[發(fā)明專利]一種占空比自適應緊隨網(wǎng)絡流量的擁塞控制方法

有效

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• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112423343B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設計）人: 白靜;劉安豐
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H04W28/02
• 分類號: H04W28/02;H04W84/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種占空比自適應緊隨網(wǎng)絡流量的擁塞控制方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)步驟一：計算數(shù)據(jù)到達率的變化速率；為了使占空比緊隨網(wǎng)絡流量變化，且變化速率大體與數(shù)據(jù)到達率的變化速率一致，所以首先需要計算出節(jié)點的數(shù)據(jù)到達率的變化速率，然后依據(jù)數(shù)據(jù)到達率的變化速率來調整節(jié)點在下一周期的占空比；此外，節(jié)點在下一周期的轉發(fā)速率主要是根據(jù)預測的節(jié)點在下一周期相對于本周期的數(shù)據(jù)到達率的變化速率來調整的；這里通過一次指數(shù)平滑預測算法來進行預測，預測的節(jié)點在下一周期相對于本周期的數(shù)據(jù)到達率的變化速率通過下式確定：

其中表示節(jié)點在本周期相對于上一周期的變化率，為預測的節(jié)點在本周期相對于上一周期的變化率；表示節(jié)點在周期t的數(shù)據(jù)到達率，表示節(jié)點在周期t-1的數(shù)據(jù)到達率；α為可變常數(shù)，用于估計和控制預測的數(shù)據(jù)到達率的變化率大小；

(2)步驟二：如果數(shù)據(jù)包到達率處于增長狀態(tài)，那么調整占空比使其增長速率大于數(shù)據(jù)包的增長速率；在數(shù)據(jù)到達率增長階段，當數(shù)據(jù)到達率的變化速率較大時，占空比也應大幅度變化，而數(shù)據(jù)到達率的變化速率較小時，占空比的變化也較小；總之，占空比的變化速率要與數(shù)據(jù)到達率的變化速率保持一致，這樣才能將接收到的數(shù)據(jù)包及時處理，并減緩擁塞；并且在進行轉發(fā)速率調整時還需將緩存占用和節(jié)點的剩余流量考慮在內；預測的節(jié)點在下一周期的轉發(fā)速率可以通過以下公式來確定：

其中，和分別表示節(jié)點在周期t接收與轉發(fā)數(shù)據(jù)包的速率，表示預測的節(jié)點在周期t+1轉發(fā)數(shù)據(jù)包的速率；表示節(jié)點在周期t的緩存占用，T表示一個周期長度，表示預測的節(jié)點在周期t+1相對于周期t的數(shù)據(jù)到達率的變化速率；表示最大的占空比τ_max對應的最大轉發(fā)速率，f_r為節(jié)點在單位時間內的轉發(fā)速率；

為預測的節(jié)點在下一周期的剩余流量；β為可變參數(shù)，為預測的節(jié)點在周期t的流量大小；據(jù)此來判斷節(jié)點在下一周期是否會有擁塞，當預測到有擁塞發(fā)生時，勢必增大節(jié)點占空比；

(3)步驟三：如果數(shù)據(jù)包到達率處于下降狀態(tài)，那么在保證不發(fā)生擁塞的前提下，節(jié)點的占空比降低幅度應最大；在數(shù)據(jù)到達率下降階段，當數(shù)據(jù)到達率的變化速率較大，也就是數(shù)據(jù)到達率下降的很快，此時在保證不發(fā)生擁塞的情況下，最大幅度的減小節(jié)點占空比使其緊隨數(shù)據(jù)流量的變化，從而可以節(jié)省節(jié)點能量；相反，如果數(shù)據(jù)到達率的變化速率較小時，占空比的變化幅度也較小；此階段與數(shù)據(jù)到達率增長階段的情況類似，因此預測的節(jié)點在下一周期的轉發(fā)速率可通過下式確定：

其中表示最小占空比τ_min對應的最小轉發(fā)速率。