CN101938400B - 网络拥塞控制的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种网络拥塞控制的方法和装置，以解决现有技术中，网络拥塞控制机制简单、粗化导致的服务质量降低，资源浪费带的问题。本发明实施例公开的网络拥塞控制的方法和装置，通过判断当前网络丢包的原因，如果当前网络丢包是网络丢包模式，则通过网络拥塞控制机制进行控制，如果当前网络丢包是非网络拥塞模式，则关闭拥塞控制机制，能够避免在非网络拥塞导致丢包的情况下，不适当的启用网络拥塞控制机制带来的资源浪费和服务质量下降的问题，提高了网络拥塞控制的精确度。

Description

网络拥塞控制的方法和装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种拥塞控制的方法和装置。 

背景技术

目前TCP(Transport layer，传输层)及SCTP(Stream Control TransmissionProtocol，流控制传输协议)的拥塞控制算法有两类：基于丢包作为拥塞控制依据的和基于报文时延作为控制依据。目前基于丢包的拥塞控制算法的原理是基于对网络拥塞后出现丢包并以此作为流量控制的依据，即在出现丢包后减少发送流量，避免进一步拥塞丢包，保证了网络传输的公平竞争和对带宽的高效率使用。这类算法对拥塞窗口的控制都与丢包率相关。 

典型的丢包控制算法TCP Reno为例，根据算法可以得出其拥塞窗口与丢包率的关系是： 

$W\left(p\right)=\frac{1}{\mathrm{RTT}}\sqrt{\frac{3}{2p}}$

W是拥塞窗口，RTT是环回时延，p是丢包率。从公式可以得出丢包率越大，拥塞窗口越小的结论。其他拥塞控制算法也有类似的结论。 

这类基于丢包的算法认为网络拥塞后必然导致丢包，在检测到丢包后即按照一定规则缩小发送窗口，减小发送流量避免网络进一步拥塞。但实际应用中并非丢包就一定是拥塞导致的，当丢包不是拥塞导致时却启动拥塞控制机制，会不适当的减少包的流量，本来能够利用的网络资源由于不适当的拥塞控制而不能使用，造成网络资源的浪费；同时，由于不适当的拥塞控制带来的网络流量限制，降低了用户感受和网络服务质量。 

发明内容

本发明实施例提供一种拥塞控制的方法和设备，以解决现有技术中，网络拥塞控制机制简单、粗化导致的服务质量降低，资源浪费带的问题。 

本发明实施例公开了一种网络拥塞控制方法，包括： 

在网络丢包时启动网络拥塞控制机制后，至少两次检测丢包率，如果检测到丢包率大于预设阈值的次数达到预设值，则确认当前网络丢包的丢包模式是非网络拥塞模式，并关闭网络拥塞控制机制；否则，确认当前网络丢包的丢包模式是网络拥塞模式，通过网络拥塞控制机制进行控制； 

根据所述丢包率以及网络拥塞模式选择通信路径； 

当存在多条通信路径时，所述根据所述丢包率以及网络拥塞模式选择通信路径包括： 

获取各通信路径的丢包率，优先选择丢包率小的通信路径，如果丢包率相同，则优先选择非网络拥塞丢包模式的路径。 

本发明实施例还公开了一种网络拥塞控制装置，包括： 

判断单元，在网络丢包时启动网络拥塞控制机制，至少两次检测丢包率，如果检测到丢包率大于预设阈值的次数达到预设值，则确认当前网络丢包的丢包模式是非网络拥塞模式；否则，确认当前网络丢包的丢包模式是网络拥塞模式； 

处理单元，用于根据所述判断单元判断的结果进行处理，如果当前网络丢包是网络拥塞模式，则通过网络拥塞控制机制进行控制，如果当前网络丢包是非网络拥塞模式，则关闭网络拥塞控制机制； 

路径选择单元，用于根据判断单元确定的丢包率和网络拥塞模式选择通信路径，优先选择丢包率小的通信路径，如果丢包率相同，则优先选择非网络拥塞丢包模式的路径。 

本发明实施例公开的网络拥塞控制的方法和装置，通过判断当前网络丢包的丢包模式，如果当前网络丢包是网络丢包模式，则通过网络拥塞控制机制进行控制，如果当前网络丢包是非网络拥塞模式，则关闭拥塞控制机制，能够避免在非网络拥塞导致丢包的情况下，不适当的启用网络拥塞控制机制带来的资源浪费和服务质量下降的问题，提高了网络拥塞控制的精确度。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1为本发明实施例一种网络拥塞控制方法的流程示意图； 

图2为本发明实施例一种网络拥塞控制方法的具体实现流程示意图； 

图3为本发明实施例一种网络拥塞控制装置的结构示意图； 

图4为本发明实施例一种网络拥塞控制装置的具体实现结构示意图； 

图5为本发明实施例一种网络拥塞控制方法的具体实现参考图。 

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 

本发明实施例针对现有技术中拥塞控制方式简单，对于非拥塞情况导致的丢包也进行拥塞控制的问题，提供了一种拥塞控制的方法，通过判断丢包产生的原因是网络拥塞还是非网络拥塞，针对不同的情况进行不同的处理，能够避免将非网络拥塞误判为网络拥塞导致的网络资源浪费和服务质量下降的问题。 

参考图1，图1为本发明实施例一种网络拥塞控制方法的流程示意图，包括： 

步骤100：在网络丢包时启动网络拥塞控制机制，至少两次检测丢包率； 

步骤102：如果检测到丢包率大于预设阈值的次数达到预设值，则确认当前网络丢包的丢包模式是非网络拥塞模式，关闭网络拥塞控制机制；否则，确认当前网络丢包的丢包模式是网络拥塞模式，通过网络拥塞控制机制进行控制。 

所述丢包率可以是连续统计的，也可以是非连续统计的，只要所述统计得到的丢包率大于预设阈值的次数达到预设值即可。同时，作为一种具体的实现方式，所述预设值可以等于所述检测丢包率的次数。 

上述方法通过判断当前网络丢包的原因，如果当前网络丢包是网络丢包模式，即是由网络拥塞造成的丢包，则通过网络拥塞控制机制进行控制，如果当前网络丢包是非网络拥塞模式，即是由非网络拥塞导致的丢包，则关闭拥塞控制机制，能够避免在非网络拥塞导致丢包的情况下，不适当的启用网络拥塞控制机制带来的资源浪费和服务质量下降的问题，提高了网络拥塞控制的精确 度。 

下面以具体的实现方式详细描述本发明一种网络拥塞控制的方法在SCTP场景下的具体实现方式，参考图2，图2为本发明实施例一种网络拥塞控制方法的具体实现流程示意图，包括： 

步骤200：在网络丢包时启动网络拥塞控制机制，至少两次检测当前SCTP路径丢包率； 

在当前网络存在丢包时，丢包的具体原因有很多，可能是因拥塞导致的，也有可能是非拥塞导致的。对于非拥塞导致的情况，如IP OVER E1的场景下，如果E1线路出现时钟不同步或滑帧就会导致IP层丢包。如果对于这种非拥塞情况下的丢包误认为是网络拥塞导致的，不仅不能解决网络本身存在的问题，还会因为启用拥塞控制机制导致不适当的流控，造成本来能够利用的网络资源未被利用，导致资源的浪费和服务质量的降低。 

因此，通过判断当前网络丢包的丢包模式，根据判断的结果区分出当前网络的丢包是因为拥塞导致的，还是非拥塞导致的，然后根据不同的情况进行不同的处理，能够实现网络拥塞控制的精确化，避免因非网络拥塞导致丢包时误判为是网络拥塞而启用网络拥塞控制机制带来的资源浪费和服务质量降低等问题。 

在具体判断当前网络丢包的原因时，可以通过下述方式实现： 

在当前网络出现丢包时，启动网络拥塞控制机制，并判断连续预设次数(例如3次)丢包率是否大于预设阈值(所述阈值可以设置为1％)；例如，以10秒为周期统计一次丢包率，如果连续3次丢包率大于预设阈值1％，说明拥塞控制对当前的丢包未起作用，当前网络丢包是非网络拥塞造成的；否则，说明拥塞控制起到了抑制丢包的问题，当前网络丢包是网络拥塞造成的。 

其中，所述的丢包率是指周期内统计到的丢失数据块数与总共发出数据块数之比。丢失数据块的统计方式可以是：消息包在传输过程中丢弃后，SCTP的接收端会在给发送端的选择证实报文SACK中添加缝隙证实块(Gap Ack Blocks)信息标注某个发送序号TSN的数据块丢失，SCTP发送端在连续收到该信息后确认该数据块丢失。 

可选的，在IP OVER E1的场景下，判断非拥塞丢包，还可以通过进一步判断E1是否丢包来来进一步确认是否是非网络拥塞模式，即本端发现有E1丢帧，则可以确认是非网络拥塞模式；如果本端未发现有E1丢帧，而当前路径存在丢包情况，则确认是网络拥塞模式。因为E1的传输是在低层实现的，如果E1丢帧，则会导致上层传输的丢包，这种情况下的丢包是非网络拥塞造成的，通过判断低层的E1是否丢包，也是网络丢包模式的一种判断方式。 

步骤202：如果检测到丢包率大于预设阈值的次数达到预设值，则确认当前网络丢包的丢包模式是非网络拥塞模式，并关闭网络拥塞控制机制；否则，确认当前网络丢包的丢包模式是网络拥塞模式，通过网络拥塞控制机制进行控制。 

根据上述步骤200的判断，如果当前网络丢包是由于非网络拥塞造成的，则关闭网络拥塞控制机制；并在预设周期(例如150秒)后，重新启动网络拥塞控制机制，并重新确认当前丢包的模式，即重复执行步骤200，以进一步精确确定网络拥塞的原因，并进行相应的控制处理，避免网络资源的浪费和服务质量的下降； 

如果当前网络丢包是由于网络拥塞造成的，则通过网络拥塞控制机制进行控制，即继续保留拥塞控制机制进行拥塞控制； 

进一步，在确定当前网络丢包模式后，即判定当前的丢包是非网络拥塞模式或网络拥塞模式并选择是否采用拥塞控制机制后，还可以根据判断出的丢包模式以及丢包率作为SCTP多归属时选择通信路径的依据。例如，在判断出当前网络的丢包率和丢包模式后，判断丢包率的大小，优先选择丢包率较小的路径传输，因为丢包率越小，拥塞窗口越大，允许发送的流量越大；在丢包率相同的条件，优先选择非网络拥塞丢包模式的路径传输，因为非拥塞模式可以更大程度上利用网络资源。通过丢包率和丢包模式优选通信路径，能够更进一步 避免因丢包对网络造成的影响，进一步提高拥塞控制的精确度，提高网络资源的利用率。 

同时，在具体实现，如果网络中某一设备出现丢包，需确认与该网络设备连接的其它设备的丢包模式，只有对与该网络设备连接的其它设备都确认是否丢包以及其丢包模式，才能够准确判断该网络设备的丢包模式，才能更有效的实施网络拥塞机制，避免因丢包对网络造成的影响，提高拥塞控制的精确度，提高网络资源的利用率。例如，如图5所示，与路由器连接的单板有两个，这里以两个为例说明，在具体应用中，连接的单板可以是两个以上的多个单板。当路由器出现丢包时，对与其连接的多个单板都要进行丢包模式判断，这样，能够避免一个单板进行有效的丢包模式判断后，其它单板未进行有效判断而出现的误判，从而能够保证所述网络设备丢包时拥塞控制的准确性和精确度，提高网络资源的利用率。例如：图6所示的路由器，当其出现丢包时，如果是单板1、单板2的都出现拥塞或非拥塞丢包导致的，如果仅仅对单板1实现本发明方法实施例所述的丢包模式确认，不能完全确认路由器的丢包问题，只有当对单板1和单板2都进行丢包模式判断和确认，才能够保证路由器的丢包原因，并能够得到准确的控制，并进一步提高其资源利用率。 

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。 

参考图3，图3为本发明实施例一种网络拥塞控制装置30的结构示意图，包括： 

判断单元300：在网络丢包时启动网络拥塞控制机制，至少两次检测丢包率，如果检测到丢包率大于预设阈值的次数达到预设值，则确认当前网络丢包的丢包模式是非网络拥塞模式；否则，确认当前网络丢包的丢包模式是网络拥塞模式； 

处理单元302：用于根据所述判断单元300判断的结果进行处理，如果当前网络丢包是网络拥塞模式，则通过网络拥塞控制机制进行控制，如果当前网络丢包是非网络拥塞模式，则关闭网络拥塞控制机制。 

如图4所示，所述判断单元300可以包括： 

确定单元3003，用于在在IP OVER E1的场景下，根据所述判断单元的判断结果，如果检测到丢包率大于预设阈值的次数达到预设值，并且本端收到E1的丢帧信息，则确认当前网络丢包是非网络拥塞模式。 

所述拥塞控制装置30还可以包括： 

路径选择单元304，用于根据判断单元确定的丢包率和网络拥塞模式选择通信路径，优先选择丢包率小的通信路径，如果丢包率相同，则优先选择非网络拥塞丢包模式的路径。 

本发明装置实施例公开的技术方案，通过判断单元300判断当前网络丢包的丢包模式，根据判断的结果区分出当前网络的丢包是因为拥塞导致的，还是非拥塞导致的，然后有处理单元302根据不同的情况进行不同的处理，能够实现网络拥塞控制的精确化，避免因非网络拥塞导致丢包时误判为是网络拥塞而启用网络拥塞控制机制带来的资源浪费和服务质量降低等问题。 

上述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。 

Claims (6)

1.一种网络拥塞控制方法，其特征在于，包括：

在网络丢包时启动网络拥塞控制机制后，至少两次检测丢包率；

如果检测到丢包率大于预设阈值的次数达到预设值，则确认当前网络丢包的丢包模式是非网络拥塞模式，并关闭网络拥塞控制机制；否则，确认当前网络丢包的丢包模式是网络拥塞模式，通过网络拥塞控制机制进行控制；

根据所述丢包率以及网络拥塞模式选择通信路径；

当存在多条通信路径时，所述根据所述丢包率以及网络拥塞模式选择通信路径包括：

获取各通信路径的丢包率，优先选择丢包率小的通信路径，如果丢包率相同，则优先选择非网络拥塞丢包模式的路径。

2.根据权利要求1所述的网络拥塞控制方法，其特征在于，所述预设值等于所述检测丢包率的次数。

3.根据权利要求1所述的网络拥塞控制方法，其特征在于，如果检测到丢包率大于预设阈值的次数达到预设值，则确认当前网络丢包的丢包模式是非网络拥塞模式包括：

在IP OVER E1的场景下，如果检测到丢包率大于预设阈值的次数达到预设值，并且检测到本端收到E1的丢帧信息，则确认是非网络拥塞模式。

4.根据权利要求1所述的网络拥塞控制方法，其特征在于，还包括：

在确认当前网络丢包是非网络拥塞模式并关闭网络拥塞控制机制后，在预设周期内，重启网络拥塞控制机制，并重新确认当前网络丢包的丢包模式，根据所述重新确认的结果决定是否启用网络拥塞控制机制。

5.一种网络拥塞控制装置，其特征在于，包括：

判断单元，在网络丢包时启动网络拥塞控制机制，至少两次检测丢包率，如果检测到丢包率大于预设阈值的次数达到预设值，则确认当前网络丢包的丢包模式是非网络拥塞模式；否则，确认当前网络丢包的丢包模式是网络拥塞模式；

处理单元，用于根据所述判断单元判断的结果进行处理，如果当前网络丢包是网络拥塞模式，则通过网络拥塞控制机制进行控制，如果当前网络丢包是非网络拥塞模式，则关闭网络拥塞控制机制；

路径选择单元，用于根据判断单元确定的丢包率和网络拥塞模式选择通信路径，优先选择丢包率小的通信路径，如果丢包率相同，则优先选择非网络拥塞丢包模式的路径。

6.根据权利要求5所述的网络拥塞控制装置，其特征在于，所述判断单元还包括：

确定单元，用于在IP OVER E1的场景下，根据所述判断单元的判断结果，如果检测到丢包率大于预设阈值的次数达到预设值，并且本端收到E1的丢帧信息，则确认当前网络丢包是非网络拥塞模式。

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