CN101232445B - 通信终端、拥塞控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供通信终端、拥塞控制方法和拥塞控制程序。即使在确认应答的接收间隔不准确的网络上，也能在有效利用所准备的网络频带的同时避免网络拥塞。当进行计测时，根据在RTT的最小值(rtt_min)的时间内接收到的Ack或SAck(Selective Acknowledgement：选择性确认)的信息，计算由接收侧确认了到达的接收分段的字节数(rcv_bytes)，在由丢失检测部(15)检测出分组丢失的情况下，接收字节数设定部(16)根据由接收字节数计算部(14)计算出的分段的字节数(rcv_bytes)，设定发生分组丢失时的拥塞窗口(CWND)或者慢起动阈值(SSTHRESH)。

Description

通信终端、拥塞控制方法
技术领域
本发明涉及通信终端、拥塞控制方法和拥塞控制程序，特别优选应用于TCP(Transmission Control Protocol：传输控制协议)中的拥塞控制方法。
背景技术
当前，在互联网中广泛使用的TCP中，为了避免网络拥塞，在发送分段时利用拥塞窗口(CWND)来进行拥塞控制。
一般，在TCP的拥塞控制算法中，在发生分组丢失时，按以下方法进行拥塞窗口的设定。
1.FF(Fast Retransmit & Fast Recovery：高速重发和高速恢复)时，
设定为SSTHRESH＝(1-b)×CWND
CWND＝SSTHRESH
2.发生RTO(Retransmit Timeout：重发超时)时，
设定为SSTHRESH＝(1-b)×CWND
CWND＝1×MSS
其中，MSS(Maximum Segment Size：最大分段尺寸)是发送侧可发送的最大分段尺寸。并且，CWND(CONGESTION WINDOW：拥塞窗口)是限制TCP的可发送尺寸的TCP状态变量。并且，SSTHRESH(SLOWSTART THRESHOLD)是慢起动阈值。
在通常的TCP中，利用a＝1，b＝0.5。
并且，例如，在非专利文献1中公开了以下方法，即：在检测出分组丢失时，根据Ack(Acknowledgement：确认应答)的接收间隔，在瓶颈链接中估计带宽，同时计算CWND和SSTHRESH的值，从而在发生分组丢失后有效利用网络资源。
即，在检测出分组丢失时，按以下方式计算CWND和SSTHRESH的值。
bk＝dk/(tk-tk-1)                    (1)
其中，tk是取得第k个Ack的时刻，dk是在取得第k个Ack前由接收侧确认了到达的分段的字节数。
然后，按(2)式计算(1)式的bk的移动平均值，将(2)式的bk直接用作CWND和SSTHRESH的值。
bk＝19/21·bk-1+2/21·(bk-bk-1)/2    (2)
[非专利文献1]L.A.Grieco and S.Mascolo：End-to-End bandwidthEstimation for Congestion Control in Packet Networks，Prc.Quality ofService in Multiservice IP Networks(Qos-IP 2003.Milano)，February 2003。
然而，在现有的TCP的拥塞控制算法中，以分段丢失为契机而减小CWND，进行拥塞控制。因此，如果在分组丢失发生前CWND未达到充分大，则分组丢失发生后的CWND和SSTHRESH的大小相对于网络频带而言不充分，因而具有不能有效利用所准备的网络频带的问题。
并且，在非专利文献1所公开的方法中，由于根据Ack的接收间隔来决定CWND和SSTHRESH的值，因而在Ack的接收间隔不准确的网络上，具有不能使发生分组丢失后的CWND和SSTHRESH的值与网络的最佳值一致的问题。
发明内容
因此，本发明的目的是提供即使在确认应答的接收间隔不准确的网络上，也能在有效利用所准备的网络频带的同时避免网络拥塞的通信终端、拥塞控制方法和拥塞控制程序。
为了解决上述课题，根据发明之一的通信终端，其特征在于，该通信终端具有：接收字节数计算部，其根据从接收侧发送的确认应答，在发送侧计算由上述接收侧确认了到达的分段的字节数；以及接收字节数设定部，其根据由上述接收字节数计算部计算出的分段的字节数，设定发生分组丢失时的拥塞窗口或者慢起动阈值，在高速重发和高速恢复时，上述接收字节数设定部把由上述接收字节数计算部计算出的分段的字节数和拥塞窗口的1/2的值中的大的一方设定为慢起动阈值，并把慢起动阈值设定为拥塞窗口，在重发超时时，上述接收字节数设定部把由上述接收字节数计算部计算出的分段的字节数和拥塞窗口的1/2的值中的大的一方设定为慢起动阈值，并把发送侧可发送的最大分段大小设定为拥塞窗口。
并且，根据发明之二的通信终端，其特征在于，该通信终端具有：最小时间计测部，其计测RTT的最小值；接收字节数计算部，其根据在由上述最小时间计测部所计测的RTT的最小值的期间内从接收侧发送的确认应答，在发送侧计算由上述接收侧确认了到达的分段的字节数；丢失检测部，其根据重发超时或者重复确认应答来检测分组丢失；以及接收字节数设定部，其根据由上述接收字节数计算部计算出的分段的字节数，设定发生上述分组丢失时的拥塞窗口或者慢起动阈值，在高速重发和高速恢复时，上述接收字节数设定部把由上述接收字节数计算部计算出的分段的字节数和拥塞窗口的1/2的值中的大的一方设定为慢起动阈值，并把慢起动阈值设定为拥塞窗口，在重发超时时，上述接收字节数设定部把由上述接收字节数计算部计算出的分段的字节数和拥塞窗口的1/2的值中的大的一方设定为慢起动阈值，并把发送侧可发送的最大分段大小设定为拥塞窗口。
并且，根据发明之四的拥塞控制方法，其特征在于，该拥塞控制方法具有：根据从接收侧发送的确认应答，在发送侧计算由上述接收侧确认了到达的分段的字节数的步骤；以及根据在上述发送侧计算出的分段的字节数，设定发生分组丢失时的拥塞窗口或者慢起动阈值的步骤，在上述计算由上述接收侧确认了到达的分段的字节数的步骤中，在高速重发和高速恢复时，把计算出的分段的字节数和拥塞窗口的1/2的值中的大的一方设定为慢起动阈值，并把慢起动阈值设定为拥塞窗口，在重发超时时，把计算出的分段的字节数和拥塞窗口的1/2的值中的大的一方设定为慢起动阈值，并把发送侧可发送的最大分段大小设定为拥塞窗口。
如以上说明的那样，根据本发明，能根据由接收侧确认了到达的分段的字节数设定发生分组丢失时的拥塞窗口或者慢起动阈值，能使发生分组丢失后的拥塞窗口的值或者慢起动阈值与网络的最佳值一致。因此，即使在确认应答的接收间隔不准确的网络上，也能在有效利用所准备的网络频带的同时避免网络拥塞。
附图说明
图1是示出本发明的一实施方式的发送终端的概略结构的框图。
图2是示出本发明的一实施方式的接收分段的字节数的计测方法的图。
图3是示出本发明的一实施方式的接收分段的字节数的计测方法的另一例的图。
图4是示出在发送侧校正Ack的发送时刻的例子的图。
标号说明
11：发送终端；12：分段接收部；13：最小时间计测部；14：接收字节数计算部；15：丢失检测部；16：接收字节数设定部；17：分段发送部。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式的通信终端进行说明。
图1是示出本发明的一实施方式的发送终端的概略结构的框图。
在图1中，在发送终端11设置有：分段接收部12，其接收经由互联网等网络所发送的分段；最小时间计测部13，其计测RTT的最小值；接收字节数计算部14，其根据在由最小时间计测部13所计测的RTT的最小值的期间内从接收侧发送的确认应答，在发送侧计算由上述接收侧确认了到达的分段的字节数；丢失检测部15，其根据重发超时或者重复确认应答来检测分组丢失；接收字节数设定部16，其根据由接收字节数计算部14计算出的分段的字节数，设定发生分组丢失时的拥塞窗口或者慢起动阈值；以及分段发送部17，其经由互联网等网络来发送分段。
并且，分段接收部12在接收到经由网络所发送来的分段时，将该分段发送到最小时间计测部13、接收字节数计算部14和丢失检测部15。
并且，最小时间计测部13与在TCP中执行的方法一样，可计测RTT。即，在能利用Timestamp Option(时间戳选项)的情况下，最小时间计测部13在接收Ack时，可把(当前时刻)-(Timestamp Echo(时间戳回应))用作RTT。
另一方面，在不能利用时间戳选项的情况下，最小时间计测部13在接收Ack时，可把(当前时刻)-(已确认的分段被发送的时刻)用作RTT。
并且，最小时间计测部13在分段被发送的期间继续进行RTT的计测，每次计测RTT的最小值(rtt_min)就更新RTT的最小值(rtt_min)，同时可将RTT的最小值(rtt_min)用作接收分段的字节数(rcv_bytes)的计算期间。
并且，考虑到由于路由切换或接收终端移动等而使RTT大幅变化的情况，在以下情况下，还能重新设定RTT的最小值(rtt_min)。
(1)在1RTT以上的时间内未进行分段发送的情况
在该情况下，作为1RTT，除了RTT的最小值(rtt_min)以外，还能在TCP中利用根据RTT计算的RTO(Retransmission Timeout：重发超时)作为1RTT。
(2)CWND低于初始窗口大小的情况
接着，当由最小时间计测部13计测出RTT的最小值(rtt_min)时，接收字节数计算部14根据在RTT的最小值(rtt_min)的时间内接收到的Ack或SAck(Selective Acknowledgement，选择性确认)的信息，计算由接收侧确认了到达的接收分段的字节数(rcv_bytes)。
图2是示出本发明的一实施方式的接收分段的字节数的计测方法的图。
在图2中，在TCP发送侧21中，可根据在RTT的最小值(rtt_min)的时间内从TCP接收侧22接收到的Ack的信息，计算由接收侧确认了到达的接收分段的字节数(rcv_bytes)。
具体地说，接收分段的字节数(rcv_bytes)可按以下方式计测。
·支持SAck Option(选择性确认选项)的情况
可利用以下值：即从利用在RTT的最小值(rtt_min)的时间内接收到的Ack而由接收终端通知了接收的最大的序号(rcv_ack)中，减去在开始计测时未接收到Ack的开头分段的序号(drs_snd_una)而得到的值。
并且，在分段重发中，由于考虑到在RTT的最小值(rtt_min)的时间内所重发的分段的合计字节数，因而将从利用接收到的Ack的选择性确认选项(SAck Option)所通知的分段的合计字节数(sack_end)中减去在开始计测时利用SAck Option所通知的分段的合计字节数(sack_start)而得到的值，加到最初值上。
即，得到rcv_bytes＝rcv_ack-drs_snd_una+(sack_end-sack_start)。
另外，在未发生分段丢失的情况下，sack-end和sack_start双方都为0，因而得到rcv_bytes＝rcv_ack-drs_snd_una。并且，在RTT的最小值(rtt_min)的时间内消除了分段丢失的情况下，sack-end为0，仅sack_start有效。
·不支持SAck Option的情况
在该情况下，可考虑重复Ack(rcv_ack是未接收到Ack的最小分段(snd_una)以下的Ack)的数量来计算接收分段的字节数(rcv_bytes)。
即，可利用以下的值：即从利用在RTT的最小值(rtt_min)的时间内最后接收到的Ack而由接收终端通知了接收的序号(rcv_ack)中，减去在开始计测时未接收到Ack的开头分段的序号(drs_snd_una)而得到的值。
并且，在分段重发中，由于考虑到所重发的分段的合计字节数，因而将从在RTT的最小值(rtt_min)的时间内接收到的重复Ack的数量×MSS(dack_end)中减去在开始计测时接收到的重复Ack的数量×MSS(dack_start)而得到的值，加到最初值上。
即，得到rcv_bytes＝rcv_ack-drs_snd_una+(dack_end-dack_start)。
另外，在未发生分段丢失的情况下，dack_end和dack_start双方都为0。
这里，在Ack路径也发生排队延迟的情况下，根据状况，有时不能精度良好地计测接收分段的字节数(rcv_bytes)。因此，通过使用Ack的发送时刻来消除Ack路径的排队延迟的影响，能精度良好地计测接收分段的字节数(rcv_bytes)。
图3是示出本发明的一实施方式的接收分段的字节数的计测方法的另一例的图。
在图3中，当在Ack中附加了与TCP发送侧21侧相同的时间戳选项(Timestamp Option)的情况下，通过参照在RTT的最小值(rtt_min)的时间内所发送的Ack的发送时刻，可计测接收分段的字节数(rcv_bytes)。然而，在接收侧和发送侧使用的时间戳选项(TimestampOption)的粒度不同的情况下，有必要在发送侧校正Ack的发送时刻。
图4是示出在发送侧校正Ack的发送时刻的例子的图。
在图4中，ts表示分段的发送时刻，ts_echo表示时间戳回应(Timestamp Echo)。在发送侧，在接收到Ack时，进行一定的期间的计测，计算其间接收到的Ack的ts和ts_echo的增加量，用于校正。在图4中，ts_echo的增加量是60，而ts的增加量是6，因而使用在开始计测时的Ack的发送时刻加上RTT的最小值(rtt_min)的10分之1而得到的时刻之前的Ack来计算rcv_bytes。
另外，在接收分段的字节数(rcv_bytes)与前一次计算出的接收分段的字节数(rcv_bytes)相比增加的情况下，可以在每次接收Ack时更新值。并且，不管接收分段的字节数(rcv_bytes)的增减，总是能针对每一段RTT的最小值(rtt_min)期间进行接收分段的字节数(rcv-bytes)的重新计算。并且，通过对接收分段的字节数(rcv_bytes)设定下限，可防止接收分段的字节数(rcv_bytes)被设定极其小的值。
并且，图1的丢失检测部15根据重发超时(RTO)或者重复确认应答(Duplicate Ack)检测分组丢失。
然后，在由丢失检测部15检测出分组丢失的情况下，图1的接收字节数设定部16根据由接收字节数计算部14计算出的分段的字节数(rcv_bytes)，可设定发生分组丢失时的拥塞窗口(CWND)或者慢起动阈值(SSTHRESH)。
具体地说，在发生分组丢失时，接收字节数设定部16可按以下方式设定拥塞窗口(CWND)或者慢起动阈值(SSTHRESH)。
1.FF(Fast Retransmit & Fast Recovery：高速重发和高速恢复)时，设定为SSTHRESH＝MAX(rcv_bytes，CWND/2)CWND＝SSTHRESH。
2.发生RTO(Retransmit Timeout：重发超时)时，设定为SSTHRESH＝MAX(rcv_bytes，CWND/2)CWND＝1×MSS。
其中，在接收分段的字节数(rcv_bytes)小于等于接收分段的字节数(rcv_bytes)的计测时的CWND+α(常数)的情况下，尽管网络内未滞留分组，但由于分组丢失，所以判断为该分组丢失是由于网络拥塞以外的原因而发生的，可将慢起动阈值(SSTHRESH)设定为与检测丢失前相同的值。并且，拥塞窗口(CWND)可使用与在一般的TCP中执行的方法相同的值。
然后，图1的分段发送部17根据由接收字节数设定部16所设定的拥塞窗口(CWND)和慢起动阈值(SSTHRESH)来发送分段。
另外，最小时间计测部13、接收字节数计算部14、丢失检测部15以及接收字节数设定部16可通过使计算机执行描述了用来执行由这些单元进行的处理的命令的程序来实现。
然后，只要把该程序存储在CD-ROM等存储介质内，就能通过将存储介质安装在发送终端11的计算机内，并将该程序安装在计算机内，来实现由最小时间计测部13、接收字节数计算部14、丢失检测部15以及接收字节数设定部16进行的处理。并且，通过经由网络下载该程序，可使该程序容易普及。
并且，在上述的实施方式中，对根据由发送侧的接收字节数计算部14计算出的分段的字节数来设定发生分组丢失时的拥塞窗口或者慢起动阈值的方法作了说明，然而也可以在接收侧计算由接收侧确认了到达的分段的字节数，并把在接收侧计算出的分段的字节数传递到发送侧，从而设定发生分组丢失时的拥塞窗口或者慢起动阈值。
并且，在上述的实施方式中，对根据由接收侧确认了到达的分段的字节数，在发送侧设定发生分组丢失时的拥塞窗口或者慢起动阈值的方法作了说明，然而也可以根据由接收侧确认了到达的分段的字节数，在接收侧计算发生分组丢失时的拥塞窗口或者慢起动阈值，并把在接收侧计算出的发生分组丢失时的拥塞窗口或者慢起动阈值传递到发送侧，从而在发送侧设定发生分组丢失时的拥塞窗口或者慢起动阈值。

Claims (3)

1.一种通信终端，其特征在于，该通信终端具有：
接收字节数计算部，其根据从接收侧发送的确认应答，在发送侧计算由上述接收侧确认了到达的分段的字节数；以及
接收字节数设定部，其根据由上述接收字节数计算部计算出的分段的字节数，设定发生分组丢失时的拥塞窗口或者慢起动阈值，
在高速重发和高速恢复时，上述接收字节数设定部把由上述接收字节数计算部计算出的分段的字节数和拥塞窗口的1/2的值中的大的一方设定为慢起动阈值，并把慢起动阈值设定为拥塞窗口，
在重发超时时，上述接收字节数设定部把由上述接收字节数计算部计算出的分段的字节数和拥塞窗口的1/2的值中的大的一方设定为慢起动阈值，并把发送侧可发送的最大分段大小设定为拥塞窗口。
2.一种通信终端，其特征在于，该通信终端具有：
最小时间计测部，其计测RTT的最小值；
接收字节数计算部，其根据在由上述最小时间计测部所计测的RTT的最小值的期间内从接收侧发送的确认应答，在发送侧计算由上述接收侧确认了到达的分段的字节数；
丢失检测部，其根据重发超时或者重复确认应答来检测分组丢失；以及
接收字节数设定部，其根据由上述接收字节数计算部计算出的分段的字节数，设定发生上述分组丢失时的拥塞窗口或者慢起动阈值，
在高速重发和高速恢复时，上述接收字节数设定部把由上述接收字节数计算部计算出的分段的字节数和拥塞窗口的1/2的值中的大的一方设定为慢起动阈值，并把慢起动阈值设定为拥塞窗口，
在重发超时时，上述接收字节数设定部把由上述接收字节数计算部计算出的分段的字节数和拥塞窗口的1/2的值中的大的一方设定为慢起动阈值，并把发送侧可发送的最大分段大小设定为拥塞窗口。
3.一种拥塞控制方法，其特征在于，该拥塞控制方法具有：
根据从接收侧发送的确认应答，在发送侧计算由上述接收侧确认了到达的分段的字节数的步骤；以及
根据在上述发送侧计算出的分段的字节数，设定发生分组丢失时的拥塞窗口或者慢起动阈值的步骤，
在上述计算由上述接收侧确认了到达的分段的字节数的步骤中，在高速重发和高速恢复时，把计算出的分段的字节数和拥塞窗口的1/2的值中的大的一方设定为慢起动阈值，并把慢起动阈值设定为拥塞窗口，
在重发超时时，把计算出的分段的字节数和拥塞窗口的1/2的值中的大的一方设定为慢起动阈值，并把发送侧可发送的最大分段大小设定为拥塞窗口。
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