[发明专利]一种用于有线无线网络的拥塞控制方法

摘要

本发明涉及有线无线网络的服务质量优化，公开了一种用于有线无线网络的拥塞控制方法，包括搭建有线/无线网络拓扑结构，设定有线/无线网络特征参数，计算得到网络拥塞控制率，对瓶颈路由器进行拥塞控制等四个步骤。适用于有线/无线网络混合架构网络，针对实时流媒体数据应用场合，维持了队列长度更好的收敛性，数据包传输过程中的延时变化率相对较小，网络服务质量较高。

主权项

1.一种用于有线无线网络的拥塞控制方法，其特征在于：包括如下四个步骤：步骤1：搭建有线/无线网络拓扑结构，其中S_i是数据发送端，R_i为路由器，d_i是数据接收端，R₀是瓶颈路由器，R₀与S_i之间是有线链路，R₁与d_i之间是有线链路，R₀与R₁之间是无线瓶颈链路；步骤2：设定有线/无线网络特征参数，包括传输延时T_p，数据包大小，无线瓶颈链路带宽C，发送和接收节点带宽，路由器缓存大小，期望队列长度q₀，TCP数据源数目N，链路丢包率p_l，仿真持续时间；步骤3：计算得到网络拥塞控制率，将步骤2中的有线/无线网络特征参数代入有线/无线网络拥塞控制模型；其中W(t)是TCP源在t时刻的数据发送窗口大小(包)，τ(t)和T_p分别为是往返时间(秒)和传输延时(秒)，N(t)为在t时刻共享网络带宽的TCP数据源数目，C(t)为瓶颈链路带宽(包/秒)，q(t)为瓶颈路由器缓存队列长度(包)，p(t)，p_ul(t)和p_dl(t)分别是t时刻的标记/丢弃概率和上行、下行链路丢包率，τ_ah(t)是当前时刻和上一次成功接收标记概率的时间间隔(秒)；设整个网络的负载数目、链路容量、链路丢包率和延时为常数，即N(t)＝N，C(t)＝C，q_ul(t)＝q_dl(t)＝q_l，τ(t)＝τ_ah(t)＝τ₀，随着网络规模的越来越大和硬件计算能力的越来越快，假设队列延时远小于传输延时；令和可得系统的平衡点(W₀,q₀,p₀)为：q₀为期望的缓存队列长度，忽略系统时滞的影响，f(t‑τ₀)＝f(t)，在平衡点附近对非线性系统进行小信号线性化处理得：其中δW＝W‑W₀,δp＝p‑p₀,δq＝q‑q₀，对线性系统两端进行拉氏变换可得系统的传递函数：对上式进行双线性Z变换，采样周期T＝τ₀，获得有线/无线网络拥塞控制模型的离散传递函数：其分子为M(Z^‑1)，分母为N(Z^‑1)，求解Diophantine方程N(Z^‑1)E(Z^‑1)+F(Z^‑1)＝1，可得多项式E(Z^‑1)和F(Z^‑1)，进而得到网络拥塞控制率；系统方程为：N(Z^‑1)y(k)＝M(Z^‑1)u(k)+e(k)；其中y(k)是系统的输出，u(k)为系统的控制输入，e(k)为系统误差，用e(k)来表示网络的不确定性；网络拥塞控制率为：其中多项式E(Z^‑1)和F(Z^‑1)满足Diophantine方程：N(Z^‑1)E(Z^‑1)+F(Z^‑1)＝1；步骤4：对瓶颈路由器进行拥塞控制，采用步骤3中的网络拥塞控制率。