[发明专利]一种基于丢包和时延的混合拥塞控制方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机网络可靠传输方法，特别是一种适用于高带宽长时延网络的基于丢包和时延的混合拥塞控制方法。

背景技术

1986年Jacobson提出的拥塞控制方法，有效解决了网络拥塞控制问题。但随着新一代互联网在向着高速、无线方向发展的同时网络应用如卫星、航空、天文观测、高能物理等海量科研数据传输需求的出现，传统TCP(transmission control protocol)已不能满足日益增长的传输需求。为适应高速长时延网络中数据的传输性能，研究者提出了多种拥塞控制机制，主要包括基于丢包的拥塞控制方法和基于时延的拥塞控制方法。

基于丢包的拥塞控制方法主要针对传统TCP拥塞避免AIMD(Additive Increase Multiplicative Decrease)方法改进。传统TCP在拥塞避免阶段每个RTT(Round Trip Time)窗口增1；当检测到丢包信号(接收到三个重复ACK)时，窗口减半。针对传统TCP拥塞窗口AIMD这一过激调整方式，国内外学者提出了High Speed TCP(HSTCP)、Scalable TCP(STCP)、BIC、CUBIC等拥塞控制方法，在一定程度上满足了高速网络的需求：每经历一次丢包事件时，发送端拥塞窗口能够很快再次达到网络稳态窗口值，提高了网络吞吐率。但基于丢包的拥塞控制方法只是简单修正拥塞避免阶段窗口调整参数；在拥塞检测上主要依据接收端ACK反馈以及源端RTO定时器来估计网络拥塞及严重程度，没有从根本上解决如何提高网络拥塞检测准确率问题：如传输性能良好的CUBIC拥塞控制协议，虽在吞吐率、RTT公平性各方面性能优越，但其网络稳态窗口值在两次丢包期间保持不变，不能及时反应网络内部拥塞现状。

基于时延的拥塞控制方法，主要依据RTT来估计当前网络状态、调整拥塞控制窗口，从根本上摒弃了基于丢包拥塞控制检测的单维信息方式：Vegas拥塞控制方法主要通过测量RTT，计算期望吞吐率与实际吞吐率，根据两者差值与设定阀值之间的大小关系调节拥塞控制窗口。Fast TCP根据网络参数估计网络稳态窗口值，进而更新拥塞窗口。但在实际环境中RTT估计会受到诸多噪音影响，造成误差增大影响当前网络状态的判断，因此完全依赖RTT进行拥塞窗口调整带来了系列问题：Fast TCP依据RTT进行拥塞窗口调整，存在上述误差问题。

基于上述缺陷，本发明提出了一种基于丢包和时延的混合拥塞控制方法，为了描述方便，将本发明简述为QFast(Quick Fast),即一种基于Fast TCP拥塞控制算法思想计算网络稳态窗口值(稳态窗口值：网络流在接近网络拥塞时所达到并保持的最大窗口值)；然后依据时延和丢包等多维信息进行混合模式(快速模式和慢速模式)拥塞窗口调整；最终实现拥塞窗口大小最快最稳达到网络稳态窗口值，从而充分利用带宽、提高网络吞吐量的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的基于丢包和时延的混合拥塞控制方法，为高速长时延网络传输性能的提高提供一个有效方法。

本发明的目的是这样实现的：一种基于丢包和时延的混合拥塞控制方法，包括以下步骤：

1.1）TCP连接源端每收到来自接收端的一个新的ACK时，更新私有状态变量；更新私有状态变量：指当前RTT结束标志序列号seq_end_rtt、稳态窗口更新开关on_first_rtt、上个RTT收到的ACK数acks_last_rtt；根据当前网络流参数，计算并判断拥塞窗口增长模式(快速模式、慢速模式)；

1.2）进入快速模式，表明网络空闲，依快速模式方法对TCP源端拥塞窗口进行调整，以充分利用可用带宽；

1.3）进入慢速模式，表明网络繁忙，依慢速模式方式对TCP源端拥塞窗口进行调整，以探测网络稳态窗口值；

1.4）如果网络发生拥塞事件，重新计算模式转换阈值τ(模式转换阀值τ：发生丢包时，估算的网络中排队数据包的个数)，调整窗口慢启动阀值及拥塞窗口值。

所述计算并判断拥塞窗口增长模式方法如下：

2.1）根据当前统计的网络流参数avgRTT、baseRTT，计算模式转换变量diff（模式转换变量diff：当前网络中排队的数据包个数的估计，是标识网络状态的参考变量，用来决定与当前网络状态相适应的拥塞控制模式）；

所述diff计算公式为：

diff=(avgRTT-baseRTT)*snd_cwnd/avgRTT