高带宽延时网络中基于带宽估计的显式拥塞控制方法

摘要

本发明公开了一种高带宽延时网络中基于带宽估计的显式拥塞控制方法，包括以下步骤：TCP发送方通过观察ACK接收间隔计算网络当前可用带宽，路由器通过分组头ECN 2bits信息反馈网络负载，发送方通过显式反馈信息和估计的可用带宽值进行网络状态判断，并根据判断结果调整拥塞控制机制。本发明通过结合端到端反馈和路由器显式反馈来进行拥塞判断，即在粗粒度的显式反馈基础上利用带宽估计值给出较为精细的拥塞信息，从而使算法在降低显式反馈开销、提高协议普及性的同时保证了较高程度的拥塞反馈精度，提高了协议的高效性和收敛速度。

主权项

1.一种高带宽延时网络中基于带宽估计的显式拥塞控制方法，其特征在于：通过路由器显式反馈信息获取网络负载状况，当网络负载没有超过可用带宽时，根据端到端往返传输延时RTT变化估计网络可用带宽，再调整拥塞窗口大小以适应当前网络拥塞状态；当网络处于过载状态下，减小拥塞窗口以缓解拥塞；采用下式估计网络可用带宽：${\mathrm{Bw}}_i=\frac{{\delta }_i*\mathrm{RTT}*{\mathrm{Bw}}_{i-1}+L_i}{{\delta }_i*\mathrm{RTT}+(t_i-t_{i-1})};$其中，Bw_i为第i个ACK在t_i时间到达时估计的带宽值，t_i是当前ACK到达的时间，t_i-1是前一个ACK到达的时间，L_i是第i个ACK确认的分组大小，RTT为t_i时刻估计的端到端往返延时，δ_i为比例因子；δ_i因子采用动态调节方法，计算方法如下：${\delta }_i=\frac{{\mathrm{Bw}}_{i-1}}{({\mathrm{cwnd}}_{i-1}\times \mathrm{seg}\_\mathrm{size})/\mathrm{RTT}};$其中，cwnd_i-1为调整前拥塞窗口大小，seg_size为分组大小；当显式反馈信息显示网络处于轻负载状态时，发送方采用窗口突然增长方法，即使用当前可用带宽估计值计算新的拥塞窗口大小，使TCP流能够快速获取带宽，计算方法如下：${\mathrm{cwnd}}_i=\mathrm{MAX}[({\mathrm{cwnd}}_{i-1}+ϵ),\frac{({\mathrm{RTT}}_{\min }\times {\mathrm{Bw}}_i)}{\mathrm{seg}\_\mathrm{size}}];$其中，cwnd_i-1为调整前拥塞窗口大小，ε为窗口乘性增长因子，RTT_min是发送方观察到的最小往返延时RTT值；当显式反馈信息显示网络处于高负载时，发送方先使用可用带宽估计值估算带宽占用比率L_i：其中，R_i＝(cwnd_i-1×seg_size)/RTT_min，代表发送方的发送速率，cwnd_i-1为调整前拥塞窗口大小，seg_size为分组大小；若带宽占用比例L_i小于阈值Lthresh，发送方采用快速的加性增长方法计算新的拥塞窗口：cwnd_i＝cwnd_i-1+α/cwnd_i-1；其中，α为加性增长因子；若带宽占用比例L_i大于或等于阈值Lthresh，发送方采用缓慢的反比例增长方法计算新的拥塞窗口：cwnd_i＝cwnd_i-1+α/(cwnd_i-1)^3/2；当显式反馈信息显示网络处于过载状态时，发送方采用乘性减少方法计算新的拥塞窗口：cwnd_i＝cwnd_i-1×β；其中，cwnd_i-1为调整前拥塞窗口大小，β为乘性增长因子。