[发明专利]一种基于TCP协议的网络延迟测量方法

权利要求书

1.一种基于TCP协议的网络延迟测量方法，其特征在于，包括：

建立前向延迟的第一优化目标函数；

建立返回延迟的第二优化目标函数；

对于第一和第二目标进行加权，得到总的优化目标函数；

利用蚁群算法对总的目标函数进行迭代优化搜索，求解网络延迟的估计值；

在建立第一和第二目标函数之前，还包括：

记录TCP发送端时钟的初始值t_0s、实际时间s₀，频率λ_s，计数时对应于标准时钟的相应时刻值s₁，s₂，…s_n，发送时的标准时间t_s，则发送端时钟以t_0s为参考点，时钟函数T_s为：

记录TCP接收端时钟的初始值t_0d，实际时间d₀，频率λ_d，接收端对应于标准时钟的相应时刻值d₁，d₂，…d_n，计数时相应时刻值，接收的标准时间为t_d，接收端的时钟函数T_d(t)为

此时，延迟的真实值为DL_t＝t_d-t_s

而测量得到的值为DL_m＝T_d(t_d)-T_s(t_s)

整理得

DL_t＝(1/λ_d)DL_m-((λ_d-λ_s)/λ_dλ_s)(T_s-t_0s)-[((t_0d-t_0s)/λ_d)+(s₀-d₀)]

如果以接收端的时钟为参考，则λ_d＝1，若d₀＝t_0d＝0，则

DL_t＝DL_m-((1-λ_s)/λ_s)(T_s-t_0s)+t_0s-s₀

其中t_0s-s₀为TCP通信双方的时钟差值，记为δ，此时

DL_t＝DL_m-ηT_sn+δ

其中T_sn＝T_s-t_0s；η＝(1-λ_s)/λ_s；

然后测量返回延迟，即

DL_rt＝(1/λ_s)DL’_m-((λ_s-λ_d)/λ_sλ_d)(T’_d-t_0d)-[((t_0s-t_0d)/λ_s)+(d₀-s₀)]

其中为DL’_m、T’_d分别为DL_m,T_d对应的返回链路的值；

如果以接收端的时钟为参考时钟，则

DL_rt＝(1/λ_s)DL’_m-ηT’_d-ηt_0s-δ

对于TCP链路，网络延迟DL_t还表示为

DL_t＝T_g+T_p+τ×l+T_q，其中T_g为链路传输延迟、T_p为处理延迟而T_q为缓冲延迟；l为分组长度，τ为所有中继节点的带宽的倒数之和；

同理返回延迟还表示为

DL_rt＝T’_g+T’_p+τ’×l+T’_q

其中T’_g,T’_p,τ’分别表示了返回路径上对应于T_g,T_p,τ的数值；

要确定网络延迟，则需要估计出参数η和δ，利用往返两个单向测量来估计出收发时钟的初始差值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立第一和第二目标函数进一步包括：

设置以下第一优化目标，对于第n次测量：

其中，

保证以下约束条件：

对于返回链路，为估计出返回链路的参数，设置第二优化目标为：

加上约束条件

所述对于第一和第二目标进行加权，得到总的优化目标函数，进一步包括：

对于这两个目标进行加权，即总的优化目标为

F＝min[ΣαF₁+(1-α)F₂]。