[發明專利]一種基于模型的音視頻通信低延時擁塞控制方法

在審

• 申請號: 202210121673.7
• 申請日: 2022-02-09
• 公開（公告）號: CN114374628A
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 鄒高峰;楊超;徐松林
• 申請（專利權）人: 江蘇濟楚信息技術有限公司
• 主分類號: H04L43/0852
• 分類號: H04L43/0852;H04L43/0876;H04L5/00;H04L47/12;H04N21/647
• 代理公司: 東莞市卓易專利代理事務所(普通合伙) 44777
• 代理人: 卜中元

本發明公開了一種基于模型的音視頻通信低延時擁塞控制方法，涉及音視頻通信技術領域，為解決現有發送者的發送速率足夠快，緩沖區便會被快速填滿，進而引發丟包的問題。兩個估算參數：兩個所述估算參數為BtlBw和RT_prop；RTT往返時延：所述RTT往返時延發送信息與收到信息的ACK(確認字符)間隔的時間；帶寬延時積BDP：所述兩個估算參數與RTT往返時延總和；兩個控制機制：所述兩個控制機制分別為根據BtlBw使用pacing_gain來控制包的發送速率與使用cwnd來快速減少傳輸中的數據量到指定的值；控制方法：所述控制方法中狀態機包括Startup、Drain、Probe Bandwidth和Probe RTT四個狀態。該基于模型的音視頻通信低延時擁塞控制方法，最大化利用網絡上瓶頸鏈路的帶寬，適合在存在一定丟包率的弱網環境下使用。

技術領域

本發明涉及音視頻通信技術領域，具體為一種基于模型的音視頻通信低延時擁塞控制方法。

背景技術

低延遲的實時音視頻技術應用場景在不斷擴大，從秀場直播、連麥PK直播到在線教育、視頻會議、實時指揮調度，音視頻技術的落地應用朝著更高清、更低延時發展，現在多端采用TCP發起報文，實際帶寬達不到所能提供的最大帶寬時網絡出現擁堵，此時會有越來越多的TCP發起重試，進而加劇擁堵情況，伴隨著互聯網大爆發，各類應用特別是音視頻應用數量大幅增加，TCP擁塞控制算法無法滿足當前互聯網應用對網絡傳輸高實時性、高帶寬利用率、高吞吐量的需求。

互聯網曾廣泛使用基于丟包的擁塞控制算法，例如Reno和CUBIC，擁塞控制分為四個部分：慢啟動、擁塞避免、快速重傳、快速恢復，它的意義是在不知道連接的瓶頸帶寬時，以起始較低的發送速率，以每RTT，兩倍的速度快速增加發送速率，直到到達一個閾值，到該閾值后，進入線性提高發送速率的階段，該階段叫做擁塞避免，直到發生丟包，丟包后，發速速率大幅下降，針對丟包使用快速重傳算法重送發送，同時也使用快速恢復算法把發送速率盡量平滑的升上來，如果瓶頸路由器的緩存特別大，那么這種以丟包作為探測依據的擁塞算法將會導致嚴重問題：TCP鏈路上長時間RTT變大，但吞吐量維持不變。基于丟包的算法無法達到理論的時延、帶寬最優解，長久以來這類算法都運作的很好，這種良好的表現是由于網絡交換機和路由器的緩沖區都十分適配當時的網絡帶寬，而一旦發送者的發送速率足夠快，緩沖區便會被快速填滿，進而引發丟包。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于模型的音視頻通信低延時擁塞控制方法，以解決上述背景技術中提出發送者的發送速率足夠快，緩沖區便會被快速填滿，進而引發丟包的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種基于模型的音視頻通信低延時擁塞控制方法，包括：

兩個估算參數：兩個所述估算參數為BtlBw和RT_prop；

RTT往返時延：所述RTT往返時延發送信息與收到信息的ACK(確認字符)間隔的時間；

帶寬延時積BDP：所述兩個估算參數與RTT往返時延總和；

兩個控制機制：所述兩個控制機制分別為根據BtlBw使用pacing_gain來控制包的發送速率與使用cwnd來快速減少傳輸中的數據量到指定的值，所述pacing_gain＞1，減小包間時間間隔，增大傳輸中的數據量，pacing_gain＜1擁有相反效果，增大包間時間間隔，減小傳輸中的數據量，所述pacing_gain為動態增益，為了適應瓶頸帶寬；cwnd為擁塞窗口，控制了網絡中任意時刻允許傳輸的最大數據量，用網絡路徑模型不斷調整cwnd，用狀態機決定如何探測該路徑；

控制方法：所述控制方法中狀態機包括Startup、Drain、Probe Bandwidth和ProbeRTT四個狀態。

通過采用上述技術方案：本發明則同時考慮期望值和標準差，如果是正態分布的情況下偏離四倍的標準差極為罕見，可認為發生丟包。