CN101990243B

CN101990243B - 发送速率控制方法和通信设备

Info

Publication number: CN101990243B
Application number: CN2010102374082A
Authority: CN
Inventors: 和久田兼作; 及川智也
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2010-07-22
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2030-07-22
Also published as: JP2011035442A; JP5326908B2; CN101990243A; US20110026401A1; US8345551B2

Abstract

提供了一种发送速率控制方法和通信设备。在该方法中，将数据以最近发送速率R_SND ^t-1发送到接收器，和从接收器接收包括数据的接收速率R_RCV ^t的RTCP包。当网络在拥塞状态时，或当网络在非拥塞状态并且最近接收完成速率R_AR ^t-1高于接收速率R_RCV ^t时，接收完成速率R_AR ^t被计算为接收速率R_RCV的长期EWMA。当网络在非拥塞状态并且最近接收完成速率R_AR ^t-1低于接收速率R_RCV ^t时，或当RTCP包的超时发生时，接收完成速率R_AR ^t被计算为接收速率R_RCV的短期EWMA。基于接收完成速率R_AR ^t来设置发送速率R_SND ^t。

Description

发送速率控制方法和通信设备

技术领域

本发明涉及发送速率控制方法和通信设备。

背景技术

在包交换流传送系统中，视频数据和音频数据从服务器侧下载到客户机侧以被缓冲，之后被再现，据此实现几乎实时的流传送。然而，在诸如强调实时性能的视频会议系统的系统中，为了避免由于缓冲导致的再现延迟，在服务器侧上根据网络条件来调控发送速率以防止丢包(packet loss)。

当在包交换网络上执行端到端通信时，为了在传输层中控制传送速率而利用TCP(传输控制协议)。然而，在TCP中，传送速率的变化大，自动重传被半无限地执行；因而，TCP不适用于实时流传送。

因此，在实时流传送中，主要利用UDP(用户数据报协议)。UDP使用速率控制方法，例如TFRC(TCP友好速率控制)、RAP(速率自适应协议)和DVRC(动态视频速率控制)。

然而，上述速率控制方法是基于如TCP中的AIMD(加式增大和乘式减小)。由此，在包括无线环境的网络中，速率变化根据网络带宽的变化而增加，存在由于快速的速率增加而容易发生丢包的问题。丢包是视频帧的遗漏、视频干扰和声音中断的原因，导致通信质量的严重下降。

同时，作为具有小速率变化的速率控制方法，已经在“Adaptivevideo streaming in presence of wireless errors”(G.Yang，M.Gerla和M.Y.Sanadidi，Proc of the IPIF/IEEE MMNS Conference，Springer Verlag，San Diego，California，2004)中描述已知的VTP(视频传输协议)。

发明内容

然而，在VTP中，对快速的速率下降的跟随能力低，因而存在容易发生丢包的问题。由此，希望有一种速率控制方法，其基于具有小速率变化的VTP，即使在包括无线环境的网络中也可以抑制传送延迟和丢包。

由此，本发明提供了可以在包括无线环境的网络上的流传送中抑制传送延迟和丢包的发送速率控制方法和通信设备。

根据本发明的实施例，提供了一种发送速率控制方法，该方法包括如下步骤：在包括无线环境的网络上的流传送中，以最近(mostrecent)发送速率R_SND ^t-1将数据发送到接收设备和从接收设备接收包括数据的接收速率R_RCV ^t的RTCP包；当网络在拥塞状态时，或当网络在非拥塞状态并且最近接收完成速率R_AR ^t-1高于接收速率R_RCV ^t时，计算接收完成速率R_AR ^t作为接收速率R_RCV的长期EWMA(指数加权移动平均)，而当网络在非拥塞状态且最近接收完成速率R_AR ^t-1低于接收速率R_RCV ^t时，或当RTCP包的超时(time-out)发生时，计算接收完成速率R_AR ^t作为接收速率R_RCV的短期EWMA；和基于接收完成速率R_AR ^t来设置发送速率R_SND ^t。

根据发送速率控制方法，基于接收完成速率来设置发送速率，该接收完成速率根据网络条件被计算为接收速率的长期EWMA或短期EWMA。根据该配置，在包括无线环境的网络上的流传送中，发送速率关于网络条件的跟随能力被增强，并且传送延迟和丢包可以被抑制。

这里，在计算接收完成速率R_AR ^t的步骤中，接收完成速率R_AR ^t可被计算为由下述公式表示的接收速率R_RCV的长期EWMA或短期EWMA：

当接收完成速率R_AR ^t被计算为接收速率R_RCV的长期EWMA时，

R_AR ^t←α_L·R_AR ^t-1+(1-α_L)·R_RCV ^t，和

当接收完成速率R_AR ^t被计算为接收速率R_RCV的短期EWMA时，

R_AR ^t←α_S·R_AR ^t-1+(1-α_S)·R_RCV ^t，

其中0＜α_S＜α_L＜1。

这里，在设置发送速率R_SND ^t的步骤中，可通过下述公式来设置发送速率R_SND ^t：

当网络在非拥塞状态时，

R_SND ^t←(R_RCV ^t·RTT^t+1)/(RTT^t+ΔRTT)

R_SND ^t←β·R_SND ^t+(1-β)·R_AR ^t，和

进一步，当R_SND ^t＞限制速率R_LR ^t时，R_SND ^t←R_LR ^t 和

当网络在拥塞状态时，

R_SND ^t←γ·R_AR ^t，

进一步，当R_SND ^t＞R_RCV ^t时，R_SND ^t←R_RCV ^t，

R_SND ^t′←(R_RCV ^t·RTT^t+1)/(RTT^t+ΔRTT)，和

进一步，当R_SND ^t′＜R_SND ^t时，R_SND ^t←(R_SND ^t′+R_SND ^t)/2，

其中RTT^t和RTT^t-1是最新(latest)RTT和最近RTT，ΔRTT是RTT的变化(RTT^t-RTT^t-1)，RLR^t是定义R_SND ^t的上限的限制速率，R_SND ^t′是临时发送速率，0＜β＜1，且0＜γ＜1。

这里，可通过下述公式来计算限制速率R_LR ^t：

当R_SND ^t-1＜R_MAX时，

R_LR ^t←R_SND ^t-1+α_LR·(R_MAX-R_SND ^t-1)+ΔR_MIN，和

当R_SND ^t-1≥R_MAX时，

R_LR ^t←R_SND ^t-1+ΔR_MIN，

其中R_SND ^t-1是最近发送速率，R_MAX是当前通信连接中的最大发送速率，ΔR_MIN是最小增加限制速率(常数，ΔR_MIN≥0)，和0＜α_LR＜1。

进一步，当RTT^t从不大于RTT_START的状态被改变到大于RTT_START的状态时，或当丢包发生时，确定网络被转换到拥塞状态，和

当RTT^t从不小于RTT_END的状态被改变到小于RTT_END的状态并且当SRTT^t/LRTT^t＜α时，确定网络被转换到非拥塞状态，并且发送速率控制方法可进一步包括如下步骤：即使当确定网络被转换到非拥塞状态时，考虑网络的拥塞状态从当网络转换到拥塞状态的时间点被继续由下述公式表示的拥塞状态持续时间Δ_τ：

Δ_τ←μ·(RTT_MAX-RTT_MIN)/(2·(1-γ))，

其中RTT^t是最新RTT，RTT_START和RTT_END是网络转换到通过Spike方法定义的拥塞状态时的RTT和网络转换到通过Spike方法定义的非拥塞状态时的RTT，SRTT^t和LRTT^t是RTT的短期EWMA和长期EWMA，α＞1，0＜γ＜1，且μ＜1。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种通信设备，该通信设备包括：通信处理单元，该通信处理单元在包括无线环境的网络上的流传送中以最近发送速率R_SND ^t-1将数据发送到接收设备和从接收设备接收包括数据的接收速率R_RCV ^t的RTCP包；接收完成速率计算单元，当网络在拥塞状态时，或当网络在非拥塞状态并且最近接收完成速率R_AR ^t-1高于接收速率R_RCV ^t时，该接收完成速率计算单元计算接收完成速率R_AR ^t作为接收速率R_RCV的长期EWMA(指数加权移动平均)，而当网络在非拥塞状态并且最近接收完成速率R_AR ^t-1低于接收速率R_RCV ^t时，或当RTCP包的超时发生时，计算接收完成速率R_AR ^t作为接收速率R_RCV的短期EWMA；以及发送速率设置单元，该发送速率设置单元基于接收完成速率R_AR ^t来设置发送速率R_SND ^t。

如上所述，本发明可以提供可以在包括无线环境的网络上的流传送中抑制传送延迟和丢包的发送速率控制方法和通信设备。

附图说明

图1是示出了根据本发明实施例的通信系统的配置的视图；

图2是示出了与网络的拥塞状态对应的发送速率控制的概念图；

图3是示出了发送设备的主要功能性配置的框图；

图4是示出了根据本发明实施例的发送速率控制方法的流程图；

图5是示出了通过Spike方法确定拥塞状态的方法的视图；和

图6是示出了用于设置限制速率的方法的视图。

具体实施方式

下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。注意，在本文和附图中，具有基本相同功能和结构的结构性元件以相同的附图标记代表，并省略这些结构性元件的重复解释。

[1.通信系统的配置]

图1是示出了根据本发明实施例的通信系统1的配置的视图。通信系统1包括通过包括无线环境的包交换网络30发送和接收数据包的发送设备10和接收设备20。网络30是例如因特网、内部网、外部网和卫星连接，并至少在一部分中包括无线环境。发送设备10和接收设备20是信息处理器，例如是服务器、个人计算机、PDA(个人数字助理)和移动电话。

发送设备10编码来对视频数据和音频数据打包，以将包以预定发送速率发送到接收设备20。接收设备20解码和再现数据，并在预定周期将反馈包(RTCP包)发送到发送设备10。RTCP包包括RTT(往返行程时间)的信息、接收速率和丢包率。发送设备10从被包括在RTCP包中的信息估计网路30的条件以调节数据的编码率，并由此实时地控制发送速率。

图2是示出了与网络30的拥塞状态对应的发送速率控制的概念图。图2示出了网络带宽及发送速率和RTT的时间序列分布。当RTT根据网络带宽的降低而增加到一定程度时，网络30转换到拥塞状态。当RTT根据网络带宽的增加而降低到一定程度时，网络30转换到非拥塞状态。发送速率受控制，从而当网络30在拥塞状态时，发送速率根据RTT的降低而增加，并且发送速率根据RTT的增加而降低。而且，发送速率受控制，从而当网络30在非拥塞状态时，控制发送速率使其在某一时间被设置为不大于接收速率，并且发送速率根据RTT的增加而降低。

图3是示出了发送设备10的主要功能性配置的框图。发送设备10包括通信控制单元11、通信处理单元13和存储单元15。通信控制单元11通过执行如后面描述的发送速率控制方法的硬件和/或软件来实现。

通信控制单元11确定网络30的拥塞状态和基于被包括在RTCP包中的信息来设置发送速率。通信控制单元11被操作作为，例如，拥塞状态确定单元、接收完成速率计算单元、限制速率计算单元和发送速率设置单元。通信处理单元13编码来对视频数据和音频数据打包并将数据包以预定发送速率通过网络30发送到接收设备20。通信处理单元13进一步在预定时期从接收设备20接收RTCP包。存储单元15存储被包括在RTCP包中的信息、用于执行控制方法的参数和控制方法的结果。

[2.发送速率控制方法]

图4是示出了根据本发明实施例的发送速率控制方法的流程图。发送设备10接收RTCP包(步骤S11)和使用被包括在RTCP包中的信息来确定网络30的拥塞状态(S13)。当网络30在拥塞状态时，发送设备10计算包括接收完成速率R_AR和限制速率R_LR的参数(S15)，设置拥塞状态中的发送速率R_SND(S17)，和设置拥塞状态持续时间Δ_τ(S19)。同时，当网络30在非拥塞状态时，发送设备10计算参数(S21)和设置非拥塞状态中的发送速率R_SND(S23)。下文中，将描述每个处理的细节。

[2-1.RTCP包的接收]

通信处理单元13将包发送到接收设备20和在预定周期从接收设备20接收RTCP包。RTCP包包括RTT的信息、接收速率和丢包率。通信控制单元11在存储单元15中存储被包括在RTCP包中的信息的预定信息。相应于通信系统1的使用环境而适当地设置RTCP包的周期。周期越短，通过通信控制单元11的速率控制的准确度越好；然而，网络带宽和处理资源被消耗。

[2-2.拥塞状态的确定]

通信控制单元11基于被包括在RTCP包中的信息来检测RTT的变化和丢包的发生，从而确定网络30的拥塞状态。

在拥塞状态的确定中，利用作为LDA(丢包辨别算法)的一种的Spike方法和短RTT/长RTT(SRTT/LRTT)方法。

在Spike方法中，基于RTT的最新值RTT^t和当前通信连接中RTT的最大值RTT_MAX和最小值RTT_MIN来确定网络30的拥塞状态。如图5中所示，在Spike方法中，到拥塞状态的转换点RTT_START和到非拥塞状态的转换点RTT_END由下述公式(1)和(2)来定义：

RTT_START←α_START·(RTT_MAX-RTT_MIN)+RTT_MIN...(1)

RTT_END←α_END·(RTT_MAX-RTT_MIN)+RTT_MIN...(2)

其中RTT_START：到拥塞状态的转换点；

RTT_END：到非拥塞状态的转换点；

RTT^t：RTT的最新值；

RTT_MAX：当前通信连接中RTT的最大值；

RTT_MIN：当前通信连接中RTT的最小值；和

α_START，α_END：参数

(α_END＜α_START，例如，α_END＝0.3，α_START＝0.5)

在Spike方法中，一旦RTT^t从不大于RTT_START的状态被改变到大于RTT_START的状态，则确定网络30被转换到拥塞状态，而一旦RTT^t从不小于RTT_END的状态被改变到小于RTT_END的状态，则确定网络30被转换到非拥塞状态(拥塞状态被解除(released))。

在SRTT/LRTT方法中，基于作为RTT的短期EWMA(指数加权移动平均)的SRTT和作为RTT的长期EWMA的LRTT来确定RTT的变化条件。

在SRTT/LRTT方法中，当作为RTT的短期EWMA和长期EWMA之间的比率的SRTT/LRTT不小于α(α＞1：例如，α＝1.4)时，确定RTT趋向于增加。当SRTT/LRTT小于α时，确定RTT趋向于降低。

通信控制单元11统计地处理当前通信连接中的RTT以获得RTT的最大值RTT_MAX和最小值RTT_MIN，以及使用预定参数α_START和α_END来计算到拥塞状态的转换点RTT_START和到非拥塞状态的转换点RTT_END。然后，通信控制单元11将被包括在最新RTCP包中的RTT^t与RTT_START和RTT_END进行比较从而初步确定网络30的拥塞状态。

通信控制单元11统计地处理当前通信连接中的RTT以获得分别作为短期EWMA和长期EWMA的SRTT^t和LRTT^t，并且将SRTTt和LRTT^t与预定参数α进行比较从而确定RTT的变化条件。通信控制单元11进一步基于被包括在最新RTCP包中的丢包率来确定丢包的发生。

当最新RTT^t从不大于RTT_START的状态被改变到大于RTT_START的状态，或当丢包发生时，通信控制单元11确定网络30被转换到拥塞状态。在那种情况中，通信控制单元11通过下述公式(3)来计算拥塞持续时间Δ_τ以在存储单元15中存储拥塞状态持续时间Δ_τ和示出转换到拥塞状态的时间点的时间信息。

Δ_τ←μ·(RTT_MAX-RTT_MIN)/(2·(1-γ))...(3)，

其中Δ_τ：拥塞状态持续时间；

RTT_MAX：当前通信连接中RTT的最大值；

RTT_MIN：当前通信连接中RTT的最小值；和

μ，γ：参数

(μ＜1，0＜γ＜1，例如，μ＝0.8，γ＝0.96)。

同时，当RTT^t从不小于RTT_END的状态被改变到小于RTT_END的状态时，和当SRTT^t/LRTT^t＜α时，通信控制单元11确定网络30被转换到非拥塞状态(拥塞状态被解除)。然后，通信控制单元11将从转换到拥塞状态的时间点流逝的时间T和拥塞状态持续时间Δ_τ进行比较。当T＞Δ_τ时，通信控制单元11确定网络30被转换到非拥塞状态，而当T≤Δ_τ时，通信控制单元11确定拥塞状态被继续。

在VTP中，使用Spike方法，根据RTT^t和RTT_START之间的比较结果来确定到拥塞状态的转换，并且根据RTT^t和RTT_END之间的比较结果来确定到非拥塞状态的转换。同时，在本实施例中，RTT的当前条件和丢包的发生条件都被考虑，因而，即使在难以适当地从RTT的当前条件确定到拥塞状态的转换时，也可以可靠地从丢包的发生条件来确定到拥塞状态的转换。进一步，RTT的当前条件和RTT的变化条件都被考虑，因而，即使在难以适当地只从RTT的当前条件来确定到非拥塞状态的转换时，也可以可靠地从RTT的变化条件来确定到非拥塞状态的转换。

在VTP中，当网络30被转换到拥塞状态时，在由下述公式(3′)设置的拥塞状态持续时间Δ_τ′内发送速率被减小某一量，使得可与TCP相较的速率减小发生：

Δ_τ′←μ·RTT_MAX/(2·(1-γ))...(3′)

在公式3′中，Δ_τ′被计算为与RTT_MAX成比例。由此，当RTT_MAX大时，即使RTT的变化小时，Δ_τ′也被计算为大值，因而，存在对到非拥塞状态的转换的确定被延迟的问题。由此，在本实施例中，如公式(3)中所示，Δ_τ被计算为与RTT的变化(RTT_MAX-RTT_MIN)成比例。由此，即使当RTT_MAX大时，也根据RTT的变化计算Δ_τ，因而，到非拥塞状态的转换可以被适当地确定。

在根据本实施例的发送速率控制方法中，当网络30在拥塞状态时，不像VTP，发送速率R_SND不被减小某一量，但是发送速率R_SND被减小到小于接收速率R_RCV或根据RTT的增加而减小。因此，Δ_τ可被设置为小于VTP的Δ_τ′。

[2-3.各种参数的计算]

为了设置最新发送速率R_SND ^t，通信控制单元11基于被包括在RTCP包中的信息来计算接收完成速率R_AR ^t和限制速率R_LR ^t。

(接收完成速率R_AR)

根据网络条件，最新接收完成速率R_AR ^t被计算为接收速率R_RCV的长期EWMA或短期EWMA。接收完成速率R_AR ^t是接收设备20实际上接收包的速率和发送设备10可以发送到瓶颈的速率。

当网络30在拥塞状态时，或当网络30在非拥塞状态并且最近接收完成速率R_AR ^t-1高于接收速率R_RCV ^t时，最新接收完成速率R_AR ^t通过公式(4)被计算为接收速率R_RCV的长期EWMA。同时，当网络30在非拥塞状态并且最近接收完成速率R_AR ^t-1低于接收速率R_RCV ^t时，或当RTCP包的超时发生时，最新接收完成速率R_AR ^t通过公式(5)被计算为接收速率R_RCV的短期EWMA。

当最新接收完成速率R_AR ^t被计算为长期EWMA时，

R_AR ^t←α_L·R_AR ^t-1+(1-α_L)·R_RCV ^t...(4)，和

当最新接收完成速率R_AR ^t被计算为短期EWMA时，

R_AR ^t←α_L·R_AR ^t-1+(1-α_S)·R_RCV ^t...(5)，

其中R_AR ^t：最新接收完成速率；

R_AR ^t-1：最近接收完成速率；

R_RCV ^t：最新接收速率；和

α_S，α_L：参数(0＜α_S＜α_L＜1)。

通信控制单元11使用最近接收完成速率R_AR ^t-1、最新接收速率R_RCV ^t以及预定参数α_S和α_L来计算最新接收完成速率R_AR ^t，以在存储单元15中存储最新接收完成速率R_AR ^t。

当网络30在拥塞状态时，发送速率R_SND ^t被控制为低于接收完成速率R_AR ^t。然而，紧接在网络30已经转换到非拥塞状态之后，优选发送速率R_SND ^t被迅速地增加到转换到拥塞状态之前的速率。根据接收完成速率R_AR ^t的增加来增加发送速率R_SND ^t。由此，优选在拥塞状态中阻止接收完成速率R_AR ^t根据发送速率R_SND ^t(＝接收速率R_RCV ^t)而降低，由此最新发送完成速率R_AR ^t被计算为长期EWMA。

同时，当网络30在非拥塞状态并且最近接收完成速率R_AR ^t-1高于接收速率R_RCV ^t时，RTT未被增加，确定免于丢包的临时速率减小发生。因此，优选阻止根据临时速率减小而显著地变化接收完成速率R_AR ^t，由此最新接收完成速率R_AR ^t被计算为长期EWMA。

同时，当网络30在非拥塞状态并且最近接收完成速率R_AR ^t-1低于接收速率R_RCV ^t时，接收速率R_RCV ^t跟随速率受控制的发送速率R_SND ^t-1，并且接收速率R_RCV ^t高于过去接收速率R_RCV。优选网络条件是好的，并且发送速率R_SND ^t被增加而不受过去接收速率R_RCV影响，由此最新接收完成速率R_AR ^t被计算为短期EWMA。

当RTCP包的超时发生时，难以在某一周期接收RTCP包，确定网络30在极其拥塞的状态。由此，发送速率R_SND ^t被迅速地减小，并且为了抑制接收完成速率R_AR，最新接收完成速率R_AR ^t被计算为短期EWMA。

在VTP中，最新接收完成速率R_AR ^t被一律地计算为接收速率R_RCV的EWMA。而在本实施例中，基于最新接收完成速率R_AR ^t来设置最新发送速率R_SND ^t，该最新接收完成速率R_AR ^t根据网络条件被计算为接收速率R_RCV的长期EWMA或短期EWMA。根据该配置，即使当在包括无线环境的网络30上执行实时流传送时，也能增强发送速率R_SND ^t关于网络条件的跟随能力，并且可以抑制传送延迟和丢包。

(限制速率R_LR ^t)

根据当前通信连接中最近发送速率R_SND ^t-1和最大发送速率R_MAX之间的数量关系，通过两种不同方式来计算限制速率R_LR ^t。为了定义最新发送速率R_SND ^t的上限值，通过下述公式(6)或(7)计算限制速率R_LR ^t。

当R_SND ^t-1＜R_MAX时，

R_LR ^t←R_SND ^t-1+α_LR·(R_MAX-R_SND ^t-1)+ΔR_MIN...(6)，和

当R_SND ^t-1≥R_MAX时，

R_LR ^t←R_SND ^t-1+ΔR_MIN...(7)，

其中R_LR ^t：限制速率，

R_SND ^t-1：最近发送速率，

R_MAX：当前通信连接中最大发送速率，

ΔR_MIN：最小增加限制速率(常数，ΔR_MIN≥0)，和

α_LR：参数(0＜α_LR＜1)

通信控制单元11统计地处理当前通信连接中的发送速率R_SND来获得最大发送速率R_MAX，并使用预定参数ΔR_MIN计算限制速率R_LR ^t以在存储单元15中存储限制速率R_LR ^t。参数ΔR_MIN指可允许的速率的增加。

如图6中所示，最新发送速率R_SND ^t由限制速率R_LR ^t定义，据此当最近发送速率R_SND ^t-1是低的时候，最新发送速率R_SND ^t被迅速地增加到最大发送速率R_MAX，而当最近发送速率R_SND ^t-1是高的时候，最新发送速率R_SND ^t可以被缓慢地增加。

[2-4.发送速率的设置]

根据网络30的拥塞状态，通信控制单元11使用前面计算的接收完成速率R_AR ^t和限制速率R_LR ^t来设置最新发送速率R_SND ^t。最新发送速率R_SND ^t由下述公式表示：

当网络30在非拥塞状态时，

R_SND ^t←(R_RCV ^t·RTT^t+1)/(RTT^t+ΔRTT)...(8)

R_SND ^t←β·R_SND ^t+(1-β)·R_AR ^t...(9)，和

进一步，当R_SND ^t＞R_LR ^t时，

R_SND ^t←R_LR ^t...(10)；和

当网络30在拥塞状态时，

R_SND ^t←γ·R_AR ^t...(11)，

进一步，当R_SND ^t＞R_RCV ^t时，

R_SND ^t←R_RCV ^t...(12)

R_SND ^t′←(R_RCV ^t·RTT^t+1)/(RTT^t+ΔRTT)...(13)，和

进一步，当R_SND ^t′＜R_SND ^t时，

R_SND ^t←(R_SND ^t′+R_SND ^t)/2...(14)，

其中R_SND ^t：最新发送速率，

R_RCV ^t：最新接收速率，

RTT^t：最新RTT，

RTT^t-1：最近RTT，

ΔRTT：RTT的变化(＝RTT^t-RTT^t-1)

R_AR ^t：最新接收完成速率，

R_LR ^t：限制速率，

R_SND ^t′：临时发送速率，和

β，γ：参数

(0＜β＜1，0＜γ＜1，例如，β＝0.7)。

通信控制单元11统计地处理RTT来获得ΔRTT，并使用预定参数β和γ设置最新发送速率R_SND ^t以在存储单元15中存储最新发送速率R_SND ^t。

当网络30在非拥塞状态时，通信控制单元11通过公式(8)设置最新发送速率R_SND ^t。根据公式(8)，当RTT趋向于增加时发送速率R_SND ^t降低，而当RTT趋向于降低时发送速率R_SND ^t增加。通信控制单元11通过公式(9)再次设置发送速率R_SND ^t，并且当重置发送速率R_SND ^t大于限制速率R_LR ^t时，最新发送速率R_SND ^t通过公式(10)被定义为上限值(限制速率R_LR ^t)。

同时，当网络30在拥塞状态时，根据公式(11)，通信控制单元11将最新发送速率R_SND ^t设置为被从转换到拥塞状态之前的接收完成速率R_AR减小某一量的速率。当由通信控制单元11设置的发送速率R_SND ^t大于最新接收速率R_RCV ^t时，通信控制单元11通过公式(12)将最新发送速率R_SND ^t设置为最新接收速率R_RCV ^t。进一步，通信控制单元11通过公式(13)计算临时发送速率R_SND ^t′。当临时发送速率R_SND ^t′大于由公式(11)或(12)设置的发送速率R_SND ^t时，通信控制单元11通过公式(14)再次设置最新发送速率R_SND ^t。

在公式(8)和(12)中，使用最新接收速率R_RCV ^t来设置最新发送速率R_SND ^t。而在VTP中，使用最近发送速率R_SND ^t-1而不是最新接收速率R_RCV ^t来设置最新发送速率R_SND ^t。由此，在本实施例中，发送速率R_SND ^t迅速地跟随接收速率R_RCV ^t的降低，据此可以避免丢包的发生和RTT的增加。

当对通信处理单元13来说难以在预定周期(例如，4个周期)从接收设备20接收RTCP包时，通信控制单元11指数地减小发送速率R_SND ^t。

[总结]

如上所述，根据本实施例的发送速率控制方法，基于最新接收完成速率R_AR来设置最新发送速率R_SND，该最新接收完成速率R_AR根据网络条件被计算作为接收速率R_RCV的长期EWMA或短期EWMA。根据该配置，在包括无线通信的网络30上的流传送中，发送速率R_SND关于网络条件的跟随能力被增强，并且传送延迟和丢包可以被抑制。

进一步，根据本实施例的发送速率控制方法，不使用比发送层低的低层信息(lower-level information)，并且通过端到端执行从接收设备20到发送设备10的反馈，据此可以实现几乎不依靠硬件的发送速率控制。

本领域技术人员应该理解，取决于设计要求和其他因素可以做出各种修改、组合、子组合和改变，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内。

本申请包含的主题涉及2009年7月29日在日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2009-176689中公开的主题，通过引用将其全文合并在此。

Claims

1.一种发送速率控制方法，包含如下步骤：

在包括无线环境的网络上的流传送中，将数据以最近发送速率R_SND ^t-1发送到接收设备和从所述接收设备接收包括所述数据的接收速率R_RCV ^t的RTCP包；

当所述网络在拥塞状态时，或当所述网络在非拥塞状态并且最近接收完成速率R_AR ^t-1高于接收速率R_RCV ^t时，计算接收完成速率R_AR ^t作为接收速率R_RCV ^t的长期指数加权移动平均EWMA，和

当所述网络在非拥塞状态并且最近接收完成速率R_AR ^t-1低于所述接收速率R_RCV ^t时，或当所述RTCP包的超时发生时，计算接收完成速率R_AR ^t作为接收速率R_RCV ^t的短期EWMA；和

基于所述接收完成速率R_AR ^t来设置发送速率R_SND ^t。

2.根据权利要求1所述的发送速率控制方法，其中在计算所述接收完成速率R_AR ^t的步骤中，所述接收完成速率R_AR ^t被计算为由下述公式表示的接收速率R_RCV ^t的长期EWMA或短期EWMA：

当所述接收完成速率R_AR ^t被计算为所述接收速率R_RCV ^t的长期EWMA时，

R_AR ^t←α_L·R_AR ^t-1+(1-α_L)·R_RCV ^t，和

当所述接收完成速率R_AR ^t被计算为所述接收速率R_RCV ^t的短期EWMA时，

R_AR ^t←α_S·R_AR ^t-1+(1-α_S)·R_RCV ^t，

其中0＜α_S＜α_L＜1。

3.根据权利要求1所述的发送速率控制方法，其中在设置所述发送速率R_SND ^t的步骤中，所述发送速率R_SND ^t通过下述公式来设置：

当所述网络在非拥塞状态时，

R_SND ^t←(R_RCV ^t·RTT^t+1)/(RTT^t+ΔRTT)

R_SND ^t←β·R_SND ^t+(1-β)·R_AR ^t，和

进一步，当R_SND ^t＞限制速率R_LR ^t时，R_SND ^t←R_LR ^t；和

当所述网络在拥塞状态时，

R_SND ^t←γ·R_AR ^t，

进一步，当R_SND ^t＞R_RCV ^t时，R_SND ^t←R_RCV ^t，

R_SND ^t′←(R_RCV ^t·RTT^t+1)/(RTT^t+ΔRTT)，和

其中RTT^t和RTT^t-1是最新往返行程时间RTT和最近往返行程时间RTT，ΔRTT是往返行程时间RTT的变化(RTT^t-RTT^t-1)，R_LR ^t是定义R_SND ^t的上限的限制速率，R_SND ^t′是临时发送速率，0＜β＜1，且0＜γ＜1。

4.根据权利要求3所述的发送速率控制方法，其中所述限制速率R_LR ^t通过下述公式来计算：

当R_SND ^t-1＜R_MAX时，

R_LR ^t←R_SND ^t-1+α_LR·(R_MAX-R_SND ^t-1)+ΔR_MIN，和

当R_SND ^t-1≥R_MAX时，

R_LR ^t←R_SND ^t-1+ΔR_MIN，

其中R_SND ^t-1是最近发送速率，R_MAX是当前通信连接中最大发送速率，ΔR_MIN是最小增加限制速率、是常数、并且ΔR_MIN≥0，和0＜α_LR＜1。

5.根据权利要求1所述的发送速率控制方法，其中当RTT^t从不大于RTT_START的状态被改变到大于RTT_START的状态时，或当丢包发生时，确定所述网络被转换到拥塞状态，和

当RTT^t从不小于RTT_END的状态被改变到小于RTT_END的状态并且当SRTT^t/LRTT^t＜α时，确定所述网络被转换到非拥塞状态，和

进一步包含如下步骤：即使当确定所述网络被转换到非拥塞状态时，考虑所述网络的拥塞状态从当所述网络转换到拥塞状态的时间点继续由下述公式表示的拥塞状态持续时间Δ_τ：

Δ_τ←μ·(RTT_MAX-RTT_MIN)/(2·(1-γ))，

其中RTT^t是最新往返行程时间RTT，RTT_START和RTT_END是网络转换到通过Spike方法定义的拥塞状态时的往返行程时间RTT和网络转换到通过Spike方法定义的非拥塞状态时的往返行程时间RTT，SRTT^t和LRTT^t是往返行程时间RTT的短期EWMA和长期EWMA，α＞1，0＜γ＜1，且μ＜1。

6.一种通信设备，包含：

通信处理单元，在包括无线环境的网络上的流传送中，该通信处理单元将数据以最近发送速率R_SND ^t-1发送到接收设备和从所述接收设备接收包括所述数据的接收速率R_RCV ^t的RTCP包；

接收完成速率计算单元，当所述网络在拥塞状态时，或当所述网络在非拥塞状态并且最近接收完成速率R_AR ^t-1高于所述接收速率R_RCV ^t时，所述接收完成速率计算单元计算接收完成速率R_AR ^t作为接收速率R_RCV ^t的长期指数加权移动平均EWMA，和当所述网络在非拥塞状态并且最近接收完成速率R_AR ^t-1低于所述接收速率R_RCV ^t时，或当所述RTCP包的超时发生时，计算接收完成速率R_AR ^t作为接收速率R_RCV ^t的短期EWMA；和

发送速率设置单元，基于所述接收完成速率R_AR ^t来设置发送速率R_SND ^t。