[发明专利]多对多可靠组播拥塞控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于计算机网络的多对多可靠组播的拥塞控制方法，属于计算机网络可靠组播技术领域。

背景技术

随着网络技术的发展及大量新兴业务的出现，传统的数据通信方式已经不能满足应用的需求。在视频会议、远程教学、网络交互式游戏、远程虚拟现实等应用中，若用传统的点到点通信方式，不仅浪费大量的网络带宽，而且效率很低。组播作为一种组传输机制，采用一对多的消息分发方式，能够有效节省带宽，但由于它是一种尽力传输方式，不能够对传输过程中的差错进行处理，无法保证数据报文的可靠性。为了满足应用需求，怎样设计一种能够完成类似单播服务中TCP的可靠传输功能的可靠组播(Reliable Multicast)机制，使其在组播通信过程中，能够根据网络丢失分组报文的情况，迅速、高效地恢复丢失的报文，使接收者接收到正确、有序的报文，正成为当前的研究热点。

可靠组播中最主要解决的是两方面的问题，第一是错误恢复，第二就是拥塞控制。而由于错误恢复机制的引入，往往会增加网络通信传输量，因此如果没有适当的拥塞控制机制，则会加重网络拥塞情况，增大丢包率，不利于组播通信的可靠性保证。由于多对多可靠组播的通信量和节点负载往往比一对多可靠组播高，因此对拥塞控制的需求则更加突出。

多对多可靠组播中的拥塞控制主要为了解决有限的网络资源与多用户需求之间的矛盾，是对用户使用网络资源动态协调和控制的机制和策略。通常拥塞控制又可进一步细分为流量控制(Flow Control)和网络拥塞控制。流控制指接收方控制发送方发送数据数量的机制。当数据超过网络的处理能力时，网络拥塞就会产生。TCP采用一种基于窗口的拥塞控制机制通过在发送方维护接收方允许的窗口和拥塞窗口实现。分布交互仿真领域的拥塞与传统网络通信中的拥塞是有区别的。网络拥塞发生于包交换机或路由器，而在分布交互仿真的多对多可靠组播中，主机节点往往需要占用大量的计算资源构建仿真环境，因此拥塞常由主机节点开始。

发明内容

本发明的目的是提供一种多对多可靠组播拥塞控制方法，它可使可靠服务器根据组播节点的状态进行拥塞检测和拥塞抑制请求的发送，对发送方进行有效的速率抑制，保证组播传输的可靠性。

本发明采取的技术方案是：

一种多对多可靠组播拥塞控制方法，包含以下步骤：

1)组播接收方判断是否拥塞，若拥塞，则向可靠服务器发送拥塞抑制请求；

2)可靠服务器通过计时，判断是否收到拥塞抑制请求；

3)若可靠服务器未收到拥塞抑制请求，则通知组播发送方提高发送速率；

4)若可靠服务器收到拥塞抑制请求，则判断是否发生拥塞；

5)若可靠服务器判断已发生拥塞，则向组播发送方发送速率抑制请求，组播发送方进行速率抑制。

在所述步骤1)中，组播接收方通过以下方法判断是否拥塞：监测组播节点缓冲队列变化趋势及空闲率；若缓冲队列呈加速减少，则认为发生拥塞；若缓冲队列呈减速减少，且剩余大小＜阈值，则认为发生拥塞。

在所述步骤1)中，组播接收方还可通过以下方法判断是否拥塞：根据缓冲区当前和上一时刻的占用量变化，和这期间的处理速度相比，加权求均值，得出缓冲区占用量变化趋势；当缓冲区占用量变化趋势超过一定阈值时，说明拥塞发生。

所述步骤3)可进一步分为：

3.1)当可靠服务器在多个周期时间内未收到拥塞抑制请求时，按以下方法计算发送速率并将发送速率发给组播发送方；

3.2)比较当前速率与上次抑制的速率，差距较大时按正常策略提升速率；

3.3)当速率接近上次抑制的速率时，缩小速率提升比例。

所述步骤4)可进一步分为：

4.1)可靠服务器对所接收到的组播节点的NACK反馈进行保存；

4.2)计算丢包趋势函数；

4.3)当丢包趋势函数大于一定阈值时，判断组播节点发生拥塞，需要进行速率抑制。

所述步骤5)可进一步分为：

5.1)可靠服务器按以下方法计算速率抑制比例，并发送给发送方；

5.2)丢弃1个周期内收到同组播组内不同节点的拥塞抑制信息；

5.3)1个周期内第i次收到同一节点的拥塞抑制信息，根据i计算新的速率抑制比例。