基于可用带宽预测的组播拥塞控制方法

摘要

本发明公开了一种基于可用带宽预测的组播拥塞控制方法，其目的是解决现有的组播拥塞控制方法对拥塞调控滞后的技术问题。该方法采用分层组播机制，选用指数分层策略，即由低层到高层的最小速率累积之和满足指数递增规律。源端通过调整数据包的发送间隔，在不引入额外数据包的条件下测得从源端到各接收端的可用带宽，并使用最小二乘支持向量机预测下一时刻的可用带宽，根据预测结果提前对流量进行调节，从而实现了对组播拥塞的有效控制。

主权项

1.一种基于可用带宽预测的组播拥塞控制方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1：源端启动第i轮，并标记一个数据包作为本轮开始的标志，其中i＝1，2，3，…；步骤2：源端根据各层最低速率调整各层数据包的发送间隔，使数据流的速率呈指数递减，各层数据流速率覆盖范围是该层最大速率的1.5倍至该层最小速率的0.5倍；步骤3：源端以恒定速率R_i继续发送数据；步骤4：各接收端收到每轮的开始标志后，记录收到的数据包的时间，根据时延信息计算各自的可用带宽a_i；步骤5：预测下一轮的可用带宽，具体包括以下操作：(1)测量该轮的平均单向时延o_i和平均丢包率p_i；(2)对可用带宽、平均单向时延和平均丢包率序列进行相空间重构，即：①令A_i＝[a_i，a_i-1，a_i-2，…，a_i-(m-1)]，式中，A_i表示可用带宽矢量，m是嵌入维数；②令h₁＝a₁，h_i＝0.5a_i+0.5h_i-1，i＝2，…，n，h_i表示可用带宽的指数加权平均值，反映了过去可用带宽的总体大小；由h_i构成加权平均值矢量H_i＝[h_i，h_i-1，h_i-2]，表示平均单向时延矢量；③令P_i＝[p_i，p_i-1，p_i-2]，P_i表示平均单向时延矢量；④令OWD_i＝[o_i，o_i-1，o_i-2]，OWD_i表示平均丢包率矢量；⑤由重构序列构成样本的输入，即x_i＝[A_i，H_i，P_i，OWD_i]；由下一时刻的可用带宽值构成样本的输出，即y_i＝a_i+1，从而得到样本(x_i，y_i)；(3)对样本的输入x_i＝[A_i，H_i，P_i，OWD_i]进行核主元分析，实现对数据的降维降噪，得到进行核主元分析后的样本输入x_KPCA，i；样本输入x_KPCA，i与样本的输出y_i＝a_i+1构成新的样本(x_KPCA，i，y_i)；(4)将新样本(x_KPCA，i，y_i)作为训练集来训练最小二乘支持向量机模型；(5)用训练好的模型预测下一轮的可用带宽；(6)更新训练集和最小二乘支持向量机模型；步骤6：根据不同的网络状态更新期望速率R_e；(1)稳定期：A_c≥R_c，(2)拥塞前兆：A_c≥R_c，(3)网络抖动：A_c＜R_c，(4)网络拥塞：A_c＜R_c，式中，A_c表示测量的当前实际可用带宽，A_p表示预测的下一轮可用带宽，R_c表示当前加入组播层的累积速率，为本轮期望速率，为下一轮期望速率，T表示一轮的周期，ΔR为速率增长因子，其值为s/RTT；步骤7：若小于当前层要求的最小速率，则立即执行退层操作；步骤8：使用指数加权随机定时器执行反馈抑制操作；步骤9：源端在收到第一个反馈后启动定时器，当定时器超时后发送加层同步点；步骤10：当某接收端更新后的期望速率达到更高层要求的加入速率时，则进行加层操作；步骤11：在同步点后，源端继续以速率R_i发送数据，当本轮结束，回到步骤1，启动第i+1轮。