一種基于連續化模型的網絡擁塞控制方法技術

本發明專利技術提供了一種基于連續化模型的網絡擁塞控制方法，該網絡擁塞控制方法包括：預先建立一個連續化擁塞控制模型，在TCP連接中的發送端向接收端發送第t+1個數據包之后，當發送端接收到接收端針對第t+1個數據包所回復的確認包時，發送端計算當前的網絡狀態參數，作為第t+1次M類網絡狀態參數；根據預設的連續化擁塞控制模型確定第t+1次M類網絡狀態參數對應的擁塞窗口值；根據第t+1次M類網絡狀態參數對應的擁塞窗口值，確定第t+1次擁塞窗口大小的確定值；計算第t+1次M類網絡狀態參數對應的獎賞值，并確定第t+1次M類網絡狀態參數對應的評估值，以對該模型進行更新。本發明專利技術的網絡擁塞控制方法能夠從發送端有效地控制網絡擁塞問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及網絡技術，尤其涉及一種基于連續化模型的網絡擁塞控制方法。
技術介紹
網絡擁塞是指由于網絡中的存儲和轉發節點的性能有限、端點對有限以及資源利用不當等原因而導致的網絡傳輸效率下降的情況。網絡擁塞不但降低了網絡用戶實際上網體驗以及增加網絡的不穩定因素，嚴重情況下還會導致網絡通信的中斷。在互聯網飛速發展的今天，接入網絡端點數量迅速增長，網絡擁塞問題發生的頻率也大大增加，已經成為了制約網絡發展、影響網絡性能、浪費網絡資源的主要原因之一。然而，已有的網絡擁塞控制技術對于網絡擁塞的控制效果較差。因此，研究如何有效地解決網絡擁塞問題對于提高網絡的通信性能，完善網絡服務質量都具有非常重要的意義。
技術實現思路
在下文中給出了關于本專利技術的簡要概述，以便提供關于本專利技術的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述并不是關于本專利技術的窮舉性概述。它并不是意圖確定本專利技術的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本專利技術的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。鑒于此，本專利技術提供了一種基于連續化模型的網絡擁塞控制方法，以至少解決已有的網絡擁塞控制技術對于網絡擁塞的控制效果較差的問題。根據本專利技術的一個方面，提供了一種基于連續化模型的網絡擁塞控制方法，所述網絡擁塞控制方法包括：預先建立一個連續化擁塞控制模型；所述連續化擁塞控制模型包括預定范圍內的M類網絡狀態參數與預定范圍內的擁塞窗口值的之間的對應關系，以及預定范圍內的M類網絡狀態參數與預定范圍內的評估值之間的對應關系，M為正整數；在TCP連接中的發送端向接收端發送第t+1個數據包之后，當所述發送端接收到所述接收端針對所述第t+1個數據包所回復的確認包時，所述發送端計算當前的M類網絡狀態參數，作為第t+1次M類網絡狀態參數；t為正整數；根據預設的連續化擁塞控制模型，確定所述第t+1次M類網絡狀態參數對應的擁塞窗口值；根據所述第t+1次M類網絡狀態參數對應的擁塞窗口值，確定第t+1次擁塞窗口大小的確定值；計算所述第t+1次M類網絡狀態參數對應的獎賞值，所述獎賞值用于描述網絡狀態變化情況；根據預設的連續化擁塞控制模型，確定所述第t+1次M類網絡狀態參數對應的評估值；根據所述第t+1次M類網絡狀態參數對應獎賞值和所述評估值，對所述連續化擁塞控制模型中預定范圍內的M類網絡狀態參數與預定范圍內的擁塞窗口值之間的對應關系進行更新；根據所述第t+1次M類網絡狀態參數對應獎賞值和所述評估值，對所述連續化擁塞控制模型中預定范圍內的M類網絡狀態參數與預定范圍內的評估值之間的對應關系進行更新。進一步地，所述網絡狀態參數包括：所述發送端接收到所述接收端針對所述第t+1個和第t個數據包所回復的兩個確認包的接收時間間隔；所述發送端發送所述第t+1個和第t個數據包的發送時間間隔；所述發送端發送所述第t+1個數據包的發送時間與接收到所述接收端針對所述第t+1個數據包所回復的確認包的接收時間之間的時間間隔；以及所述發送端發送所述第t+1個數據包的發送時間與所述接收端收到所述第t+1個數據包的時間之間的時間間隔；使用這四類網絡狀態參數，可以對網絡狀態進行有效區分，使發送端能夠準確判斷自身所處的網絡狀態。進一步地，所述連續化擁塞控制模型中預定范圍內的M類網絡狀態參數與預定范圍內的擁塞窗口值之間的對應關系的表達形式為f:S→a,其中，S表示所述M類網絡狀態參數形成的M維行向量，a表示擁塞窗口值，f是描述S到a的映射關系的函數，S是函數f的輸入，a是函數f的輸出；函數f的形式為f(S)＝SWT,其中，W為M維參數向量；WT表示W的轉置；將第t+1次M類網絡狀態參數形成的M維行向量記為St+1，將St+1在上述對應關系f中對應的擁塞窗口值記為at+1；上述方式可以直接根據網絡狀態得出對應的最優擁塞窗口值，使所述模型對網絡擁塞問題的控制更加直接有效。進一步地，所述連續化擁塞控制模型中預定范圍內的M類網絡狀態參數與預定范圍內的評估值之間的對應關系構建步驟為：預先建立一個字典集Γ，字典集中包括若干個M類網絡狀態參數形成的M維行向量，以及若干個與向量一一對應的系數；字典集初始狀態包含一個M維零向量，該向量對應的系數為0；使用上述字典集Γ構建M類網絡狀態參數到評估值之間的映射關系，其形式為g:S→v。其中，S表示所述M類網絡狀態參數形成的M維行向量，v表示上述M類網絡狀態參數對應的評估值，g是描述S到v的映射關系的函數，S是函數g的輸入，而v是函數g的輸出；函數g的形式為其中，N表示上述字典集Γ中向量的數量，Yi為上述字典集Γ中第i個向量，θi為上述字典集Γ中向量Yi對應的系數；將第t+1次M類網絡狀態參數形成的M維行向量St+1在上述對應關系g中所對應的評估值記為vt+1。進一步地，所述確定第t+1次擁塞窗口大小的確定值的步驟包括：生成一個符合標準正態分布的隨機數Δ，按照如下公式計算擁塞窗口值xt+1：xt+1＝at+1+Δ，其中，at+1為第t+1次M類網絡狀態參數對應的擁塞窗口值，Δ為上述隨機數；將xt+1確認為第t+1次擁塞窗口大小的確定值；上述方式在擁塞窗口大小的確定值的確認過程中加入了隨機成分，一方面可以充分探索不同擁塞窗口值對網絡環境的影響，加快了所述模型的更新速度，另一方面可以使所述模型更加靈活，增強了對網絡環境的適應性。進一步地，所述計算所述第t+1次M類網絡狀態參數大小對應的獎賞值的步驟包括：根據下式計算所述獎賞值：r＝h(meank,meann,iat)，其中，meank為發送端最近接收到的k+1個確認包中每相鄰兩個確認包之間的時間間隔的平均值，meann為發送端最近接收到的n+1個確認包中每相鄰兩個確認包之間的時間間隔的平均值，n大于k，iat為發送端最近接收到的2個確認包之間的時間間隔；h(meank,meann,iat)為以meank、meann和iat為輸入、以獎賞值r為輸出的函數；使用上述方式計算獎賞值r，可以使其平滑地表示網絡環境的變化情況，令所述模型更加穩定，同時考慮了吞吐量與上述時間間隔iat之間的關系，提高了網絡吞吐量。進一步地，所述對預定范圍內的M類網絡狀態參數與預定范圍內的擁塞窗口值之間的對應關系進行更新的步驟包括：根據下式計算t+1次M類網絡狀態參數對應的參數δt+1：δt+1＝rt+1+λvt+1-vt，其中，rt+1為所述第t+1次M類網絡狀態參數對應的獎賞值，vt+1為所述第t+1次M類網絡狀態參數對應的評估值，vt為第t次M類網絡狀態參數對應的評估值，λ為預先定義好的參數，范圍在0到1之間；在參數δt+1小于或等于零的情況下，不對W做任何改變；在參數δt+1大于零的情況下，針對W中的每個分量ω，使用下式來更新該分量：其中，ωt為分量更新前的值，ωt+1為分量更新后的值，xt為第t次擁塞窗口大小的確定值，at為第t次M類網絡狀態參數對應的擁塞窗口值，St為第t次M類網絡狀態參數共同組成的狀態向量，為函數f對ω的偏導數在狀態向量St下的值，γ為預先定義的學習速率、且范圍在[0,1]之間；使用上述方式對所述對應關系進行更新，可以令所述模型保留并更新各網絡狀態下對應的最優擁塞窗口值，從而使所述模型不斷自我完善。進一步地，所述對預定范圍內的M類網絡狀態本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于連續化模型的網絡擁塞控制方法，其特征在于，所述網絡擁塞控制方法包括：預先建立一個連續化擁塞控制模型；所述連續化擁塞控制模型包括預定范圍內的M類網絡狀態參數與預定范圍內的擁塞窗口值的之間的對應關系，以及預定范圍內的M類網絡狀態參數與預定范圍內的評估值之間的對應關系，M為正整數；在TCP連接中的發送端向接收端發送第t+1個數據包之后，當所述發送端接收到所述接收端針對所述第t+1個數據包所回復的確認包時，所述發送端計算當前的M類網絡狀態參數，作為第t+1次M類網絡狀態參數；t為正整數；根據預設的連續化擁塞控制模型，確定所述第t+1次M類網絡狀態參數對應的擁塞窗口值；根據所述第t+1次M類網絡狀態參數對應的擁塞窗口值，確定第t+1次擁塞窗口大小的確定值；計算所述第t+1次M類網絡狀態參數對應的獎賞值，所述獎賞值用于描述網絡狀態變化情況；根據預設的連續化擁塞控制模型，確定所述第t+1次M類網絡狀態參數對應的評估值；根據所述第t+1次M類網絡狀態參數對應獎賞值和所述評估值，對所述連續化擁塞控制模型中預定范圍內的M類網絡狀態參數與預定范圍內的擁塞窗口值之間的對應關系進行更新；根據所述第t+1次M類網絡狀態參數對應獎賞值和所述評估值，對所述連續化擁塞控制模型中預定范圍內的M類網絡狀態參數與預定范圍內的評估值之間的對應關系進行更新。...

【技術特征摘要】
1.一種基于連續化模型的網絡擁塞控制方法，其特征在于，所述網絡擁塞控制方法包括：預先建立一個連續化擁塞控制模型；所述連續化擁塞控制模型包括預定范圍內的M類網絡狀態參數與預定范圍內的擁塞窗口值的之間的對應關系，以及預定范圍內的M類網絡狀態參數與預定范圍內的評估值之間的對應關系，M為正整數；在TCP連接中的發送端向接收端發送第t+1個數據包之后，當所述發送端接收到所述接收端針對所述第t+1個數據包所回復的確認包時，所述發送端計算當前的M類網絡狀態參數，作為第t+1次M類網絡狀態參數；t為正整數；根據預設的連續化擁塞控制模型，確定所述第t+1次M類網絡狀態參數對應的擁塞窗口值；根據所述第t+1次M類網絡狀態參數對應的擁塞窗口值，確定第t+1次擁塞窗口大小的確定值；計算所述第t+1次M類網絡狀態參數對應的獎賞值，所述獎賞值用于描述網絡狀態變化情況；根據預設的連續化擁塞控制模型，確定所述第t+1次M類網絡狀態參數對應的評估值；根據所述第t+1次M類網絡狀態參數對應獎賞值和所述評估值，對所述連續化擁塞控制模型中預定范圍內的M類網絡狀態參數與預定范圍內的擁塞窗口值之間的對應關系進行更新；根據所述第t+1次M類網絡狀態參數對應獎賞值和所述評估值，對所述連續化擁塞控制模型中預定范圍內的M類網絡狀態參數與預定范圍內的評估值之間的對應關系進行更新。2.根據權利要求1所述的網絡擁塞控制方法，其特征在于，所述M類網絡狀態參數包括：所述發送端接收到所述接收端針對所述第t+1個和第t個數據包所回復的兩個確認包的接收時間間隔；所述發送端發送所述第t+1個和第t個數據包的發送時間間隔；所述發送端發送所述第t+1個數據包的發送時間與接收到所述接收端針對所述第t+1個數據包所回復的確認包的接收時間之間的時間間隔；以及所述發送端發送所述第t+1個數據包的發送時間與所述接收端收到所述第t+1個數據包的時間之間的時間間隔。3.根據權利要求1所述的網絡擁塞控制方法，其特征在于，所述連續化擁塞控制模型中預定范圍內的M類網絡狀態參數與預定范圍內的擁塞窗口值之間的對應關系采用如下表達形式：f:S→a其中，S表示所述M類網絡狀態參數形成的M維行向量，a表示擁塞窗口值，f是描述S到a的映射關系的函數，S是函數f的輸入，a是函數f的輸出，函數f的形式如下：f(S)＝SWT其中，W為M維參數向量；WT表示W的轉置；將第t+1次M類網絡狀態參數形成的M維行向量記為St+1，將St+1在上述對應關系f中對應的擁塞窗口值記為at+1。4.根據權利要求1所述的網絡擁塞控制方法，其特征在于，所述連續化擁塞控制模型中預定范圍內的M類網絡狀態參數與預定范圍內的評估值之間的對應關系構建步驟為：預先建立一個字典集Γ，其中包括若干個M類網絡狀態參數形成的M維行向量，以及若干個與向量一一對應的系數；字典集初始狀態包含一個M維零向量，該向量對應的系數為0；使用上述字典集Γ構建M類網絡狀態參數到評估值之間的映射關系，其形式如下：g:S→v其中，S表示所述M類網絡狀態參數形成的M維行向量，v表示上述M類網絡狀態參數對應的評估值，g是描述S到v的映射關系的函數，S是函數g的輸入，v是函數g的輸出，函數g的形式如下：其中，N表示上述字典集Γ中向量的數量，Yi為上述字典集Γ中第i個向量，θi為上述字典集Γ中向量Yi對應...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫廣路，李少博，
申請(專利權)人：孫廣路，
類型：發明
國別省市：黑龍江;23