[发明专利]估计拥塞的方法

说明书

技术领域

本发明涉及估计拥塞的方法、在连接的端点处处理数据的方法、适于执行这些方法中的一种或两种的设备、以及包括程序代码的计算机程序产品，所述程序代码适于当在处理器上运行时执行这些方法中的一种或两种的步骤。

在通信系统中，提供了通信网络，其可以将两个端点装置或设备链接在一起，以使得所述端点设备可以在呼叫或其他通信事件中互相发送信息。所述信息可以包括语音、文本、图像或视频，并且所述设备中的一个或两个可以包括诸如个人计算机或移动电话这样的用户终端。

通过互联网可操作的通信系统包括互联网协议上的话音（“VoIP”）系统，其包括通过互联网或通过任何其他的基于IP的通信网络的会话中的话音的路由。这样的系统对用户是有益的，因为它们通常具有比传统的固定线路或移动电信网络显著低的成本。对于长距离的通信来说尤其如此。为了使用VoIP系统，用户安装和执行他们的设备（即，用户终端）的客户机软件。客户机软件建立VoIP连接并提供其他的功能，例如注册和鉴别。除了话音通信外，客户机还可以建立针对其它通信媒体的连接，诸如视频呼叫、即时消息（IM）、SMS消息传送、文件传送和话音邮件。

用于基于分组的通信的一种类型的通信系统使用对等（“P2P”）拓扑。为了使得能访问对等系统，用户必须在他们的设备上执行由P2P软件提供者提供的P2P客户机软件，并且向P2P系统注册。在用户向P2P系统注册时，客户机软件被提供以来自服务器的数字证书。一旦客户机软件已经被提供以所述证书，则呼叫或其他的通信连接便可以随后在P2P系统的用户间被建立和路由，而无需在建立中进一步使用服务器。相反，客户机从分布于P2P系统内的终端用户设备上的P2P客户机软件中间的信息查找需要的IP地址。 即，地址查找列表被分布在对等体自身中间。一旦被呼叫方的终端的IP地址被这样地确定，则呼叫方的P2P客户机软件就与被呼叫方的P2P客户机软件交换证书。用户间的数字证书（或“用户身份证书”，“UIC”）的交换提供了用户身份的证据，并且它们在P2P系统中被适当地授权和鉴别。因此，数字证书的呈现提供了对用户身份的信任。

因此，对等通信的特征在于：一旦被注册，用户就可以基于分布式地址查找和/或一个或多个数字证书的交换，以至少部分分散的方式来通过P2P系统建立他们自己的通信路由，而无需为那些目的使用服务器。示例性的P2P系统的进一步的细节可以在WO 2005/009019中找到。VoIP或其他的基于分组的通信也可以通过使用非P2P系统来实施，这些非P2P系统确实使用例如经由服务器或移动电信网络的集中式呼叫建立和/或鉴别。

现代通信系统是基于在跨越基于分组的通信网络（诸如互联网）的端点（诸如用户终端）之间的数字信号的传输。诸如语音这样的模拟信息可以被输入到一个终端的传送器处的模拟-数字转换器，并被转换为数字信号。数字信号然后被编码并被放入数据分组中以便经由基于分组的网络在信道上传输给另一个终端的接收器。

这样的基于分组的通信系统受制于可能会对两个端点间的呼叫或其他通信事件的质量产生不利影响的因素。由于互联网的发展增进以及用户要求新的应用和更好的性能，数据量的上升产生了一些问题，诸如分组递送时的长延迟、丢失和丢弃的分组、震荡和同步问题。 这些麻烦是由拥塞引起的，拥塞在有太多源对于网络太快发送太多数据以致无法处理时发生。

从发送端点发送的数据分组在到达接收端点之前典型地经过互联网中的一个或多个路由器。互联网路由器典型地维持一组队列，每个接口有一个队列，其保存被调度来从该接口上出去的分组。这些队列通常使用尾部丢弃规则，其中如果该队列短于它的最大尺寸，则使分组进入该队列。当队列被填充到它的最大容量时，新到达的分组被丢弃，直到该队列具有足够的空间来接受进入的通信量为止。尾部丢弃队列具有惩罚(penalize）突发流以及引起流间的全局同步的倾向。尾部丢弃队列以同样的方式对待每个分组。常常是来自多个连接的分组被丢弃，这导致在连接中所有牵涉到的发送者进入“缓慢开始”状态，其中所有的发送者降低它们的数据发送速率达某个时间段。常常是所有的发送者在再一次增加它们的发送速率前使用相同的时间延迟。因此，当这些延迟在相同的时间期满时，所有的发送者开始发送额外的分组，那么路由器队列再一次溢出，导致更多的分组被丢弃。结果，发送者再一次降低它们的数据发送速率达固定的延迟期。这是带宽的一种低效率使用，因为可用的带宽经常没有被使用，并且由于大量的丢弃的分组，使得可用的带宽被使用于丢失分组的重传。