[發(fā)明專利]多服務(wù)隊(duì)列環(huán)境中基于時(shí)延的擁塞控制方法和控制裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210439516.0
• 申請(qǐng)日: 2022-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN114844837B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 單丹楓;劉鈺琪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L47/12
• 分類號(hào): H04L47/12;H04L47/283
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

1.一種多服務(wù)隊(duì)列環(huán)境中基于時(shí)延的擁塞控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：發(fā)送端在發(fā)出一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)記錄當(dāng)前的發(fā)送時(shí)間戳，同時(shí)從數(shù)據(jù)包中提取五元組信息；原始數(shù)據(jù)包經(jīng)過路由發(fā)往接收端，在原始數(shù)據(jù)包傳輸?shù)倪^程中，每經(jīng)過一個(gè)交換機(jī)，交換機(jī)將INT元數(shù)據(jù)插入到原始數(shù)據(jù)包頭部，傳輸給下一跳；接收端接收到數(shù)據(jù)包后，提取出INT元數(shù)據(jù)，將INT元數(shù)據(jù)插入到生成的ACK中，然后將帶有INT元數(shù)據(jù)的ACK返回發(fā)送端；

步驟2：發(fā)送端接收到帶有INT元數(shù)據(jù)的ACK后，從ACK中提取INT元數(shù)據(jù)，并根據(jù)五元組查詢?cè)揂CK所確認(rèn)數(shù)據(jù)包的發(fā)送時(shí)間，然后根據(jù)數(shù)據(jù)包傳輸往返時(shí)延檢測(cè)該數(shù)據(jù)包的傳輸路徑是否發(fā)生擁塞，當(dāng)不存在擁塞時(shí)檢測(cè)路徑上是否存在空閑帶寬；

步驟3：根據(jù)步驟2得到的檢測(cè)結(jié)果，確定是否和如何調(diào)整發(fā)送窗口；

步驟4：計(jì)算出更新后的發(fā)送窗口，并更新發(fā)送窗口；

所述步驟2中，檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)中是否存在可用空閑帶寬包括以下步驟：

步驟2.3.1：根據(jù)INT元數(shù)據(jù)計(jì)算路徑上每條鏈路上的正在傳輸中字節(jié)數(shù)并進(jìn)行歸一化處理，求得第i條鏈路中傳輸字節(jié)數(shù)歸一化后的結(jié)果u_i，然后求同一路徑的所有鏈路中傳輸字節(jié)數(shù)歸一化后的結(jié)果中的最大值U_inflight：

步驟2.3.2：比較U_inflight和鏈路j的利用率η的大小：

若U_inflight＜η，則路徑存在空閑帶寬；否則路徑不存在空閑帶寬；

所述步驟3包括以下步驟：

步驟3.1：若檢測(cè)到擁塞的發(fā)生，減小發(fā)送窗口，對(duì)擁塞進(jìn)行控制，減小發(fā)送窗口的公式如下：

u_rtt是數(shù)據(jù)包傳輸往返時(shí)延RTT的歸一化結(jié)果，W_new是計(jì)算出的更新后的窗口的大小，W^c是參考窗口，W_AI是一個(gè)加性增加部分；

步驟3.2：若未檢測(cè)到擁塞的發(fā)生，且檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)中存在空閑帶寬，進(jìn)行多次加性增加，每次增加公式為：W_new＝W^c+W_AI；

所述步驟3.2中，若進(jìn)行最大次數(shù)次加性增加之后仍然網(wǎng)絡(luò)中存在空閑帶寬，則通過乘性增加的方法增大發(fā)送窗口；

所述乘性增加的方法為：其中W是更新后的窗口，W^c是參考窗口，W_AI是加性增加部分，U_inflight是同一路徑的所有鏈路中傳輸字節(jié)數(shù)歸一化后的結(jié)果中的最大值，η為鏈路利用率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多服務(wù)隊(duì)列環(huán)境中基于時(shí)延的擁塞控制方法，其特征在于，所述步驟2包括以下步驟：

步驟2.1：根據(jù)當(dāng)前時(shí)間戳和記錄的發(fā)送時(shí)間戳計(jì)算數(shù)據(jù)包傳輸往返時(shí)延RTT；

步驟2.2：對(duì)數(shù)據(jù)包傳輸往返時(shí)延RTT進(jìn)行歸一化處理，得到歸一化結(jié)果u_rtt；

步驟2.3：利用歸一化后的結(jié)果u_rtt判斷是否發(fā)生擁塞：

若u_rtt≥1，則該數(shù)據(jù)包的傳輸路徑上發(fā)生了擁塞；

否則，該數(shù)據(jù)包的傳輸路徑上沒有發(fā)生擁塞，檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)中是否存在可用空閑帶寬。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多服務(wù)隊(duì)列環(huán)境中基于時(shí)延的擁塞控制方法，其特征在于，所述步驟4包括以下步驟：

步驟4.1：記錄用新參考窗口W^c發(fā)送的第一個(gè)數(shù)據(jù)包序號(hào)lastUpdateSeq，如果ACK的序號(hào)大于lastUpdateSeq，則更新參考窗口W^c，否則不更新參考窗口；更新參考窗口W^c公式為：

W^c＝W

步驟4.2：更新發(fā)送窗口：W＝W_new，W為當(dāng)前的發(fā)送窗口；

步驟4.3：計(jì)算并記錄發(fā)送速率和當(dāng)前的反饋INT元數(shù)據(jù)，用于處理該條流下一個(gè)確認(rèn)數(shù)據(jù)包時(shí)傳輸速度和傳輸字節(jié)數(shù)歸一化后的結(jié)果的計(jì)算。

4.一種多服務(wù)隊(duì)列環(huán)境中基于時(shí)延的擁塞控制裝置，其特征在于，包括擁塞檢測(cè)器、空閑帶寬檢測(cè)器和流量控制器；擁塞檢測(cè)器、空閑帶寬檢測(cè)器和流量控制器均位于發(fā)送端；

擁塞檢測(cè)器，用于采用權(quán)利要求1中步驟2所述的方法計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)耐禃r(shí)延產(chǎn)生基于每條流的擁塞信號(hào)，并將往返時(shí)延產(chǎn)生基于每條流的擁塞信號(hào)發(fā)送至流量控制器；

空閑帶寬檢測(cè)器，用于采用權(quán)利要求1中檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)中是否存在可用空閑帶寬步驟，根據(jù)附在數(shù)據(jù)包中的INT元數(shù)據(jù)獲得網(wǎng)絡(luò)中每條鏈路的傳輸中字節(jié)數(shù)，根據(jù)傳輸中字節(jié)數(shù)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)中是否存在可用帶寬，并將傳輸中字節(jié)數(shù)和檢測(cè)結(jié)果發(fā)送至流量控制器；

S3流量控制器，用于根據(jù)權(quán)利要求1中步驟3所述的方法在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)基于往返時(shí)延減小發(fā)送窗口；在鏈路存在空閑帶寬時(shí)，基于所有鏈路中傳輸字節(jié)數(shù)歸一化后的結(jié)果中的最大值增大發(fā)送窗口。