[發明專利]基于RTT的結合比例積分微分控制的擁塞控制方法及設備

有效

• 申請號: 202110590992.8
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113364701B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 金天成;王曉亮;陸桑璐;段衛國;王李明;彭浩;陳力林
• 申請（專利權）人: 南京大學;南方電網深圳數字電網研究院有限公司
• 主分類號: H04L47/12
• 分類號: H04L47/12;H04L47/283;H04L47/25
• 代理公司: 南京泉為知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32408
• 代理人: 許丹丹

1.一種基于RTT的結合比例積分微分控制的擁塞控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)發送方判斷是否發生RTT反饋超時，并測量當前時刻網絡路徑的RTT時延；

2)若RTT反饋超時，則發送方進行主動降速，直接將速率調整為允許的最小速率；若RTT反饋未超時，則發送方根據當前RTT是否在設定的可容忍的隊列震蕩范圍之內，采用不同的方式更新速率，其中，在當前RTT處于可容忍的隊列震蕩范圍之外的情況下，采用基于固定閾值的方法調整速率，在當前RTT處于可容忍的隊列震蕩范圍之內的情況下，采用比例積分微分控制的方法更新速率；

3)發送方將步驟2)中得到的速率作為當前的目標速率，控制數據包之間發送的時間間隔，以達到目標速率；

其中，所述步驟2)中在當前RTT處于可容忍的隊列震蕩范圍之外的情況下，采用基于固定閾值的方法調整速率包括：

21)計算當前鏈路RTT值newRTT和設定的目標時延targetRTT之間的差值比例Perror，公式為Perror＝(newRTT-targetRTT)/targetRTT；

22)令設定的可容忍的隊列震蕩范圍為[-k,k]，k取值在0和1之間，當Perror-k時，newRate＝rate+δ；當Perrork時，newRate＝rate(1-β(1-targetRTT(1+k)/newRTT))，其中δ為速率加速步長，β為降速調節比，newRate為調整后的速率，rate為當前速率；

所述步驟2)中在當前RTT處于可容忍的隊列震蕩范圍之內的情況下，采用比例積分微分控制的方法更新速率包括：

2a)計算當前鏈路RTT值newRTT和設定的目標時延targetRTT之間的差值比例Perror，公式為Perror＝(newRTT-targetRTT)/targetRTT；

2b)令設定的可容忍的隊列震蕩范圍為[-k,k]，k取值在0和1之間，當-k＝Perror＝k時，計算比例部分Perror、微分部分Derror、積分部分Ierror，三者相加得到降速的指標值error，然后根據該error值進行速率調整，計算公式如下：newRate＝rate(1-β*error)。

2.根據權利要求1所述的基于RTT的結合比例積分微分控制的擁塞控制方法，其特征在于，所述步驟1)中判斷RTT反饋超時和測量RTT的具體方法包括以下步驟：

11)發送方在每次發出數據包時，記錄當前系統時間戳或網卡硬件時間戳；

12)若在設定的RTT反饋超時閾值FEEDBACK_TIMEOUT之內沒有收到ACK，說明當前網絡上已經發生擁塞，直接跳到步驟2)進行主動降速；

13)若在FEEDBACK_TIMEOUT時間之內收到ACK，則記錄收到ACK時的系統時間戳或網卡硬件時間戳，將該時間戳與步驟11)中得到的時間戳作差值，得到的值即為當前端到端的時延；

14)將步驟13)中得到的端到端時延，減去當前速率下數據包的序列化時間，得到當前鏈路的RTT值，記為newRTT。

3.根據權利要求1所述的基于RTT的結合比例積分微分控制的擁塞控制方法，其特征在于，所述比例部分為Perror；

所述微分部分Derror實際為每次測量的RTT之間的差值，即RTT變化的梯度值，計算公式為rttGradient＝(1-α)rttGradient+α(newRTT-prevRTT)/minRTT；

所述積分部分Ierror實際為每次Perror的累計值的平均值，計算方法如下：

accumulated_Perror＝(1-α)accumulated_Perror+α*Perror；

accumulated_num+＝1；

Ierror＝accumulated_Perror/accumulated_num；

其中α為指數平均移動的平滑因子，β為降速調節比，minRTT為標準化時延，用于將RTT梯度標準化；newRTT為當前的RTT值，prevRTT為上一次測得的RTT值，rttGradient為梯度累加值，初始值為0；accumulated_Perror為每輪Perror的累計和，相當于積分值，初始值亦為0，accumulated_num為進行比例積分微分控制的次數。