專利名稱：用于細(xì)長傳輸信道的速率控制協(xié)議的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)中包含至少一個具有自適應(yīng)傳送速率的發(fā)射機(jī)；一個具有時變?nèi)萘康膫鬏斝诺?；以及一個接收機(jī)，該接收機(jī)具有用于檢測耗損的數(shù)據(jù)控制裝置和用于向發(fā)射機(jī)報告所述耗損的反饋裝置。所述發(fā)射機(jī)具有探測裝置，通過反復(fù)地升高其傳送速率來探測傳輸信道，直至接收機(jī)報告有耗損。
本發(fā)明還涉及用于此種傳輸系統(tǒng)的接收機(jī)。
本發(fā)明還涉及一種速率控制方法，用于從具有自適應(yīng)傳送速率的發(fā)射機(jī)上通過具有時變?nèi)萘康膫鬏斝诺老蚪邮諜C(jī)傳輸數(shù)據(jù)，該接收機(jī)設(shè)計成可檢測耗損并向所述發(fā)射機(jī)報告耗損，所述速率控制方法包含反復(fù)地升高發(fā)射機(jī)的傳送速率來探測傳輸信道的步驟，直至接收機(jī)報告有耗損。
本發(fā)明還涉及一種程序，該程序包含實(shí)施所述速率控制方法之各步驟的指令，當(dāng)處理器執(zhí)行所述程序時在接收機(jī)內(nèi)實(shí)施這些步驟。
背景技術(shù)：
此類速率控制方法的例子可以在2001年5月/6月號IEEENetwork第28-37頁上J.Widmer、R.Denda和M.Mauve的文章“Asurvey on TCP-friendly congestion control(綜覽對TCP友好的擁堵控制)”中找到。
例如，在TFRC協(xié)議(對TCP友好的速率控制協(xié)議)中，開始工作后發(fā)射機(jī)立即進(jìn)入稱為“慢起始”的階段，快速地將其傳送速率增高到傳輸信道帶寬的合理份額上。粗略地講，TFRC慢起始時每一個RTT(往返行程時間)使傳送速率加倍。TFRC慢起始在首次耗損報告時終止。
此類對TCP友好、基于速率的控制協(xié)議設(shè)計成用于在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸非TCP通信業(yè)務(wù)，例如用于傳輸音頻/視頻流。
本發(fā)明的一個目的是提出一種速率控制方法，特別適應(yīng)于在“細(xì)長網(wǎng)絡(luò)”上傳輸此種非TCP通信業(yè)務(wù)以使得能通過無線互聯(lián)網(wǎng)接入音頻/視頻流媒體業(yè)務(wù)(細(xì)長網(wǎng)絡(luò)的定義參見2000年1月G.Montenegro、S.Dawkins、M.Kojo、V.Magret和N.Vaidya的RFC2757“Long Thin Networks”)。
發(fā)明概述本發(fā)明由權(quán)利要求1至8中的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、接收機(jī)、速率控制方法和程序來實(shí)現(xiàn)。
按照本發(fā)明，當(dāng)通過反復(fù)地升高發(fā)射機(jī)傳送速率來探測傳輸信道時，在傳送速率上升到傳輸信道的當(dāng)前容量時接收機(jī)報告有虛假耗損，由此迫使得發(fā)射機(jī)終止探測。
細(xì)長網(wǎng)絡(luò)(無線接入鏈路、衛(wèi)星鏈路等)通常會導(dǎo)致較大的往返行程時間。典型地，有線接入互聯(lián)網(wǎng)的RTT為幾百毫秒，而無線接入的會達(dá)到數(shù)秒鐘。這一點(diǎn)阻礙了高反應(yīng)能力。尤其，當(dāng)傳輸信道經(jīng)反復(fù)地升高發(fā)射機(jī)傳送速率來探測時，由于接收機(jī)的反饋在發(fā)射機(jī)上不能及時接收到而存在超出傳輸信道容量的危險，因之產(chǎn)生額外的耗損。
當(dāng)發(fā)射機(jī)傳送速率上升到傳輸信道的當(dāng)前容量時借助于報告虛假耗損，本發(fā)明可克服該危險。
有利地，由接收機(jī)計算接收的速率，也即估測數(shù)據(jù)接收的速率，并監(jiān)視所述接收速率的變化，借以確定傳送速率是否已上升到傳輸信道的當(dāng)前容量。
探測階段開始時，接收速率隨傳送速率增高。當(dāng)傳送速率接近傳輸信道的當(dāng)前容量時接收速率開始趨向穩(wěn)定。所以，監(jiān)視接收速率的變化可給出精確指示，傳送速率是否已上升到傳輸信道的當(dāng)前容量。
附圖簡要說明本發(fā)明的這些方面和其他方面將參考下面的附圖進(jìn)一步說明。


圖1是按照本發(fā)明的一個傳輸系統(tǒng)例子的概略圖；圖2是在TFRC協(xié)議下交流信息的概略圖；圖3是按照本發(fā)明之速率控制方法的方框圖。
優(yōu)選實(shí)施例說明借助圖1中的例子說明按照本發(fā)明的傳輸系統(tǒng)。它包括發(fā)射機(jī)TR、傳輸信道CX和接收機(jī)RR。所說明的實(shí)施例中，發(fā)射機(jī)TR是一個流服務(wù)器，接收機(jī)RR是一個移動裝置，傳輸信道CX是細(xì)長傳輸信道，它通過分組傳輸網(wǎng)NET(例如是互聯(lián)網(wǎng)NET)及無線接入網(wǎng)WLS(例如是符合GPRS或UMTS標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò))。由于傳輸信道CX使用共享的資源，它的容量會以不可預(yù)測和可能很寬的形式變化。圖1示出的傳輸系統(tǒng)容許用無線接入由服務(wù)器TR提供的音頻/視頻流業(yè)務(wù)。
按照圖1，發(fā)射機(jī)TR包含數(shù)據(jù)源DSo、流讀出器SR、整形器SP和傳輸/接收塊TB。傳輸/接收塊TB實(shí)施ISO協(xié)議棧的前四層。本例子中，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(ISO層3)是IP(互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議)，傳送協(xié)議(ISO層4)是UDP(用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議)上的RTP(實(shí)時傳輸協(xié)議)。由于UDP為沒有速率控制的傳送協(xié)議，所以傳輸/接收塊TB包含有專門的速率控制塊TCB。速率控制塊TCB的目的是計算適合于傳輸信道CX當(dāng)前容量的目標(biāo)傳送速率X(t)。該目標(biāo)傳送速率X(t)傳送到整形器SP上。流讀出器SR從數(shù)據(jù)源DSo上得到恒定大小的數(shù)據(jù)包。整形器SP的作用是控制這些數(shù)據(jù)包的傳送時間，以迫使其達(dá)到由速率控制塊TCB計算出的目標(biāo)傳送速率X(t)。當(dāng)由整形器SP進(jìn)行傳輸時，使數(shù)據(jù)包被送到傳輸/接收塊TB上，它們在那里受到按照上述傳送協(xié)議的處理，以使其在傳輸信道CX上傳輸。
接收機(jī)RR中包含傳輸/接收塊RB和流寫入器SW。傳輸/接收塊RB實(shí)施ISO協(xié)議層的前四層，并包含有速率控制塊RCB，它們功能將在下面的說明中較詳細(xì)地敘述。在傳輸信道CX上接收的數(shù)據(jù)包由傳輸/接收塊RB進(jìn)行處理。然后，由流寫入器SW將它們寫入數(shù)據(jù)寫入器DSi。
在這里作為例子說明的實(shí)施例中，由速率控制塊TCB和RCB實(shí)施一種速率控制方法，它符合TFRC速率控制協(xié)議的當(dāng)前版本。這并不限制本發(fā)明也可應(yīng)用于具有探測階段的任何其他協(xié)議，在探測階段中包含反復(fù)地升高傳送速率，直至接收機(jī)報告有耗損。
TFRC速率控制協(xié)議的當(dāng)前版本說明于2002年4月27日公布、由M.Handley、J.Padhye、S.Floyd和J.Widmer提出的IETF草案“對TCP友好的速率控制(TFRC)協(xié)議規(guī)范”中，并于2002年10月期滿。
圖2給出按照TFRC速率控制協(xié)議在發(fā)射機(jī)TR與接收機(jī)RR之間交換信息的概略圖。如圖2中所示明，接收機(jī)RR計算接收速率R(t)和耗損指示值p(t)。在反饋報告(通過應(yīng)用RTP控制協(xié)議，反饋報告從接收機(jī)RR傳送到發(fā)射機(jī)TR上)中，接收速率R(t)和耗損指示值p(t)兩者均傳輸給發(fā)射機(jī)TR。
接收速率R(t)是一個速率估測，是上次反饋報告以來已接收到的數(shù)據(jù)速率的估測。
耗損指示值p(t)稱為TFRC中的耗損事件率。它定義為平均耗損間隔的倒數(shù)，這里，耗損間隔指兩個耗損事件之間接收到的包的數(shù)目，而一個耗損事件是指在具有當(dāng)前RTT持續(xù)期的一個時間間隔內(nèi)丟失掉一個或幾個包。關(guān)于耗損事件率計算的更詳細(xì)內(nèi)容可參考TFRC草案第5節(jié)。
接收到反饋報告時，由發(fā)射機(jī)TR計算當(dāng)前往返行程時間RTT(t)和當(dāng)前再傳輸?shù)竭_(dá)時間RTO(t)。由當(dāng)前往返行程時間RTT(t)導(dǎo)出當(dāng)前再傳輸?shù)竭_(dá)時間RTO(t)。對于當(dāng)前再傳到達(dá)停時間的計算，TFRC中采用下面的近似式RTO(t)＝4×RTT(t)。
從當(dāng)前往返行程時間RTT(t)和當(dāng)前再傳輸?shù)竭_(dá)時間RTO(t)中，由發(fā)射機(jī)TR計算出可容許的傳送速率T(t)。用于計算可容許傳送速率的公式定義于TFRC草案3.1節(jié)內(nèi)，現(xiàn)寫出如下T(t)=SRTT(t)2p(t)3+RTO(t)[33p(t)8p(t)(1+32p(t)2)]]]>式中，S是數(shù)據(jù)包的平均大小，單位為字節(jié)。
然后，用可容許傳送速率T(t)、耗損指示值p(t)和接收速率R(t)三者計算目標(biāo)傳送速率X(t)。用于計算目標(biāo)傳送速率X(t)的算法定義于TFRC草案4.3節(jié)內(nèi)，現(xiàn)寫出如下若p(t)＞0，則X(t)=max{min(T(t);2R(t));S64}]]>或者，若(現(xiàn)在-慢起始期雙倍的持續(xù)時間≥RTT(t))，則
X(t)=max{min(2X(t-1);2R(t));SRTT(t)},]]>并且慢起始期雙倍的持續(xù)時間＝現(xiàn)在。
“現(xiàn)在”是指發(fā)射機(jī)接收到反饋包的時刻。
最后，由于當(dāng)前往返行程時間RTT(t)要由接收機(jī)應(yīng)用于計算耗損指示值p(t)，故將它從發(fā)射機(jī)TR傳送到接收機(jī)RR上。
由上可見，用于計算目標(biāo)傳送速率的算法中，在耗損指示值等于零時大略每一RTT包含兩倍的目標(biāo)傳送速率，以此探測傳輸信道CX。
按照本發(fā)明，接收機(jī)設(shè)計成當(dāng)傳送速率上升到傳輸信道的當(dāng)前容量時它報告有虛假耗損(p(t)≠0)，由此使發(fā)射機(jī)終止所述探測。從確定傳送速率是否已上升到傳輸信道的當(dāng)前容量的觀點(diǎn)來看這是有利的，由接收機(jī)監(jiān)視接收速率R(t)的變化有其好處。優(yōu)選實(shí)施例示明于圖3。
在方框BX1中，借助于應(yīng)用TFRC草案內(nèi)指明的計算規(guī)則計算出耗損指示值p(t)。然后，在菱形框BX2上實(shí)施測試。如果p(t)＝0，程序的執(zhí)行進(jìn)入方框BX3。如果p(t)≠0，程序進(jìn)入方框BX6向發(fā)射機(jī)直接傳送反饋報告。反饋報告中包含在方框BX1內(nèi)計算出的耗損指示值。
在方框BX3中，每計算一次接收速率的新值R(t)，接收機(jī)RR對過去的N個接收速率的值{R(t)，R(t-1)...，R(t-N+1)}更新其標(biāo)準(zhǔn)偏差σ(t)和平均值μ(t)。然后，在菱形框BX4內(nèi)實(shí)施測試。
如果σ(t)＜K·μ(t)(其中K為一常數(shù)值)，則在方框BX5內(nèi)產(chǎn)生一個虛假差錯。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)例如是將耗損指示值p(t)設(shè)定于非零值上。然后，如方框BX6中所示向發(fā)射機(jī)傳送反饋報告。該反饋報告中包含方框BX5內(nèi)計算出的耗損指示值。
如果σ(t)≥K·μ(t)，則如方框BX6中所示向發(fā)射機(jī)直接傳送反饋報告。反饋報告中包含在方框BX1內(nèi)計算出的耗損指示值。
例如，K＝0.05，N＝3。
就上述傳輸系統(tǒng)而言，對接收機(jī)、速率控制方法和程序都可提出修正或改進(jìn)而不偏離開本發(fā)明的范疇。因此，本發(fā)明并不局限于給出的例子。
特別地，接收機(jī)可使用其他的或附加的準(zhǔn)則用以確定是否產(chǎn)生虛假耗損。
詞語“包含”并不排除在權(quán)利要求中列出的內(nèi)容以外的元素或步驟。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含至少一個具有自適應(yīng)傳送速率的發(fā)射機(jī)；具有時變?nèi)萘康膫鬏斝诺?；以及接收機(jī)，該接收機(jī)具有用于檢測耗損的數(shù)據(jù)控制裝置和用于向該發(fā)射機(jī)報告所述耗損的反饋裝置，所述發(fā)射機(jī)具有探測裝置，用于通過反復(fù)地升高其傳送速率來探測傳輸信道，直至接收機(jī)報告有耗損，其特征在于，所述接收機(jī)設(shè)計成當(dāng)傳送速率上升到傳輸信道的當(dāng)前容量時報告有虛假耗損，以迫使發(fā)射機(jī)終止所述探測。
2.權(quán)利要求1的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述接收機(jī)還設(shè)計成可計算接收速率，也即估測數(shù)據(jù)接收的速率，并可監(jiān)視所述接收速率的變化，以確定傳送速率是否已上升到傳輸信道的當(dāng)前容量。
3.權(quán)利要求1或2的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射機(jī)包含有速率控制裝置，當(dāng)所述探測終止時動態(tài)地使傳送速率適應(yīng)于傳輸信道的當(dāng)前容量。
4.一種通過具有時變?nèi)萘康膫鬏斝诺纴斫邮沼砂l(fā)射機(jī)在自適應(yīng)傳送速率下所傳送數(shù)據(jù)的接收機(jī)，所述接收機(jī)具有用于檢測耗損的數(shù)據(jù)控制裝置和用于向發(fā)射機(jī)報告所述耗損的反饋裝置，其特征在于，所述傳送速率反復(fù)地升高來探測傳輸信道，直至接收機(jī)報告有耗損，所述接收機(jī)設(shè)計成當(dāng)傳送速率上升到傳輸信道的當(dāng)前容量時報告有虛假耗損，以迫使發(fā)射機(jī)終止所述探測。
5.權(quán)利要求4的接收機(jī)，其特征在于，還設(shè)計成可計算接收速率，也即估測數(shù)據(jù)接收的速率，并可監(jiān)視所述接收速率的變化，以確定傳送速率是否已上升到傳輸信道的當(dāng)前容量。
6.一種在通過具有時變?nèi)萘康膫鬏斝诺乐袕木哂凶赃m應(yīng)傳送速率的發(fā)射機(jī)上向設(shè)計成可檢測耗損并向所述發(fā)射機(jī)報告耗損的接收機(jī)傳輸數(shù)據(jù)時使用的速率控制方法，所述速率控制方法包含有步驟-反復(fù)地升高傳送速率來探測傳輸信道，直至接收機(jī)報告有耗損；-當(dāng)傳送速率上升到傳輸信道的當(dāng)前容量時報告有虛假耗損，以迫使發(fā)射機(jī)終止所述探測過程。
7.權(quán)利要求6的速率控制方法，其特征在于，其中還包含在接收機(jī)上計算接收速率的步驟，所述接收速率是估測的數(shù)據(jù)接收速率，其中又包含監(jiān)視所述接收速率變化的步驟，以確定發(fā)射機(jī)傳送速率是否已上升到傳輸信道的當(dāng)前容量。
8.一種程序，包含有按照權(quán)利要求6或7在接收機(jī)內(nèi)實(shí)施速率控制方法之步驟時用的指令，所述程序由處理器執(zhí)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有探測階段的速率控制協(xié)議，在探測期間發(fā)射機(jī)的傳送速率反復(fù)地增高，直至接收機(jī)報告有耗損。此探測階段由發(fā)射機(jī)來使其傳送速率快速地增高到傳輸信道帶寬的合理份額上。按照本發(fā)明，當(dāng)傳送速率上升到傳輸信道的當(dāng)前容量時由接收機(jī)產(chǎn)生虛假耗損信息，以迫使發(fā)射機(jī)終止探測。應(yīng)用無線互聯(lián)網(wǎng)接入音頻－視頻流業(yè)務(wù)。
文檔編號H04B7/26GK1679268SQ03820266
公開日2005年10月5日 申請日期2003年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月28日
發(fā)明者A·泰爾, L·法伊 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司