[发明专利]一种占空比自适应紧随网络流量的拥塞控制方法

权利要求书

1.一种占空比自适应紧随网络流量的拥塞控制方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)步骤一：计算数据到达率的变化速率；为了使占空比紧随网络流量变化，且变化速率大体与数据到达率的变化速率一致，所以首先需要计算出节点的数据到达率的变化速率，然后依据数据到达率的变化速率来调整节点在下一周期的占空比；此外，节点在下一周期的转发速率主要是根据预测的节点在下一周期相对于本周期的数据到达率的变化速率来调整的；这里通过一次指数平滑预测算法来进行预测，预测的节点在下一周期相对于本周期的数据到达率的变化速率通过下式确定：

其中表示节点在本周期相对于上一周期的变化率，为预测的节点在本周期相对于上一周期的变化率；表示节点在周期t的数据到达率，表示节点在周期t-1的数据到达率；α为可变常数，用于估计和控制预测的数据到达率的变化率大小；

(2)步骤二：如果数据包到达率处于增长状态，那么调整占空比使其增长速率大于数据包的增长速率；在数据到达率增长阶段，当数据到达率的变化速率较大时，占空比也应大幅度变化，而数据到达率的变化速率较小时，占空比的变化也较小；总之，占空比的变化速率要与数据到达率的变化速率保持一致，这样才能将接收到的数据包及时处理，并减缓拥塞；并且在进行转发速率调整时还需将缓存占用和节点的剩余流量考虑在内；预测的节点在下一周期的转发速率可以通过以下公式来确定：

其中，和分别表示节点在周期t接收与转发数据包的速率，表示预测的节点在周期t+1转发数据包的速率；表示节点在周期t的缓存占用，T表示一个周期长度，表示预测的节点在周期t+1相对于周期t的数据到达率的变化速率；表示最大的占空比τ_max对应的最大转发速率，f_r为节点在单位时间内的转发速率；

为预测的节点在下一周期的剩余流量；β为可变参数，为预测的节点在周期t的流量大小；据此来判断节点在下一周期是否会有拥塞，当预测到有拥塞发生时，势必增大节点占空比；

(3)步骤三：如果数据包到达率处于下降状态，那么在保证不发生拥塞的前提下，节点的占空比降低幅度应最大；在数据到达率下降阶段，当数据到达率的变化速率较大，也就是数据到达率下降的很快，此时在保证不发生拥塞的情况下，最大幅度的减小节点占空比使其紧随数据流量的变化，从而可以节省节点能量；相反，如果数据到达率的变化速率较小时，占空比的变化幅度也较小；此阶段与数据到达率增长阶段的情况类似，因此预测的节点在下一周期的转发速率可通过下式确定：

其中表示最小占空比τ_min对应的最小转发速率。