[发明专利]一种面向游牧应用的网络拥塞控制方法

说明书

【技术领域】：

本发明属于计算机网络、通信与数字媒体等有机结合起来的技术领域。

【背景技术】：

随着移动通讯和移动计算技术的融合，移动技术的逐步成熟，移动技术的应用与发展带来的移动交互，为随时随地在线联接、通讯联络和信息交换提供了可能，同时为移动工作提供了新的机遇和挑战。随着网络应用规模的扩大和承载业务的增多，网络负荷的增加，网络局部出现拥塞，吞吐量下降，在游牧环境下的网络上实时传输音频视频，必须采取防止网络拥塞的措施。如何有效的避免通信拥塞，提高网络性能和运行效率，同时保证用户对多媒体信息的不同需求成为许多研究关注的焦点。

拥塞控制机制在通信环境中的主要问题是各种混合的网络同时存在，其中包括宽带网、窄带网、各种局域网、无线网、有线网的共存，如何实现这些网络之间流畅的传输数据，将会成为通信应用发展的重要瓶颈。

网络拥塞控制产生的原因是：当网络提供的可用资源不能够满足用户的需求时，网络的传输性能就会下降，这样就会产生拥塞，由于游牧应用下的网络是异构的网络，网络环境比较复杂，各种终端设备的接口的不一致性，各种网络的并存，必然会造成网络的拥塞。即当一个网络中的子网出现转发的分组过多，网络的处理能力有限，也就是说网络的负载超过了网络的承受能力，即网络发生了拥塞。网络的拥塞主要表现在以下几个方面：端到端的传输时延增加、系统的性能下降、网络的分组丢失等。其中拥塞产生的直接原因包括以下几点：

(1)存储空间不足：如果几个TCP流同时向一个路由器端发送数据，路由器端存储能力有限，同时接收端的接收数据能力有限，这时，需要通过建立一个队列来处理这些数据包，但是由于受网络设备物理等因素的限制，队列的长度有限，有些数据包必然要丢弃，针对这种情况产生的拥塞，增加存储空间就可以解决这个问题。

(2)带宽太窄：当几个TCP流同时向一个路由器发送数据时，尤其是高速链路向低速链路传输数据时，由于链路转发的能力不一样，低速链路很容易形成瓶颈，这样很容易产生拥塞，这种情况形成的瓶颈，可以通过增加瓶颈带宽得到解决。

(3)处理器处理能力有限：CPU的处理速度如果低于高速链路的传输速度，也容易产生瓶颈，形成拥塞。

网络在数据传输过程中有大量不稳定因素的存在，同时由于Internet的数据具有突发性，易出现大量待处理的数据包，而物联网作为一种新兴的，复杂的网络形式，突发性更是不可避免，因此，要想解决游牧环境下的突发性，必须找到一个合适的算法，该算法必须能够处理来自网络大量的突发性数据包。

【发明内容】：

本发明目的是解决游牧应用模式下的网络拥塞及在多媒体无缝迁移系统下应用的通信流畅问题，以保证网络流畅无障碍的运行，促进游牧通信的发展及应用，从而提出了基于升半正态分布的拥塞自适应控制DARED(Distributed Adaptive RED)算法，并从理论上分析了此算法在游牧应用环境下的系统可行性。

本发明提供的面向游牧应用的网络拥塞控制方法的具体步骤：

第1、当有分组到达路由器时，采用RED算法根据低通滤波器计算平均队列长度Q_av，即单位时间上的队列长度的平均值。可由下面的公式得到：

Q_av＝(1-w_q)×Q_av+w_q×q

其中，w_q表示为由低通滤波器确定的时间系数，q表示为测量时主动队列的长度。

第2、将第1步计算得到的平均队列长度Q_av与丢弃概率曲线的最大门限阀值Q_max和最小门限阀值Q_min进行比较，根据比较结果，将当前的拥塞程度分为三种状态，分别为：

Between，即平均队列长度处于Q_min和Q_max之间，即队列处于稳定状态，将states设置为between；

Above，平均队列长度大于Q_max，将state的状态设置为above状态；

Bellow，平均队列长度小于Q_min，将states的状态设置为bellow；

第3、根据第2步确定的拥塞程度来进行动态的自适应调整，采取相应的数据包丢弃概率，保持队列长度在稳定的范围内，避免不必要的抖动，具体操作是：