[发明专利]基于模糊综合评判的异构网络丢包区分方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在异构网络环境下，对数据包丢失的原因进行区 分的方法，尤其涉及一种在无线/有线融合的异构网络环境下，基于模 糊(Fuzzy)综合评判模型，对造成数据包丢失的两种原因(误码丢包、 拥塞丢包)进行有效区分的方法，属于网络服务质量(QoS)技术领域。

背景技术

随着通信技术的不断发展，出现了多种类型通信网络共存的趋势， 如图1所示，无线广域网(如GPRS、UMTS等)、无线局域网(如 IEEE802.11)、卫星通信网、蓝牙网络等多种无线网络系统正逐步代替 传统有线网络成为互联网接入的最后一跳。为了使使用无线网络的用 户能够连接上Internet，需要使无线网络系统与基于有线网络的 Int ernet之间实现融合。这种不同类型通信网络的共存就称为异构网 络(heterogeneous network)。目前，人们普遍相信实现种类繁多的 不同网络的无缝连接，即异构网络的融合是未来网络发展的必然趋势。

在无线/有线融合的异构网络环境中，现有技术把所有的分组丢失 简单归因于网络拥塞的盲目性严重恶化了无线网络中TCP的性能。如 果TCP仍然遵循丢包必然是由拥塞引起的原则，盲目减小发送速率， 就势必降低带宽利用率，导致TCP性能的无谓恶化。因此，在有线/ 无线混合的异构网络环境下，要实现理想的控制策略，就必须能够正 确区分无线误码所造成的丢包和网络拥塞所造成的丢包，从而分别采 取不同的控制策略。

针对上述问题，国内外已经进行了一些研究。总的来说，这方面 的解决方法主要分为两种：

1.分段连接方法，即在传输层将无线、有线环境分开，分别进行 监测的方法。该方法从基站将传输层分成两段，对TCP发送方完全屏 蔽了无线链路的传输错误而导致的丢包，对无线部分可以另外使用其 它的拥塞控制技术如SACK等。

在分段连接方法中，由于在有线网络和无线网络的边界各自进行 数据传输和确认，因此无需更改发送端的TCP实现机制，就可实现无 线网段所需要的额外功能。但是，该方法在实施过程中，在数据没有 实际传送到接收方之前，伪造的确认就被送给发送方，从而破坏了端 对端的TCP连接语义。因此，实施分段连接方法往往需要对传统的协 议做出重大修改，实现难度较大。

2.从端到端的基于数据统计的区分方法，即在接收端或发送端对 数据传输参数进行统计和分析，以推断当前网络的拥塞和出错的状态。

该区分方法可以针对更加广泛的网络模型，对网络当前协议改动 的要求较少，因而越来越受到人们的关注。但是，该区分方法是通过 直接测量网络传输过程中的参数，或者间接估算网络通信量参数，然 后进行统计和分析，并据此推断当前网络丢包的原因。实践中，通过 某种单一参数的数值及其变化趋势难以准确判断当前网络丢包的原 因，究其原因在于这些参数往往同时受到两种丢包原因的影响，体现 在数值及其变化趋势上往往呈现出一定的交叉性和概率评判的模糊 性。因此，如果在网络拥塞的同时无线链路也出错而导致丢包，则难 以根据有关参数的变化来判断丢包的原因。

发明人在国际学术会议ICSNC 2006上发表的两篇论文中(《A ROD  based Fuzzy packet loss differentiating algorithm for TCP in the  hybrid wired/wireless network》和《End-to-End Differentiation  of Congestion and Wireless Losses using a Fuzzy Arithmetic based  on Relative Entropy》)，分析了针对采用单一参数的区分方法，当只 利用ROD(单向传输时延)进行丢包区分，在轻负载的情况下取得较好 的丢包区分效果，但在网络负载较重的情况下，区分准确度明显下降。 只利用平均丢包率进行丢包区分时，当无线误码率较大时，区分准确 度明显下降。

根据上述的研究成果，对于复杂的网络状态，使用简单的、普通 的区分方法往往难以做出明确的判断。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种在异构网络环境下，基 于模糊综合评判模型，对造成数据包丢失的两种原因(误码丢包、拥 塞丢包)进行有效区分的方法。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：