網絡丟包處理方法及裝置的製作方法
2023-07-14 20:26:11
專利名稱：網絡丟包處理方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，尤其涉及一種網絡丟包處理方法及裝置。
背景技術：
最初的TCP (Transmission Control Protocol，傳輸控制協議)數據傳輸機制是針對有線網絡設計的，網絡包括TCP發送端(以下簡稱發送端)和TCP接收端(以下簡稱接收端)，發送端對發出去的每一個數據包都要收到接收端的確認，確認信號為 ACK(ACKnowledgement)信號，如果在規定時間內沒有收到ACK時，就會重傳該數據包；接收端對接收到的每一個數據包都要往發送端發送確認，如果收到失序到達的數據段，會在緩衝區中保存下來，並對中間缺失的數據包發送請求(以重複ACK的方式)，用以接收缺失的數據包，接收端會在某一時刻將緩衝區內有序的數據段遞交到應用層。發送端的數據發送速率取決於兩個因素，包括接收端的緩衝區大小和通信網絡能提供的帶寬。在有線網絡的TCP數據傳輸過程中，假定所有的丟包事件都是由網絡擁塞所引起，發送端一旦檢測到丟包事件，就會減慢數據包的發送速率，以減少網絡的負載，避免擁塞。但是在無線網絡環境中，該操作是不可行的，因為無線網絡傳輸鏈路會發生非網絡擁塞引起的隨機丟包，即由於無線鏈路不穩定，數據包傳輸過程中發生突發差錯，以至TCP 接收端無法識別，無法對該數據包進行確認，該數據包就「丟失」 了，突發差錯具有「隨機性」，通常稱為隨機丟包。如果發送端因為檢測到隨機丟包事件，而盲目地減慢數據發送速率，就會導致TCP傳輸性能的下降。目前，發送端使用滑動窗口機制進行速率控制。對應於上述兩個因素，發送端管理兩個窗口 接收窗口(rcv_wnd)和擁塞窗口(cwnd，Congestion Window)，rcv_wnd表徵接收端的數據接收能力，cwnd表徵所在網絡的數據傳輸能力。現有的技術TCP Veno中為了區分網絡中的丟包事件是由網絡擁塞引起的，還是由隨機丟包引起的，在發送端引入了一個網絡帶寬利用程度標識N和一個常量參照beta，N的取值為RITmin* (cwnd/RITmin-cwnd/ RTT)，其中，RTTmin(Minimum Round Trip Time)，RTTmin表示由發送端檢測到的最小往返時延，其取值為大於O的整數；RTT(Roimd Trip Time)表示往返時延。當發送端檢測到由3個重複ACK標識的丟包事件時，比較N與beta大小，當N小於beta值時，表示當前網絡帶寬處於未被充分利用狀態，發送端認為該次丟包事件是由隨機丟包引起的，將 ssthresh(Slow Start Thresh，慢啟動閾值)退避為cwnd* 0/5)；而當N大於或等於beta 值時，表示當前可用網絡帶寬已經被充分利用，發送端認為該次丟包事件是由網絡擁塞造成的，把ssthresh退避為cwnd/2 ；其中，在TCP擁塞控制中，通過比較擁塞窗口值cwnd和慢啟動閾值ssthresh的大小，如果cwnd小於ssthresh則處於慢啟動狀態，TCP發送端每接收到一個ACK，cwnd值增加1 ；如果cwnd大於或等於ssthresh，則處於擁塞避免狀態，TCP 發送端每接收到一個ACK，cwnd值增加Ι/cwnd，亦即TCP每收到cwnd個ACK，值才增加1。在實現上述網絡丟包處理的過程中，發明人發現現有技術中至少存在如下問題 雖然現有技術對網絡中的隨機丟包進行了一定的過濾，但是網絡帶寬充分利用與未充分利用的臨界值beta卻是一個人工設定的參數，不能準確地判定丟包事件是否為隨機丟包引起的，並且識別出隨機丟包事件後仍然對擁塞窗口進行了退避處理，使得發送端以一個較低的速率傳輸數據，因此在高丟包率網絡環境中，不能保證數據傳輸的性能。
發明內容
本發明的實施例提供一種網絡丟包處理方法及裝置，使得在高丟包率網絡環境中，數據傳輸性能有了極大的提高。為達到上述目的，本發明的實施例採用如下技術方案一方面，本發明實施例提供一種網絡丟包處理方法，包括當檢測到丟包事件時，比較網絡的當前擁塞窗口值和緩衝閾值的大小；所述緩衝閾值用於表示整個網絡的數據承載能力，其由所述網絡中鏈路的數據承載能力和所述網絡中節點緩衝區的數據承載能力相加得到；若所述當前擁塞窗口值小於所述緩衝閾值，則確定所述當前丟包事件不是擁塞丟包引起的，不對所述當前擁塞窗口進行退避處理；若所述當前擁塞窗口值大於或等於所述緩衝閾值，則確定所述當前丟包事件是擁塞丟包引起的，對所述當前擁塞窗口進行退避處理。另一方面，本發明的實施例提供一種網絡丟包處理裝置，包括比較單元，用於當檢測到丟包事件時，比較網絡的當前擁塞窗口值和緩衝閾值的大小；所述緩衝閾值用於表示整個網絡的數據承載能力，其由所述網絡中鏈路的數據承載能力和所述網絡中節點緩衝區的數據承載能力相加得到；第一處理單元，用於在所述比較單元確定所述當前擁塞窗口值小於所述緩衝閾值時，確定所述當前丟包事件不是擁塞丟包引起的，不對所述當前擁塞窗口進行退避處理；第二處理單元，用於在所述比較單元確定所述當前擁塞窗口值大於或等於所述緩衝閾值時，確定所述當前丟包事件是擁塞丟包引起的，對所述當前擁塞窗口進行退避處理。與現有技術相比，本發明技術方案中的緩衝閾值是由兩部分組成，一部分表示網絡中鏈路的數據承載能力，另一部分表示網絡中節點緩衝區的數據承載能力，從而能夠準確的確定整個網絡的數據承載能力。擁塞丟包往往是因為數據發送端發送的數據，大於了整個網絡的數據承載能力，使數據丟失導致；而擁塞窗口值決定了發送端數據傳輸能力，當所述當前擁塞窗口值小於所述緩衝閾值，則判定丟包事件不是擁塞丟包引起的時，不對所述當前擁塞窗口進行退避處理，使擁塞窗口值維持在一個比較大的值，從而使網絡可以獲得更好的數據傳輸性能。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明實施例1中網絡丟包處理方法流程圖；圖2為本發明實施例2中一種網絡丟包處理的組成框圖3為本發明實施例2中另一種網絡丟包處理的組成框圖；圖4為本發明實施例2中另一種網絡丟包處理的組成框圖；圖5為本發明實施例2中另一種網絡丟包處理的組成框圖；圖6為本發明實施例2中另一種網絡丟包處理的組成框圖；圖7為本發明實施例中WIFI接入的網絡環境下的效果圖；圖8為本發明實施例中在3G無線實網中的效果圖。
具體實施例方式由於擁塞窗口值反映了發送端數據傳輸能力，在一定範圍內，其值越大，發送端的數據傳輸性能越強。但是擁塞窗口值也不能太大，如果太大，則會導致網絡的擁塞。因此， 需要合理地設置擁塞窗口值，從而在不影響網絡擁塞的情況下最大限度地提高數據傳輸性能。本發明實施例基於上述理論，讓擁塞窗口值儘量處於一個合適的範圍，因此在這個範圍內，擁塞窗口值不需要進行退避處理，從而最大限度地提升數據傳輸性能。在網絡中，擁塞丟包由整個網絡的數據承載能力小於數據發送端發送的數據量引起，當整個網絡的數據承載能力小於數據發送端發送的數據量時，會使數據因不能暢通的傳輸，也不能被緩衝而丟失；因此只要數據發送端發送的數據量不超過該整個網絡的數據承載能力就不會導致數據因擁塞而丟失；基於上述原理，本發明實施例中將所述緩衝閾值表示整個網絡的數據承載能力，其由兩部分相加得到，一部分為所述網絡中鏈路的數據承載能力，另一部分為所述網絡中節點緩衝區的數據承載能力；這樣，可以使得擁塞窗口儘量都在一個合適的範圍內(小於緩衝閾值)，在這個範圍內，都可以認為沒有造成擁塞丟包， 因此，不需要進行擁塞窗口值退避處理，使數據發送端繼續以原來較高的速率傳輸數據，以提高數據傳輸的性能；只有超過這個合適的範圍(超過緩衝閾值)，才認為數據發生了擁塞而導致丟失，從而進行退避處理，以降低數據發送端的傳輸數據的速率，保證數據的準確傳輸。下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。實施例1本發明實施例提供一種網絡丟包處理方法，如圖1所示，該方法包括101、當檢測到丟包事件時，比較網絡的當前擁塞窗口值和緩衝閾值的大小；若所述當前擁塞窗口值小於所述緩衝閾值，則確定所述當前丟包事件不是擁塞丟包引起的，執行步驟102 ；若所述當前擁塞窗口值大於或等於所述緩衝閾值，則確定所述當前丟包事件是擁塞丟包引起的，執行步驟103。其中，用於所述緩衝閾值表示整個網絡的數據承載能力，其由所述網絡中鏈路的數據承載能力和所述網絡中節點緩衝區的數據承載能力相加得到。所述網絡中鏈路的數據承載能力，表示所述網絡中鏈路傳輸數據的能力，例如，其可以用一定時間範圍內傳輸數據包的數量確定，但本發明實施例對此不進行限制，還可以使用本領域中可以表示的方式表示；所述網絡中節點緩衝區的數據承載能力，表示所述網絡中節點緩衝區可容納數據的能
7力，例如，其可以用可容納數據包的數量確定，但本發明實施例對此不進行限制，還可以使用本領域中可以表示的方式表示。具體的，該緩衝閾值可以通過如下公式1獲取，該公式1為
權利要求
1.一種網絡丟包處理方法，其特徵在於，包括當檢測到丟包事件時，比較網絡的當前擁塞窗口值和緩衝閾值的大小；所述緩衝閾值用於表示整個網絡的數據承載能力，其由所述網絡中鏈路的數據承載能力和所述網絡中節點緩衝區的數據承載能力相加得到；若所述當前擁塞窗口值小於所述緩衝閾值，則確定所述當前丟包事件不是擁塞丟包引起的，不對所述當前擁塞窗口進行退避處理；若所述當前擁塞窗口值大於或等於所述緩衝閾值，則確定所述當前丟包事件是擁塞丟包引起的，對所述當前擁塞窗口進行退避處理。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述緩衝閾值通過如下公式獲取，該公式為,BWE*RTTmin BWE*ALPHA ^ ^m cwnd=--1--,其中,-MSSMSSm-cwnd表示緩衝閾值，其取值範圍為大於0的整數； RWT^ *R TTm i η…——表示所述網絡中鏈路的數據承載能力，BWE表示網絡傳輸的發送端到接 MSS收端鏈路的傳輸帶寬，其取值為大於0的整數，RTTmin表示發送端檢測到的最小往返時延，其取值為大於0的整數，MSS表示網絡傳輸使用的最大報文長度，其取值為大於0的整數； RWT^* AT PW Δ—^表示網絡中節點緩衝區的數據承載能力，BWE表示網絡傳輸的發送端到 MSS接收端鏈路的傳輸帶寬，其取值為大於0的整數，ALPHA表示網絡中節點緩衝區的數據承載能力的自適應參數，其取值與發送端檢測到的最小往返時延和網絡的丟包率成正向變化； MSS表示網絡傳輸使用的最大報文長度，其取值為大於0的整數。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述ALPHA通過以下的公式獲取，該公式為λ ……k* RTTmin _^丄ALPHA=-,其中，LDk為一個大於1的比例因子；RTTmin為由發送端檢測到的最小往返時延，其取值為大於 0的整數；LD為丟包間距，其與丟包率成反比，通過平均每接收到多少個包就檢測到一次丟包事件中的多少個確定。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括當收到一個網絡傳輸中用於確認的信號ACK後，當所述當前擁塞窗口值小於慢啟動閾值ssthresh時，發送端每接收到一個ACK，將所述當前擁塞窗口值加1 ；當所述當前擁塞窗口值大於或等於所述慢啟動閾值，並且小於所述緩衝閾值時，發送端每接收到一個ACK，將所述當前擁塞窗口值加maX(l，(m_cwnd-cwnd)/2)，其中，max(l, (m_cwnd-cwnd) /2)表示1和(m_cwnd_cwnd)/2中較大的一個數,所述m_cwnd為緩衝閾值， 所述cwnd當前擁塞窗口值；當所述當前擁塞窗口值大於或等於所述緩衝閾值時，發送端每接收到一個ACK，將所述當前擁塞窗口值加min (1/2，BETA/cwnd)，其中，min (1/2,BETA/cwnd)表示 1/2 和BETA/cwnd 中較小的一個數，其中，所述BETA為一個大於1的自適應參數，其取值與發送端檢測到的最小往返時延和網絡的丟包率成正向變化關係。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述BETA通過以下的公式獲取，該公式為
6.根據權利要求3或5所述的方法，其特徵在於，還包括統計預定時間周期內接收到的確認信號ACK的數量和丟包事件次數； 將所述預定時間周期內接收到的ACK的數量除以所述丟包事件次數，得到所述預定時間周期內的丟包間距；根據所述預定時間周期內的丟包間距，計算所述ALPHA的值和BETA的值。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，在得到所述預定時間周期內的丟包間距之後，該方法還包括通過{1/2,1/ 的平滑濾波器對得到所述預定時間周期內的丟包間距進行平滑處理， 得到平滑處理後的所述預定時間周期內的丟包間距；{1/2，1/2}表示通過該濾波器的值一半採用舊值，一半採用新值；所述根據所述預定時間周期內的丟包間距，計算所述ALPHA的值和BETA的值為根據所述平滑處理後的所述預定時間周期內的丟包間距，計算所述ALPHA的值和BETA的值。
8 .一種網絡丟包處理裝置，其特徵在於，包括比較單元，用於當檢測到丟包事件時，比較網絡的當前擁塞窗口值和緩衝閾值的大小； 所述緩衝閾值用於表示整個網絡的數據承載能力，其由所述網絡中鏈路的數據承載能力和所述網絡中節點緩衝區的數據承載能力相加得到；第一處理單元，用於在所述比較單元確定所述當前擁塞窗口值小於所述緩衝閾值時， 確定所述當前丟包事件不是擁塞丟包引起的，不對所述當前擁塞窗口進行退避處理；第二處理單元，用於在所述比較單元確定所述當前擁塞窗口值大於或等於所述緩衝閾值時，確定所述當前丟包事件是擁塞丟包引起的，對所述當前擁塞窗口進行退避處理。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，還包括；第一計算單元，用於通過如下公式極端獲取所述緩衝閾值，該公式為
10.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，還包括第三處理單元，用於在收到一個網絡傳輸中用於確認的信號ACK後，當所述當前擁塞窗口值小於慢啟動閾值ssthresh時，發送端每接收到一個ACK，將所述當前擁塞窗口值加 1 ；或者所述第三處理單元還用於，當所述當前擁塞窗口值大於或等於所述慢啟動閾值，並且小於所述緩衝閾值時，發送端每接收到一個ACK，將所述當前擁塞窗口值加maX(l，(m_ cwnd-cwnd)/2),其中，max(l, (m_cwnd-cwnd) /2)表示 1 禾口(m_cwnd_cwnd)/2 中較大的一個數，所述111_(^11(1為緩衝閾值，所述cwnd當前擁塞窗口值；或者所述第三處理單元還用於，當所述當前擁塞窗口值大於或等於所述緩衝閾值時，發送端每接收到一個ACK，將所述當前擁塞窗口值加min(l/2，BETA/cwnd)，其中，min(l/2, BETA/cwnd)表示1/2和BETA/cwnd中較小的一個數，其中，所述BETA為一個大於1的自適應參數，其取值與發送端檢測到的最小往返時延和網絡的丟包率成正向變化關係。
11.根據權利要求9或10所述的裝置，其特徵在於，還包括統計單元，用於統計預定時間周期內接收到的確認信號ACK的數量和丟包事件次數；第二計算單元，用於將所述統計單元得到在所述預定時間周期內接收到的ACK的數量除以所述丟包事件次數，得到所述預定時間周期內的丟包間距；第三計算單元，用於根據所述第二計算單元得到在所述預定時間周期內的丟包間距， 計算所述ALPHA的值和BETA的值。
12.根據權利要求11所述的裝置，其特徵在於，還包括平滑處理單元，用於在所述第二計算單元得到所述預定時間周期內的丟包間距之後， 通過{1/2,1/ 的平滑濾波器對得到所述預定時間周期內的丟包間距進行平滑處理，得到平滑處理後的所述預定時間周期內的丟包間距；{1/2，1/2}表示通過該濾波器的值一半採用舊值，一半採用新值；所述第三計算單元還用於，根據所述平滑處理後的所述預定時間周期內的丟包間距， 計算所述ALPHA的值和BETA的值。
全文摘要
本發明實施例公開了一種網絡丟包處理方法及裝置，涉及通信領域。本發明的方法包括當檢測到丟包事件時，比較網絡的當前擁塞窗口值和緩衝閾值的大小；該緩衝閾值用於表示整個網絡的數據承載能力，其由該網絡中鏈路的數據承載能力和該網絡中節點緩衝區的數據承載能力相加得到；若該當前擁塞窗口值小於該緩衝閾值，則確定該當前丟包事件不是擁塞丟包引起的，不對該當前擁塞窗口進行退避處理；若該當前擁塞窗口值大於或等於該緩衝閾值，則確定該當前丟包事件是擁塞丟包引起的，對該當前擁塞窗口進行退避處理。通過本發明實施例，可以在高丟包率網絡環境中，提高數據傳輸性能。
文檔編號H04L1/00GK102468941SQ20101055004
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月18日 優先權日2010年11月18日
發明者周炳, 溫江濤, 王靜遠 申請人:華為技術有限公司