[發明專利]基于多路徑路由協議實現自組網擁塞控制的方法

有效

• 申請號: 201710049057.4
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN106851727B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 史琰;尹翔;盛敏;李建東;劉俊宇;仲偉慧
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04W28/02
• 分類號: H04W28/02;H04W28/10;H04W84/18
• 代理公司: 61205 陜西電子工業專利中心
• 代理人: 王品華;朱紅星

本發明公開了一種基于多路徑路由協議實現自組網擁塞控制的方法，主要解決現有技術缺乏擁塞控制機制，進而發生擁塞后導致網絡吞吐量急劇下降和節點丟包率高的問題。其實現方案是：1.網絡中每個節點周期性的統計數據，并判斷本節點是否擁塞；2.擁塞節點分析擁塞原因是使用了低速鏈路還是擁塞節點總流量過大所致；3.對于使用了低速鏈路所引起的擁塞，擁塞節點通過抑制低速鏈路的手段緩解擁塞；4.對于擁塞節點總流量過大所引起的擁塞，擁塞節點通過流量調度或隨機丟包的手段緩解擁塞。本發明相比傳統擁塞控制方法，根據不同的擁塞原因采取具有針對性的緩解手段，進一步提高了網絡吞吐量，可用于Ad Hoc網絡。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，特別涉及一種實現自組網擁塞控制的方法，可用于Ad Hoc網絡。

背景技術

Ad Hoc網絡是一種由若干無線數據傳輸設備臨時組成的、不需要固定通信設施支持的無中心網絡。網絡節點既是通信終端，又可以作為路由器為其他節點轉發數據。

近年來，各國學者圍繞Ad Hoc網絡中的擁塞控制開展了積極的研究，提出了若干種方法。最常見的方法是TCP協議中的擁塞控制方法，它的擁塞控制主要依賴于擁塞窗口cwd，窗口值的大小代表能夠一次性發送出去的字節數，顯然窗口越大，數據發送的速度也就越快，但是也有可能使得網絡出現擁塞，所以TCP中采用了慢啟動、擁塞避免、加速遞減和快速重傳等技術來動態調整擁塞窗口的大小。然而TCP協議在Ad Hoc網絡中的性能遠不如它在傳統的有線網絡中的性能，這主要是由于Ad Hoc網絡和有線網絡的特性差異。例如，在Ad Hoc網絡中，傳輸媒介是局部共享的。另外，TCP協議判斷網絡擁塞的依據是報文丟失，而在Ad Hoc網絡中報文的丟失原因不僅僅是網絡擁塞，還有鏈路中斷、路由頻繁變化等原因。主動隊列管理AQM也是一種常見的擁塞控制方法，它是一種預見式的隊列管理方法，該方法對網絡的狀態進行評價，從而預測是否將要出現擁塞的狀況。當預測到路由器將要發生擁塞時，在路由器的隊列還沒有充滿時就按照一定的規則丟棄數據包并向發送端通告擁塞情況，以降低發送端的傳輸速率。但是，在目前的AQM機制中為了簡化設計通常忽略了系統中的延遲環節，在延遲比較小的情況下，忽略延遲對系統性能的影響較小；然而在延遲比較大的情況下，忽略延遲往往會導致系統不穩定。經過大量仿真實驗結果表明，幾種典型的AQM算法在延遲較大的情況下存在以下缺點，首先是隊列大幅震蕩，增加了端到端的延時抖動，其次是鏈路利用率低，網絡吞吐量大幅降低，最后是隊列長度不能收斂，節點出現大量丟包的情況。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提出了一種基于多路徑路由協議實現自組網擁塞控制的方法，以提高網絡吞吐量，降低節點丟包率。

實現本發明目的的技術方案是：通過對節點擁塞情況的檢測，根據不同的擁塞原因采取不同的緩解手段，其具體步驟包括如下：

(1)網絡中的每個節點將它的鄰居節點記為n_i，i＝1,2,3,.....K，其中K表示鄰居節點的個數，并等待一個擁塞周期T，統計該周期內本節點發送給每個鄰居節點n_i的數據分組數和本節點從每個鄰居節點n_i接收的數據分組數

(2)網絡中的每個節點根據本節點緩存隊列的長度，判斷是否擁塞，若是，將本節點記為“擁塞節點”，執行步驟(4)，否則，將本節點記為“非擁塞節點”，執行步驟(3)；

(3)非擁塞節點關閉緩存隊列隨機丟包機制，返回步驟(1)；

(4)擁塞節點判斷是否已經開啟了緩存隊列隨機丟包機制，若是，則返回步驟(1)，否則，執行步驟(5)；

(5)分析擁塞節點的擁塞原因：

(5a)令初始參數i＝1；

(5b)判斷擁塞節點到它的鄰居節點n_i的鏈路是否是一條低速鏈路，若是，則執行步驟(5c)，否則，執行步驟(5f)；