[发明专利]一种协议无关的双拥塞控制方法

说明书

本发明属于网络技术领域，具体为一种协议无关的双拥塞控制方法。本发明方法包括：根据网络当前拥塞状态参数确定传统拥塞控制算法单独作用下的网络拥塞概率Q_n(t)；根据Q_n(t)与P_n(m_n)的反比关系确定基于波长变化的拥塞控制算法单独作用下的网络拥塞概率P_n(m_n)；Q_n(t)和P_n(m_n)共同控制网络的拥塞状态。本发明的优势在于：波长的可变性会降低网络的拥塞概率，并且在满足一定的条件下，可以不影响或者提升网络的整体吞吐率和带宽利用率；传统网络拥塞控制算法只需要做很少改进来适配P_n(m_n)，保证该方法的灵活性和可扩展性。利用本发明，可以优化传统拥塞控制算法，提升网络吞吐率和带宽利用率。

技术领域

本发明属于网络技术领域，具体涉及一种网络拥塞控制方法。

背景技术

拥塞控制一直是网络领域里的研究热点，主要原因是网络的状态不断的发生着变化，而过时的拥塞控制算法不适应当前的网络环境，或者不是最优，所以需要改进。传统的拥塞控制算法，例如TCP reno，TCP new reno，HSTCP，HTCP，UDT，BIC，CUBIC，BBR，QUIC等都是基于丢包、RTT或者可用带宽进行着调节。这些算法过于依赖拥塞中的过程参数，例如NAK(丢包反馈信号)，ACK(应答信号)，RTT(往返时延)，Bandwidth等，而这里面很多参数很难准确测定，再加上网络状态千变万化，所以传统网络拥塞控制算法很难达到全局最优。特别BDP很大的广域网下，带宽利用率和吞吐率有待提升。

网络流量呈现不规则的锯齿波形状，可以将其类比于正弦波去分析。可以数学和实验证明，调整正弦波的波长，也就是业务增窗增速或者降窗降速的加速度，可以降低网络拥塞概率，并且提升网络整体吞吐率和带宽利用率。正弦波的波长，跟拥塞控制算法中的一些变量相关，比如BBR中的增益因子等，调整波长，相当于调整这些增益因子的值。一方面是传统拥塞控制算法调节着网络拥塞状态，另一方面是基于波长的方法进一步改善着拥塞状态，所以最后的网络拥塞概率会比较低。例如，当网络即将或者出现拥塞时，不仅可以降窗降速，还可以增大波长，从而进一步改善网络拥塞状态。波长的调节可以跟拥塞过程中的参数无关，只跟是否拥塞有关，并且也是协议无关。

发明内容

本发明的目的在于提供一种协议无关的双拥塞控制方法，从而提升网络吞吐率和带宽利用率。

本发明提供的协议无关的双拥塞控制方法，是通过将传统拥塞控制算法和波长调节的方法结合起来调整网络拥塞，进而使网络拥塞的概率降低，提升网络吞吐率和带宽利用率。

本发明提供的协议无关的双拥塞控制方法，基本思路为：将传统拥塞控制算法进行分段，确定每段函数的自变量，将该自变量作为影响该段函数的波长；监测吞吐率、CWND或者发包速率这些变量变化的曲线，该曲线可以类比为传统拥塞算法下网络拥塞的概率分布函数；根据分布函数求出传统拥塞控制算法(记为Q)的概率密度函数，并进而求得基于波长调节的拥塞控制算法(记为P)的概率密度函数，然后根据优化方程确定波长m_n，QP-Wave便是根据m_n来实时对网络拥塞状态进行动态调节。

本发明提供的协议无关的双拥塞控制方法，具体步骤为：

(1)将网络流量转化为正弦波动函数去分析。采用傅里叶变换将网络流量的时域转化到频域，实时采集网络流量的吞吐率、速率、CWND等数据；将传统拥塞控制算法按照函数本身连续性、上升和下降阶段以及拥塞阶段进行分段，并提取每段函数的自变量x，如RTT、NAK、Loss rate、ACK、Bandwidth等；