專利名稱：控制分組傳輸?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制分組傳輸，并且特別涉及根據(jù)基于分組的通信系統(tǒng)中的變化網(wǎng)絡(luò)狀況來控制分組傳輸。本發(fā)明特別但非排他性地與實(shí)時(shí)IP通信系統(tǒng)有關(guān)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代通信系統(tǒng)基于跨諸如互聯(lián)網(wǎng)的基于分組的通信網(wǎng)絡(luò)在諸如用戶終端的端點(diǎn)之間的數(shù)字信號(hào)的傳輸。諸如語音的模擬信息可以被輸入到在一個(gè)終端的發(fā)送器處的模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，并被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。隨后該數(shù)字信號(hào)被編碼并放置在數(shù)據(jù)分組中以用于經(jīng)由基于分組的網(wǎng)絡(luò)通過信道傳輸?shù)搅硪唤K端的接收器。經(jīng)由諸如互聯(lián)網(wǎng)的分組交換網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的數(shù)據(jù)分組共享網(wǎng)絡(luò)的資源。數(shù)據(jù)分組可以采取不同的路徑來跨網(wǎng)絡(luò)行進(jìn)到相同的目的地，并因此沒有經(jīng)由如電路交換網(wǎng)絡(luò)的情況中 那樣的專用‘信道’來發(fā)送。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易明了 術(shù)語‘信道’可以用來描述經(jīng)由分組交換網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)終端之間的連接，并且這樣的信道的容量描述了可以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)從發(fā)送終端向接收終端發(fā)送的最大比特率。這樣的基于分組的通信系統(tǒng)受制于可能不利地影響呼叫或者兩個(gè)端點(diǎn)之間的其他通信事件的質(zhì)量的因素。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展增長(zhǎng)以及用戶要求新的應(yīng)用和更好的性能，數(shù)據(jù)量的上升產(chǎn)生諸如分組遞送的長(zhǎng)延遲和丟失分組的問題。這些麻煩是由于擁塞造成的，其發(fā)生在存在過多的源過快地發(fā)送過多的數(shù)據(jù)以致于網(wǎng)絡(luò)不能處理的時(shí)候。存在多個(gè)用于控制分組傳輸以避免網(wǎng)絡(luò)擁塞的方法。網(wǎng)絡(luò)擁塞的征兆包括增加的分組延遲和分組丟失，這可能顯著地影響所接收的數(shù)據(jù)流的質(zhì)量，尤其對(duì)于實(shí)時(shí)通信而言。
網(wǎng)絡(luò)中的擁塞典型地出現(xiàn)在邊緣路由器(edge router)處，其位于網(wǎng)絡(luò)的邊緣。路由器典型地維持隊(duì)列集合，每個(gè)接口具有一個(gè)隊(duì)列，該隊(duì)列持有計(jì)劃在該接口上發(fā)出去的分組。這些隊(duì)列往往使用棄尾規(guī)定(discipline),其中如果隊(duì)列短于其最大尺寸則分組被放入隊(duì)列。當(dāng)隊(duì)列被填充至其最大容量時(shí)，新到的分組被丟棄直到隊(duì)列有足夠的空間接受到來的流量。存在多個(gè)用于控制網(wǎng)絡(luò)擁塞的方法。典型地，當(dāng)分組丟失出現(xiàn)時(shí)，發(fā)送數(shù)據(jù)的速率被降低以便降低網(wǎng)絡(luò)擁塞。TCP (傳輸控制協(xié)議)是互聯(lián)網(wǎng)中主導(dǎo)的傳輸協(xié)議。對(duì)于TCP而言，‘發(fā)送速率’由擁塞窗口控制，該擁塞窗口針對(duì)每個(gè)包含分組丟棄的數(shù)據(jù)窗口減半，并且否則每個(gè)數(shù)據(jù)窗口增加大致一個(gè)分組。這被稱為和式增加積式減少(AIMD)。雖然TCP擁塞控制對(duì)于諸如大塊數(shù)據(jù)傳送的應(yīng)用是適當(dāng)?shù)?，但是?shù)據(jù)被實(shí)時(shí)播放的一些應(yīng)用發(fā)現(xiàn)響應(yīng)于未必嚴(yán)重的單個(gè)擁塞指示而減半發(fā)送速率，因?yàn)檫@可能明顯地降低用戶感知的質(zhì)量。由于諸如實(shí)時(shí)多媒體通信的新興應(yīng)用，TCP在發(fā)送速率上的突然改變已成為部署TCP的端到端擁塞控制的關(guān)鍵障礙?；ヂ?lián)網(wǎng)中實(shí)時(shí)通信的擁塞控制尤其重要，因?yàn)閿?shù)據(jù)傳輸上的不利影響將是明顯的。為了實(shí)現(xiàn)TCP友好性，或者跨使用不同協(xié)議的連接的公平性，目前針對(duì)實(shí)時(shí)通信的速率控制解決方案可以被分類為以下方法。
一些方法采用廣義的AMD算法，諸如二項(xiàng)式控制，其以與TCP中使用的AMD類似的方式來操作。在這些方法中，增加發(fā)送的數(shù)據(jù)直到檢測(cè)到分組丟失。響應(yīng)于檢測(cè)到分組丟失，發(fā)送的數(shù)據(jù)被降低。其他方法可以控制傳輸速率作為RTT和丟失率的函數(shù)。TFRC(TCP友好速率控制)是針對(duì)實(shí)時(shí)應(yīng)用設(shè)計(jì)的一種代表性方法。這些解決方案在平穩(wěn)性、進(jìn)取性和響應(yīng)性之間進(jìn)行權(quán)衡。與TCP相比較，廣義的AMD和TFRC已經(jīng)示出典型較高的平穩(wěn)性意味著更少的進(jìn)取性和響應(yīng)性。這兩類方法都是基于丟失的，其中丟失和高延遲是固有的。對(duì)于實(shí)時(shí)通信，期望的是低延遲和無丟失，照此，以上解決方案對(duì)于實(shí)時(shí)通信具有嚴(yán)重的缺陷?；谘舆t的TCP解決方案，諸如TCP Vegas、快速TCP等，利用延遲信息而非僅是丟失來作為擁塞索引。基于延遲的解決方案背后的基本思想是在緩沖器中維持特定隊(duì)列長(zhǎng)度以便避免完全填充該緩沖器。例如，快速TCP基于以下公式更新定義發(fā)送的數(shù)據(jù)量的窗口大小w· w(n+1) = w(n) + a. - w(n) Tq/RTT公式(ι)
其中α是緩沖器設(shè)置點(diǎn)，Tq是總排隊(duì)延遲，η是對(duì)第η個(gè)更新的索引號(hào)，并且RTT是往返時(shí)間。公式(I)還可以書寫為
R(n+1) = R(n) + α/RTT - R(n) TqZRTT公式⑵
其中R(n)= w(n)/RTT，其為發(fā)送速率的估計(jì)。公式I和2所遭受的問題是緩沖器設(shè)置點(diǎn)α不是自適應(yīng)的。如果共享瓶頸的流的整個(gè)緩沖器要求超過緩沖器限制，則這些基于延遲的解決方案的性能可能后退到傳統(tǒng)的TCP。在M. Chen、X. Fan、M. Murthi、T. Wickramarathna 和 K. Premaratne 于 2009 年在 IEEE/ACM Transactions on Networking 上發(fā)表的“Normalized Queuing Delay:Congestion Control Jointly Utilizing Delay and Marking” 中描述的 D+M TCP (延遲+標(biāo)記TCP)速率控制器允許緩沖器設(shè)置點(diǎn)被管理，即使在多個(gè)流共享緩沖器的時(shí)候。該方法是基于歸一化(normalized)排隊(duì)延遲的概念，其通過結(jié)合延遲和來自在路由器處進(jìn)行的AQM (活動(dòng)隊(duì)列管理)的ECN (顯式擁塞通知)標(biāo)記信息來用作擁塞測(cè)量。利用歸一化的排隊(duì)延遲(NQD)，D+M TCP允許源通過使用時(shí)變緩沖器設(shè)置點(diǎn)按普遍的網(wǎng)絡(luò)狀況動(dòng)態(tài)縮放其發(fā)送速率。D+M TCP根據(jù)以下公式更新速率
R(n+1) = R(n) + Κ{Ντ - R(n)Tq(n)}公式(3)
其中Tq是正向路徑中的排隊(duì)延遲，Nt是自適應(yīng)目標(biāo)緩沖器設(shè)置點(diǎn)，其表示針對(duì)特定的流排隊(duì)的數(shù)據(jù)量，并且K是步長(zhǎng)大小。自適應(yīng)緩沖器設(shè)置點(diǎn)Nt給出為
Nj = σ/Α(ρ)公式(4)
其中α是常量并且其中Λ (P)是標(biāo)記概率P的歸一化函數(shù)，其可以根據(jù)IP頭中的ECN標(biāo)記來計(jì)算。標(biāo)記概率P是緩沖器容量和平均隊(duì)列長(zhǎng)度的函數(shù)。根據(jù)公式4，Nt將變化以便保持在緩沖器處的平均隊(duì)列長(zhǎng)度在預(yù)定義的操作范圍內(nèi)。本發(fā)明的發(fā)明人已識(shí)別D+M TCP遭受這樣的問題，即其特別不適合于實(shí)時(shí)音頻和視頻通信，因?yàn)榧词棺赃m應(yīng)緩沖器設(shè)置點(diǎn)自適應(yīng)于共享該緩沖器的流的數(shù)目，隊(duì)列長(zhǎng)度在緩沖器中的預(yù)定義的操作范圍是固定的。這在某些情況下引入不必要的延遲，或者相反地在緩沖器與如交叉流量的TCP共享時(shí)阻止分組流獲得緩沖器容量的公平份額。本發(fā)明的目的在于緩解以上討論的問題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種控制經(jīng)由信道從發(fā)送器到接收器的分組中發(fā)送的數(shù)據(jù)的傳輸?shù)姆椒ǎ摲椒ò◤陌l(fā)送器發(fā)送分組到接收器；確定發(fā)送到接收器的后續(xù)分組的傳輸延遲和/或丟失是否可能被降低超過閾值量；如果確定發(fā)送到接收器的后續(xù)分組的傳輸延遲和/或丟失可能沒有被降低超過閾值量，則控制傳輸速率來取決于第一目標(biāo)延遲；以及如果確定發(fā)送到接收器的后續(xù)分組的傳輸延遲和/或丟失可能被降低超過 閾值量，則控制傳輸速率來取決于第二目標(biāo)延遲，其中所述第二目標(biāo)延遲相對(duì)于所述第一目標(biāo)延遲為較低。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種控制經(jīng)由信道從發(fā)送器到接收器的數(shù)據(jù)的傳輸?shù)姆椒?，該方法包括發(fā)送從發(fā)送器到接收器的數(shù)據(jù)；確定發(fā)送到接收器的后續(xù)分組的傳輸延遲和/或丟失是否可能被降低超過閾值量；如果確定發(fā)送到接收器的后續(xù)分組的傳輸延遲和/或丟失可能沒有被降低超過閾值量，則控制傳輸速率以維持信道中排隊(duì)的從發(fā)送器發(fā)送到接收器的第一目標(biāo)數(shù)據(jù)量；以及如果確定發(fā)送到接收器的后續(xù)數(shù)據(jù)的傳輸延遲和/或丟失可能被降低超過閾值量，則控制傳輸速率以維持信道中排隊(duì)的從發(fā)送器發(fā)送到接收器的第二目標(biāo)數(shù)據(jù)量，其中所述第二目標(biāo)數(shù)據(jù)量相對(duì)于數(shù)據(jù)的所述第一目標(biāo)量為較低。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種用于經(jīng)由信道將分組中提供的數(shù)據(jù)發(fā)送到接收器的發(fā)送器，該發(fā)送器包括用于確定發(fā)送到接收器的后續(xù)分組的傳輸延遲和/或丟失是否可能被降低超過閾值量的裝置；以及用于如果確定發(fā)送到接收器的后續(xù)分組的傳輸延遲和/或丟失可能沒有被降低超過閾值量，則控制傳輸速率來取決于第一目標(biāo)延遲；以及用于如果確定傳輸延遲和/或丟失可能被降低超過閾值量，則控制傳輸速率來取決于第二目標(biāo)延遲的裝置，其中所述第二延遲容忍相對(duì)于所述第一延遲容忍為較低。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種被布置為接收經(jīng)由信道從發(fā)送器發(fā)送的分組中提供的數(shù)據(jù)的接收器，該接收器包括用于確定發(fā)送到接收器的后續(xù)分組的傳輸延遲和/或丟失是否可能被降低超過閾值量的裝置；以及用于如果確定發(fā)送到接收器的后續(xù)分組的傳輸延遲和/或丟失可能沒有被降低超過閾值量，則控制傳輸速率來取決于第一目標(biāo)延遲；以及用于如果確定發(fā)送到接收器的后續(xù)分組的傳輸延遲和/或丟失可能被降低超過閾值量，則控制傳輸速率來取決于第二目標(biāo)延遲的裝置，其中所述第二延遲容忍相對(duì)于所述第一延遲容忍為較低。


為了更好地理解本發(fā)明并且示出本發(fā)明如何可以實(shí)施，現(xiàn)將以示例的方式來參考附圖，其中
圖I是通信系統(tǒng)的示意圖，其圖示了發(fā)送器和接收器之間的分組流；
圖2是緩沖器處的分組隊(duì)列的示意 圖3是圖示了緩沖器處的交叉流量的示意 圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的歸一化函數(shù)的圖表；
圖5是在發(fā)送器處實(shí)現(xiàn)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電路的示意框 圖6是圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法的流程圖。。
具體實(shí)施例 首先參考圖1，其圖示了在本發(fā)明實(shí)施例中使用的通信系統(tǒng)100。通信系統(tǒng)的第一用戶(表示為“用戶A” 102)操作第一用戶終端104，其被示出為連接到諸如互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)106。用戶終端104可以例如是個(gè)人計(jì)算機(jī)(“PC”)、移動(dòng)電話、游戲設(shè)備或能夠連接到網(wǎng)絡(luò)106的其他嵌入式設(shè)備。第一用戶終端104具有用戶接口裝置以從用戶A接收信息并將信息輸出到用戶A。用戶終端的接口裝置包括揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)、諸如屏幕的顯示裝置、網(wǎng)絡(luò)攝像頭和鍵盤。用戶終端經(jīng)由諸如調(diào)制解調(diào)器接入點(diǎn)或基站的網(wǎng)絡(luò)接口連接到網(wǎng)絡(luò)106。用戶B 114操作第二用戶終端118。在用戶A和用戶B之間的呼叫期間，諸如音頻數(shù)據(jù)分組和視頻數(shù)據(jù)分組的數(shù)據(jù)分組將經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)來發(fā)送。數(shù)據(jù)分組經(jīng)由路由器120穿過互聯(lián)網(wǎng)106。數(shù)據(jù)分組在被跨互聯(lián)網(wǎng)106轉(zhuǎn)發(fā)之前在路由器的緩沖器中排隊(duì)。多個(gè)路由器被用來路由第一用戶終端104和第二用戶終端118之間的分組。接近容量的緩沖器可能引入數(shù)據(jù)分組發(fā)送的瓶頸。如果超過緩沖器的容量，將出現(xiàn)分組丟失。在分組流中潛在地引入丟失和延遲的緩沖器被稱為瓶頸緩沖器。圖2是圖示瓶頸緩沖器處的分組隊(duì)列的示意圖。從第一用戶終端104的發(fā)送器發(fā)送到第二用戶終端118的接收器的數(shù)據(jù)分組的流被表示為分組流i。來自分組流i的數(shù)據(jù)分組204在瓶頸緩沖器202中排隊(duì)。在分組流中，多個(gè)分組的序列使用η來表示。圖2圖示了將要被發(fā)送的分組(n，i)和在緩沖器202處排隊(duì)的已經(jīng)被發(fā)送的k個(gè)先前分組。在此情況下，由于分組流i是使用緩沖器的僅有的分組流，因此總隊(duì)列長(zhǎng)度等于在緩沖器N (η)中排隊(duì)的來自分組流i的數(shù)據(jù)量。再次參考圖1，圖I示出從第三終端122發(fā)送到第四終端124的分組流X。如圖所示，兩個(gè)流都由用Z表示的路由器120來處理。圖3示出路由器Z的緩沖器202，該路由器Z接收來自分組流i的分組204和來自分組流X的分組206。由于分組流x使用與分組流i相同的緩沖器，所以分組流X可以被稱為分組流i的‘交叉流量’。如果交叉流量的傳輸速率增加，如果存在諸如在TCP中的可用緩沖器容量，這將被稱為‘競(jìng)爭(zhēng)的’交叉流量，因?yàn)樵摻徊媪髁扛?jìng)爭(zhēng)緩沖器中的空間。在此情況下，總隊(duì)列長(zhǎng)度等于
N (n) - i + N (η)流 χ
如前討論的，發(fā)明人已經(jīng)識(shí)別出根據(jù)如在D+M TCP中執(zhí)行的公式4來控制來自分組流的排隊(duì)的目標(biāo)數(shù)據(jù)量Nt以保持平均隊(duì)列長(zhǎng)度在預(yù)定義的操作范圍內(nèi)遭受兩個(gè)問題。如果分組流i與諸如TCP流量的競(jìng)爭(zhēng)交叉流量共享緩沖器，則分組流i可能具有不必要小份額的緩沖器。相反，在不存在競(jìng)爭(zhēng)交叉流量的情況下，分組流i可能在緩沖器處引發(fā)不必要的延遲。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到當(dāng)在瓶頸緩沖器處沒有競(jìng)爭(zhēng)交叉流量時(shí)需要降低排隊(duì)延遲，同時(shí)當(dāng)存在競(jìng)爭(zhēng)交叉流量時(shí)實(shí)現(xiàn)公平的緩沖器容量份額。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，響應(yīng)于確定分組丟失和/或延遲將響應(yīng)于降低發(fā)送速率而提高，網(wǎng)絡(luò)緩沖器中排隊(duì)的目標(biāo)數(shù)據(jù)量被迫減少。以這種方式，在在緩沖器處引發(fā)的延遲在沒有競(jìng)爭(zhēng)交叉流量時(shí)不會(huì)仍為高。相反，如果確定分組丟失和/或延遲將不會(huì)響應(yīng)于降低發(fā)送速率而提高，在緩沖器處排隊(duì)的目標(biāo)數(shù)據(jù)量不會(huì)被迫減少而且可能增加。以這種方式，在存在競(jìng)爭(zhēng)交叉流量中維持緩沖器的公平份額。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，根據(jù)所確定的降低發(fā)送速率的影響來適配來自分組流的排 隊(duì)的目標(biāo)數(shù)據(jù)量Ντ。如果確定分組丟失和/或延遲將不會(huì)響應(yīng)于降低發(fā)送速率而提高，則來自流的排隊(duì)的目標(biāo)數(shù)據(jù)量被設(shè)置為
Nt = QIA(Pbl)
其中Pm是基于接近依賴于緩沖器容量的隊(duì)列長(zhǎng)度限制的標(biāo)記概率。然而，如果確定分組丟失和/或延遲將響應(yīng)于降低發(fā)送速率而提高，則來自流的排隊(duì)的目標(biāo)數(shù)據(jù)量Nt被設(shè)置為
Nt = a( A(pm)
其中Ptd是基于接近引發(fā)目標(biāo)最大延遲的隊(duì)列長(zhǎng)度的標(biāo)記概率。其中歸一化函數(shù)凸函數(shù)，例如
..........2- .|/><α5;
1-2* ρ公式(5)
P >05;
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，歸一化函數(shù)Λ (Pbl)根據(jù)可以根據(jù)標(biāo)記概率Pm來確定，該Ρ&可以根據(jù)在支持AQM的路由器處實(shí)現(xiàn)的ECN標(biāo)記計(jì)算。然而，目前僅20%的路由器支持AQM和ECN功能。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中使用并在共同待決的申請(qǐng)中描述的速率控制器使用了如下的方法允許在不需要路由器執(zhí)行ECN的情況下確定目標(biāo)緩沖器設(shè)置點(diǎn)。這通過監(jiān)控排隊(duì)延遲Tq來估計(jì)標(biāo)記概率而實(shí)現(xiàn)，如現(xiàn)在將要描述的。緩沖器202以基本恒定的速率輸出分組。在緩沖器隊(duì)列中由分組(n，i)所花的時(shí)間，在下文中被稱為排隊(duì)延遲Tq (n)，取決于在緩沖器處排隊(duì)的分組的數(shù)目。在緩沖器處排隊(duì)的來自流i的分組N (η)的數(shù)目可以被估計(jì)為
N (n)= R (n)*Tq (η)公式(6)
對(duì)于操作AQM的路由器，標(biāo)記概率Ρ&是緩沖器限制Qmax和平均隊(duì)列長(zhǎng)度avgQ的函
數(shù)
Pbl= f (avgQ, Qmax)
存在多種已知的方式來得到P&的值。例如，一種在采用RED(隨機(jī)早期檢測(cè))的路由器處使用的方法。為了確保早期檢測(cè)到緩沖器填塞的風(fēng)險(xiǎn)，采用RED的路由器計(jì)算相較于兩個(gè)閾值的標(biāo)記概率，該兩個(gè)閾值為最小目標(biāo)隊(duì)列長(zhǎng)度(minT)和最大目標(biāo)隊(duì)列長(zhǎng)度(maxT)。最大閾值隊(duì)列長(zhǎng)度maxth被選擇為小于最大緩沖器長(zhǎng)度,并且最小閾值隊(duì)列長(zhǎng)度minT被選擇為小于最大閾值隊(duì)列長(zhǎng)度maxT。當(dāng)平均隊(duì)列尺寸avgQ大于最大閾值時(shí),標(biāo)記所有的分組。當(dāng)平均隊(duì)列尺寸avgQ小于最小閾值時(shí)，不標(biāo)記分組。當(dāng)平均隊(duì)列尺寸降到最小和最大閾值之間時(shí)，根據(jù)以下公式計(jì)算概率
Pa = maxp (agvQ - minT) /《max-r - mini)
其中maxp是用于在平均隊(duì)列長(zhǎng)度等于最大目標(biāo)隊(duì)列長(zhǎng)度時(shí)設(shè)置的標(biāo)記概率。隨著緩沖器中分組數(shù)目增加，由緩沖器處排隊(duì)引發(fā)的延遲也將增加。照此，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用來根據(jù)隊(duì)列長(zhǎng)度計(jì)算P&的值的相同函數(shù)f可以代之用來根據(jù)排隊(duì)延遲Tq估計(jì)Pbl :
Pet = f(Tavgcji Tinax)
其中在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，標(biāo)記概率定義如下 Pei = maXp (Tg_ — Τη_·τ) /- TmjnT)公式(7)
其中Tavgq是平均觀測(cè)到的排隊(duì)延遲，Tmax是最大觀測(cè)到的排隊(duì)延遲，TminT是排隊(duì)延遲的最小目標(biāo)值，TmaxT是排隊(duì)延遲的最大目標(biāo)值，并且在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中maxp是O. 5。以與RED相同的方式使用兩個(gè)閾值來確保緩沖器接近容量的早期檢測(cè)，TmaxT被設(shè)置為小于Tmax而Τ.τ被設(shè)置為小于Τ_τ。最大延遲觀測(cè)的排隊(duì)延遲Tmax可以根據(jù)以下通過遞歸地對(duì)Tq (η)觀測(cè)取平均、對(duì)比小值更高的Tq (η)的大值加權(quán)來找到
了眶(π+1) =Wt Tmax(n) + (1-Wt) Tq(n)
如果 Tq(n)泛了龜(n), wT = 0,99
否則 wT = 0.9 ;
其中Wt是加權(quán)因子。類似地，平均排隊(duì)延遲Tavgq可以使用加權(quán)的平均值來估計(jì)。
Tavpq(η+1 ) = Wj Tavgq(O) + (1-Wj) Τ^(π)其中Wt = 0.99
因此，根據(jù)公式5和7，歸一化函數(shù)Λ (PbJ可以書寫為
Λ(ρ) = A(Tq, TmaxxTrnjnT)
如圖4中所示，Λ (P)是凸函數(shù)。如果Tq = Tmin ;則八(.)=O ;然而如果Tq = TmaxT
，則 Λ(,) = °0。當(dāng)檢測(cè)到競(jìng)爭(zhēng)交叉流量時(shí)，則可以根據(jù)以下公式確定目標(biāo)緩沖器設(shè)置點(diǎn)
Νγ = Of/A(Tq, Tmaxf, 丁minT)
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，當(dāng)沒有檢測(cè)到競(jìng)爭(zhēng)交叉流量時(shí)，最大目標(biāo)延遲！1·^和可選地目標(biāo)最小延遲TminT可以被分別設(shè)置為Tmax/和Tmin/，以實(shí)現(xiàn)降低的傳輸延遲和/或分組丟失。Tmax/可以被選擇為預(yù)定值或者TmaxT的部分。類似地，Tmin/可以被選擇為預(yù)定值或者與TminT成比例部分。照此，當(dāng)沒有檢測(cè)到競(jìng)爭(zhēng)交叉流量時(shí)，引發(fā)目標(biāo)最大延遲Tmax/的接近隊(duì)列長(zhǎng)度的標(biāo)記概率Ptd給出如下
PTD - ΓΠ3Χρ (Tavgq — Tm)r,T / / I I maxT ** niin'r I
因此隨后可以根據(jù)以下公式來確定來自流的在緩沖器中排隊(duì)的目標(biāo)數(shù)據(jù)量
Nt = cr/A(Tqs W 丁咖了*)
根據(jù)以上公式3給出發(fā)送數(shù)據(jù)包以實(shí)現(xiàn)緩沖器中的來自流i的分組的排隊(duì)的目標(biāo)數(shù)據(jù)
量斗的速率。
對(duì)于實(shí)時(shí)通信而言，數(shù)據(jù)的速率將根據(jù)在給定的時(shí)間點(diǎn)需要傳送的數(shù)據(jù)量而波動(dòng)。因此，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，根據(jù)以下公式控制速率
R(n+1) = BWE(n) +K(NT 〃 N(n)}公式(8)
其中N (η)是在緩沖器中排隊(duì)的流i的分組的總數(shù)目并且BWE (η)是第一用戶終端和第二用戶終端之間數(shù)據(jù)連接的帶寬的估計(jì)。在本發(fā)明的可替換實(shí)施例中，速率可以根據(jù)公式(3)來控制。為了描述用于控制從第一用戶終端104到第二用戶終端118的數(shù)據(jù)分組的傳輸速率的技術(shù)，現(xiàn)將參考圖5。圖5圖示了在用戶終端104的發(fā)送器56處的功能框的示意性框圖。編碼器58從諸如網(wǎng)絡(luò)攝像頭或麥克風(fēng)(未示出)的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備接收采樣的數(shù)據(jù)流輸入并且將數(shù)據(jù)編碼到編碼的比特流中以用于傳輸?shù)降诙脩艚K端118。從編碼器58輸出的編碼的數(shù)據(jù)流被輸入到分組器60中。分組器60將經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)流放入數(shù)據(jù)分組。數(shù)據(jù)分組隨后被輸入到速率控制器62。速率控制器被布置以控制分組被發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)的速率。將會(huì)明了，速率控制器可以通過可替換地或另外地調(diào)節(jié)用來在編碼器58中編碼數(shù)據(jù)的比特率或通過使用本領(lǐng)域已知的其他方法來調(diào)節(jié)發(fā)送數(shù)據(jù)的速率。估計(jì)器框64接收指示來自用戶終端118的接收器的分組η的單向排隊(duì)延遲Tq的信息。估計(jì)器框使用Tq來估計(jì)最大排隊(duì)延遲Tmax、平均排隊(duì)延遲Tavgq和最小排隊(duì)延遲Tmin。為了確定T,，從第一用戶終端104到第二用戶終端118發(fā)送的每個(gè)分組在傳輸上被打時(shí)間戳，諸如以在分組中提供從第一終端104發(fā)送分組的時(shí)間(Tx)的指示。在第二終端118的接收器處確定在第二終端118處接收分組的時(shí)間(Tr)。然而，分組中提供的指示取決于在第一終端104處的第一時(shí)鐘的值，而記錄的接收時(shí)間取決于第二終端118處的第二時(shí)鐘的值。由于時(shí)鐘偏斜(或“時(shí)鐘偏移”)，兩個(gè)時(shí)鐘的頻率可能不同以使得它們不是同步的，因此第二終端118根據(jù)第二時(shí)鐘沒有從第一終端發(fā)送分組的時(shí)間的精確指示。該時(shí)鐘偏移可以隨著時(shí)間被估計(jì)并消除。用于實(shí)現(xiàn)這個(gè)的合適已知方法在US2008/0232521中陳述，其有關(guān)該操作的內(nèi)容通過引用合并于此。US2008/0232521中陳述的方法也(從和的結(jié)果=Tr-Tx)濾除了分組通過以特定的速度(當(dāng)采用通過纖維光學(xué)傳播時(shí)為光速)行進(jìn)兩個(gè)終端100、200之間的物理距離所經(jīng)歷的傳播延遲。因此，使用接收的記錄時(shí)間(Tr)和(TX)的指示以及在US2008/0232521中陳述的方法，時(shí)鐘失配和傳播延遲可以隨時(shí)間被估計(jì)和濾除以獲得排隊(duì)延遲“Τ,(η) ”的估計(jì)。在可替換實(shí)施例中，可以使用其他方法來獲得“Τ,(η) ”的估計(jì)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)在第二終端118處接收的每個(gè)分組估計(jì)單向排隊(duì)延遲，SP“n”、“n+l”、“n+2”等。在可替換實(shí)施例中，可以僅對(duì)在第二終端118處接收的每2個(gè)或3個(gè)分組估計(jì)這個(gè)延遲。因此，可以對(duì)每X接收的分組執(zhí)行估計(jì)，其中X是整數(shù)。在可替換實(shí)施例中，可以每Y秒執(zhí)行一次估計(jì)，例如其中Y=I。估計(jì)器框64還被布置為估計(jì)從第一用戶終端104到第二用戶終端118的數(shù)據(jù)連接的帶寬BWE。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，估計(jì)器框64被布置為使用從第二終端118接收的Tq的觀測(cè)根據(jù)以下公式來確定可用帶寬的估計(jì)
權(quán)利要求
1.一種控制經(jīng)由信道從發(fā)送器到接收器的分組中發(fā)送的數(shù)據(jù)的傳輸?shù)姆椒ǎ摲椒ò? 從發(fā)送器發(fā)送分組到接收器；以及 確定發(fā)送到接收器的后續(xù)分組的傳輸延遲和/或丟失是否可能被降低超過閾值量； 如果確定發(fā)送到接收器的后續(xù)分組的傳輸延遲和/或丟失可能沒有被降低超過閾值量，則控制傳輸速率來取決于第一目標(biāo)延遲；以及 如果確定發(fā)送到接收器的后續(xù)分組的傳輸延遲和/或丟失可能被降低超過閾值量，則控制傳輸速率來取決于第二目標(biāo)延遲，其中所述第二目標(biāo)延遲相對(duì)于所述第一目標(biāo)延遲為較低。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中確定發(fā)送到接收器的后續(xù)分組的傳輸延遲和/或丟失是否可能被降低超過閾值量的步驟包括確定信道上交叉流量的指示。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中分組對(duì)探測(cè)用來確定交叉流量的指示。
4.如權(quán)利要求I或2所述的方法，其中確定發(fā)送到接收器的后續(xù)分組的傳輸延遲和/或丟失是否可能被降低超過閾值量的步驟包括以下步驟 監(jiān)控第一分組集合和第二分組集合的傳輸延遲，其中第二分組集合在繼第一分組集合之后被發(fā)送； 相對(duì)于第一分組集合，降低在第二分組集合中發(fā)送的數(shù)據(jù)的速率；以及 確定所述第二分組集合的至少一個(gè)分組的傳輸延遲和/或丟失是否小于第一分組集口 o
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中降低第二分組集合中發(fā)送的數(shù)據(jù)的速率的步驟包括取決于比第一分組集合更低的目標(biāo)延遲，控制將被發(fā)送的第二分組集合。
6.如之前任一權(quán)利要求所述的方法，其中控制傳輸速率來取決于第一目標(biāo)延遲的步驟包括控制傳輸速率以維持在網(wǎng)絡(luò)中的緩沖器中排隊(duì)的第一目標(biāo)數(shù)據(jù)量，其中在緩沖器中排隊(duì)的目標(biāo)數(shù)據(jù)量與網(wǎng)絡(luò)中緩沖器的容量成比例。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中控制傳輸速率來取決于第二目標(biāo)延遲的步驟包括維持在網(wǎng)絡(luò)的緩沖器中排隊(duì)的第二目標(biāo)數(shù)據(jù)量，其中在緩沖器中排隊(duì)的第二目標(biāo)數(shù)據(jù)量小于在緩沖器中排隊(duì)的第一目標(biāo)數(shù)據(jù)量。
8.如權(quán)利要求6或7所述的方法，其中在緩沖器中排隊(duì)的目標(biāo)數(shù)據(jù)量與在緩沖器中排隊(duì)的總數(shù)據(jù)量有關(guān)。
9.如權(quán)利要求6或7所述的方法，其中在緩沖器中排隊(duì)的目標(biāo)數(shù)據(jù)量與在從發(fā)送器發(fā)送到接收器的所述分組中提供的數(shù)據(jù)有關(guān)。
10.如權(quán)利要求6至9所述的方法，其中控制傳輸速率以維持在緩沖器中排隊(duì)的第一目標(biāo)數(shù)據(jù)量的步驟包括 確定分組的標(biāo)記概率； 根據(jù)所述標(biāo)記概率，確定在緩沖器中排隊(duì)的第一目標(biāo)數(shù)據(jù)量；以及 控制分組的傳輸時(shí)間以便適配在緩沖器中排隊(duì)的數(shù)據(jù)量以等于第一目標(biāo)數(shù)據(jù)量。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述標(biāo)記概率根據(jù)在路由器處實(shí)現(xiàn)的明確的擁塞通知來確定。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中確定標(biāo)記概率的步驟包括觀測(cè)被發(fā)送到緩沖器的多個(gè)分組的傳輸延遲；以及 基于在發(fā)送分組時(shí)所觀測(cè)的平均延遲和所觀測(cè)的最大延遲，估計(jì)分組的標(biāo)記概率。
13.如權(quán)利要求5至12所述的方法，其中監(jiān)控傳輸延遲的步驟包括 基于傳輸時(shí)鐘為每個(gè)分組確定傳輸時(shí)間； 基于接收時(shí)鐘確定每個(gè)分組的接收時(shí)間； 估計(jì)傳輸時(shí)鐘和接收時(shí)鐘之間的時(shí)鐘誤差，并濾除所述時(shí)鐘誤差。
14.如權(quán)利要求6至13所述的方法，其中取決于估計(jì)的信道帶寬和網(wǎng)絡(luò)緩沖器中的目標(biāo)數(shù)據(jù)量與網(wǎng)絡(luò)緩沖器中的實(shí)際數(shù)據(jù)量之間的差來控制速率。
15.如之前任意權(quán)利要求所述的方法，其中所述傳輸延遲是排隊(duì)延遲。
16.如權(quán)利要求2至15所述的方法，其中交叉流量是競(jìng)爭(zhēng)交叉流量。
17.如之前任意權(quán)利要求所述的方法，其中確定發(fā)送到接收器的后續(xù)分組的傳輸延遲和/或丟失是否可能被降低超過閾值量的步驟包括確定傳輸延遲和/或丟失是否可能被降低多于閾值量。
18.如權(quán)利要求I至16所述的方法，其中確定發(fā)送到接收器的后續(xù)分組的傳輸延遲和/或丟失是否可能被降低超過閾值量的步驟包括確定傳輸延遲和/或丟失是否可能被降低在閾值量之下。
19.如權(quán)利要求17或18所述的方法，其中所述閾值量是等于或大于零的預(yù)定量。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述閾值量與最大排隊(duì)延遲成比例。
21.—種控制經(jīng)由信道從發(fā)送器到接收器的數(shù)據(jù)的傳輸?shù)姆椒?，該方法包? 從發(fā)送器發(fā)送數(shù)據(jù)到接收器；以及 確定發(fā)送到接收器的后續(xù)分組的傳輸延遲和/或丟失是否可能被降低超過閾值量； 如果確定發(fā)送到接收器的后續(xù)分組的傳輸延遲和/或丟失可能沒有被降低超過閾值量，則控制傳輸速率以維持信道中排隊(duì)的從發(fā)送器發(fā)送到接收器的第一目標(biāo)數(shù)據(jù)量；以及 如果確定發(fā)送到接收器的后續(xù)數(shù)據(jù)的傳輸延遲和/或丟失可能被降低超過閾值量，則控制傳輸速率以維持信道中排隊(duì)的從發(fā)送器發(fā)送到接收器的第二目標(biāo)數(shù)據(jù)量，其中所述第二目標(biāo)數(shù)據(jù)量相對(duì)于所述第一目標(biāo)數(shù)據(jù)量為較低。
22.一種用于經(jīng)由信道將分組中提供的數(shù)據(jù)發(fā)送到接收器的發(fā)送器，該發(fā)送器包括 用于確定發(fā)送到接收器的后續(xù)分組的傳輸延遲和/或丟失是否可能被降低超過閾值量的裝置； 以及用于如果確定發(fā)送到接收器的后續(xù)分組的傳輸延遲和/或丟失可能沒有被降低超過閾值量則控制傳輸速率來取決于第一目標(biāo)延遲、如果確定傳輸延遲和/或丟失可能被降低超過閾值量則控制傳輸速率來取決于第二目標(biāo)延遲的裝置，其中所述第二延遲容忍相對(duì)于所述第一延遲容忍為較低。
23.一種被布置為接收經(jīng)由信道從發(fā)送器發(fā)送的分組中提供的數(shù)據(jù)的接收器，該接收器包括 用于確定發(fā)送到接收器的后續(xù)分組的傳輸延遲和/或丟失是否可能被降低超過閾值量的裝置； 以及用于如果確定發(fā)送到接收器的后續(xù)分組的傳輸延遲和/或丟失可能沒有被降低超過閾值量則控制傳輸速率來取決于第一目標(biāo)延遲、如果確定發(fā)送到接收器的后續(xù)分組的傳輸延遲和/或丟失可能被降低超過閾值量則控制傳輸速率來取決于第二目標(biāo)延遲的裝置，其中所述第二延遲容忍相對(duì)于所述第一延遲容忍為較低。
24.如權(quán)利要求23所述的接收器，其中用于控制速率的裝置包括 用于監(jiān)控從發(fā)送器接收的分組的傳輸延遲的裝置； 用于向發(fā)送器提供傳輸延遲、帶寬估計(jì)或請(qǐng)求的傳輸速率中的至少一個(gè)以便控制傳輸速率的裝置。
25.—種包括代碼的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該代碼被布置為使得當(dāng)在處理器上執(zhí)行時(shí)進(jìn)行權(quán)利要求I至21中任一項(xiàng)所述的步驟。
全文摘要
公開了一種控制經(jīng)由信道從發(fā)送器到接收器的分組中發(fā)送的數(shù)據(jù)的傳輸?shù)姆椒āＴ摲椒ò◤陌l(fā)送器發(fā)送分組到接收器；確定發(fā)送到接收器的后續(xù)分組的傳輸延遲和/或丟失是否可能被降低超過閾值量；如果確定發(fā)送到接收器的后續(xù)分組的傳輸延遲和/或丟失可能沒有被降低超過閾值量，則控制傳輸速率來取決于第一目標(biāo)延遲；以及如果確定發(fā)送到接收器的后續(xù)分組的傳輸延遲和/或丟失可能被降低超過閾值量，則控制傳輸速率來取決于第二目標(biāo)延遲，其中所述第二目標(biāo)延遲相對(duì)于所述第一目標(biāo)延遲為較低。
文檔編號(hào)H04L12/56GK102804714SQ201180011313
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月25日
發(fā)明者M.陳, C.羅布羅, S.V.安德森 申請(qǐng)人:斯凱普公司