專利名稱：基于改進tfmcc協(xié)議的通信方法
技術領域：
本發(fā)明屬于多媒體通信與網(wǎng)絡傳輸技術領域，具體涉及一種基于改進TFMCC協(xié)議的通信方法。
背景技術：
近年來，多媒體業(yè)務日益增長，對網(wǎng)絡帶寬的需求也大幅度增加，這大大超過了單播的能力。IP組播技術由此成為解決這一問題的關鍵技術，它能夠有效利用網(wǎng)絡帶寬，節(jié)約網(wǎng)絡資源。但是，IP組播缺乏可靠的擁塞控制機制，在網(wǎng)絡發(fā)生擁塞時，不能有效的控制擁塞，這將導致IP組播不公平地與IP流搶占帶寬，甚至導致網(wǎng)絡負載過重而癱瘓。組播擁塞控制作為組播應用發(fā)展的瓶頸，成為互聯(lián)網(wǎng)研究領域的一個熱點。組播擁塞控制按照發(fā)送速率分為兩大類單速率機制和多速率機制。TFMCC (TCP-Friendly Multicast Congestion Control)禾口 PGMCC(Pragmatic General Multicast Congestion Control)屬于單速率機制，發(fā)送者只用一種速率發(fā)送數(shù)據(jù)；RLM(Random Listening Algorithm)屬于多速率機制， 發(fā)送者使用不同速率發(fā)送數(shù)據(jù)，接收者根據(jù)自身的容量和能力進行選擇接收的速率。TFMCC 作為一種單速率組播擁塞協(xié)議具有易于實施的優(yōu)點。TFMCC協(xié)議以丟失事件率作為擁塞信號進行速率調(diào)整，以此來響應網(wǎng)絡擁塞，但是，在初始階段網(wǎng)絡還沒有發(fā)生丟包，發(fā)送者不能及時的了解網(wǎng)絡擁塞動態(tài)，只能等到丟包發(fā)生后才能夠發(fā)現(xiàn)擁塞，這導致TFMCC具有較高的丟包率，并且對網(wǎng)絡擁塞的響應能力不高。TFMCC協(xié)議缺乏對端到端延遲抖動的有效控制機制，具有較高的抖動性，不適合對穩(wěn)定性和實時性要求極高的多媒體業(yè)務。目前，有關TFMCC協(xié)議的改進很少關注丟包發(fā)生前協(xié)議對網(wǎng)絡擁塞的響應性；有關TFMCC穩(wěn)定性能的很多研究也關注的是如何減小發(fā)送速率的調(diào)整步長，而沒有考慮以延遲抖動作為擁塞信號來調(diào)整發(fā)送速率，以此來減小抖動，提高協(xié)議的穩(wěn)定性。這類研究不能根據(jù)網(wǎng)絡擁塞信號及時響應網(wǎng)絡擁塞狀況。因此現(xiàn)有的組播擁塞控制機制缺乏及時性和響應性，不能及時地利用網(wǎng)絡擁塞信號解決TFMCC協(xié)議存在的問題，因此不適合多媒體業(yè)務的發(fā)展。多媒體業(yè)務對穩(wěn)定性有較高的要求，為了使組播擁塞控制協(xié)議更好的為多媒體業(yè)務服務，對組播擁塞控制協(xié)議性能的優(yōu)化越來越重要。本發(fā)明基于端到端延遲抖動的TFMCC 改進算法，旨在提高TFMCC丟包發(fā)生之前對網(wǎng)絡擁塞的響應能力，以及提高TFMCC協(xié)議的穩(wěn)定性。即利用端到端延遲抖動作為擁塞信號來調(diào)整發(fā)送速率，以達到減少丟包、增加實時性和提高協(xié)議穩(wěn)定性的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對TFMCC協(xié)議缺乏對抖動性的有效控制，以及丟包發(fā)生前不能及時響應網(wǎng)絡擁塞的問題，提供了一種基于改進TFMCC協(xié)議的通信方法，來滿足對穩(wěn)定性有較高要求的多媒體業(yè)務的需求，更好的為多媒體業(yè)務服務，提高協(xié)議性能。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案
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首先，TFMCC協(xié)議是一種單速率組播擁塞控制協(xié)議，接收端利用一個TCP長期穩(wěn)定狀態(tài)吞吐量(起源于單播TFRC協(xié)議)來計算期望吞吐量)(t。p，期望吞吐量Xtep是往返時延 RTT、丟包事件率ρ和包大小S的函數(shù)每個接收端都根據(jù)式(1)計算期望吞吐量Xtep，期望吞吐量Xtep最小的接收端被選為CLR.。接收端使用一個基于隨機計時器的反饋抑制機制向源發(fā)送反饋數(shù)據(jù)包。CLR接收端可以不受任何限制地周期性向源發(fā)送反饋，非CLR接收端只有在它的期望吞吐量低于當前發(fā)送速率時才可以向源發(fā)送反饋。源根據(jù)CLR反饋信息中攜帶的期望吞吐量Xtep來周期性的調(diào)整發(fā)送速率。其次，原始的TFMCC協(xié)議以包丟失作為擁塞信號來判斷網(wǎng)絡擁塞，因此它只能在丟包發(fā)生之后才能獲取網(wǎng)絡的擁塞狀態(tài)，這樣會導致丟包發(fā)生之前，TFMCC不能準確了解網(wǎng)絡的擁塞狀況，這將導致大量不必要的丟包發(fā)生。在改進的TFMCC協(xié)議中，當處于慢啟動階段時，每次源接收到來自CLR的反饋數(shù)據(jù)包，就根據(jù)反饋數(shù)據(jù)包中包含的有效時間戳信息來計算源與CLR之間的端到端單向延遲抖動，并利用延遲抖動計算擁塞判斷因子a來判斷擁塞(這樣在丟包發(fā)生之前，TFMCC協(xié)議就可以獲取有效的網(wǎng)絡擁塞信息，及時判斷網(wǎng)絡的擁塞狀況，而沒有必要等到丟包發(fā)生之后再判斷擁塞，提高了網(wǎng)絡的響應性)，當處于擁塞避免階段時，源計算擁塞判斷因子a，然后利用擁塞判斷因子計算一個修正因子m來調(diào)整期望吞吐量，從而減少抖動，提高網(wǎng)絡的穩(wěn)定性。第三，端到端單向延遲是指數(shù)據(jù)從發(fā)送端到達接收端所用的時間，端到端單向延遲抖動指的是兩個連續(xù)數(shù)據(jù)包之間端到端單向延遲的差值。根據(jù)TFMCC協(xié)議中定義的反饋包中攜帶的時間戳信息，源每次接收到CLR反饋回來的數(shù)據(jù)包，都有足夠的有效信息來計算源到CLR之間的端到端單向延遲和延遲抖動。源根據(jù)計算出來端到端延遲和延遲抖動改進TFMCC協(xié)議。下面的部分我們對TFMCC協(xié)議的端到端延遲和延遲抖動做了一些相關的定義。源每次接收到來自CLR的反饋數(shù)據(jù)包，都會計算源與CLR之間的當前即時端到端單向延遲d_sam(i) = t_fdb(i)-t_s(i)-t_int(i) (2)其中，d_sam⑴代表對于第i個數(shù)據(jù)包，源與CLR之間的當前端到端單向延遲；t_ fdb(i)代表對于第i個數(shù)據(jù)包，CLR的反饋時間；f_s(i)代表對于第i個數(shù)據(jù)包，源的發(fā)送時間；t_int(i)代表對于第i個數(shù)據(jù)包，CLR從接收到第i個數(shù)據(jù)包到發(fā)送反饋的反饋延遲。d_sam⑴的滑動平均值d_aVe⑴計算如下如果，源之前沒有接收過CLR的反饋d_aVe(i) = d_sam(i) (3)如果，源之前接收過CLR 的反饋d_ave(i) = (l_q) · d_sam(i)+q · d_ave (i_l) (4)其中，d_aVe(i)代表當前d_sam(i)的滑動平均值，d_aVe (i_l)代表第(i_l)個數(shù)據(jù)包所對應的滑動平均值，q是滑動平均算法的加權因子，通過研究分析，當q = 0. 7時協(xié)議能夠取得較好的性能。d_ave(i)-d_ave(i-i)指的是對于第i個數(shù)據(jù)包的端到端單向延遲抖動。源根據(jù)已經(jīng)計算出來的d_aVe(i)和d_aVe(i-l)值來計算一個擁塞判斷因子a。 在丟包發(fā)生之前，源利用a作為擁塞判斷因子來判斷擁塞
權利要求
1.一種基于改進TFMCC協(xié)議的通信方法，其特征是，該方法的實現(xiàn)步驟如下Stepl 首先組播擁塞網(wǎng)絡處于慢啟動階段，在該階段每次發(fā)送端接收到來自接收端 CLR的反饋數(shù)據(jù)包后，就會根據(jù)反饋數(shù)據(jù)包中包含的時間戳信息計算發(fā)送端與CLR之間的當前端到端單向延遲，計算如下d_sam⑴=t_fdb(i)-t_s(i)-t_int(i)；發(fā)送端根據(jù)計算出來的當前端到端單向延遲，來計算當前平均端到端延遲d_ Step3 根據(jù)計算出來的平均端到端延遲d_aVe(i)來計算擁塞判斷因子a，擁塞判斷因 子計算公式如下
2.如權利要求1所述的基于改進TFMCC協(xié)議的通信方法，其特征是，所述當前平均端到端延遲d_ave(i)的計算公式如下d_ave (i) = d_sam(i)，源之前沒有接收到過 CLR 的反饋；d_aVe(i) = (1-q) · d_ sam(i)+q · d_ave (i_l)，源之前接收到過CLR的反饋。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于改進TFMCC協(xié)議的通信方法，該方法的實現(xiàn)步驟如下每次源接收到來自CLR的反饋數(shù)據(jù)包，就根據(jù)反饋數(shù)據(jù)包中包含的有效時間戳信息來計算源與CLR之間的端到端單向延遲抖動，并利用延遲抖動計算擁塞判斷因子α來判斷擁塞，然后利用擁塞判斷因子計算一個修正因子m來調(diào)整期望吞吐量，進而調(diào)整發(fā)送速率。本方法通過計算源與CLR之間的端到端延遲抖動，并以此作為擁塞信號來調(diào)整發(fā)送速率，來有效控制TFMCC協(xié)議的端到端延遲抖動，從而有效減少協(xié)議的抖動，提高協(xié)議穩(wěn)定性，并有效降低平均端到端延遲、平均端到端延遲抖動和平均丟包率等，提高了TFMCC協(xié)議的整體性能，使協(xié)議更好的為組播協(xié)議服務，更適合于多媒體業(yè)務的傳輸。
文檔編號H04L12/56GK102209077SQ20111015368
公開日2011年10月5日 申請日期2011年6月9日 優(yōu)先權日2011年6月9日
發(fā)明者岳淑敏, 曹葉文 申請人:山東大學