CN100446466C - 用于流式数据的反应性带宽控制 - Google Patents

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Abstract

网络上的实时通信被调节来改善初发阻塞条件下的服务质量(QoS)。系统检测初发网络阻塞并将关于初发阻塞的信息反馈回发送器。根据该信息，使用控制算法适当地改变传输速率，它根据权重参数、增益参数和来自阻塞报告的信息计算改变的传输速率。改变的传输速率改善发送器的可用带宽的使用以保持接收器处可接受的QoS。

Description

用于流式数据的反应性带宽控制
技术领域
本发明一般涉及网络通信，尤其涉及网络通信中控制带宽的使用。
发明背景
最初设计诸如流式视频和音频播放器的许多当前多媒体应用以从附加的本地存储(例如，CD或硬盘)或在高质量低等待时间的网络(例如，轻负荷的局域网或LAN)上工作。但是，当在诸如广域网(WAN)的较低质量的网络上运行时，网络阻塞导致的分组丢失和等待时间经常损害多媒体应用程序的实时工作，从而提供较差的用户体验，这常描述为较差的服务质量(QoS)。例如，可能丢失视频帧，或可能破坏视频和音频同步，这都导致较低质量的多媒体性能。
为了解决这些问题，开发了某些当前的多媒体应用来根据网络条件修改它们的传输速率。一种方法响应丢失分组的检测来改变传输速率。特别是，对于诸如流式多媒体的实时应用，指定了实时协议(RTP)和相关联的实时控制协议(RTCP)来监控QoS和根据丢失分组检测输送有关信息。另一种方法增加网络设备中缓冲的分组的数量，以希望避免数据丢失或使数据丢失最少。还可以采用前向纠错以具有这些增强的缓冲方案。又一种方法估算“瓶颈”连接的预计带宽并尝试静态地设定传输速率。
但是，这些现有的方法是不够的。因为第一种方法依赖丢失分组的检测，任何校正问题的尝试都太迟而无法避免来自初始分组丢失造成的较差的用户体验。增加缓冲的第二个方法通过大量发送队列引起的增加的等待时间来取代数据丢失。此外，第二种方法对于只有诸如音频/视频移动电话或手表的有限缓冲存储器的装置来说是有问题的。第三种方法不能解决固有的带宽瓶颈(诸如无线连接)或分享瓶颈处可用带宽的多个应用引起的动态阻塞变化。
此外，没有一种现有方法特别地解决了反应性的带宽控制，它响应多媒体应用中通常采用的实时通信的初发阻塞。
发明概述
通过跟踪可用网络带宽的加权的合理分享，使用用于弹性延迟感应多媒体的适当的反馈，本发明的实施例解决了讨论的问题。系统检测初发网络阻塞并将信息反馈会发送器，它允许发送器适应网络中的初发阻塞。初发阻塞是还未出现的阻塞(例如，还未导致丢失分组或不可接受的等待时间)。根据这个信息，适当地改变传输速率。控制算法根据权重参数、增益参数和来自阻塞报告是信息计算改变的传输速率。改变的传输速率改善了发送器的可用带宽的使用以在接收器处保持可接受的QoS。
在本发明的实现中，制造制品被提供作为计算机程序产品。计算程序产品的一个实施例提供计算机系统可读的计算机程序存储介质和编码计算机程序，它根据中间装置检测到的初发资源阻塞的指示由资源消费者调整可用资源上的资源需求。计算机程序产品的另一个实施例可以提供于由计算系统嵌入载波的计算机数据信号中并编码计算机程序，它根据中间装置检测到的初发资源阻塞的指示由资源消费者调整可用资源上的资源需求。
计算机程序产品编码计算机程序，用于在计算机系统上执行计算机处理以便由资源消费者根据中间装置检测到的初发资源阻塞的指示调整可用资源上的资源需求。确定权重参数，它和与资源消费者关联的可用资源的合理分享有关。接收初发资源阻塞的指示。根据初发资源阻塞的指示确定增益参数，它和由资源消费者通过中间装置进行的资源需求中的调整量有关。根据权重参数和增益参数计算新的资源需求以由可用资源的资源消费者调整使用。
在另一个实施例中，提供了一种由资源消费者根据由中间装置检测到的初发资源阻塞的指示调整可用资源上资源需求的方法。确定与可用资源的合理分享有关的权重参数，所述可用资源的合理分享和资源消费者关联。接收初发资源阻塞的指示。根据初发资源阻塞的指示确定与由资源消费者通过中间装置进行的资源需求中的调整量有关的增益参数。根据所述权重参数和所述增益参数计算新的资源需求来由可用资源的资源消费者调整使用。
在又一个实施例中，一种将初发资源阻塞的指示提供网络中给发送器的方法。初发资源阻塞的指示根据由网络中中间装置提供的ECN(显示阻塞通知)标记信息。跟踪从中间装置接收的ECN标记信息。响应跟踪操作解码ECN标记信息以产生阻塞报告，指示处置资源阻塞。将阻塞报告发送给发送器。
另一种计算机程序产品实施例将初发资源阻塞的指示发送到网络中的发送器。初发资源阻塞的指示根据网络内中间装置提供的ECN标记信息。跟踪从中间装置接收的ECN标记信息。响应跟踪操作解码ECN标记信息来产生阻塞报告，指示初发资源阻塞。将阻塞报告发送给发送器。
在又一个实施例中，一种末端系统提供反应性带宽控制来由资源消费者根据初发资源阻塞的指示调整可用资源上的资源需求，所述初发资源阻塞的指示由中间装置检测。网络传输层模块接收初发资源阻塞的指示。WTP模块确定和可用资源的合理分享有关的权重参数，其中所述可用资源的合理分享与资源消费者关联。WTP模块还根据初发资源阻塞的指示确定与由资源消费者通过中间装置进行的资源需求中的调整量有关的增益参数。WTP模块还根据所述权重参数和所述增益参数计算新的资源需求来由可用资源的资源消费者调整使用。
在另一个实施例中，一种用于将初发资源阻塞到指示提供给网络中的发送器的末端系统。初发资源阻塞的指示根据由网络中的中间装置提供的ECN标记信息。标记反馈编解码器解码ECN标记信息来产生指示初发资源阻塞的阻塞报告。标记跟踪模块跟踪从中间装置接收的ECN标记信息并指示ECN标记信息到标记反馈编解码器。
通过阅读以下的详细说明和参考附图将使本发明的这些或各种其它特点以及其它优点变得更加明显。
附图概述
图1示出本发明实施例中的实例性端对端系统视图。
图2示出本发明实施例中实例性的末端系统。
图3示出本发明实施例中实例性的中间装置。
图4示出本发明实施例中各种装置中间的通知和操作。
图5示出本发明实施例中数据流式环境中反应性带宽控制的操作。
图6示出本发明实施例中设定增益参数的操作。
图7示出本发明实施例中更新传输速率的操作。
图8示出用于实施本发明实施例的实例性系统。
具体实施方式
在初发的阻塞条件下，可以调节网络上的实时通信以改善QoS。系统检测初发网络阻塞并反馈关于回到发送器的初发阻塞的信息。根据这个信息，使用控制算法适当地改变传输速率，该控制算法根据权重参数、增益参数和来自阻塞报告的信息计算改变的传输速率。改变的传输速率改善发送器的可用带宽的使用来保持接收器处可接受的QoS。
还应理解，反应性带宽控制可以应用于各种情况，包括但不限于无线网络中传输功率的控制，分布计算应用中过程请求的调整和存储应用中存储请求的调整。通常，可以响应初发资源阻塞(例如，超负荷)指示以控制一般资源使用。
可以将许多网络通信分类成“实时”或“非实时”通信。例如，文件传输，诸如HTTP(超文本传输协议)响应包含HTML(超文本连接语言)文本，可以认为是非实时通信。在许多非实时应用中，传输控制协议(TCP)对控制通信是足够的。TCP是最普通的传输层协议并根据因特网协议(IP)作为其下面的协议的基础。这样，TCP/IP表示“因特网协议上的传输控制协议”。TCP是面向连接的并提供IP分组切换网络上可靠的通信。如果网络阻塞或其它通信情况导致分组丢失，则TCP指定一算法用于检测和反馈关于分组丢失的信息，以便允许发送器将丢失的分组重新发送到预计的接收器。在这种情况中，TCP以发送器和接收器之间100％可靠的通信为目标，它对于文件传输应用是至关重要的(例如，通信丢失分组的失败将导致接受到被破坏的文件)。
但是，许多多媒体应用是实时流式媒体应用，其中对于可接收的应用操作，数据分组的实时接收是至关重要的。此外，无需100％的可靠性。通常，在预计分组迟到或重新发送时，宁可丢失发送的或延迟的分组，也不能延迟多媒体应用。例如，如果在传输期间丢失或延迟视频流的分组，继续流动后来的数据比停止播放视频数据更重要，因此接收器最终可以接收错误的分组。
同样，许多实时网络通信依赖用户数据报协议(UDP)。UDP是用于因特网网络层、传输层和对话层的通信协议。类似于TCP，UDP和IP一起使用。但是，和TCP不同的是，UDP缺乏连接的且不保证可靠的通信。如必要，接收应用被保留来处理任何错误和检测可靠的传递。
图1示出本发明实施例中实例性的端对端系统的视图。示出WAN100，虽然本发明的实施例可用于其它网络类型，包括LAN。在WAN中，带宽利用通常向网络的中枢链路降低，在那里阻塞很少或没有。通常，瓶颈最常出现在具有连接的一侧和另一侧之间的带宽差异较大处。当较低带宽的连接超负荷时，该差异通常导致过多的分组队列。因此，瓶颈通常存在于访问连接处(例如，WAN内的一点，在该处LAN连接到相对不阻塞的网络部分或中枢链路)。例如，DSL(数字用户线路)连接或小型租用线路进入共用内联网是通常的瓶颈。
第一末端系统101耦合到网络100，从照相机104接收对象108的视频数据。显示器112显示来自从末端系统102接收的视频数据流的对象110。第二末端系统102耦合到网络100，接收来自照相机106的对象110的视频数据。实例性的末端系统可以是通用计算机或手持装置，虽然其它末端系统也在本发明的范围之内，包括通信亭、移动电话和其它特殊用途的装置。此外，网络100通信地将两个末端系统连接在一起，且多个发送末端系统和接收末端系统可以接合在给定的通信对话中。
以下的部分描述聚焦于从发送末端系统101流出以便在接收末端系统102上显示对象108的视频数据流。但是，应理解，相对的视频数据流从末端系统102流出以便在末端系统101上显示对象110，这也是根据本发明控制的。还应理解，也可以根据本发明控制的对应的音频数据流可以在末端系统之间作为类似于视频数据流而通信。
在网络100上，两个末端系统101和102之间，至少一个路由器116用来检测初发网络阻塞。路由器116是实例性的中间网络装置，它在所示实施例中检测阻塞。其它的实例性中间网络装置可以包括但不限于网关、防火墙和代理服务器。部分线路，诸如线118，指示路由器116还可以接收和发送来自包括其它网络装置的其它通信流。所有的这种通信流可能会影响路由器116所经受的阻塞。
在示出的实施例中，路由器116支持ECN(显式阻塞通知)标记并标记用于有ECN能力的传输(ECT)数据流的分组。在某些实施例中，根据每个IP流指定ECT数据流。因此，通知协议存在于诸如末端系统101的传输末端系统之间，并接收诸如末端系统102的末端系统，从而识别末端系统101和末端系统102之间的ECT数据流。发送末端系统101可以称作“资源消费者”，因为其发送活动消耗网络上可用的带宽(即，资源)。
在其作为多媒体流发送器的能力中，发送末端系统101通告它可以通过指示它是ECT装置来对初发阻塞产生反应。作为响应，接收器末端系统102通告它也是ECT装置。同样，接收器末端系统102同样反馈从进入的视频数据流检测的ECN信息。协定使得末端系统提供视频数据流的反应性带宽控制。因此，发送末端系统101将ECT标记设定在所有流出的对话IP分组上，告知路由器116它可以标记用于ECT数据流的分组。
在可供选择的实施例中，来自发送末端系统101的所有ECN传输被标记为ECT。在这个实施例中，发送末端系统101可以对任何接收到的阻塞报告做出反应。如果没有接收到阻塞报告，发送末端系统101无需鉴别是否由于缺少阻塞或缺少ECT接收器而引起缺乏。在发送器的部分上无需任何动作的变化。
在一个实施例中，当路由器116检测初发阻塞时，路由器116通过设定ECN标记来标记IP分组以表示“经受阻塞”(CE)。ECN标记使用IP报头中两个接收的位。两个ECN位在以前保留的字段(field)中按对应于IPv6类八位位组的服务字节的类型。现在将字节指定为DiffServ字段，其中第一个6位形成DS(DiffServ)字段而最后两位被核准用于实验使用。这最后两位用来编码阻塞通知：两个位基本上编码1位用于阻塞信息，给定能检测ECN欺骗的特定形式(例如，包括去除阻塞通知的欺骗)的现时能力。在这个实施例中，如下定义编码，虽然其它特殊编码，包括只包含一位或超过两位的编码方案，也不背离本发明的范围：
1.发送末端系统101将ECN位设定为(00)以表示传输不能ECN。
2.发送末端系统101将ECN位设定成(01)或(10)以表示传输能ECN-“设定ECT标记”。末端系统可以为特定位(01)或(10)调用特定的策略。例如：
a.总选择(1，0)来考虑对(0，1)的其它使用
b.通过调用伪随机算法来随机地在(1，0)和(0，1)之间选择以创建非-能力。
3.路由器116将ECN位设定为(11)以表示初发阻塞的检测。
当分组到达路由器116的输出队列时，路由器116根据其当前阻塞状态做出决定来进行3个可能的进一步动作中的一个动作：
1.转发不改变的分组。
2.转发其ECN位变成(11)的分组。
3.结束(drop)分组。
如果路由器116突破阻塞表示阈值，则认为路由器116已检测到初发网络阻塞。当该CE条件存在时，在将每个分组转发到其目的地之前路由器116“标记”IP分组以表示CE条件。实例性的有ECN能力的路由器包括Cisco IOS版本12.2.8(4)或较佳版本。检测和标记的实现可以包括各种技术，包括但不限于各种活动队列管理(AQM)，诸如早期随机检测(RED)或虚拟队列。
当接收到标记过的分组时，接收末端系统102周期性地发送反馈到发送末端系统101以表示接收到阻塞标记。根据该反馈(例如，阻塞报告)，发送末端系统101改变其传输速率(增加或降低)努力优化路由器116处的带宽使用。这个改变的一个目的可以是找到最高的传输速率而使由路由器116处网络阻塞造成的分组丢失最小或消失。
图2示出本发明实施例中的实例性末端系统。末端系统200经网络220耦合到另一个末端系统(未示出)。至少一个网络中间装置(未示出)逻辑地置于两个末端系统之间。末端系统包括再现器(renderer)216，它通过用户接口202再现多媒体信息，和数字化转换器218，它数字化模拟的多媒体信息。多媒体编解码器204从数字化转换器218接收数字化的多媒体数据，并通过网络220和RTP模块208从另一个末端系统接收多媒体数据。此外，多媒体编解码器204还通过RTP模块208和网络220发送数据到其它末端系统。
网络传输层模块222包括标记/标记跟踪模块224，它在发送末端系统中标记流出的IP分组作为ECT并在接收末端系统中跟踪进入的IP分组中检测到的ECN标记，并指引它们到标记反馈编解码器212。
RTCP模块210包括标记反馈编解码器212，用于将ECT分组解码和将阻塞报告编码以发送给发送末端系统。WTP模块接收由标记反馈编解码器212解码的标记信息，该WTP模块根据标记信息估算可用的带宽。估算出的可用带宽值被转发到媒体控制器，它根据可用带宽估算和其它推断采取媒体指定动作来改变网络数据负荷。在示出的实施例中，媒体控制器可以通过多媒体编解码器204调节传输速率或通过数字化转换器218调节数字化转换器的保真度以使传输速率和估算的可用带宽有关。
媒体控制器可以使用各种方法来调节传输速率。例如，在一个实施例中，编解码器可以直接改变量化水平来调节质量并由此改变传输速率。在另一个实施例中，其中使用某些形式的分层的编码，媒体控制器可以添加或减去层来改变传输速率。在另一个实施例中，为了避免对传输速率的频繁更改，媒体控制器可以只在可用带宽估算和以前的估算明显不同时才决定改变传输速率。
图3示出本发明实施例中实例性的中间装置。中间装置，诸如路由器，通常接收进入的ECT分组，如果可能就标记它们，和将它们转发到目的地系统。如果被网络阻塞确认，则中间装置还可以结束分组。
中间装置300包括物理分组队列302，诸如存储器中的队列。在物理分组队列302中接收进入的分组308。中间装置300还包括分组标记虚拟队列304，它跟踪物理分组队列302中进入的分组。如果虚拟队列304中分组310的数量超过预设的阻塞阈值312，则在将它们转发到目的地系统之前分组管理模块306标记接收的分组超过阈值312。应理解，可以在本发明的范围内将其它标记算法应用于信号初发阻塞。
图4示出本发明实施例中的各种装置之间的通知和操作。图4中示出通过包括发送末端系统、中间装置和接收末端系统的系统通信的通知。应理解，中间装置可以代表彼此耦合的多个中间装置，包括路由器、网关等等。
在给定的RTC对话420中，ECT指示操作400通告一个或多个接收器，发送末端系统是ECT装置。这是通过如上所述地在初始启动期间设定ECT标记进行的。接收末端系统中的ECT接收操作402从发送末端系统接收ECT通告并在ECT指示操作404中做出响应来向发送末端系统通报接收末端系统也是ECT装置。ECT接收操作406中的发送末端系统接收该通告。如前所述，可供选择的发送末端系统通过省去操作400、402、404和406可以初始假定ECT接收器在特殊的数据流中。
当在ECT接收操作406中发送末端系统从接收末端系统接收这个信号时，发送末端系统确定已经用接收末端系统建立了ECT数据流并以理解特殊IP数据流是ECT数据流的方式来进行。因此，通过在发送的IP分组中将ECN位设定成(10)或(01)，发送操作408发送一个或多个ECT分组。这些ECT分组以初始传输速率发送(即，“资源需求”的类型)。在一个实施例中，初始传输速率根据以下的至少一个：初始可用带宽估算、用户输入和系统配置或策略。其它实例性的资源需求包括但不限于是功率需求(在无线系统中)，对存储器或处理资源的需求，等等。如果有两个RTP流，诸如有关的音频和视频，则以这种方式标记每个流中的分组。在某些实施例中，RTCP带宽使用可以由RTC管理，因此它适合于允许RTCP控制流被标记为“ECN知道(aware)”。
在标记操作410中，如果中间装置检测到初发资源阻塞，则它标记ECT分组以表示“经受阻塞”并将该分组转发到接收末端系统。在接收操作412中，接收末端系统接收标记的分组。在编译操作413中，接收末端系统从标记的分组信息中产生阻塞报告。在反馈操作414中，接收末端系统将阻塞报告发送回发送末端系统。在反馈操作414出现之前操作408、410和412可以产生多次(即，在被发送到发送末端系统之前来自多个标记的分组的信息可以结合入阻塞报告)。这些操作中末端系统之间可能的多个ECT通信由较宽的箭头表示。此外，在接收到每个标记的分组或以各种时间间隔，在各种实施例中，可以产生编译操作413。
接收末端系统通过RTCP控制通道将阻塞报告发送回发送末端系统。在一个实施例中，阻塞报告采用以下的形式。
字段名  存储大小 描述
SSRC  DWORD 和IP流有关的RTP流的同步源(SSRC)识别器，其中为IP流报告阻塞
APP_EXT_Name  DWORD 0x45434e52‘E”C”N”R’
Id_num  DWORD 用于阻塞报告的顺序号。顺序号随为该SSRC发送的每个阻塞报告而单调增加。
Marks  DWORD 从最后的阻塞报告起标记
的分组的数量。
Proto  WORD 和该SSRC关联的IP协议数。
Destport  WORD 和SSRC关联的目的地(UDP)端口。
MarksBytes  DWORD 从最后的阻塞报告起标记的接收字节的数量。
MarksTotalBytes  DWORD 从该SSRC的RTP对话开始起标记的接收字节的总数。
RxBytes  DWORD 从最后的阻塞报告起未标记的接收字节的数量。
RxTotalBytes  DWORD 从SSRC的RTP对话开始起未标记的接收字节的总数。
只要由目的地RTC对话在接收末端系统处产生接收器报告(RR)，就发送阻塞报告。对RR间隔间的变化，该ECN加强是稳固的，且不被约束成固定的RR间时间段，确保增加带宽可用性的快速报告。在可供选择的实施例中，可以删除字段标记，Id_num，Proto和Destport，产生用于RTCP接收器报告16字节的实际额外消耗(overhead)。
接收操作416接收阻塞报告，解码阻塞报告(在标记反馈编解码器中)，并将接收的信息传送到权重-每-标记(WTP)模块，它是带宽估算器。在估算操作417中WTP模块根据初始估算、阻塞报告中报告的条件和各种其它连接参数计算新的可用带宽。将这个新的可用带宽估算报告给相关SSRC的媒体控制器模块，它根据新的可用带宽估算和其它推断采取媒体特殊动作来改变资源需求(以改变的传输速率的形式)。虽然这里描述的是通过发送末端系统计算的，但在可供选择的实施例中，新可用带宽估算和新资源需求可以由接收末端系统、中间装置或分开的判定器或阻塞管理器计算。
WTP模块实施WTP算法来作为对阻塞报告的反映而确定新的可用带宽估算。发送末端系统(即，通讯源或发送器)，以在第n次测量时间间隔期间具有固定平均值xn的速率，发送ECT分组，其中测量时间间隔的长度是MTI。接收末端系统(即，通讯目的地或接收器)向发送器反馈回间隔期间标记的分组mn的数量和发送的分组sn的数量。两者的比表示对应的标记概率估算(pn)，这可以从阻塞报告信息中派生出：
p n = m n s n
在一个实施例中，采用虚拟队列标记算法。模拟一个虚拟队列，其容量(capacity)小于资源的实际容量。标记任何进入的分组，它找到在虚拟队列中等待的至少B个分组。B的实例性的值是10，虽然B的其它值也在本发明的范围之内。
改变的传输速率由控制算法确定，所述控制算法使用权重参数w和增益参数k来调整传输速率，并在偶尔报告中从接收器发送回反馈。在一个实施例中，权重参数w(也称作WTP参数)和发送末端系统关联并反映将根据预期的标记概率pexpedted实现的目标传输速率：
w = x t arg et p expected 1 - p expected
同样，权重参数表示由发送末端系统预计的可用带宽的权重合理分享。可供选择地，权重参数如下：它可以由设定xtarget来模仿由给定数量(N)TCP连接的预期的速率。以下描述这些可能的三种情况，其中MSS以字节表示TCP的最大片段大小，如IETF RFC879中所定义的，它是IP最大数据报大小减40。该MSS参数可以设定成TCP选项，因此MSS可涉及发送器和接收器之间的TCP连接的MSS。如果没有在TCP选项中设定，则MSS的缺省值，是536。
1.对于LAN：w＝1500N*MSS。因此，如果N＝4，则w＝6000*MSS。
2.对于WAN：w＝150N*MSS。因此，如果N＝4，则w＝600*MSS。
3.自适应的w： w = 1.5 RTT * N * MSS . 因此，如果N＝4，则 w = 6 RTT MSS .
权重参数可以由根据每个应用或每个系统的策略设定。它还可以由其它操作上的参数影响，包括用户输入。
根据这个权重参数，新的传输速率xn+1可以计算为：
x n + 1 = x n + kx n [ 1 - p n - p n x n w ]
以上的算法提供了目标速率附近局部稳定的新传输速率，如果增益参数k满足两个条件：
条件1： k ≤ 1 B + 1
条件2： k ≤ r B
其中r是测量时间间隔(MTI)持续时间对往返时间(RTT)持续时间的比率。所以k的可接受值可以计算为：
k = Min ( 1 B + 1 , MTI B * RTT )
根据初发资源阻塞，增益参数由发送末端系统经中间装置影响资源需求(即传输速率)中调整的量。对于较小的传送速率，可以通过采用由以上公式返回的xn+1的值和预定的最小速率中的最大值来实现较佳的新传输速率。该限制排除了非正的新传输速率的返回。
图5示出本发明实施例中数据流环境中反应性带宽控制的操作。关系操作500建立发送末端系统和接收末端系统之间的ECT关系。在可供选择的实施例中，这个关系操作500可以被完整地省去且发送末端系统仅假定ECT接收末端系统将接收传输并反馈回任何初发阻塞结果。
权重参数确定操作502确定权重参数。
消耗操作504以指定的资源需求消耗可用资源(例如，发送器以指定的初始传输速率发送)。因此，接收操作506接收初发资源阻塞的指示，诸如阻塞报告。增益参数确定操作508确定增益参数。计算操作510计算新的资源需求并将它应用到消耗操作504。
图6示出本发明的实施例中设定增益参数的操作。计算操作608响应阻塞报告的接收而接收多个输入来计算新的增益系数。确定操作600确定标记参数B，表示RTP分组预计在中间网络装置的队列中遇到的分组的数量。估算操作602估算RTT(对通常可接受的RTT的粗略估算)。在一个实施例中，RTT由接收器、发送器或控制通道指定装置，例如使用RTCP估算。在另一个实施例中，RTT估算可以根据TCP RTT估算器中使用的相同技术，诸如其中使用按指数规律的权重移动平均值来将当前估算和之前的估算组合。在本发明可供选择的实施例中可以采用估算RTT的其它方法。
接收操作604接收控制分组(诸如阻塞报告)。另一个估算操作606估算测量时间间隔(例如，两个连续阻塞报告的接收之间的时间)。计算操作608计算新的增益系数，它作为返回操作610中的结果被返回。用来确定新增益的算法的实例将参考图4讨论，其中增益参数由以下公式解出： k = Min ( 1 B + 1 , MTI B * RTT ) .
图7示出本发明实施例中更新传输速率的操作。计算操作706和708响应阻塞报告的接收而接收多个输入来计算新的资源需求。确定操作700确定初发资源需求(例如，初始传输速率)。例如，发送末端系统可以通过访问存储值的存储位置来确定初始传输速率。
另一个确定操作702确定当前的增益参数，它可以参考图4和6来计算，和计算权重参数，它可以由策略或其它装置来确定，诸如通过访问具有预先计算的或存储的值的存储位置。接收操作704接收控制分组，诸如阻塞报告，它可以包括MTI期间标记的分组mn的数量和发送的分组sn的数量。因此，计算操作706根据控制分组中的信息计算新的标记水平pn(即，新标记概率估算)。参考图4讨论用来确定新的增益参数的算法的实例，其中新的标记水平pn由 p n = m n s n 解出。另一个计算操作708计算新的资源需求(即，新的传输速率)xn+1。参考图4描述用来确定新增益参数的算法实例，其中新的资源需求xn+1由 x n + 1 = x n + kx n [ 1 - p n - p n x n w ] 解出。在所示实施例的限制操作710中，资源需求限制，即xn+1＝Max(xn+1，xmin)，其中xmin表示末端系统允许的当前最小资源需求。返回操作712返回值xn+1作为新的资源需求结果。
用于实现本发明的图8的实例性硬件和操作环境包括计算机20形式的通用计算装置，包括处理单元21、系统存储器22和系统总线23，它耦合各种系统部件，包括系统存储器到处理单元21。可以仅有一个或可以有超过一个的处理单元21，诸如计算机20的处理器，包括单个中央处理单元(CPU)，或多个处理单元，共同称作并行处理环境。计算机20可以是常规计算机，分布计算机或任何其它类型的计算机；本发明并没有限制。
系统总线23可以是使用任何总线架构的任何一种总线结构，包括存储总线或存储控制器，外部总线和本地总线。系统存储器也可以简单地称作存储器，并包括只读存储器(ROM)24和随机存取存储器(RAM)25。基本输入输出系统(BIOS)26，包含基本例程来帮助计算机20内元件之间转移信息，诸如在启动期间，存储在ROM24内。计算机20还包括硬盘驱动器27用于读取或写入硬盘，未示出，磁盘驱动器28用于读取和写入可移除的磁盘29，和光盘驱动器30用于读取或写入可移动光盘31，诸如CD ROM或其它光学介质。
硬盘驱动器27、磁盘驱动器28和光盘驱动器30分别通过硬盘驱动器接口32、磁盘驱动器接口33和光盘驱动器接口34连接到系统总线23。驱动器和有关计算机可读介质提供了计算机可读指令、数据结构、程序模块和用于计算机20的其它数据的非易失性存储。本技术领域内熟练的技术人员应理解，可以存储数据的任何类型的计算机可读媒体由计算机访问，诸如磁带、闪存卡、数字视频盘、伯努力盒、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等等，且必须用于实例性的操作环境中。
大量程序模块可以存储在硬盘、磁盘29、光盘31、ROM24或RAM25中，包括操作系统35、一个或多个应用程序36、其它程序模块37和程序数据38。用户可以通过诸如键盘40和标点装置42输入装置将命令和信息输入个人计算机20。其它的输入装置(未示出)可以包括麦克风、操纵杆、游戏垫、卫星碟、扫描仪等等。这些和其它输入装置经常通过耦合到系统总线的串行端口接口46连接到处理单元21，但可以通过其它接口连接，诸如并行端口、游戏端口或通用串行总线(USB)。监视器47或其它类型的显示装置也通过接口，诸如视频适配器48连接到系统总线23。除了监视器，计算机一般包括其它外围输出装置(未示出)，诸如扬声器和打印机。
计算机20可以在网络环境中使用到一个或多个远程计算机，诸如远程计算机49的逻辑连接工作。这些逻辑连接是通过耦合到部分计算机20的通信装置实现的；本发明不限于特殊类型的通信装置。远程计算机49可以是另一个计算机、服务器、路由器、网络PC、客户、对等装置或其它普通的网络节点，且通常包括许多或全部以上描述的和计算机有关的元素，虽然只有存储装置50在图8中示出。图8中的逻辑连接包括局域网(LAN)51和广域网(WAN)52。这种网络环境在办公室网络、企业计算机网络、内联网和因特网中是很普通的。
当在LAN网络环境中使用时，计算机20通过网络接口或适配器53连接到本地网络51，其中的网络接口或适配器53是一种类型的通信设备。当在WAN网络环境中使用时，计算机20通常包括调制解调器54，一种类型的通信装置，或任何其它类型的通信装置，用于在广域网52上建立通信。可以是内置的或外资的调制解调器54通过串行端口接口46连接到系统总线23。在网络环境中，和个人计算机20或其一部分有关的程序模块可以存储在远程存储装置中。可以理解，所示的网络连接是实例性的且可以使用其它装置来建立计算机之间的通信连接。
在本发明的实施例中，标记反馈编解码器、WTP模块或标记/标记跟踪模块可以结合作为操作系统35、应用程序36或其它程序模块37的一部分。权重参数、资源需求值、阻塞报告和分组可以存储为程序数据38。
这里描述的本发明的实施例在一个或多个计算机系统中作为逻辑步骤实现。恩发明的逻辑操作被实现是(1)作为在一个或多个计算机系统中执行的一串处理器实现的步骤和(2)作为一个或多个计算机系统内互连的机器模块。该实现可以是选择的问题，取决于实现本发明的计算机系统的性能需求。因此，构成这里描述的本发明实施例的逻辑操作被不同地称作操作、步骤、对象或模块。
以上的说明书、实例和数据提供了本发明实例性实施例的结构和使用的完整描述。由于可以构成许多本发明的实施例而不背离本发明的精神和范围，本发明在以下所附权利要求书限定的范围之内。

Claims (13)

1.一种由资源消费者根据由中间装置检测到的初发资源阻塞的指示调整可用资源上资源需求的方法，所述方法包括：
确定与资源消费者关联的可用资源的合理分享有关的权重参数，其中确定权重参数包括计算 w = x t arg et p expected 1 - p expected , 其中w是权重参数，xtarget是由给定数量的TCP连接预期的传输速率，pexpected是分组的预期的标记概率；
接收初发资源阻塞的指示；
根据初发资源阻塞的指示确定与由资源消费者通过中间装置进行的资源需求中的调整量有关的增益参数；和
计算新的资源需求 x n + 1 = x n + kx n [ 1 - p n - p n x n w ] ,
其中xn+1是新的资源需求，xn是测量时间间隔n处的资源需求，k是增益参数，pn是所述测量时间间隔n处的标记概率估计。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定权重参数的操作包括：
根据和发送末端系统关联的目标资源需求确定权重参数。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定权重参数的操作包括：
根据给定数量的一个或多个TCP连接上的预计的资源需求确定权重参数。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收初发阻塞的指示的操作包括：
接收阻塞报告。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收初发阻塞的指示的操作包括：
接收接收末端系统在测量时间间隔期间所接收的分组的计数；和
接收接收末端系统在测量时间间隔期间所接收的标记的分组的计数。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定增益参数的操作包括：
根据标记参数、往返时间参数和测量时间间隔参数确定增益参数。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述资源消费者包括发送末端系统，而资源需求表示发送末端系统的传输速率。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，新的资源需求取决于接收末端系统的能力。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括确定所述pn。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述确定所述pn的操作包括根据初发资源阻塞的指示估算pn。
11.一种末端系统，用于提供反应性带宽控制来由资源消费者根据初发资源阻塞的指示调整可用资源上的资源需求，所述初发资源阻塞的指示由中间装置检测，所述末端系统包括：
网络传输层模块，接收初发资源阻塞的指示；
WTP模块，确定和可用资源的合理分享有关的权重参数，其中所述可用资源的合理分享与资源消费者关联；根据初发资源阻塞的指示确定与由资源消费者通过中间装置进行的资源需求中的调整量有关的增益参数；和计算新的资源需求，
其中确定权重参数包括计算 w = x t arg et p expected 1 - p expected , 其中w是权重参数，xtarget是由给定数量的TCP连接预期的传输速率，pexpected是分组的预期的标记概率，
计算新的资源需求包括计算：
x n + 1 = x n + kx n [ 1 - p n - p n x n w ] ,
其中xn+1是新的资源需求，xn是测量时间间隔n处的资源需求，k是增益参数，pn是所述测量时间间隔n处的标记概率估计
12.如权利要求11所述的末端系统，还包括：
媒体控制器，在资源消费者中应用新的资源需求。
13.如权利要求11所述的末端系统，还包括：
标记模块，将流出的IP分组标记为具有明确的阻塞通知能力。
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