CN106357552B - 一种拥塞控制方法及网络节点 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种拥塞控制方法及网络节点，涉及通信技术领域，以解决现有网络资源浪费，网络利用率降低的问题。本实施例提供的拥塞控制方法包括：步骤a：第一网络节点获取N个第二网络节点中每个第二网络节点当前的队列缓存状态；步骤b：所述第一网络节点将所述N个第二网络节点当前的队列缓存状态和所述第一网络节点当前的队列缓存状态组成状态向量；步骤c：所述第一网络节点根据所述状态向量、以及耦合向量，更新所述第一网络节点当前的缓存队列状态；重复步骤a‑c，直至所述N个第二网络节点与所述第一网络节点之间的队列缓存状态的差的绝对值均小于等于预设阈值。

Description

一种拥塞控制方法及网络节点
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种拥塞控制方法及网络节点。
背景技术
为了更加精细化、智能化的进行拥塞控制，甚至从根源上避免网络拥塞现象的发生，必须让网络中路由器节点也参与到拥塞控制中来，由路由器检测拥塞，并审视各个流对拥塞造成的影响，通过其对队列长度管理达到拥塞控制的能力。
目前的队列管理机制可以分为两大类：被动式队列管理(Passive QueueManagement，PQM)和主动式队列管理(Active Queue Management，AQM)。其中，PQM是对路由器中数据包队列设置一个最大值(以包为单位)，然后接受包进入队列直到队长达到最大值，接下来到达的包就要被丢弃，即传统的“去尾”(drop tail)算法，此时，多个TCP(Transmission Control Protocol传输控制协议)路由器检测到网络内存在丢包现象则认为网络拥塞，进而降低发送速度，导致全局TCP路由器同时进入慢启动；而AQM是通过随机早期检测算法(Random Early Detection，RED)监测路由器队列的平均长度来探测拥塞，当某一路由器平均队列长度在所定义的特定阀值范围内时，表明拥塞逼近，则根据特定的概率选择源端节点进行丢包来调整拥塞控制窗口，在路由器的数据包队列满之前进行主动丢包，使所有路由器按照调整后的拥塞控制窗口的大小进行数据报文的传输。
由上可知，PQM和AQM两种方式均为通过对个别路由器的队列状态的管理，实现对整个网络中路由器的数据报文传输的控制，来达到拥塞控制的目的；然而，由于现有网络中各路由器的发送速率快慢不等，当采用现有拥塞控制方法时，可能会使一部分路由器本来能够利用的网络资源由于进入慢启动而不能使用，从而造成不必要的网络带宽浪费，降低网络利用率。
发明内容
本发明实施例提供一种拥塞控制方法及网络节点，以解决现有拥塞控制方法造成的网络资源浪费，网络利用率降低的问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种拥塞控制方法，所述方法包括：
步骤a：第一网络节点获取N个第二网络节点中每个第二网络节点当前的队列缓存状态；其中，所述N为大于等于1的整数，所述第二网络节点与所述第一网络节点相互耦合；所述第二网络节点当前的队列缓存状态用于表示：所述第二网络节点中用于传输数据报文的资源的大小；所述第二网络节点与所述第一网络节点相互耦合指：第一网络节点的队列缓存状态的变化受到第二网络节点的作用力的影响，且所述第一网络节点作用于所述第二网络节点、影响所述第二网络节点的队列缓存状态的变化；
步骤b：所述第一网络节点将所述N个第二网络节点当前的队列缓存状态和所述第一网络节点当前的队列缓存状态组成状态向量；
步骤c：所述第一网络节点根据所述状态向量、以及耦合向量，更新所述第一网络节点当前的缓存队列状态；其中，所述耦合向量包含N+1个系数；所述N+1个系数中的N个系数与所述N个第二网络节点一一对应，所述N个系数分别用1表示，用于指示：所述第二网络节点与所述第一网络节点间具有耦合关系；所述N+1个系数中除所述N个系数之外的一个系数用所述第一网络节点的度的负数表示，用于指示：所述第一网络节点的局域连通性；
重复步骤a-c，直至所述N个第二网络节点与所述第一网络节点之间的队列缓存状态的差的绝对值均小于等于预设阈值。
在第一方面的第一种可实现方式中，结合第一方面，所述第一网络节点根据所述状态向量、以及耦合向量，更新所述第一网络节点当前的缓存队列状态包括：
将所述状态向量与所述耦合向量进行第一处理；其中，所述第一处理用于：获取所述第一网络节点受到其他网络节点的作用力的影响的和；
将所述第一处理后的结果与所述第一网络节点当前的缓存队列状态进行第二处理；其中，所述第二处理用于：调整所述第一网络节点当前的缓存队列状态；
将所述第二处理后的结果确定为所述第一网络节点更新后的缓存队列状态。
在第一方面的第二种可实现方式中，结合第一方面的第一种可实现方式，所述将所述状态向量与所述耦合向量进行第一处理具体包括：
将所述状态向量与所述耦合向量相乘；
所述将所述第一处理后的结果与所述第一网络节点当前的缓存队列状态进行第二处理具体包括：
将所述状态向量与所述耦合向量相乘后的结果与所述第一网络节点当前的缓存队列状态进行相加。
在第一方面的第三种可实现方式中，结合第一方面的第一种可实现方式，所述将所述状态向量与所述耦合向量进行第一处理具体包括：
将耦合强度、所述状态向量以及所述耦合向量相乘；
所述将所述第一处理后的结果与所述第一网络节点当前的缓存队列状态进行第二处理具体包括：
将所述耦合强度、所述状态向量以及所述耦合向量相乘后的结果与所述第一网络节点当前的缓存队列状态进行相加；
其中，所述耦合强度介于0与1之间，用于表示所述第一网络节点与所述第二网络节点间的耦合关系的大小。
在第一方面的第四种可实现方式中，结合第一方面至第一方面的第三种可实现方式中的任一种可实现方式，在步骤a之前，所述方法还包括：
当所述第一网络节点确定所述第二网络节点与所述第一网络节点间通过物理连线连接时，确定所述第一网络节点与所述第二网络节点间相互耦合；
或者，所述第一网络节点通过开放式最短路径优先OSPF协议发现所述第一网络节点与所述第二网络节点间相互耦合。
第二方面，本发明实施例提供一种网络节点，包括：
获取单元，用于获取N个第二网络节点中每个第二网络节点当前的队列缓存状态，并将所述N个第二网络节点当前的队列缓存状态和所述网络节点当前的队列缓存状态组成状态向量；其中，所述N为大于等于1的整数，所述第二网络节点与所述网络节点相互耦合；所述第二网络节点当前的队列缓存状态用于表示：所述第二网络节点中用于传输数据报文的资源的大小；所述第二网络节点与所述网络节点相互耦合指：所述网络节点的队列缓存状态的变化受到第二网络节点的作用力的影响，且所述网络节点作用于所述第二网络节点、影响所述第二网络节点的队列缓存状态的变化；
计算单元，用于根据所述状态向量、以及耦合向量，更新所述网络节点当前的缓存队列状态，直至所述N个第二网络节点与所述网络节点之间的队列缓存状态的差的绝对值均小于等于预设阈值；
其中，所述耦合向量包含N+1个系数；所述N+1个系数中的N个系数与所述N个第二网络节点一一对应，所述N个系数分别用1表示，用于指示：所述第二网络节点与所述网络节点间具有耦合关系；所述N+1个系数中除所述N个系数之外的一个系数用所述网络节点的度的负数表示，用于指示：所述网络节点的局域连通性。
在第二方面的第一种可实现方式中，结合第二方面，所述计算单元具体用于：
将所述状态向量与所述耦合向量进行第一处理；其中，所述第一处理用于：获取所述第一网络节点受到其他网络节点的作用力的影响的和；
将所述第一处理后的结果与所述第一网络节点当前的缓存队列状态进行第二处理；其中，所述第二处理用于：调整所述第一网络节点当前的缓存队列状态；
将所述第二处理后的结果确定为所述第一网络节点更新后的缓存队列状态。
在第二方面的第二种可实现方式中，结合第二方面的第一种可实现方式，所述计算单元，具体用于：
将所述状态向量与所述耦合向量相乘；
将所述状态向量与所述耦合向量相乘后的结果与所述第一网络节点当前的缓存队列状态进行相加。
在第二方面的第三种可实现方式中，结合第二方面的第一种可实现方式，所述计算单元，具体用于：
将耦合强度、所述状态向量以及所述耦合向量相乘；
将所述耦合强度、所述状态向量以及所述耦合向量相乘后的结果与所述第一网络节点当前的缓存队列状态进行相加；
其中，所述耦合强度介于0与1之间，用于表示所述第一网络节点与所述第二网络节点间的耦合关系的大小。
在第二方面的第四种可实现方式中，结合第二方面至第二方面的第三种可实现方式中的任一种可实现方式，所述网络节点还包括：
确定单元，用于在所述获取单元获取到N个第二网络节点中每个第二网络节点当前的队列缓存状态之前，确定所述第二网络节点与所述第一网络节点间通过物理连线连接，进而确定所述第一网络节点与所述第二网络节点间相互耦合；
或者，通过开放式最短路径优先OSPF协议发现所述第一网络节点与所述第二网络节点间相互耦合。
由上可知，本发明实施例提供一种拥塞控制方法和网络节点，第一网络节点获取N个第二网络节点中每个第二网络节点当前的队列缓存状态，将所述N个第二网络节点当前的队列缓存状态和所述第一网络节点当前的队列缓存状态组成状态向量，根据所述状态向量、以及耦合向量，更新所述第一网络节点当前的缓存队列状态，直至所述N个第二网络节点与所述第一网络节点之间的队列缓存状态的差的绝对值均小于等于预设阈值。如此，考虑到网络节点之间的相互影响，通过耦合作用，让每个节点的缓存队列状态自适应地调整为同步缓存队列状态，使得每个网络节点的发送速率快慢相等，共同承担网络拥塞的风险，提高了网络资源的利用率，避免了现有网络系统中各网络节点的发送速率快慢不等的情况下，一部分网络节点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，造成不必要的网络带宽浪费，降低网络利用率的问题。
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为本发明实施例提供的动力学网络系统的结构图；
图2为本发明实施例提供的拥塞控制方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的拥塞控制方法的演示图；
图4为本发明实施例提供的网络节点的结构图；
图4A为本发明实施例提供的网络节点的结构图；
图5为本发明实施例提供的网络节点的结构图。
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作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。
本发明的基本思想是：把动力学同步的理论引入到网络拥塞控制领域，在现有网络节点拥塞控制机制(如被动式队列管理(Passive Queue Management，PQM)、主动式队列管理(Active Queue Management，AQM))作用之前，根据网络中有边相连的节点之间的耦合作用，经过一段时间的演变，使得网络中每个节点的状态(如队列长度、缓存(buffer)大小)趋于一致，即各节点状态达到同步，进而达到分布式拥塞控制的效果，从根源上避免网络拥塞；其中，所述网络节点可以为路由器等具有传送或接收数据功能的网络设备。
下面结合附图2对本发明提供的拥塞控制方法进行详细说明，其中，所述拥塞控制方法应用于一网络系统中的每个网络节点，所述网络系统可以包含至少一个网络节点，且有边相连的网络节点之间存在耦合关系，例如，所述拥塞控制方法可以适用于如图1所示的网络系统中的每个节点，所述方法可以包括：
步骤101：第一网络节点获取N个第二网络节点中每个第二网络节点当前的队列缓存状态。
其中，第一网络节点可以为网络中的任一网络节点，所述第二网络节点与所述第一网络节点相互耦合；所述N为大于等于1的整数；需要说明的是，在具体的应用场景中，与第一网络节点具有相互耦合关系的第二网络节点的总个数可以等于N，也可以少于N，即本发明实施例可以考虑全部的第二网络节点，也可以只考虑全部第二网络节点中的部分第二网络节点，此处不做限定。
所述相互耦合是指群体中两个或者两个以上的个体通过相互作用而彼此影响从而联合起来产生增力的现象，通俗讲就是个体间的作用力与反作用力，或者互动、联动效应，例如，所述第二网络节点与所述第一网络节点相互耦合可以指：第一网络节点的队列缓存状态的变化受到第二网络节点的作用力的影响，且所述第一网络节点作用于所述第二网络节点、影响所述第二网络节点的队列缓存状态的变化。
所述第二网络节点当前的队列缓存状态用于表示：所述第二网络节点中用于传输数据报文的资源的大小，可以为：网络节点的队列长度、缓存(buffer)大小、发送报文速率等。
可选的，在第一网络节点获取N个第二网络节点中每个第二网络节点当前的队列缓存状态之前，第一网络节点可以通过第二网络节点与第一网络节点间是否具有物理连线来确定第二网络节点与第一网络节点间是否相互耦合，如：若第二网络节点与第一网络节点之间通过物理连线连接，则确定第二网络节点与第一网络节点之间相互耦合，若第二网络节点与第一网络节点之间没有物理连线，则确定第二网络节点与第一网络节点间没有耦合关系；还可以通过开放式最短路径优先(Open Shortest Path First，OSPF)发现与所述第一网络节点相互耦合的第二网络节点，本发明实施例对比不进行限定。
例如，如图1所示，该网络系统包含4个网络节点：网络节点1、网络节点2、网络节点3以及网络节点4；其中，网络节点1和网络节点2、网络节点4之间通过物理连线连接，网络节点2和网络节点1、网络节点3之间通过物理连线连接；网络节点3和网络节点2、网络节点4之间通过物理连线连接；网络节点4和网络节点1、网络节点3之间通过物理连线连接，则与网络节点1相互耦合的网络节点可以为：网络节点1、网络节点2、网络节点4；与网络节点2相互耦合的网络节点可以为：网络节点1、网络节点2、网络节点3；与网络节点3相互耦合的网络节点可以为：网络节点2、网络节点3、网络节点4；与网络节点4相互耦合的网络节点可以为：网络节点1、网络节点3、网络节点4。
步骤102：第一网络节点将所述N个第二网络节点当前的队列缓存状态和所述第一网络节点当前的队列缓存状态组成状态向量。
步骤103：第一网络节点根据所述状态向量、以及耦合向量，更新所述第一网络节点当前的缓存队列状态。
其中，所述耦合向量包含N+1个系数；所述N+1个系数中的N个系数与所述N个第二网络节点一一对应，所述N个系数分别用1表示，用于指示：所述第二网络节点与所述第一网络节点间具有耦合关系；所述N+1个系数中除所述N个系数之外的一个系数用所述第一网络节点的度的负数表示，用于指示：所述第一网络节点的局域连通性。
换言之，若网络节点i与网络节点j间相互耦合，则网络节点i与网络节点j的耦合关系用1表示；若网络节点i与网络节点j是同一网络节点，则网络节点i与网络节点j间的耦合系数用所述网络节点的度的负数表示，其中，所述网络节点的度为与所述网络节点相连接的物理连线的个数；若网络节点i与网络节点j间不相互耦合，则网络节点i与网络节点j的耦合关系用0表示。例如，如下式所示，第i个网络节点与第j个网络节点之间的耦合关系可以表示为：
其中，ki是第i个网络节点的度；∧i是与网络节点i相耦合的网络节点的集合。
例如，在如图1所示的网络系统中，网络节点1与(网络节点1、网络节点2、网络节点4)中每个网络节点间耦合关系组成的耦合向量为：(-2、1、1)；网络节点2与(网络节点1、网络节点2、网络节点3)中每个网络节点间的耦合关系组成的耦合向量为：(1、-2、1)；网络节点3与(网络节点2、网络节点3、网络节点4)中每个网络节点间的耦合关系组成的耦合向量为(1、-2、1)；网络节点4与(网络节点1、网络节点3、网络节点4)中每个网络节点间的耦合关系组成的耦合向量为：(1、1、-2)。
可选的，所述状态向量为行(列)向量时，所述耦合向量为列(行)向量，且若所述状态向量中第i个系数为网络节点j当前的缓存队列状态，则耦合向量中第i个系数用于第一网络节点与所述网络节点j间的耦合关系；例如，若状态向量中第2个系数为网络节点3当前的缓存队列状态，则耦合向量中第2个系数用于表示第一网络节点与网络节点3耦合关系。
所述更新网络节点当前的缓存队列状态可以指：增加或减小网络节点当前的缓存队列状态。
可选的，所述第一网络节点根据所述状态向量、以及耦合向量，更新所述第一网络节点当前的缓存队列状态可以包括：
将所述状态向量与所述耦合向量进行第一处理；其中，所述第一处理用于：获取所述第一网络节点受到其他网络节点的作用力的影响的和；
将所述第一处理后的结果与所述第一网络节点当前的缓存队列状态进行第二处理；其中，所述第二处理用于：调整所述第一网络节点当前的缓存队列状态；
将所述第二处理后的结果确定为所述第一网络节点更新后的缓存队列状态。
具体的，所述将所述状态向量与所述耦合向量进行第一处理具体包括：将所述状态向量与所述耦合向量相乘；
所述将所述第一处理后的结果与所述第一网络节点当前的缓存队列状态进行第二处理具体包括：将所述状态向量与所述耦合向量相乘后的结果与所述第一网络节点当前的缓存队列状态进行相加；例如，如下式所示：
x(t+1)＝x(t)+G×X(t)
其中，所述x(t+1)为第一网络节点更新后的缓存队列状态，x(t)为第一网络节点当前的缓存队列状态，G为耦合向量，X(t)为状态向量，包含第一网络节点当前的缓存队列状态和N个第二网络节点中每个网络节点当前的缓存队列状态。
可选的，本发明实施例中，网络节点还可以根据网络节点之间耦合关系的大小，对网络节点当前的缓存队列状态进行调整，具体的，所述将所述状态向量与所述耦合向量进行第一处理具体包括：将耦合强度、所述状态向量以及所述耦合向量相乘；
所述将所述第一处理后的结果与所述第一网络节点当前的缓存队列状态进行第二处理具体包括：将所述耦合强度、所述状态向量以及所述耦合向量相乘后的结果与所述第一网络节点当前的缓存队列状态进行相加；例如，如下式所示：
x(t+1)＝x(t)+σ×G×X(t)
其中，所述x(t+1)为第一网络节点更新后的缓存队列状态，x(t)为第一网络节点当前的缓存队列状态，σ表示耦合强度，用于表示第一网络节点与第二网络节点间的相互影响强度和作用力大小，可以在0到1之间取值，σ越小，表示第一网络节点与第二网络节点间的相互影响强度和作用力越小，G为耦合向量，X(t)为状态向量，包含第一网络节点当前的缓存队列状态和N个第二网络节点中每个网络节点当前的缓存队列状态。
步骤104：重复步骤101-103，直至所述N个第二网络节点与所述第一网络节点之间的队列缓存状态的差的绝对值均小于等于预设阈值。
其中，所述预设阈值可以根据需要进行设置，本发明实施例对比不进行限制，所述N个第二网络节点与所述第一网络节点之间的队列缓存状态的差的绝对值均小于等于预设阈值可以表示：第二网络节点当前的缓存队列状态与N个第二网络节点中每个网络节点当前的缓存队列状态趋向于一致(相似或相同)；优选的，预设阈值可以设置为零，即网络节点的缓存队列状态与第一网络节点的缓存队列状态相同。
需要说明的是，本发明实施例，网络系统中的每个网络节点都需要执行上述方法，只有这样，网络系统中各网络节点的缓存队列状态才能最终达到同步，实现网络节点的分布式拥塞控制。
例如，图3为本发明提供的图2所示的网络系统中各网络节点缓存队列状态演变至同步的示意图，如图3所示，假设网络节点1的初始缓存队列状态为x1(0)＝1，网络节点2的初始缓存队列状态为x2(0)＝2，网络节点的初始缓存队列状态为x3(0)＝3，网络节点4的初始缓存队列状态为x4(0)＝4，耦合强度为0.3，下面以网络节点1的缓存队列状态变化为例，对上述方法进行说明：
第1步：网络节点1获取(网络节点1、网络节点2、网络节点4)中每个网络节点的初始缓存队列状态，组成状态向量(1、2、4)，以及由网络节点与中各网络节点间的耦合关系组成的耦合向量(-2、1、1)；然后根据公式：x(t+1)＝x(t)+σ×G×X(t)得到网络节点1更新后的网络缓存队列状态为：1+0.3×(1、2、4)×(-2、1、1)＝2.2；
第2步：网络节点1获取(网络节点1、网络节点2、网络节点4)中每个网络节点当前的缓存队列状态，组成状态向量(2.2、2、2.8)；然后根据公式：x(t+1)＝x(t)+σ×G×X(t)得到网络节点1更新后的网络缓存队列状态为：2.2+0.3×(2.2、2、2.8)×(-2、1、1)＝2.32；
如图3所示，依次按照上述步骤进行演进，直至第11步：获取(网络节点1、网络节点2、网络节点4)中每个网络节点当前的缓存队列状态，组成状态向量(2.4999、2.4999、2.5001)；根据公式：x(t+1)＝x(t)+σ×G×X(t)得到网络节点1更新后的网络缓存队列状态为：2.4999+0.3×(2.4999、2.4999、2.5001)×(-2、1、1)＝2.5；
待进行第12步耦合时，发现获取的(网络节点1、网络节点2、网络节点4)中每个当前的缓存队列状态均为2.5，且与网络节点1自身当前的缓存队列状态相同，即各网络节点达到同步，结束上述过程。
其中，其他网络节点的耦合过程与网络节点1类似，在此不再一一赘述。
由上可知，本发明实施例提供一种拥塞控制方法，第一网络节点获取N个第二网络节点中每个第二网络节点当前的队列缓存状态，将N个所述第二网络节点当前的队列缓存状态和所述第一网络节点当前的队列缓存状态组成状态向量，根据所述状态向量、以及耦合向量，更新所述第一网络节点当前的缓存队列状态，直至所述N个第二网络节点与所述第一网络节点之间的队列缓存状态的差的绝对值均小于等于预设阈值。如此，考虑到网络节点之间的相互影响，通过耦合作用，让每个节点的缓存队列状态自适应地调整为同步缓存队列状态，使得每个网络节点的发送速率快慢相等，共同承担网络拥塞的风险，提高了网络资源的利用率，避免了现有网络系统中各网络节点的发送速率快慢不等的情况下，一部分网络节点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，造成不必要的网络带宽浪费，降低网络利用率的问题。
实施例二
图4为本发明实施例提供的一种网络节点，用于执行实施例一所述的方法，如图4所示，所述网络节点可以包括：
获取单元401，用于获取N个第二网络节点中每个第二网络节点当前的队列缓存状态，并将所述N个第二网络节点当前的队列缓存状态和所述网络节点当前的队列缓存状态组成状态向量。
其中，网络节点可以为网络中的任一网络节点，所述第二网络节点与所述网络节点相互耦合；所述N为大于等于1的整数；需要说明的是，在具体的应用场景中，与第一网络节点具有相互耦合关系的第二网络节点的总个数可以等于N，也可以少于N，即本发明实施例可以考虑全部的第二网络节点，也可以只考虑全部第二网络节点中的部分第二网络节点，此处不做限定。
所述相互耦合是指群体中两个或者两个以上的个体通过相互作用而彼此影响从而联合起来产生增力的现象，通俗讲就是个体间的作用力与反作用力，或者互动、联动效应，例如，所述第二网络节点与所述网络节点相互耦合可以指：网络节点的队列缓存状态的变化受到第二网络节点的作用力的影响，且所述网络节点作用于所述第二网络节点、影响所述第二网络节点的队列缓存状态的变化；所述第二网络节点为N个，N为大于或等于1的整数。
所述第二网络节点当前的队列缓存状态用于表示：所述第二网络节点中用于传输数据报文的资源的大小，可以为：网络节点的队列长度、缓存(buffer)大小、发送报文速率等。
可选的，如图4A所示，所述网络节点还可以包括：
确定单元403，用于在获取单元401获取到N个第二网络节点中每个第二网络节点当前的队列缓存状态之前，通过第二网络节点与网络节点间是否具有物理连线来确定第二网络节点与网络节点间是否相互耦合，如：若第二网络节点与网络节点之间通过物理连线连接，则确定第二网络节点与网络节点之间相互耦合，若第二网络节点与网络节点之间没有物理连线，则确定第二网络节点与网络节点间没有耦合关系；或者是通过开放式最短路径优先(Open Shortest Path First，OSPF)发现与所述网络节点相互耦合的第二网络节点，本发明实施例对比不进行限定。
例如，如图1所示，该网络系统包含4个网络节点：网络节点1、网络节点2、网络节点3以及网络节点4；其中，网络节点1和网络节点2、网络节点4之间通过物理连线连接，网络节点2和网络节点1、网络节点3之间通过物理连线连接；网络节点3和网络节点2、网络节点4之间通过物理连线连接；网络节点4和网络节点1、网络节点3之间通过物理连线连接，则与网络节点1相互耦合的网络节点可以为：网络节点1、网络节点2、网络节点4；与网络节点2相互耦合的网络节点可以为：网络节点1、网络节点2、网络节点3；与网络节点3相互耦合的网络节点可以为：网络节点2、网络节点3、网络节点4；与网络节点4相互耦合的网络节点可以为：网络节点1、网络节点3、网络节点4。
计算单元402，用于根据所述状态向量、以及耦合向量，更新所述网络节点当前的缓存队列状态，直至所述N个第二网络节点与所述网络节点之间的队列缓存状态的差的绝对值均小于等于预设阈值。
其中，所述耦合向量包含N+1个系数；所述N+1个系数中的N个系数与所述N个第二网络节点一一对应，所述N个系数分别用1表示，用于指示：所述第二网络节点与所述网络节点间具有耦合关系；所述N+1个系数中除所述N个系数之外的一个系数用所述网络节点的度的负数表示，用于指示：所述网络节点的局域连通性。
所述预设阈值可以根据需要进行设置，本发明实施例对比不进行限制，所述N个第二网络节点与所述网络节点之间的队列缓存状态的差的绝对值均小于等于预设阈值可以表示：第二网络节点当前的缓存队列状态与N个第二网络节点中每个网络节点当前的缓存队列状态趋向于一致(相似或相同)；优选的，预设阈值可以设置为零，即网络节点的缓存队列状态与网络节点的缓存队列状态相同。
换言之，若网络节点i与网络节点j间相互耦合，则网络节点i与网络节点j的耦合关系用1表示；若网络节点i与网络节点j是同一网络节点，则网络节点i与网络节点j间的耦合系数用所述网络节点的度的负数，其中，所述网络节点的度为与所述网络节点相连接的物理连线的个数；若网络节点i与网络节点j间不相互耦合，则网络节点i与网络节点j的耦合关系用0表示。例如，如下式所示，第i个网络节点与第j个网络节点之间的耦合关系可以表示为：
其中，ki是第i个网络节点的度；∧i是与网络节点i相耦合的网络节点的集合。
可选的，所述状态向量为行(列)向量时，所述耦合向量为列(行)向量，且若所述状态向量中第i个系数为网络节点j当前的缓存队列状态，则耦合向量中第i个系数用于网络节点与所述网络节点j间的耦合关系；例如，若状态向量中第2个系数为网络节点3当前的缓存队列状态，则耦合向量中第2个系数用于表示网络节点与网络节点3耦合关系。
所述更新网络节点当前的缓存队列状态可以指：增加或减小网络节点当前的缓存队列状态。
可选的，所述计算单元402，具体用于：
将所述状态向量与所述耦合向量进行第一处理；其中，所述第一处理用于：获取所述第一网络节点受到其他网络节点的作用力的影响的和；
将所述第一处理后的结果与所述第一网络节点当前的缓存队列状态进行第二处理；其中，所述第二处理用于：调整所述第一网络节点当前的缓存队列状态；
将所述第二处理后的结果确定为所述第一网络节点更新后的缓存队列状态。
其中，所述第一处理具体可以为：将所述状态向量与所述耦合向量相乘；所述第二处理具体可以为：将所述状态向量与所述耦合向量相乘后的结果与所述第一网络节点当前的缓存队列状态进行相加。例如，如下式所示：
x(t+1)＝x(t)+G×X(t)
其中，所述x(t+1)为网络节点更新后的缓存队列状态，x(t)为网络节点当前的缓存队列状态，G为耦合向量，X(t)为状态向量，包含网络节点当前的缓存队列状态和N个第二网络节点中每个网络节点当前的缓存队列状态。
可选的，本发明实施例中，网络节点还可以根据网络节点之间耦合关系的大小，对网络节点当前的缓存队列状态进行调整，具体的，所述计算单元402，还可以用于：
将耦合强度、所述状态向量以及所述耦合向量相乘，并将相乘后的结果与所述网络节点当前的缓存队列状态进行相加，将相加后的缓存队列状态确定为所述网络节点更新后的的缓存队列状态；例如，如下式所示：
x(t+1)＝x(t)+σ×G×X(t)
其中，所述x(t+1)为网络节点更新后的缓存队列状态，x(t)为网络节点当前的缓存队列状态，σ表示耦合强度，用于表示网络节点与第二网络节点间的相互影响强度和作用力大小，可以在0到1之间取值，σ越小，表示网络节点与第二网络节点间的相互影响强度和作用力越小，G为耦合向量，X(t)为状态向量，包含网络节点当前的缓存队列状态和N个第二网络节点中每个网络节点当前的缓存队列状态。
需要说明的是，本发明实施例，网络系统中的每个网络节点均需要包含实施例二所述的网络节点的结构，只有这样，网络系统中各网络节点的缓存队列状态才能最终达到同步，实现网络节点的分布式拥塞控制。
由上可知，本发明实施例提供一种网络节点，获取N个第二网络节点中每个第二网络节点当前的队列缓存状态，将所述N个第二网络节点当前的队列缓存状态和所述网络节点当前的队列缓存状态组成状态向量，根据所述状态向量、以及耦合向量，更新所述网络节点当前的缓存队列状态，直至所述N个第二网络节点与所述网络节点之间的队列缓存状态的差的绝对值均小于等于预设阈值。如此，考虑到网络节点之间的相互影响，通过耦合作用，让每个节点的缓存队列状态自适应地调整为同步缓存队列状态，使得每个网络节点的发送速率快慢相等，共同承担网络拥塞的风险，提高了网络资源的利用率，避免了现有网络系统中各网络节点的发送速率快慢不等的情况下，一部分网络节点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，造成不必要的网络带宽浪费，降低网络利用率的问题。
实施例三
图5为本发明实施例提供的一种网络节点，用于执行实施例一所述的方法，如图5所示，所述网络节点可以包括：通信单元501，处理器502、存储器503、至少一个通信总线504，用于实现这些装置之间的连接和相互通信；
通信单元501，用于与外部网元之间进行数据传输。
处理器502可能是一个中央处理器(英文：central processing unit，简称为CPU)。
存储器503，可以是易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：RAM)；或者非易失性存储器(英文：non-volatilememory)，例如只读存储器(英文：read-only memory，缩写：ROM)，快闪存储器(英文：flashmemory)，硬盘(英文：hard disk drive，缩写：HDD)或固态硬盘(英文：solid-state drive，缩写：SSD)；或者上述种类的存储器的组合，并向处理器502提供指令和数据。
所述通信单元401，用于获取N个第二网络节点中每个第二网络节点当前的队列缓存状态；
其中，网络节点可以为网络中的任一网络节点，所述第二网络节点与所述网络节点相互耦合；所述N为大于等于1的整数；需要说明的是，在具体的应用场景中，与第一网络节点具有相互耦合关系的第二网络节点的总个数可以等于N，也可以少于N，即本发明实施例可以考虑全部的第二网络节点，也可以只考虑全部第二网络节点中的部分第二网络节点，此处不做限定。
所述相互耦合是指群体中两个或者两个以上的个体通过相互作用而彼此影响从而联合起来产生增力的现象，通俗讲就是个体间的作用力与反作用力，或者互动、联动效应，例如，所述第二网络节点与所述网络节点相互耦合可以指：网络节点的队列缓存状态的变化受到第二网络节点的作用力的影响，且所述网络节点作用于所述第二网络节点、影响所述第二网络节点的队列缓存状态的变化；所述第二网络节点为N个，N为大于或等于1的整数。
所述第二网络节点当前的队列缓存状态用于表示：所述第二网络节点中用于传输数据报文的资源的大小，可以为：网络节点的队列长度、缓存(buffer)大小、发送报文速率等。
可选的，在所述通信单元401获取到N个第二网络节点中每个第二网络节点当前的队列缓存状态之前，所述处理器402可以通过第二网络节点与网络节点间是否具有物理连线来确定第二网络节点与网络节点间是否相互耦合，如：若第二网络节点与网络节点之间通过物理连线连接，则确定第二网络节点与网络节点之间相互耦合，若第二网络节点与网络节点之间没有物理连线，则确定第二网络节点与网络节点间没有耦合关系；还可以通过开放式最短路径优先(Open Shortest Path First，OSPF)发现与所述网络节点相互耦合的第二网络节点，本发明实施例对比不进行限定。
例如，如图1所示，该网络系统包含4个网络节点：网络节点1、网络节点2、网络节点3以及网络节点4；其中，网络节点1和网络节点2、网络节点4之间通过物理连线连接，网络节点2和网络节点1、网络节点3之间通过物理连线连接；网络节点3和网络节点2、网络节点4之间通过物理连线连接；网络节点4和网络节点1、网络节点3之间通过物理连线连接，则与网络节点1相互耦合的网络节点可以为：网络节点1、网络节点2、网络节点4；与网络节点2相互耦合的网络节点可以为：网络节点1、网络节点2、网络节点3；与网络节点3相互耦合的网络节点可以为：网络节点2、网络节点3、网络节点4；与网络节点4相互耦合的网络节点可以为：网络节点1、网络节点3、网络节点4。
所述处理器502，用于将N个所述第二网络节点当前的队列缓存状态和所述网络节点当前的队列缓存状态组成状态向量；。
根据所述状态向量、以及耦合向量，更新所述网络节点当前的缓存队列状态，直至所述N个第二网络节点与所述网络节点之间的队列缓存状态的差的绝对值均小于等于预设阈值。
其中，所述耦合向量包含N+1个系数；所述N+1个系数中的N个系数与所述N个第二网络节点一一对应，所述N个系数分别用1表示，用于指示：所述第二网络节点与所述网络节点间具有耦合关系；所述N+1个系数中除所述N个系数之外的一个系数用所述网络节点的度的负数表示，用于指示：所述网络节点的局域连通性。
所述预设阈值可以根据需要进行设置，本发明实施例对比不进行限制，所述N个第二网络节点与所述网络节点之间的队列缓存状态的差的绝对值均小于等于预设阈值可以表示：第二网络节点当前的缓存队列状态与N个第二网络节点中每个网络节点当前的缓存队列状态趋向于一致(相似或相同)；优选的，预设阈值可以设置为零，即网络节点的缓存队列状态与网络节点的缓存队列状态相同。
换言之，若网络节点i与网络节点j间相互耦合，则网络节点i与网络节点j的耦合关系用1表示；若网络节点i与网络节点j是同一网络节点，则网络节点i与网络节点j间的耦合系数用所述网络节点的度的负数，其中，所述网络节点的度为与所述网络节点相连接的物理连线的个数；若网络节点i与网络节点j间不相互耦合，则网络节点i与网络节点j的耦合关系用0表示。例如，如下式所示，第i个网络节点与第j个网络节点之间的耦合关系可以表示为：
其中，ki是第i个网络节点的度；∧i是与网络节点i相耦合的网络节点的集合。
可选的，所述状态向量为行(列)向量时，所述耦合向量为列(行)向量，且若所述状态向量中第i个系数为网络节点j当前的缓存队列状态，则耦合向量中第i个系数用于网络节点与所述网络节点j间的耦合关系；例如，若状态向量中第2个系数为网络节点3当前的缓存队列状态，则耦合向量中第2个系数用于表示网络节点与网络节点3耦合关系。
所述更新网络节点当前的缓存队列状态可以指：增加或减小网络节点当前的缓存队列状态。
可选的，所述处理器502，具体用于：
将所述状态向量与所述耦合向量进行第一处理；其中，所述第一处理用于：获取所述第一网络节点受到其他网络节点的作用力的影响的和；
将所述第一处理后的结果与所述第一网络节点当前的缓存队列状态进行第二处理；其中，所述第二处理用于：调整所述第一网络节点当前的缓存队列状态；
将所述第二处理后的结果确定为所述第一网络节点更新后的缓存队列状态。
其中，所述第一处理具体可以为：将所述状态向量与所述耦合向量相乘；所述第二处理具体可以为：将所述状态向量与所述耦合向量相乘后的结果与所述第一网络节点当前的缓存队列状态进行相加。例如，如下式所示：
x(t+1)＝x(t)+G×X(t)
其中，所述x(t+1)为网络节点更新后的缓存队列状态，x(t)为网络节点当前的缓存队列状态，G为耦合向量，X(t)为状态向量，包含网络节点当前的缓存队列状态和N个第二网络节点中每个网络节点当前的缓存队列状态。
可选的，本发明实施例中，网络节点还可以根据网络节点之间耦合关系的大小，对网络节点当前的缓存队列状态进行调整，具体的，所述处理器502，还可以用于：
将耦合强度、所述状态向量以及所述耦合向量相乘，并将相乘后的结果与所述网络节点当前的缓存队列状态进行相加，将相加后的缓存队列状态确定为所述网络节点更新后的的缓存队列状态；例如，如下式所示：
x(t+1)＝x(t)+σ×G×X(t)
其中，所述x(t+1)为网络节点更新后的缓存队列状态，x(t)为网络节点当前的缓存队列状态，σ表示耦合强度，用于表示网络节点与第二网络节点间的相互影响强度和作用力大小，可以在0到1之间取值，σ越小，表示网络节点与第二网络节点间的相互影响强度和作用力越小，G为耦合向量，X(t)为状态向量，包含网络节点当前的缓存队列状态和N个第二网络节点中每个网络节点当前的缓存队列状态。
需要说明的是，本发明实施例，网络系统中的每个网络节点均需要包含实施例二所述的网络节点的结构，只有这样，网络系统中各网络节点的缓存队列状态才能最终达到同步，实现网络节点的分布式拥塞控制。
由上可知，本发明实施例提供一种网络节点，获取N个第二网络节点中每个第二网络节点当前的队列缓存状态，将所述N个第二网络节点当前的队列缓存状态和所述网络节点当前的队列缓存状态组成状态向量，根据所述状态向量、以及耦合向量，更新所述网络节点当前的缓存队列状态，直至所述N个第二网络节点与所述网络节点之间的队列缓存状态的差的绝对值均小于等于预设阈值。如此，考虑到网络节点之间的相互影响，通过耦合作用，让每个节点的缓存队列状态自适应地调整为同步缓存队列状态，使得每个网络节点的发送速率快慢相等，共同承担网络拥塞的风险，提高了网络资源的利用率，避免了现有网络系统中各网络节点的发送速率快慢不等的情况下，一部分网络节点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，造成不必要的网络带宽浪费，降低网络利用率的问题。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的单元和系统的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，网络节点或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理包括，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件(例如处理器)来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘或光盘等。
最后应说明的是：以上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：其依然可以对前述各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各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种拥塞控制方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤a：第一网络节点获取N个第二网络节点中每个第二网络节点当前的队列缓存状态；其中，所述N为大于等于1的整数，所述第二网络节点与所述第一网络节点相互耦合；所述第二网络节点当前的队列缓存状态用于表示：所述第二网络节点中用于传输数据报文的资源的大小；所述第二网络节点与所述第一网络节点相互耦合指：第一网络节点的队列缓存状态的变化受到第二网络节点的作用力的影响，且所述第一网络节点作用于所述第二网络节点、影响所述第二网络节点的队列缓存状态的变化；
步骤b：所述第一网络节点将所述N个第二网络节点当前的队列缓存状态和所述第一网络节点当前的队列缓存状态组成状态向量；
步骤c：所述第一网络节点根据所述状态向量、以及耦合向量，更新所述第一网络节点当前的缓存队列状态；其中，所述耦合向量包含N+1个系数；所述N+1个系数中的N个系数与所述N个第二网络节点一一对应，所述N个系数分别用1表示，用于指示：所述第二网络节点与所述第一网络节点间具有耦合关系；所述N+1个系数中除所述N个系数之外的一个系数用所述第一网络节点的度的负数表示，用于指示：所述第一网络节点的局域连通性；
重复步骤a-c，直至所述N个第二网络节点与所述第一网络节点之间的队列缓存状态的差的绝对值均小于等于预设阈值；
其中，所述第一网络节点根据所述状态向量、以及耦合向量，更新所述第一网络节点当前的缓存队列状态包括：
将所述状态向量与所述耦合向量进行第一处理；其中，所述第一处理用于：获取所述第一网络节点受到其他网络节点的作用力的影响的和；
将所述第一处理后的结果与所述第一网络节点当前的缓存队列状态进行第二处理；其中，所述第二处理用于：调整所述第一网络节点当前的缓存队列状态；
将所述第二处理后的结果确定为所述第一网络节点更新后的缓存队列状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述状态向量与所述耦合向量进行第一处理具体包括：
将所述状态向量与所述耦合向量相乘；
所述将所述第一处理后的结果与所述第一网络节点当前的缓存队列状态进行第二处理具体包括：
将所述状态向量与所述耦合向量相乘后的结果与所述第一网络节点当前的缓存队列状态进行相加。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述状态向量与所述耦合向量进行第一处理具体包括：
将耦合强度、所述状态向量以及所述耦合向量相乘；
所述将所述第一处理后的结果与所述第一网络节点当前的缓存队列状态进行第二处理具体包括：
将所述耦合强度、所述状态向量以及所述耦合向量相乘后的结果与所述第一网络节点当前的缓存队列状态进行相加；
其中，所述耦合强度介于0与1之间，用于表示所述第一网络节点与所述第二网络节点间的耦合关系的大小。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在步骤a之前，所述方法还包括：
当所述第一网络节点确定所述第二网络节点与所述第一网络节点间通过物理连线连接时，确定所述第一网络节点与所述第二网络节点间相互耦合；
或者，所述第一网络节点通过开放式最短路径优先OSPF协议发现所述第一网络节点与所述第二网络节点间相互耦合。
5.一种网络节点，其特征在于，所述网络节点为第一网络节点，所述第一网络节点包括：
获取单元，用于获取N个第二网络节点中每个第二网络节点当前的队列缓存状态，并将所述N个第二网络节点当前的队列缓存状态和所述网络节点当前的队列缓存状态组成状态向量；其中，所述N为大于等于1的整数，所述第二网络节点与所述网络节点相互耦合；所述第二网络节点当前的队列缓存状态用于表示：所述第二网络节点中用于传输数据报文的资源的大小；所述第二网络节点与所述网络节点相互耦合指：所述网络节点的队列缓存状态的变化受到第二网络节点的作用力的影响，且所述网络节点作用于所述第二网络节点、影响所述第二网络节点的队列缓存状态的变化；
计算单元，用于根据所述状态向量、以及耦合向量，更新所述网络节点当前的缓存队列状态，直至所述N个第二网络节点与所述网络节点之间的队列缓存状态的差的绝对值均小于等于预设阈值；
其中，所述耦合向量包含N+1个系数；所述N+1个系数中的N个系数与所述N个第二网络节点一一对应，所述N个系数分别用1表示，用于指示：所述第二网络节点与所述网络节点间具有耦合关系；所述N+1个系数中除所述N个系数之外的一个系数用所述网络节点的度的负数表示，用于指示：所述网络节点的局域连通性；
所述计算单元具体用于：
将所述状态向量与所述耦合向量进行第一处理；其中，所述第一处理用于：获取所述第一网络节点受到其他网络节点的作用力的影响的和；
将所述第一处理后的结果与所述第一网络节点当前的缓存队列状态进行第二处理；其中，所述第二处理用于：调整所述第一网络节点当前的缓存队列状态；
将所述第二处理后的结果确定为所述第一网络节点更新后的缓存队列状态。
6.根据权利要求5所述的网络节点，其特征在于，所述计算单元，具体用于：
将所述状态向量与所述耦合向量相乘；
将所述状态向量与所述耦合向量相乘后的结果与所述第一网络节点当前的缓存队列状态进行相加。
7.根据权利要求5所述的网络节点，其特征在于，所述计算单元，具体用于：
将耦合强度、所述状态向量以及所述耦合向量相乘；
将所述耦合强度、所述状态向量以及所述耦合向量相乘后的结果与所述第一网络节点当前的缓存队列状态进行相加；
其中，所述耦合强度介于0与1之间，用于表示所述第一网络节点与所述第二网络节点间的耦合关系的大小。
8.根据权利要求5-7任一项所述的网络节点，其特征在于，所述网络节点还包括：
确定单元，用于在所述获取单元获取到N个第二网络节点中每个第二网络节点当前的队列缓存状态之前，确定所述第二网络节点与所述第一网络节点间通过物理连线连接，进而确定所述第一网络节点与所述第二网络节点间相互耦合；
或者，通过开放式最短路径优先OSPF协议发现所述第一网络节点与所述第二网络节点间相互耦合。
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