專利名稱：通信裝置及通信方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于實現(xiàn)通過網(wǎng)絡的通信會話的一種通信裝置及一種通信方法，具體地說，涉及其中采用諸如TCP(傳輸控制協(xié)議，Transmission Control Protocol)之類具有擁塞控制功能的通信協(xié)議的一種通信裝置及一種通信方法。
背景技術：
作為因特網(wǎng)中數(shù)據(jù)通信的第4層的協(xié)議，TCP是一種用于提供面向連接的高可靠通信的協(xié)議。該TCP包括響應于網(wǎng)絡的擁塞狀況來充分調(diào)節(jié)擁塞窗口的擁塞控制功能，這允許在網(wǎng)絡中沒有出現(xiàn)擁塞時通過加大擁塞窗口來增加傳輸帶寬，并且在網(wǎng)絡擁塞時通過減小擁塞窗口來減小傳輸帶寬。
通常，在對TCP所提供的版本中，存在所謂的“TCP-Reno”，這是采用快速恢復算法的版本，在稍后將要描述的非專利文獻1中提到了這一版本，該文獻詳細說明了上述擁塞控制功能。在該“TCP-Reno”中，作為在加大擁塞窗口時的動作，存在用于迅速加大擁塞窗口直至達到預置閾值的慢啟動動作，以及用于在窗口尺寸達到閾值后比慢啟動階段更緩慢地加大擁塞窗口的擁塞避免動作。
當在上述擁塞避免過程中已經(jīng)檢測到分組(packet)丟棄時，通信裝置在判斷網(wǎng)絡處于擁塞狀態(tài)的情況下，將擁塞窗口的尺寸減小為當前的一半，由此允許減小傳輸帶寬。另一方面，當沒有檢測到分組丟棄時，在判斷網(wǎng)絡沒有處于擁塞狀態(tài)的情況下，每一次使擁塞窗口線性增加一個MSS(最大分段尺寸，Maximum Segment Size)，這樣允許緩慢增加傳輸帶寬。這種控制通常稱作AIMD(和性加乘性減，AdditiveIncrease Multiple Decrease)。
順便地，盡管應用了“TCP-Reno”，還是存在這樣的問題當出現(xiàn)分組丟棄時，暫時將擁塞窗口尺寸減半，由此，在此之后不能獲得原本期望的吞吐量，直至窗口尺寸增加到完全的大尺寸。這是一個嚴重的問題，具體地說，對于提供高速通信的電路、往返傳播延時(后文稱為RTT)原本是冗長的電路、其中由于擁塞之外的其他原因可能出現(xiàn)分組丟棄的無線電路等電路而言是嚴重的。在現(xiàn)有技術中，對該問題提出了下述技術。
第一種現(xiàn)有技術是在已經(jīng)出現(xiàn)分組丟棄時從網(wǎng)絡向終端給出關于分組丟棄是否是由于擁塞造成的某種信息。對于這種技術，例如，在稍后描述的專利文獻1中列出了這樣的技術在由于電路錯誤出現(xiàn)分組丟棄時，從接收終端向發(fā)送終端發(fā)送ELN(顯式丟失通知，Explicit Loss Notification)信息，并且發(fā)送終端在分組丟棄不是由于擁塞造成的情形中不會不必要地減小擁塞窗口。此外，在稍后也將描述的專利文獻2中列出了類似的技術。另外，在稍后描述的專利文獻3中列出了這樣的技術向發(fā)送終端給出無線電路的質(zhì)量信息，以在無線電路的質(zhì)量差時切換到適于該無線電路的擁塞窗口控制技術，由此允許擁塞窗口不會不必要地減小。
在第二種現(xiàn)有技術中，不是立即判斷分組丟棄的出現(xiàn)是由擁塞出現(xiàn)觸發(fā)的，而是采用TCP發(fā)送終端具有的信息，由此進行擁塞判斷。對于這種技術，例如，在稍后描述的專利文獻4中列出了這樣的技術測量電路的RTT，以在其RTT具有恒定值或者更小時確定沒有出現(xiàn)擁塞，這允許在已經(jīng)檢測到分組丟棄時并不減小擁塞窗口。
第三種現(xiàn)有技術是，在利用與“TCP-Reno”類似的AIMD控制來進行擁塞窗口控制同時，改變其操作參數(shù)。對于這種技術，例如，在稍后描述的非專利文獻2種列出了這樣的技術設置擁塞窗口的增大寬度，從而在沒有出現(xiàn)分組丟棄時與“TCP-Reno”情形相比其變大，并且設置擁塞窗口的減小寬度，從而在分組丟棄已經(jīng)出現(xiàn)時與“TCP-Reno”情形相比其變小，這允許在頻繁出現(xiàn)分組丟棄的環(huán)境種也能獲得高的吞吐量。
第四種現(xiàn)有技術(不涉及“TCP-Reno”的AIMD控制)是計算作為目標的理想擁塞窗口的尺寸，并且如此進行控制，使擁塞窗口采取其值。對于這種技術，例如，在稍后描述的非專利文獻3種列出了這樣的技術通過采用當前RTT以及當前擁塞窗口來計算理想擁塞窗口的值，以基于其值與當前擁塞窗口之間的差異來確定擁塞窗口的增大寬度或減小寬度。非專利文獻3的該技術允許在當前擁塞窗口顯著小于理想擁塞窗口時增大應該增加的擁塞窗口的尺寸，由此可以高速增加吞吐量。
JP-P2004-80413A[專利文獻2]JP-P1999-243419A[專利文獻3]JP-P2000-253096A[專利文獻4]JP-P2001-160824A[非專利文獻1]W.Stevens，“TCP Slow Start，CongestionAvoidance，F(xiàn)ast Retransmit，and Fast Recovery Algorithms”，[在線]，January，1997，Network Working Group/RFC2001，[檢索2005年1月21日]<URLhttp//www.faqs.org/rfcs/rfc2001.html> S.Floyd，“High Speed TCP for LargeCongestion Windows”，[在線]，December，2003，Network WorkingGroup/RFC3694，[檢索2005年1月21日]<URLhttp//www.faqs.org/rfcs/rfc3694.html> Cheng Jin，David X.Wei and Steven H.Low，“Fast TCP for High-Speed Long-Distance Networks”，[在線]，June，2003，Internet Engineering Task Force/INTERNETDRAFT/draft-jwl-tcp-fast-01.txt，[檢索2005年1月21日]<URLhttp//netlab.caltech.edu/pub/papers/draft-jwl-tcp-fast-01.txt> R.Wang，M.Valla，M.Y.Sanadidi，B.K.Ngand M.Gerla，“Efficiency/Friendliness Tradeoffs in TCPWestwood”，[在線]，May 15，2002，UCLA Computer ScienceDepartment，[檢索2005年1月21日]<URLhttp//www.cs.ucla.edu/NRL/hpi/tcpw/tcpw papers/tcpw-crb-iscc02.pdf>
第一種現(xiàn)有技術的爭議點是，將其引入是困難的，因為網(wǎng)絡需要用于向終端通知分組丟棄的起因以及無線電路狀態(tài)的機制。具體地說，如果連接到無線電路的終端與沒有連接到該無線電路的非特定數(shù)目的終端進行通信，則將上述機制引入所有這些非特定數(shù)目的終端(即，后者)中是不容易的。另外，難以對有線電路應用類似的機制。
第二種現(xiàn)有技術的爭議點是，基于RTT的擁塞判斷存在不確定性。允許RTT所取的值的范圍取決于路由器的緩沖區(qū)容量，由此用來進行擁塞判斷的最合適的RTT閾值難以唯一地確定。也就是說，路由器的緩沖區(qū)容量越大，允許RTT所取的值的范圍就越廣，由此即使對終端設置了恒定的RTT閾值，其中在路由器緩沖區(qū)容量相對小的電路中判斷擁塞已經(jīng)出現(xiàn)要比在路由器緩沖區(qū)容量相對大的電路中進行判斷更容易。如此操作使得在出現(xiàn)輕微擁塞的情況下判斷出現(xiàn)了擁塞的可能性增大，結果，吞吐量由于擁塞窗口的不必要的減小控制而降低。相反，如果緩沖區(qū)容量相對大，則可能在盡管應該判斷擁塞已經(jīng)出現(xiàn)的情況下判斷擁塞沒有出現(xiàn)，并且在這種情形中，應該減小的擁塞窗口沒有減小，結果，出現(xiàn)不能避免擁塞的問題。
第三種現(xiàn)有技術的爭議點是，難以使這種技術的會話與現(xiàn)有“TCP-Reno”會話共存于一個網(wǎng)絡中，并且存在這樣的問題如果與“TCP-Reno”會話出現(xiàn)競爭，則“TCP-Reno”會話的吞吐量降低。也就是說，在第三種現(xiàn)有技術中，在沒有檢測到分組丟棄時設置擁塞窗口的增大寬度，從而與“TCP-Reno”的情形相比其變大，另外，在檢測到分組丟棄時設置擁塞窗口的減小寬度，從而與“TCP-Reno”的情形相比其變小，由此與“TCP-Reno”的情形相比，擁塞窗口尺寸總是較大，結果這使“TCP-Reno”的吞吐量降低。
第四種現(xiàn)有技術的爭議點是，與上述的第三現(xiàn)有技術相似，難以與共同支撐網(wǎng)絡的現(xiàn)有“TCP-Reno”會話共存，并且在與“TCP-Reno”會話出現(xiàn)競爭的情形中，吞吐量與“TCP-Reno”會話相比變小。在該現(xiàn)有技術中，當RTT變大時，理想擁塞窗口的值變?yōu)樾∮诋斍皳砣翱诘闹担纱嗽谶@一段時間中，即使沒有檢測到分組丟棄，擁塞窗口的增大寬度也變負。另一方面，在“TCP-Reno”中，無論RTT大小如何，擁塞窗口總是增大，直至檢測到分組丟棄。由于這一原因，如果它們彼此競爭，存在這樣的問題在該現(xiàn)有技術中TCP會話的吞吐量降低。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題完成了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供一種旨在通信會話中的擁塞避免動作期間在考慮網(wǎng)絡擁塞狀況的同時改進吞吐量的技術。
為了實現(xiàn)上述目的，涉及本發(fā)明的通信裝置是一種基于擁塞窗口實現(xiàn)通信會話的通信裝置，所述擁塞窗口用于指定可以向網(wǎng)絡連續(xù)發(fā)出的信號量，所述的通信裝置包括用于決定應該應用的擁塞窗口的尺寸的裝置、用于采用通信會話中的信號傳播時間來估計瓶頸電路的擁塞程度的裝置、以及用于在擁塞避免動作中基于所估計的電路擁塞程度決定擁塞窗口的增大寬度的裝置。
涉及本發(fā)明的通信方法是這樣一種方法，其中用于基于擁塞窗口--所述擁塞窗口用于指定可以向網(wǎng)絡連續(xù)發(fā)出的信號量--實現(xiàn)通信會話的通信裝置采用通信會話中的信號傳播時間來估計瓶頸電路的擁塞程度，在擁塞避免動作中基于所估計的電路擁塞程度決定擁塞窗口的增大寬度，并且在增大擁塞窗口時基于所述增大寬度決定應該應用的擁塞窗口的尺寸。
本發(fā)明使得能夠設置適于當前瓶頸電路狀況的窗口尺寸，因為基于通過采用信號傳播時間所估計的瓶頸電路的擁塞程度來決定擁塞避免期間的擁塞窗口的增大寬度。這允許防止在擁塞避免動作中頻繁丟棄分組，并且除此之外，還允許平穩(wěn)提高吞吐量。


閱讀下面的詳細描述以及附圖，本發(fā)明的這些以及其他目的、特征和優(yōu)點將變得更加清楚，其中圖1是圖示了本發(fā)明第一實施例的配置的方框圖；圖2是圖示了第一實施例的操作過程的流程圖；
圖3是圖示了本發(fā)明第二實施例的配置的方框圖；圖4是圖示了第二實施例的操作過程的流程圖；圖5是圖示了本發(fā)明第三實施例的配置的方框圖；圖6是圖示了第三實施例的操作過程的流程圖；圖7是圖示了本發(fā)明第四實施例的配置的方框圖；圖8是圖示了第四實施例的操作過程的流程圖；圖9是涉及實施例中擁塞窗口的增大寬度計算的解釋圖；以及圖10是圖示了本發(fā)明另一實施例的配置的方框圖。
具體實施例方式
(第一實施例)圖1是圖示了本發(fā)明第一實施例的配置的方框圖。作為涉及本發(fā)明的通信裝置，終端1包括用于生成發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)發(fā)生器1-1、以及用于將發(fā)送數(shù)據(jù)輸出到網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)發(fā)送控制器1-2，如圖1所示。該實施例的終端1是一種基于TCP(第4層的通信協(xié)議)進行面向連接的通信的裝置。
數(shù)據(jù)發(fā)送控制器1-2包括用于將分組發(fā)送到網(wǎng)絡的分組發(fā)送器1-3、用于從網(wǎng)絡接收分組的分組接收器1-4、用于確定存在分組丟棄的擁塞確定器1-5、用于決定擁塞窗口尺寸的擁塞窗口判決器、用于對已經(jīng)變?yōu)橥ㄐ艜捴械钠款i的電路的帶寬進行估計的帶寬估計器1-7、用于測量在本發(fā)明中作為信號傳播時間的RTT的RTT測量器1-8、用于從所測量的RTT估計當前瓶頸電路的擁塞程度的擁塞程度估計器1-9、以及用于在擁塞避免動作期間基于所估計的電路帶寬以及擁塞程度決定擁塞窗口的增大寬度的擁塞窗口增大寬度判決器1-10。
另外，如通常所知，TCP中所謂的擁塞避免動作是擁塞窗口在慢啟動期間迅速增大到預定尺寸之后比慢啟動時更緩慢地增大擁塞窗口的動作，并且具體地說，在“TCP-Reno”的擁塞避免動作中，在每個RTT周期中，將擁塞窗口的尺寸增加一個MSS的增大寬度。
圖2是圖示該實施例的操作過程的流程圖。將參考圖1和圖2解釋該實施例的操作。
終端1在其自身的終端與變?yōu)橥ㄐ磐榈慕K端之間建立TCP連接(步驟A1)，并且開始發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)生器1-1中生成的發(fā)送數(shù)據(jù)(步驟A2)。分組發(fā)送器1-3將所生成的數(shù)據(jù)進行分組化，并且根據(jù)當前擁塞窗口的值將數(shù)據(jù)輸出到網(wǎng)絡。當接收側(省略了圖示)的終端發(fā)回對從終端1發(fā)送的分組的接收確認分組(ACK分組)時，分組接收器1-4接收該分組(步驟A3)。
帶寬估計器1-7采用接收到的ACK分組來估計瓶頸電路的帶寬(步驟A4)。作為可以采用的一種估計方法，例如，根據(jù)將兩個發(fā)送分組的數(shù)據(jù)量(由兩個連續(xù)接收到的ACK分組指示)除以ACK分組的到達時間間隔所得到的值，來估計帶寬。例如，在非專利文獻4中詳細描述了這種方法，并且這里省略對它的詳細解釋。
接著，終端1在RTT測量器1-8中根據(jù)發(fā)送分組的時間與接收到對上述分組的ACK分組的時間之間的差，獲得RTT(步驟A5)，并且將過去得到的RTT中的最小值作為最小RTT。該最小RTT表明在它的時刻沒有出現(xiàn)擁塞，另外，利用稍后描述的過程得到的最大RTT表明在它的時刻出現(xiàn)了擁塞。
擁塞程度估計器1-9利用如下公式1估計電路擁塞程度，其由當前時刻的RTT、最小RTT以及最大RTT定義(步驟A6)。
P＝1/e(RTT-(mini RTT))/((max RTT)-(mini RTT))*A公式1在上述數(shù)值公式1中，[p]是電路擁塞程度小于100％的準確度，如果[p]為
，則表明電路擁塞程度為100％，并且如果[p]為[1]，則表明電路擁塞程度小于100％。另外，將使[eA]能夠完全增大的值設置為常數(shù)[A]，從而[p]的值變?yōu)閹缀鯙?，或者在數(shù)值公式1中變?yōu)閹缀鯙閇1]。這里，當RTT等于最小RTT時，得到[p＝1]，并且判斷電路擁塞程度小于100％。另外，當RTT等于最大RTT時，得到[p1]，并且判斷電路擁塞程度為100％。
另外，用于估計電路擁塞程度的函數(shù)(該函數(shù)具有數(shù)值公式1所具有的特性，即，這樣的特性當RTT等于最小RTT時電路擁塞程度變?yōu)樾∮?00％，而當RTT等于最大RTT時電路擁塞程度變?yōu)?00％)不限于數(shù)值公式1，并且可以適當?shù)夭捎谩Ａ硗?，如果在所測量的RTT中包括許多誤差分量，則可以采用RTT的移動平均代替RTT，以便去除誤差。
擁塞判決器1-5確認對發(fā)送分組的ACK分組是否已經(jīng)到達，并且在其已經(jīng)適當?shù)竭_時，判斷沒有丟棄發(fā)送分組(步驟A7否)。在這種情形中，在判斷吞吐量可增加的情況下，擁塞窗口判決器1-6根據(jù)增大寬度(擁塞窗口增大寬度判決器1-10利用下一方法決定)來增大擁塞窗口。
擁塞窗口增大寬度判決器1-10利用下一數(shù)值公式2獲得擁塞窗口的增大寬度(I)，該公式采用上述帶寬估計器1-7所估計的瓶頸電路的帶寬以及擁塞程度估計器1-9所估計的電路擁塞程度(p)。
I＝(估計帶寬)*p*B+1MSS 公式2這里，[I]是每一個RTT周期中擁塞窗口的增大寬度，并且[B]是用于決定增大寬度的系數(shù)。根據(jù)數(shù)值公式2，如果電路擁塞程度小于100％(p＝1)(步驟A8＜100％)，獲得比[1MSS]大一個分段單位的值作為擁塞窗口增大寬度(I)(步驟A9)。另外，如果電路擁塞程度是100％(p＝0)(步驟A8＝100％)，擁塞窗口增大寬度(I)變?yōu)閇1MSS]，這與“TCP-Reno”中指定的增大寬度相同，結果擁塞窗口在每個RTT周期中增大[1MSS](步驟A10)。
在決定擁塞窗口的增大寬度時如上述數(shù)值公式2的情形那樣利用瓶頸電路的帶寬使得能夠獲得適于其帶寬的增大寬度。也就是說，根據(jù)數(shù)值公式2，如果帶寬相對較小，計算出允許擁塞窗口逐步增大的增大寬度。這使得能夠防止頻繁丟棄分組。另外，計算出這樣的增大寬度帶寬越大，擁塞窗口增大越迅速，由此可以實現(xiàn)高吞吐量，結果可以有效地將電路帶寬投入實際使用。另外，在決定擁塞窗口的增大寬度時，可以采用適于應該考慮的目標的值(例如，固定值、RTT、當前時刻的擁塞窗口尺寸、路由器的緩沖區(qū)容量等)，而不是該實施例中所采用的瓶頸電路的帶寬。
另一方面，如果對發(fā)送分組的ACK分組沒有正確到達，也就是說，連續(xù)三次或更多次接收到具有相同ACK號的ACK分組，擁塞確定器1-5確定已經(jīng)出現(xiàn)分組丟棄(步驟A7是)。在這種情形中，擁塞確定器1-5將擁塞窗口的尺寸減小為當前的一半，這與“TCP-Reno”中出現(xiàn)分組丟棄時擁塞窗口的減小過程相似(步驟A11)。
另外，終端1利用RTT測量器1-8更新最大RTT的值(步驟A12)。對于要用來更新的最大RTT，例如，使用就在檢測到分組丟棄之前的RTT值、或者其鄰近的RTT值的平均值作為最大RTT。另外，如果這里獲得的最大RTT小于預定閾值，則采用該閾值作為最大RTT。例如，可以采用當前時刻的RTT、或通過向最小RTT值加上恒定值或與帶寬估計器1-7中獲得的估計帶寬成正比增大/減小的值所得到的值作為該閾值。
終端1重復上述過程，直至應該發(fā)送的數(shù)據(jù)的發(fā)送完成(步驟A13)，并且最終，斷開TCP連接，以結束通信(步驟A14)。
根據(jù)上面解釋的第一實施例，如果瓶頸電路的擁塞程度低，那么即使在擁塞避免動作期間，也高速增大擁塞窗口，由此使得能夠在擁塞避免動作中防止吞吐量下降。另外，如果擁塞程度高，則執(zhí)行與“TCP-Reno”類似的擁塞窗口控制，由此使得在與“TCP-Reno”會話進行競爭的情形中也能夠防止吞吐量的下降。另外，用于從網(wǎng)絡向終端1通知特定信息的機制是不必要的，此外，對擁塞窗口的控制與網(wǎng)絡一側的規(guī)范(例如，路由器的緩沖區(qū)容量)無關，由此使得能夠相對容易地實現(xiàn)吞吐量的提高。
(第二實施例)圖3是圖示了本發(fā)明第二實施例的配置的方框圖。在圖3中，與圖1的代碼相關的代碼標示與圖1所示的配置相對應的部分。除了圖1的終端1的配置之外，該實施例的終端2在數(shù)據(jù)發(fā)送控制器2-2中包括用于檢測到分組丟棄時動態(tài)改變擁塞窗口減小率的擁塞窗口減小率判決器2-11。
圖4是圖示該實施例的操作過程的流程圖。將參考圖3和圖4解釋該實施例的操作。另外，在圖4所示的過程中，在終端2與通信同伴建立TCP連接之后直到計算電路擁塞程度的過程(步驟B1至步驟B6)與根據(jù)圖2解釋的第一實施例中的過程(步驟A1至步驟A6)相似，另外，在通信會話中沒有檢測到分組丟棄時(步驟B7否)利用與第一實施例相似的過程來增大擁塞窗口(步驟B8)。這里，省略對與第一實施例相似的過程的解釋。
當終端2檢測到分組丟棄時(步驟B7是)，在擁塞窗口減小率判決器2-11中，利用如下數(shù)值公式3來決定擁塞窗口的減小率，其由RTT、最小RTT以及最大RTT定義。
(擁塞窗口減小率)＝((max RTT)-(mini RTT))/((maxRTT)+RTT-(mini RTT)*2) 數(shù)值公式3根據(jù)上述數(shù)值公式3，當在檢測到分組丟棄時RTT等于最小RTT時(步驟B9是)，也就是說，當即使檢測到分組丟棄仍然估計不存在擁塞時，獲得[1]作為減小率。在這種情形中，不減小擁塞窗口，而是維持當前的尺寸(步驟B10)。另一方面，當RTT等于最大RTT時(步驟B11是)，也就是說，當出現(xiàn)擁塞的可能性為高時，獲得
作為擁塞窗口減小率，這與“TCP-Reno”中檢測到分組丟棄時的減小率相似，即，該減小率允許將當前窗口的尺寸減半。另外，在RTT從最小RTT向著最大RTT增加時(步驟B10否，并且步驟B11否)，獲得[1]到
范圍之間的值作為擁塞窗口的減小率，也就是說，當RTT增加時擁塞窗口的減小量也增加。
除了根據(jù)第一實施例的效果之外，上面解釋的第二實施例使得可以提高吞吐量，尤其是在分組丟棄是由于擁塞之外的其他原因而出現(xiàn)的情形中，因為在檢測到分組丟棄時擁塞窗口的減小寬度是優(yōu)化的。另外，如果分組丟棄的起因在于擁塞出現(xiàn)，則利用與“TCP-Reno”相似的控制來減小擁塞窗口，由此使得能夠保證與“TCP-Reno”的公平性。
(第三實施例)圖5是圖示了本發(fā)明第三實施例的配置的方框圖。在圖5中，與圖1的代碼相關的代碼標示與圖1所示的配置相對應的部分。除了圖1的終端1的配置之外，該實施例的終端3在數(shù)據(jù)發(fā)送控制器3-2中包括用于計算與擁塞窗口并行提供的參考擁塞窗口的尺寸的參考擁塞窗口判決器3-11。
所謂的參考擁塞窗口是虛擬的擁塞窗口，在擁塞避免動作中，無論電路擁塞程度或RTT如何，其尺寸以與“TCP-Reno”類似的過程增大/減小。參考擁塞窗口判決器3-11將參考擁塞窗口的尺寸設置為等于其初始狀態(tài)時(即，在TCP連接啟動時或在慢啟動動作期間)的擁塞窗口的尺寸的值。
圖6是圖示該實施例的操作過程的流程圖。將參考圖5和圖6解釋該實施例的操作。另外，關于圖6所示的過程，省略對與根據(jù)圖2所解釋的第一實施例相似的過程的解釋，并且后文中，解釋在確定分組丟棄(步驟C7)之后的過程。
當終端3檢測到分組丟棄時(步驟C7是)，與“TCP-Reno”類似，將擁塞窗口的尺寸減半(步驟C8)。此時，參考擁塞窗口判決器3-11如此設置參考擁塞窗口的尺寸，使得其等于減半的擁塞窗口的尺寸(步驟C9)。
另一方面，在擁塞比較動作中沒有檢測到分組丟棄時(步驟C7否)，終端3利用與第一實施例相似的過程來決定擁塞窗口的增大寬度，并且基于其增大寬度決定擁塞窗口的尺寸(步驟C11)。此時，參考擁塞窗口判決器3-11與“TCP-Reno”類似地在每個RTT周期中將參考擁塞窗口的尺寸增加一個MSS，而不改變擁塞窗口一側的大小，并且逐個記錄其窗口尺寸(步驟C12)。
在擁塞窗口判決器3-6決定擁塞窗口的尺寸時，其比較當前擁塞窗口的尺寸與參考擁塞窗口的尺寸(步驟C13)，并且如果參考擁塞窗口的值超過擁塞窗口的值，則決定參考擁塞窗口的值是擁塞窗口的新的值，并且將擁塞窗口增大到該值(步驟G14)。
如上所述，在該實施例中，在決定擁塞窗口尺寸時參考了參考擁塞窗口，這使得能夠防止吞吐量下降到“TCP-Reno”之下。在該實施例中決定擁塞窗口的增大寬度時，例如，可以采用如下數(shù)值公式4，其中與已經(jīng)描述的數(shù)值公式2的情形不同，對增大寬度不設置一個MSS的下限。
I＝(估計帶寬)*p*B 數(shù)值公式4在采用上述數(shù)值公式4的情形中，在RTT接近最大RTT并且電路擁塞程度估計為100％(p0)的狀態(tài)中，擁塞窗口的增大寬度(I)變?yōu)榻茷?br> ，并且擁塞窗口的尺寸保持當前尺寸。也就是說，當電路擁塞程度為高時，可以停止擁塞窗口的增大，并且等待參考擁塞窗口由于“TCP-Reno”的增大，由此允許更加提高與“TCP-Reno”的公平性。
另外，可以如下面的數(shù)值公式5這樣加入RTT的函數(shù)。
I＝(估計帶寬)*p*B+f(RTT) 數(shù)值公式5這里，通過在上述數(shù)值公式5中假設函數(shù)「f(RTT)」為增函數(shù)，從而其具有單調(diào)增加的傾斜，并且變?yōu)閒(max RTT)＝1MSS，則可以向增大寬度(I)給出圖9所示的特性。從圖9中可以看到，根據(jù)上述數(shù)值公式5，當電路擁塞程度相對低時(P＝1)，也就是說，RTT相對低時(RTTRTT min)，計算出允許擁塞窗口高速增大的增大寬度。另外，當RTT增大時(RTT＞RTT min)增大寬度減小，并且除此之外，由于RTT增大電路擁塞程度變?yōu)?00％時(RTTRTT max，p＝0)，由與“TCP-Reno”類似的控制來確定擁塞窗口的增大寬度(I＝1MSS)。以這種方式，采用數(shù)值公式5的控制通過采用在擁塞程度增強到出現(xiàn)分組丟棄的程度時實現(xiàn)與“TCP-Reno”相似的動作的這種控制，旨在進一步提高與“TCP-Reno”的公平性。
另外，在決定增大寬度及擁塞窗口的減小率時，還可以采用非專利文獻3中描述的過程。在這種情形中，與非專利文獻3的過程一樣，可獲得高吞吐量，另外，與擁塞窗口一起使用參考擁塞窗口使得在與“TCP-Reno”競爭時防止吞吐量下降。
另外，在該實施例中，關于窗口尺寸，擁塞窗口或參考擁塞窗口中較大的值用于擁塞窗口；然而，并不局限于這種方法，例如，當RTT相對小時采用允許高速增大的擁塞窗口的值，并且當RTT變大時采用參考擁塞窗口的值，這是可接受的。
根據(jù)上面解釋的第三實施例，除了第一實施例的效果之外，通過與擁塞窗口一起使用參考擁塞窗口(利用與“TCP-Reno”類似的控制獲得)，使得能夠進一步提高與“TCP-Reno”的公平性。
(第四實施例)圖7是圖示了根據(jù)本發(fā)明第四實施例的配置的方框圖。該實施例的終端4具有與圖5所示的第三實施例相似的配置，即，除了第一實施例的配置之外，在數(shù)據(jù)發(fā)送控制器4-2中還包括用于計算參考擁塞窗口尺寸的參考擁塞窗口判決器4-11。
圖8是圖示了該實施例的操作過程的流程圖。該實施例的操作過程類似于參考圖6解釋的第三實施例的操作過程，除了如下幾點之外，并且省略對相似部分的解釋。
在該實施例中，在決定擁塞窗口的增大寬度時，基于擁塞窗口與參考擁塞窗口之間的差異，動態(tài)設置在第三實施例中所解釋的數(shù)值公式4或數(shù)值公式5中的系數(shù)[B](步驟D11)。這是為了如此設置系數(shù)[B]的值RTT越接近最大RTT，其就越大，并且例如，可以利用滿足如下數(shù)值公式6中所示條件的函數(shù)來確定[B]。
當RTT＝(mini RTT)時，B＝(常數(shù)a)當RTT＝(max RTT)時，B＝(常數(shù)b)*((參考擁塞窗口)-(擁塞窗口))數(shù)值公式6除了與第三實施例相似的效果之外，第四實施例使得能夠根據(jù)電路狀態(tài)靈活設置擁塞窗口的增大寬度。
在上面解釋的每個實施例中，采用與終端之間的往返信號傳播時間相對應的RTT作為本發(fā)明中的信號傳播時間；然而，在實施本發(fā)明時，可以采用終端之間的單向信號傳播時間代替RTT。在這種情形中，例如，在要從一個終端發(fā)送的分組中預先描述當前時間，并且接收該分組的另一終端計算接收時間與該分組中描述的時間之間的差異，并且保持差別時間作為單向信號傳播時間。并且，采用所保持的值來計算電路擁塞程度。
本發(fā)明的應用范圍不限于上述終端(1)，例如，如圖10所示，本發(fā)明可以應用于會話轉發(fā)裝置10，該裝置用于在通信系統(tǒng)100中通過網(wǎng)絡20連接的終端1A和終端1B之間中繼會話。該會話轉發(fā)裝置10通過在兩個終端之間的通信會話中暫時結束與一個終端的會話之后與另一終端進行新的會話，來在兩個終端之間進行中繼。
用于實施本發(fā)明的優(yōu)選通信協(xié)議是上述實施例中的TCP；然而，并不局限于這種TCP，并且采取擁塞控制的其他通信協(xié)議也可接受。
權利要求
1.一種通信裝置，被配置來基于擁塞窗口實現(xiàn)通信會話，其中所述擁塞窗口用于指定可以向網(wǎng)絡連續(xù)發(fā)出的信號量，所述通信裝置包括擁塞窗口尺寸判決器，被配置來決定應該應用的擁塞窗口的尺寸；估計器，被配置來采用通信會話中的信號傳播時間來估計瓶頸電路的擁塞程度；以及增大寬度判決器，被配置來在擁塞避免動作中基于所估計的電路擁塞程度決定擁塞窗口的增大寬度。
2.根據(jù)權利要求1的通信裝置，其中當電路擁塞程度增加時，所述增大寬度判決器決定較小的值作為增大寬度。
3.根據(jù)權利要求2的通信裝置，其中所述增大寬度的下限被假定為一個分組的信號量。
4.根據(jù)權利要求1的通信裝置，包括被配置來估計所述瓶頸電路的帶寬的估計器，其中所述增大寬度判決器采用所估計的帶寬來決定所述增大寬度。
5.根據(jù)權利要求1的通信裝置，其中所述估計器利用一個函數(shù)來估計所述電路可用性，所述函數(shù)指定，在當前時間點的信號傳播時間越接近過去的信號傳播時間的最大值，電路擁塞程度就越高。
6.根據(jù)權利要求5的通信裝置，其中采用就在分組丟棄出現(xiàn)之前的信號傳播時間作為所述最大值。
7.根據(jù)權利要求5的通信裝置，其中采用現(xiàn)有的最大值或者通過向過去的信號傳播時間中的最小值加上預定值所得到的值中較大的一個作為所述最大值。
8.根據(jù)權利要求7的通信裝置，其中采用與瓶頸電路的帶寬成正比增加/減小的值作為所述預定值。
9.根據(jù)權利要求1的通信裝置，包括減小率判決器，其被配置來在擁塞避免動作中基于過去的信號傳播時間的最小和最大值以及在當前時間點的信號傳播時間來決定擁塞窗口的減小率。
10.根據(jù)權利要求9的通信裝置，其中在當前時間點的信號傳播時間增加時，所述減小率判決器決定允許更加減小擁塞窗口的值作為所述減小率。
11.根據(jù)權利要求9的通信裝置，其中在當前時間點的信號傳播時間等于所述最小值時決定允許停止擁塞窗口的減小的值作為所述減小率，并且在當前時間點的信號傳播時間等于所述最大值時決定允許將擁塞窗口減半的值作為所述減小率。
12.根據(jù)權利要求1的通信裝置，包括被配置來計算參考擁塞窗口的計算器，所述參考擁塞窗口與所述擁塞窗口并行提供，并且其增大寬度是一個分組的信號量，其中所述擁塞窗口尺寸判決器決定參考擁塞窗口的尺寸或者基于所述增大寬度的尺寸中較大的一個作為所述擁塞窗口的尺寸。
13.根據(jù)權利要求12的通信裝置，其中在當前時間點的信號傳播時間等于所述最大值時，決定允許停止所述擁塞窗口的增大的值作為所述擁塞窗口的增大寬度。
14.根據(jù)權利要求12的通信裝置，其中在當前時間點的信號傳播時間等于所述最大值時，決定一個分組的信號量作為所述擁塞窗口的增大寬度。
15.根據(jù)權利要求12的通信裝置，其中響應于所述擁塞窗口的尺寸與所述參考擁塞窗口的尺寸之間的差異，改變所述擁塞窗口的增大寬度。
16.根據(jù)權利要求1的通信裝置，所述通信裝置是會話轉發(fā)裝置，其被配置來中繼要在多個終端裝置之間實現(xiàn)的通信會話。
17.一種通信裝置，被配置來基于擁塞窗口實現(xiàn)通信會話，其中所述擁塞窗口用于指定可以向網(wǎng)絡連續(xù)發(fā)出的信號量，所述通信裝置包括擁塞窗口尺寸判決器，被配置來決定應該應用的擁塞窗口的尺寸；增大寬度判決器，被配置來決定所述擁塞窗口的增大寬度；計算器，被配置來計算參考擁塞窗口的尺寸，所述參考擁塞窗口與所述擁塞窗口并行提供，并且其增大寬度是一個分組的信號量，其中所述擁塞窗口尺寸判決器決定參考擁塞窗口的尺寸或者基于所述增大寬度的尺寸中較大的一個作為所述擁塞窗口的尺寸。
18.根據(jù)權利要求17的通信裝置，所述通信裝置是會話轉發(fā)裝置，其被配置來中繼要在多個終端裝置之間實現(xiàn)的通信會話。
19.一種記錄介質(zhì)，記錄有一種通信裝置的程序，所述通信裝置被配置來基于擁塞窗口實現(xiàn)通信會話，其中所述擁塞窗口用于指定可以向網(wǎng)絡連續(xù)發(fā)出的信號量，所述程序使所述通信裝置實現(xiàn)如下過程采用通信會話中的信號傳播時間來估計瓶頸電路的擁塞程度；以及在擁塞避免動作中基于所估計的擁塞程度決定擁塞窗口的增大寬度。
20.一種通信方法，其中通信裝置被配置來基于擁塞窗口實現(xiàn)通信會話，所述擁塞窗口用于指定可以向網(wǎng)絡連續(xù)發(fā)出的信號量，該通信裝置采用通信會話中的信號傳播時間來估計瓶頸電路的擁塞程度，在擁塞避免動作中基于所估計的電路擁塞程度決定擁塞窗口的增大寬度，并且在增大擁塞窗口時基于所述增大寬度決定應該應用的擁塞窗口的尺寸。
21.根據(jù)權利要求20的通信方法，其中當電路擁塞程度增加時，所述通信裝置決定較小的值作為增大寬度。
22.根據(jù)權利要求21的通信方法，其中所述通信裝置假定所述增大寬度的下限是一個分組的信號量。
23.根據(jù)權利要求20的通信方法，其中所述通信裝置還估計所述瓶頸電路的帶寬，并且采用所估計的帶寬來決定所述增大寬度。
24.根據(jù)權利要求20的通信方法，其中所述通信裝置利用指數(shù)函數(shù)來估計所述電路可用性，所述指數(shù)函數(shù)指定，當前時間點的信號傳播時間越接近過去的信號傳播時間的最大值，電路擁塞程度就越高。
25.根據(jù)權利要求24的通信方法，其中所述通信裝置采用就在分組丟棄出現(xiàn)之前的信號傳播時間作為所述最大值。
26.根據(jù)權利要求24的通信方法，其中所述通信裝置采用現(xiàn)有的最大值或者通過向過去的信號傳播時間中的最小值加上預定值所得到的值中較大的一個作為所述最大值。
27.根據(jù)權利要求26的通信方法，其中所述通信裝置采用與瓶頸電路的帶寬成正比增加/減小的值作為所述預定值。
28.根據(jù)權利要求20的通信方法，其中所述通信裝置還在擁塞避免動作中基于過去的信號傳播時間的最小和最大值以及當前時間點的信號傳播時間來決定擁塞窗口的減小率，并且在擁塞窗口減小時基于所述減小率來決定擁塞窗口的尺寸。
29.根據(jù)權利要求28的通信方法，其中在當前時間點的信號傳播時間增加時，所述通信裝置決定允許更加減小擁塞窗口的值作為所述減小率。
30.根據(jù)權利要求28的通信方法，其中所述通信裝置在當前時間點的信號傳播時間等于所述最小值時決定允許停止擁塞窗口的減小的值作為所述減小率，并且在當前時間點的信號傳播時間等于所述最大值且延遲大的時候決定允許將擁塞窗口減半的值作為所述減小率。
31.根據(jù)權利要求20的通信方法，其中所述通信裝置還計算參考擁塞窗口的尺寸，所述參考擁塞窗口與所述擁塞窗口并行提供，并且其增大寬度是一個分組的信號量，并且決定參考擁塞窗口的尺寸或者基于所述增大寬度的尺寸中較大的一個作為所述擁塞窗口的尺寸。
32.根據(jù)權利要求31的通信方法，其中所述通信裝置在當前時間點的信號傳播時間等于所述最大值時決定允許停止所述擁塞窗口的增大的值作為所述擁塞窗口的增大寬度。
33.根據(jù)權利要求31的通信方法，其中所述通信裝置在當前時間點的信號傳播時間等于所述最大值時決定一個分組的信號量作為所述擁塞窗口的增大寬度。
34.根據(jù)權利要求31的通信方法，其中所述通信裝置響應于所述擁塞窗口的尺寸與所述參考擁塞窗口的尺寸之間的差異，改變所述擁塞窗口的增大寬度。
35.一種通信方法，其中通信裝置被配置來基于擁塞窗口實現(xiàn)通信會話，所述擁塞窗口用于指定可以向網(wǎng)絡連續(xù)發(fā)出的信號量，該通信裝置決定擁塞窗口的增大寬度，并且計算參考擁塞窗口的尺寸，其中所述參考擁塞窗口與所述擁塞窗口并行提供，并且其增大寬度是一個分組的信號量，并且在擁塞窗口增大時該通信裝置決定參考擁塞窗口的尺寸或者基于所述增大寬度的尺寸中較大的一個作為所述擁塞窗口的尺寸。
全文摘要
一種用于基于擁塞窗口－該擁塞窗口指定可以向網(wǎng)絡連續(xù)發(fā)出的信號量－來實現(xiàn)通信會話的通信裝置采用通信會話中的信號傳播時間來估計瓶頸電路的擁塞程度，并且在擁塞避免動作中基于所估計的電路擁塞程度決定擁塞窗口的增大寬度。當所估計的電路擁塞程度增加時，決定較小的值作為增大寬度。當通信裝置增大擁塞窗口時，其采用所決定的增大寬度來計算應該應用的擁塞窗口的尺寸。
文檔編號H04L12/56GK1816051SQ20061000476
公開日2006年8月9日 申請日期2006年1月27日 優(yōu)先權日2005年2月3日
發(fā)明者下西英之 申請人:日本電氣株式會社