CN108494698B - 一种基于传输速率的拥塞控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于传输速率的拥塞控制方法，包括如下步骤：在发送端和接收端设置数据确认机制，发送端发送数据；发送端对接收端发送的数据回应报文，做计算、并统计出若干变量；发送端根据统计值，调整自身发送数据的频率，进行网络流量拥塞控制。本发明利用接收端发送的回应报文，调整自身发送数据的频率，进行网络流量拥塞控制，以实现达到动态适应网络变化；本发明在软件网络传输算法的支持下，可以动态适应网络传输速率，公平利用带宽，以达到优化视频传输，提升视频观看体验的目的。

Description

一种基于传输速率的拥塞控制方法
技术领域
本发明属于视频监控技术领域，尤其是涉及一种基于传输速率的拥塞控制方法。
背景技术
嵌入式DVR(硬盘录像机)是一种能够连接模拟摄像机、球机等模拟采集其视频信号进行本地输出回显以及视频编码本地存储、网络实时视频传播的嵌入式网络视频设备，将IPC传来的视频数据进行本地存储以及网络转发，并解码在NVR设备的输出接口上显示IPC所采集的实时视频信号。
传统的TCP拥塞控制算法是基于调整发送窗口带宽的机制，在发生丢包时，网络传输的数据量下降较快，不适应一些对延时要求较低的业务场景，在出现多包丢失时，网络传输速率抖动较大，基于传统TCP的应该用程序，由于协议栈是在操作系统内部开发的，接收端和发送端调试和优化程序时不方便。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种基于传输速率的拥塞控制方法，以实现动态适应网络传输速率，达到优化视频传输，提升视频观看体验的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于传输速率的拥塞控制方法，包括如下步骤：
(1)在发送端和接收端设置数据确认机制，发送端发送数据；
(2)发送端对接收端发送的数据回应报文，做计算、并统计出若干变量；
(3)发送端根据统计值，调整自身发送数据的频率，进行网络流量拥塞控制。
进一步的，所述步骤(1)具体包括如下步骤：
(11)发送端将数据分包发送到网络，每一包大小可以是1024个字节，也可以根据实际情况调整，每一包有时间戳和自增的包号；
(12)接收端根据接收的数据发回应报文给发送端，回应报文包括包号和时间戳。
进一步的，所述步骤(2)具体包括：通过接收端对数据进行回包确认的机制，在发送端不断统计出下列值：
(a)单包的往返时间，记为变量RTT，
发送端发送某一包数据时，记录下包号，收到接收端的此包的回应报文时，即可算出RTT时间；
(b)当前网络带宽记为变量Bandwidth；
接收端测算的每秒收包数，通过回应报文带回给发送端；
(c)发送窗口宽度，记为变量SndWinSize；
发送端根据接收端回应的包号，计算出当前已经发出去的且对方还没有收到的包数，除以对应间隔，即为发送窗口宽度；
(d)平均发包速率，记为变量SndRate
公式为：
Figure BDA0001505724100000021
其中，RC为设备发包时钟间隔；
(e)发包速率变化因子，记为变量INC，
公式为：INC＝10log10(Bandwidth-SndWinSize)*C，其中C为常量。
进一步的，所述步骤(3)具体包括，基于根据变化因子RC，计算出的新发包速率NewSndRate，以达到动态自适应网络变化，具体计算公式如下：
NewSndRate＝(SndRate*RC)/(SndRate*INC+RC)。
相对于现有技术，本发明所述的一种基于传输速率的拥塞控制方法具有以下优势：
(1)本发明利用接收端发送的回应报文，调整自身发送数据的频率，进行网络流量拥塞控制，以实现达到动态适应网络变化；
(2)本发明在软件网络传输算法的支持下，可以动态适应网络传输速率，公平利用带宽，以达到优化视频传输，提升视频观看体验的目的。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种基于传输速率的拥塞控制方法的流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，本发明提供一种基于传输速率的拥塞控制方法，包括如下1、数据发送和接收两端，有数据确认机制；具体包括：
(11)发送端将数据分包发送到网络，每一包大小可以是1024个字节，也可以根据实际情况调整，每一包有时间戳和自增的包号。
(12)接收端根据接收的数据发回应报文给发送端，回应报文包括包号和时间戳。
2、发送端对接收端发送的数据回应报文，做计算、并统计出若干变量；具体包括：
通过接收端对数据进行回包确认的机制，在发送端不断统计出下列值：
(a)单包的往返时间，记为变量RTT(单位：微秒)。
发送端发送某一包数据时，记录下包号，收到接收端的此包的回应报文时，即可算出RTT时间。
(b)当前网络带宽记为变量Bandwidth(单位：包数每秒)。
接收端测算的，每秒收包数，通过回应报文带回给发送端。
(c)发送窗口宽度，记为变量SndWinSize(单位：包数每秒)。
发送端根据接收端回应的包号，可以计算出当前已经发出去的且对方还没有收到的包数，除以对应间隔(换算成秒)，即为发送窗口宽度。
(d)平均发包速率,记为变量SndRate(单位：包数每秒)
公式为：
Figure BDA0001505724100000041
RC为设备发包时钟间隔(单位：微秒每包)。每隔一段时间(目前为10毫秒)
(e)发包速率变化因子，记为变量INC(单位：微秒每包)。
公式为：INC＝10log10(Bandwidth-SndWinSize)*C
C为常量，可以根据现场网络状况调整。该因子目的是将发送包频率的变化平缓化，减小网络收发过程中，因拥塞控制导致的发送频率剧烈抖动的概率。
3、发送端根据统计值，调整自身发送数据的频率，进行网络流量拥塞控制，来达到动态适应网络变化的目的；具体包括：
基于根据变化因子RC，计算出的新发包速率NewSndRate(单位：微秒每包)，来达到动态自适应网络变化的目的。
公式为：NewSndRate＝(SndRate*RC)/(SndRate*INC+RC)
根据公式
Figure BDA0001505724100000051
当网络结点，如公网中的交换机、路由器里的传输队列满导致丢或网络线程信号失真导致丢包两种情况时，会引发RTT增大，或SndWinSize增大，进而导致计算出的发包速率SndRate变大。
根据公式NewSndRate＝(SndRate*RC)/(SndRate*INC+RC)，NewSndRate会逐渐变小，发送端也就有效降低了发送数据包的频率，使网络的拥塞不会进一步恶化。待网络结点的延迟和丢包恢复后，NewSndRate会重新增大，从而达到了网络拥塞控制的目的，提升网络适应性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于传输速率的拥塞控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)在发送端和接收端设置数据确认机制，发送端发送数据；
(2)发送端对接收端发送的数据回应报文，做计算、并统计出若干变量；
(3)发送端根据统计值，调整自身发送数据的频率，进行网络流量拥塞控制；
所述步骤(2)具体包括：通过接收端对数据进行回包确认的机制，在发送端不断统计出下列值：
(a)单包的往返时间，记为变量RTT，
发送端发送某一包数据时，记录下包号，收到接收端的此包的回应报文时，即可算出RTT时间；
(b)当前网络带宽记为变量Bandwidth；
接收端测算的每秒收包数，通过回应报文带回给发送端；
(c)发送窗口宽度，记为变量SndWinSize；
发送端根据接收端回应的包号，计算出当前已经发出去的且对方还没有收到的包数，除以对应间隔，即为发送窗口宽度；
(d)平均发包速率，记为变量SndRate
公式为：
Figure FDA0003228410700000011
其中，RC为设备发包时钟间隔；
(e)发包速率变化因子，记为变量INC，
公式为：INC＝(Bandwidth-SndWinSize)*C，其中C为常量。
2.根据权利要求1所述的一种基于传输速率的拥塞控制方法，其特征在于：所述步骤(1)具体包括如下步骤：
(11)发送端将数据分包发送到网络，每一包大小可以是1024个字节，也可以根据实际情况调整，每一包有时间戳和自增的包号；
(12)接收端根据接收的数据发回应报文给发送端，回应报文包括包号和时间戳。
3.根据权利要求1所述的一种基于传输速率的拥塞控制方法，其特征在于：所述步骤(3)具体包括，基于根据变化因子RC，计算出的新发包速率NewSndRate，以达到动态自适应网络变化，具体计算公式如下：
NewSndRate＝(SndRate*RC)/(SndRate*INC+RC)。
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