[发明专利]基于链路自适应的异构网络TCP拥塞控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信网络技术领域，具体涉及一种基于链路自适应的异构网络TCP拥塞控制方法(以下简称INVS算法)。

背景技术

随着通信技术的发展和普及，传统的通信网络已发展成为包含有线网络，无线网络和卫星网络等多种IP网络的全球异构互联网。高速光链路、卫星长时延链路和各种无线链路的共存使得链路带宽在无线链路中比较稀缺，在光纤链路中非常充足；端对端往返时延(Round trip time,RTT)在有线网络中小到甚至低于1毫秒，在卫星网络中大到甚至超过1秒；链路丢包率在光纤链路上可能低于10^-6，在无线链路上则可能高于1％。简言之，互联网中端对端带宽、RTT和丢包率等的差异很大，这也是其异构性的具体体现。TCP在尽力交付的IP网络中为上层业务提供可靠的端到端传输服务，承载着约90％的互联网流量。然而，随着互联网异构性的增加，TCP协议的传输性能面临严峻挑战。目前，网络异构性已成为互联网拥塞控制研究的热点。

目前已经有大量针对异构性的网络拥塞控制算法研究，但大多数只针对异构性某一方面进行改进。如针对RTT差异性造成的公平性问题，Caini C等人提出了Hybla算法，大大改善了RTT公平性，但在高速链路和高丢包链路上Hybla却不能充分利用网络带宽。针对带宽和RTT的差异性造成传统TCP在高速和大时延，即大时延带宽积(Bandwidth-delay product,BDP)，网络中不能充分利用带宽的问题，HS-TCP、STCP、CUBIC和Compound TCP(CTCP)等被提出了，CUBIC和CTCP已经在互联网上被广泛部署使用。然而，这些算法不适用于有高丢包的无线链路，同时也存在公平性问题。如CUBIC、STCP和HS-TCP等在与TCP Reno共享链路时，存在严重的公平性问题；CTCP与CUBIC等算法共享链路时，不足以竞争到公平的带宽资源。针对丢包率的差异性，如无线链路丢包造成TCP性能退化的问题，Veno、JTCP、Westwood等被提出了，这些算法采用固定队列长度或者时延来区分拥塞丢包和非拥塞丢包。然而，随着链路缓存大小差异性的增加，采用固定队列(或时延)门限区分丢包方法的准确性日趋下降。此外，也有一些算法采用了特殊策略，如PEPsal和indirect-TCP将TCP连接分成几段以屏蔽无线链路丢包对TCP性能的影响；TCP-Jersey采用路由辅助的显式拥塞通告策略判定丢包类型；网络编码TCP通过对数据包进行编码抵抗随机丢包。由于部署应用对网络的特殊要求，这些特殊策略难以在互联网上被广泛使用。

在同时考虑带宽、时延和丢包差异性方面，毕元梅等提出了一种根据链路类型选择对应拥塞控制算法的策略，即卫星链路用Vegas，无线链路用Westwood、高速链路用HS-TCP和一般链路用NewReno。由于其链路信息的获取需要中继路由器将链路类型加入IP报文，在互联网上部署应用的非常困难。

综上所述，现有的各种TCP拥塞控制方法，在异构网络的应用中还普遍存在一些缺陷。

发明内容

本申请通过提供一种基于链路自适应的异构网络TCP拥塞控制方法，以解决由于不同链路带宽和时延的差异性以及高丢包造成TCP传输性能退化的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请采用以下技术方案予以实现：

一种基于链路自适应的异构网络TCP拥塞控制方法(简称INVS算法)，其关键在于，当拥塞窗口cwnd超过慢启动门限值ssthresh时，进入拥塞避免阶段，在该阶段中，每收到一个确认字符ACK时，拥塞窗口按如下方式进行调整：

其中，cwnd为拥塞窗口大小，cwnd_sp为饱和点的拥塞窗口大小，k为自适应增长因子，且其中c为常数比例因子，BW_ref是参考带宽，BW_est为估计带宽，表示r_bw取与1之间的最大值，RTT_ref是RTT参考值，RTT_min为RTT最小值，且RTT_min在路由变化时实时跟踪，表示r_rtt取与1之间的最大值，γ为指数因子，用于减小RTT增大的不利影响。