一種基于帶寬估計(jì)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于帶寬估計(jì)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法，包括以下步驟：S1：建立網(wǎng)絡(luò)傳輸鏈路；S2：采用Hybla-BE擁塞控制算法進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；S3：地面站I的TCP發(fā)送端根據(jù)到達(dá)的ACK的接收頻率計(jì)算帶寬估計(jì)值；S4：計(jì)算期望帶寬；S5：計(jì)算通信網(wǎng)絡(luò)的剩余帶寬、Hybla算法的擁塞窗口增長(zhǎng)因子ρcurrent、Hybla-BE算法的擁塞窗口增長(zhǎng)因子ρnew；S6：根據(jù)調(diào)整后的窗口增長(zhǎng)因子ρnew調(diào)整擁塞窗口值；S7：調(diào)整擁塞窗口值：地面站I的TCP發(fā)送端通過動(dòng)態(tài)估計(jì)帶寬值預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的帶寬環(huán)境，根據(jù)剩余帶寬對(duì)窗口增長(zhǎng)因子進(jìn)行縮放調(diào)整，實(shí)現(xiàn)擁塞窗口值的增長(zhǎng)可以動(dòng)態(tài)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)帶寬狀況。
【專利說明】一種基于帶寬估計(jì)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于衛(wèi)星通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于帶寬估計(jì)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的不斷發(fā)展，衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)在通信領(lǐng)域中占有極其重要的地位。研究表明，將TCP協(xié)議直接應(yīng)用于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)將出現(xiàn)很多問題，其中最為突出的就是長(zhǎng)時(shí)延特性使得往返時(shí)延明顯增大，進(jìn)一步導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸性能下降。針對(duì)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)時(shí)延特性提出了 Hybla算法，該算法通過修改慢啟動(dòng)和擁塞避免階段窗口的變化規(guī)則，利用規(guī)范化RTT降低了窗口變化與RTT之間的相關(guān)性，可以快速增加擁塞窗口，從而削弱了衛(wèi)星鏈路長(zhǎng)時(shí)延特性的影響，保證了傳輸速率。此外，該算法可以快速恢復(fù)由于鏈路誤碼而降低的擁塞窗口，進(jìn)而緩解了高誤碼造成的傳輸性能下降問題。
[0003]采用Hybla算法同時(shí)也存在一些問題。首先，由于不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)鏈路狀況，在出現(xiàn)擁塞導(dǎo)致時(shí)延增大時(shí)，Hybla算法激進(jìn)的窗口增長(zhǎng)方式反而會(huì)加重?fù)砣潭?。其次，雖然Hybla算法可以達(dá)到較高的網(wǎng)絡(luò)吞吐量，但其過大的窗口尺度會(huì)造成嚴(yán)重的緩存溢出。另夕卜，由于網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較大而引起時(shí)延增大的情況下，這種激進(jìn)的窗口增長(zhǎng)方式，使窗口的增長(zhǎng)不能匹配衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)環(huán)境，反而容易導(dǎo)致?lián)砣陌l(fā)生。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明公開了一種基于帶寬估計(jì)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法，包括以下步驟:
[0005]S1:建立網(wǎng)絡(luò)傳輸鏈路，所述網(wǎng)絡(luò)傳輸鏈路包括連接多個(gè)TCP發(fā)送端的地面站I和連接多個(gè)TCP接收端的地面站II，所述地面站I和地面站II通過高軌衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信；
[0006]S2:開始數(shù)據(jù)通信:地面站I的TCP發(fā)送端與地面站II的TCP接收端的傳輸層協(xié)議采用Hybla-BE擁塞控制算法進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；
[0007]S3:地面站I的TCP發(fā)送端根據(jù)到達(dá)的ACK的接收頻率計(jì)算帶寬估計(jì)值，即上一時(shí)刻通信所占用的帶寬；
[0008]S4:計(jì)算期望帶寬:所述期望帶寬為理論上上一時(shí)刻網(wǎng)絡(luò)的最大帶寬；
[0009]S5:計(jì)算通信網(wǎng)絡(luò)的剩余帶寬、Hybla算法的擁塞窗口增長(zhǎng)因子P current,Hybla-BE算法的擁塞窗口增長(zhǎng)因子Pmw;
[0010]S6:根據(jù)調(diào)整后的窗口增長(zhǎng)因子Pnrat調(diào)整擁塞窗口值:在慢啟動(dòng)階段，每收到一個(gè)ACK擁塞窗口的增量為— 1.在擁塞避免階段，則擁塞窗口的增量為P ^wVffijWi是第i個(gè)ACK到來時(shí)的擁塞窗口值，采用上述方式對(duì)擁塞窗口進(jìn)行更新即:
[0011]

【權(quán)利要求】
1.一種基于帶寬估計(jì)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法，其特征在于:包括以下步驟: s1:建立網(wǎng)絡(luò)傳輸鏈路，所述網(wǎng)絡(luò)傳輸鏈路包括連接多個(gè)TCP發(fā)送端的地面站I和連接多個(gè)TCP接收端的地面站II，所述地面站I和地面站II通過高軌衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信； s2:開始數(shù)據(jù)通信:地面站I的TCP發(fā)送端與地面站II的TCP接收端的傳輸層協(xié)議采用Hybla-BE擁塞控制算法進(jìn)行數(shù)據(jù)通信； s3:地面站I的TCP發(fā)送端根據(jù)到達(dá)的ACK的接收頻率計(jì)算帶寬估計(jì)值，即上一時(shí)刻通信所占用的帶寬； s4:計(jì)算期望帶寬:所述期望帶寬為理論上上一時(shí)刻網(wǎng)絡(luò)的最大帶寬； s5:計(jì)算通信網(wǎng)絡(luò)的剩余帶寬、Hybla算法的擁塞窗口增長(zhǎng)因子P mt、HybIa-BE算法的擁塞窗口增長(zhǎng)因子Pneiw; s6:根據(jù)調(diào)整后的窗口增長(zhǎng)因子Pmw調(diào)整擁塞窗口值:在慢啟動(dòng)階段，每收到一個(gè)ACK擁塞窗口的增量為-1;在擁塞避免階段，則擁塞窗口的增量為PmwVwi, Wi是第i個(gè)ACK到來時(shí)的擁塞窗口值，采用上述方式對(duì)擁塞窗口進(jìn)行更新即:
s7:調(diào)整擁塞窗口值:地面站I的TCP發(fā)送端通過動(dòng)態(tài)估計(jì)帶寬值預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的帶寬環(huán)境，根據(jù)剩余帶寬對(duì)窗口增長(zhǎng)因子進(jìn)行縮放調(diào)整，實(shí)現(xiàn)擁塞窗口值的增長(zhǎng)可以動(dòng)態(tài)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)帶寬狀況。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于帶寬估計(jì)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法，其特征還在于:S3中計(jì)算帶寬估計(jì)值時(shí)采用如下公式:
其中，BEk是tk時(shí)刻的帶寬估計(jì)值，a k是過濾權(quán)值，dk是第k個(gè)ACK所響應(yīng)的數(shù)據(jù)量，tk是第k個(gè)ACK的到達(dá)時(shí)間，Λ tk = tk-tk-1? I/ τ是濾波器的截止頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于帶寬估計(jì)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法，其特征還在于:S4中計(jì)算期望帶寬bw_expect時(shí)采用如下公式計(jì)算:
bw_expect = cwnd/min_rtt 其中:cwnd是當(dāng)前窗口值,min_rtt是目前測(cè)得的最小往返時(shí)延。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于帶寬估計(jì)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法，其特征還在于:S5中所述剩余帶寬br采用如下方式計(jì)算:br = bw—expect-be 其中，be是當(dāng)前測(cè)得的帶寬估計(jì)值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于帶寬估計(jì)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法，其特征還在于:S5中所述Hybla算法的擁塞窗口增長(zhǎng)因子P 采用如下方式計(jì)算:
P current = RTT/RTT。 其中，RTT0參考有線連接的往返時(shí)延，取值為25ms，RTT是當(dāng)前測(cè)得的往返時(shí)延。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于帶寬估計(jì)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法，其特征還在于:S5中Hybla-BE算法的擁塞窗口增長(zhǎng)因子P new采用如下方式:
【文檔編號(hào)】H04L12/807GK104202257SQ201410466512
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】楊力, 王康珍, 魏德賓 申請(qǐng)人:大連大學(xué)