[发明专利]用于估算电信网络中的往返时间的系统和方法

说明书

发明的领域

本发明涉及电信网络中的往返时间估算，尤其涉及用于估算分组交换电信网络中的往返时间的系统和方法。

发明的背景

互联网日益用来传输视频点播、视频电话和视频会议等应用所产生的大量多媒体数据。在例如互联网的分组交换电信网络上可靠地传输视频需要严格的带宽要求以及低延迟及低丢包要求。目前，互联网在网络层中不具有支持这些要求的任何特定功能。相反，在协议栈的应用层或在协议栈的传输层的传输控制协议(TCP)中提供业务质量功能。

TCP包括有在网络层的顶部执行的算法，这种算法通过基于丢包率和在传输期间数据经过的往返时间(RTT)调整传输速率来控制网络拥塞。因此，为了控制网络拥塞，具有对往返时间的精确估算是重要的。其它控制实时网络业务的协议也利用RTT估算。

往返时间是发送分组和接收对分组的应答之间所经过的时间段。利用将分组从信号源发送到目的地并追踪对这些分组的传输的协议能够获得各个单独的RTT采样。虽然设计这样的协议相当简单，但因为各种不同的噪声源的缘故，例如发送方和接收方的时钟之间在同步上存在差异的缘故，各个单独的采样的精度不是实际RTT的非常好的表示。大多数业务控制器使用对未来值的预测，而不是直接使用采样值，这是由于预测的值给出优于采样值的结果。

利用采样值的噪声和非线性特征预测往返时间是复杂的。目前，TCP通过对连接上发送的分组的特性进行采样并利用数字滤波器将这些采样平均为“平滑的”往返时间估计值来预测未来的往返时间。TCP中所使用的数字滤波器属于零价衰减记忆多项式(FMP)滤波器的家族。FMP滤波器基于先前值的加权序列和先前估算值来产生估算值。FMP滤波器不是自初始化的，因此在启动TCP连接时预测的值受滤波器的初始输入的影响很大。TCP滤波器的启动瞬变特性使得TCP滤波器产生的初始估计不准确。

在K.jacobsson，H.Hjalmarsson，N.Moller and K.H.Johanson，“Round-Trip Time Estimation in Communication Networks Using Adaptive Kalman Filtering”，KTH-Royal Institute of Technology.，2004中，介绍了利用累积和(CUSUM)变化检测方案来检测平均RTT的突然变化的自适应Kalman(卡尔曼)滤波器。虽然该滤波器纠正了TCP滤波器的启动问题，但它引入了其它挑战，例如在线确定漂移和当平均RTT的变化发生时可能检测不到变化。

发明的目的

本发明的目的是提供一种用于估算电信网络中的往返时间的系统和方法，该系统和方法相当简单且至少部分地消除了前面提到的一些缺点。

在本申请文件中，术语“衰减记忆多项式(Fading Memory Polynomial)滤波器(简称FMP滤波器)”指以具有恒定采样间隔的一连串采样作为其输入、其输出是用常数加权的最新输入采样的函数以及用逐渐较小的值对最新输入采样之前的采样进行加权的任何滤波器。术语“增长记忆多项式(Expanding Memory Polynomial)滤波器(简称EMP滤波器)”指以具有恒定采样间隔的一连串采样作为其输入以及其输出是基于利用最小二乘误差将预定价的多项式拟合到一定数量的输入采样的任何滤波器。术语“组合多项式滤波器”指包括FMP滤波器和EMP滤波器两者的滤波器；以及术语“往返时间(RTT)”是发送数据分组和接收对数据分组的应答之间所经过的时间间隔。

发明的概述

根据本发明，提供一种用于估算在电信网络中传送的数据分组的往返时间(RTT)值的方法，在该方法中以周期性的间隔获取RTT采样序列，该方法包括：在从开始数据传输开始的第一时间段期间，通过使用自初始化增长记忆多项式(EMP)滤波器对RTT采样进行滤波来生成估算RTT值；以及在第一时间段结束后的第一切换时刻之后，通过使用衰减记忆多项式(FMP)滤波器对RTT采样进行滤波来生成估算RTT值。