分組；

第四步：當一個確認新數據的確認包到達時，根據確認序列號分為部分確認和全部確認：

如果確認序列號不小于recover，則為全部確認，調整cwnd為ssthresh和已發送但未收到確認的字節數加上一個最大發送數據段大小中的較小者，或者調整cwnd為ssthresh退出快速恢復階段進入慢啟動階段；

如果確認序列號小于recover，則為部分確認，這時需要重傳第一個未被確認的數據段，將cwnd增加一個最大發送數據段大小并減去新確認的數據段。

3.根據權利要求1所述一種基于改進型LwIP的多嵌入式視覺系統以太網防擁塞方法，其特征是：所述歸一化最小均方誤差算法實現TCP的超時重傳機制(3)中，包括：

第一步：計算估計誤差均方值的梯度向量

根據第n次RTT采樣值的前M個RTT值和權值得到第n+1次的RTT預測值為：

估計誤差的均方值的代價函數為：

將代價函數的梯度算符表示為：

k＝1，2，…，Ｍ

從而代價函數梯度向量為：

第二步：計算出權值歸一化迭代公式

權重向量按下式更新：

代價函數的梯度向量的期望值用瞬時值代替：

同時，將步長歸一化處理，式中滿足0＜α＜2，0≤β≤1即：

從而：

第三步：計算出TCP定時器RTO的值

和T_RTTVAR(n+1)的表達式分別為：

。