[發明專利]一種面向時延敏感業務的多徑耦合擁塞控制方法

有效

• 申請號: 202110480669.5
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113518040B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 雷為民;王玉;劉金棟;張偉
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H04L47/125
• 分類號: H04L47/125;H04L47/25;H04L47/283
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

本發明提供一種面向時延敏感業務的多徑耦合擁塞控制方法，涉及傳輸優化應用技術領域。該方法的狀態轉移過程沿用BBR算法的機制，在ProbeBW階段，為了滿足公平性和均衡擁塞，根據當前測量的各個子流的Max BW×Min RTT，按比例分配發送緩沖區內緩存的數據包來調控各個子流對帶寬的競爭。當多個子流在瓶頸鏈路上相互競爭時，每個子流獲得的帶寬與其在鏈路隊列中占用的緩沖區大小成正比。因此通過調整cwnd的系數來調控各個子流對帶寬的競爭。本發明的方法比傳統啟發式的多徑耦合擁塞控制算法降低了往返時延和丟包率，是一種更加適用于時延敏感業務的會話類業務傳輸控制機制。

技術領域

本發明涉及傳輸優化應用技術領域，尤其涉及一種面向時延敏感業務的多徑耦合擁塞控制方法。

背景技術

互聯網飛速發展的今天，對網絡業務的需求不再限定于語音和短信等傳統的業務，諸多業務場景提出了實時通信的需求，使得時延敏感的會話類業務成為新的網絡業務增長點。

由于端到端網絡帶寬瓶頸效應和傳輸優化技術的滯后，時延敏感的“實時會話類業務”一般只局限于“企業專網”，盡管微信電得以廣泛應用，但技術方案不開源也不夠成熟，難以有效支持時延敏感的會話類業務。端到端的業務傳輸質量不僅依賴于接入網絡，還取決于端到端的傳輸路徑選擇和傳輸控制方法，實時會話類業務目前尚未有成熟開放的傳輸優化解決方案。因此亟待設計滿足時延敏感的會話類業務的傳輸需求的視頻傳輸優化技術。時延敏感的會話類業務對傳輸提出了以下要求：一是盡可能減少時延敏感業務的傳輸時延，滿足嚴格的時延約束。其中，端到端的傳輸時延需控制在250ms以下，最大不能超過400ms。僅從傳輸環節考量QoE，無丟包傳輸時延越小、QoE越好；二是滿足高可靠性要求，與傳統說法不同，目前實時會話類業務是時延和丟包同時敏感的業務，要求能有效地避免網絡隨機擁塞造成的抖動和丟包，如果承載網絡的隨機擁塞是不可避免的，則需要有相應的機制克服此類網絡異常對業務QoE的影響。

針對時延敏感業務對傳輸提出的要求，多徑傳輸作為一種有效的解決方案能夠同時利用多條路徑的傳輸能力來傳輸數據從而使得多網卡多鏈路的資源得以充分利用，為終端用戶提供更好的體驗質量。使用多徑實現數據的并行傳輸能夠在多個方面提高端到端的通信性能，例如：聚合帶寬、提高了傳輸的可靠性等。

多徑傳輸控制機制的一個研究重點就是擁塞控制問題，網絡擁塞是指發送的數據超過了網絡能承載的傳輸能力，網絡發生擁塞的原因大致有以下幾點，WiFi/4G信號衰減、核心傳輸鏈路衰減、網絡出口競爭、重發風暴和設備性能衰減等問題都會帶來網絡擁塞的問題。擁塞控制就是發送端根據網絡狀況控制向網絡中發包的節奏。如果沒有擁塞控制機制，互聯網是否能發展到今天為全球一半的人口服務，是值得懷疑的。

綜上，針對時延敏感業務的傳輸優化問題中擁塞控制是至關重要的一環，合理的擁塞控制機制能夠自適應動態地調整發送數據包的節奏，合理利用帶寬從而達到降低時延提高網絡吞吐量的目的。

傳統的擁塞控制算法，是基于丟包反饋的協議。基于丟包反饋的協議是一種被動式的擁塞控制機制，其依據網絡中的丟包事件來作為網絡擁塞判斷。即便網絡中的負載很高時，只要沒有產生擁塞丟包，協議就不會主動降低自己的發送速度。多徑TCP在發送端維護一個擁塞窗口cwnd，通過cwnd來控制發送量。采用AIMD，就是加性增和乘性減的方式調整cwnd，在擁塞避免階段加性增窗，發生丟包則乘性減窗。這個擁塞控制算法的假定是丟包都是擁塞造成的。網絡丟包可能原因是多方面，比如：路由器策略導致的丟包，WIFI信號干擾導致的錯誤包等。這些丟包并不是網絡擁塞造成的，但是卻會造成多徑TCP大幅降窗，即使在網絡帶寬很好的情況下，仍然不會很好利用帶寬，并且由于網絡業務的日益更新，當今時延敏感的會話類業務不再單純追求高吞吐量，而是希望達到高可靠性前提下的嚴格時延約束。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種面向時延敏感業務的多徑耦合擁塞控制方法，來保證業務傳輸的低時延和高可靠性要求。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：