一种基于低优先级的自适应可靠传输方法技术

本发明专利技术公开了一种基于低优先级的自适应可靠传输方法，包括以下步骤：通过单向时延进行网络状态的探测；根据网络参数结合数据包丢失情况判断网络状态：当数据包发生丢失同时有额外排队延时发生时，网络状态判断为拥塞；当数据包丢失但是没有额外的排队延时时，网络判断为未被完全利用；根据判断的网络状态和通过单向延时探测的网络状态判断丢包原因：如果丢包事件发生同时探测到网络拥塞，则判定丢包是因为拥塞；否则，判断丢包由随机误码造成；根据丢包原因和网络状态通过不同的低优先级策略对当前网络窗口进行调整；本发明专利技术具有基于时延策略和基于丢包策略的协同性质，能在网络拥塞状态和空闲状态切换，可以利用额外的可用带宽。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可靠传输协议
，具体涉及一种基于低优先级特性的自适应可 靠传输方法。
技术介绍
随着无线网络无处不在的日常访问活动的不断增长，"为所有人提供免费上网"这 一概念被提出，该想法在解决各种全球性网络问题中发挥显著作用，但实际实现尚未解决。 为实现这一想法，最低成本标准网络（LowestCostDenominatorNetworking，LCD-Net)这 一新模式被提出，该模式从尽可能使用现有的基础设施、组网技术和经济制约等方面方案 提出对现有问题的解决方案；从组网技术的角度看，它提出了利用多个现有资源将互联网 技术集成开发，从而提供免费因特网，为成功实现这一机制并保证其可持续发展，确保用户 和网络运营商可以自由并被激励地其他任何人共享资源成为重要前提。 为达到全球共享，新的互联网接入方案被提出，其中一类接入方法是通过实行低 优先级的尽力而为（Less-than-BestEffort,LBE)质量（QoS)服务，相较于给传统用户提 供的标准因特网尽力而为（BestEffort，BE)服务，该方法为可用资源提供低访问优先级； LBE被认为不仅能保护更高优先级避免拥塞（由于低优先级流是不太重要或有潜在危害的 流，同时也可作为一种在非高峰时段切换为充分利用网络资源的方法；本专利技术所提出的工 作旨在提供一种LBE服务。TCP承载了互联网中多达95%的流量，因此，在网络传输层与LBE服务有关的拥塞 控制（CongestionControl，CC)机制显得尤为重要。为了克服部署问题和提供一定的QoS 保障，各类不同网络提出了不同的基于低优先级数据流服务的TCP分化拥塞控制算法，它 们共同的思想是提供一个单级、低优先级的数据传输服务；从80年代末Jain提出的思想开 始，基于时延的CC机制已经存在已久，如在90年代末的TCPVegas、2000年初的TCPNICE 和TCPLP以及2012年的LEDBAT;TCPVegas是最先被发现当两个协议共存于一个瓶颈链 路时，比标准TCP中具有更小的发送速率的协议之一；然而，它的设计目标是实现提高TCP 对带宽利用；被设计为非侵入式的基于时延的传输协议包括TCPNICE和TCPLP，TCPNICE 遵循与TCPVegas相同的基本方法，但在某些方面进行了一些改进，尽管Vegas具有早期 检测拥塞的能力，有适度的线性减拥塞响应，但Vegas会影响标准TCP;TCPNICE通过减半 拥塞窗口（像标准的TCP-样每个RTT最多一次）来克服这一问题；TCPLP使用单向延迟 (One-wayDelay，0WD)代替双向时延（RoundTripTime,RTT)作为早期拥塞信号，并采用 恒定平滑参数，TCPLP特点是计算测量的单向延迟的指数加权移动平均值（Exponentially WeightedMovingAverage，EWMA);TCPWestwoodLP(TCPW-LP)是TCPWestwood的LBE版 本，和Vegas-样，Westwood追踪记录在一个连接生存周期中最小的RTT值，Westwood发送 方基于传回的TCP确认包估计所建连接带宽估计值（BandwidthEstimate，BWE)。 大多数现有的低优先级拥塞控制研究集中于文件共享网络或者测试现有LBECC 机制在高带宽时延积网络中的性能；结果表明，现有的LBECC在长时延链路上传输LBE 流量是较合适的；然而，为了不影响高优先级数据流的传输，队列目标值target必须取 值很小，因此会低传输性能；同时，大多数LBECC的加性增乘性减（additiveincrement multiplicativedecrement，AIMD)算法过于保守不适用于高速网络，即不能在网络使用 的非高峰时段实现最大化的带宽利用率；其次，每次丢包事件后的恢复机制过于激烈，因为 LBE服务同样需要有一定的QoS保障；研究发现目前没有针对专用于基于高带宽时延积特 性网络使用的LBECC算法研究，而目前的互联网由大量高带宽时延积网络组成；同时，对 没有干扰性的流量的研究需求迫切。
技术实现思路
本专利技术提供一种可以利用额外可用带宽，并对共存的TCP流或其他更高优先级流 的排队时延不产生较大影响的一种基于低优先级特性的自适应可靠性传输方法。 本专利技术采用的技术方案是：，包括以下 步骤： 通过单向时延进行网络状态的探测； 根据网络参数结合数据包丢失情况判断网络状态：当数据包发生丢失同时有额外 排队延时况发生时，网络状态判断为拥塞；当数据包丢失但是没有额外的排队延时况时， 网络判断为未被完全利用； 根据判断的网络状态和通过单向延时探测的网络状态判断丢包原因：如果丢包事 件发生同时探测到网络拥塞，则判定丢包是因为拥塞；否则，判断丢包由随机误码造成； 根据丢包原因和网络状态通过不同的低优先级策略对当前网络窗口进行调整。进一步的，所述网络状态的探测通过探测当前网络参数：目标队列r、排队时延 G和额外排队时延烤来确定。 进一步的，所述网络简化为源端、目的端和一个瓶颈链路，假设每个连接在有相同 传播时延Dba;^的同质网络中，连接是同步的； 所述排队时延(?丨估计如下：式中：为最小单向时延，表示由i源端发送的数据包包括队列时延的单 向时延；当源发送端检测增长的巧w，判断有排队现象； 所述额外排队时延iV丨算法如下： 式中：凊为发送端的实际发送速率，< 为发送端的期望发送速率，为考和<之 间的差值，螃为当前网络窗口。 进一步的，所述当前网络窗口调整方法如下： 网络没有发生拥塞，没有丢包情况时，窗口更新方式如下： 式中：μ是比例因子，τ是从最后一个窗口减半后经过时间，ω_是上次窗口减 半在窗口大小，β为额外排队时延的目标值δ是上次丢包发生窗口减半 的窗口乘性减因子； 排队时延??:'低于目标时延，同时具有额外排队时延时，网络窗口更新方法如下： 网络发送端排队时延舊大于目标时延时，网络窗口更新方法如下： 丢包发生时，慢启动阈值S和当前网络窗口 4大小的计算方法如下： 其中：丢包发生时，当仏丢包是由于随机误码，δ=δ_，当 .辦>#\丢包是由于网络拥塞，δ= 3min。 进一步的，所述网络状态探测机制给每个数据包产生一个多位的排队时延采样和 一个一位的丢包机制；目的端接收到一个否定确认字符时，则判断该数据包丢失。 进一步的，所述否定确认字符为三个重复确认字符或超时触发。 本专利技术的有益效果是： (1)本专利技术增加更精确的网络估计机制，将单向时延信号、队列目标和额外的排队 时延网络参数共同作为拥塞指标调整窗口大小，满足低速网络和高带宽时延积网络下的设 计要求； (2)本专利技术具有基于时延策略和基于丢包策略的协同性质，能在网络拥塞状态和 空闲状态切换，可以利用额外的可用带宽，对共存的TCP流或是其它更其他更高优先级流 的排队时延并不产生较大影响，很快地为共存于同一瓶颈链路采用标准TCP拥塞控制的数 据流让出所占带宽。【附图说明】 图1为流量近似模型图。[当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于低优先级的自适应可靠传输方法，其特征在于，包括以下步骤：通过单向时延进行网络状态的探测；根据网络参数结合数据包丢失情况判断网络状态：当数据包发生丢失同时有额外排队延时发生时，网络状态判断为拥塞；当数据包丢失但是没有额外的排队延时时，网络判断为未被完全利用；根据判断的网络状态和通过单向延时探测的网络状态判断丢包原因：如果丢包事件发生同时探测到网络拥塞，则判定丢包是因为拥塞；否则，判断丢包由随机误码造成；根据丢包原因和网络状态通过不同的低优先级策略对当前网络窗口进行调整。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊峰，李晓慧，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51