CN109698794B

CN109698794B - 一种拥塞控制方法、装置、电子设备及存储介质

Info

Publication number: CN109698794B
Application number: CN201910054074.6A
Authority: CN
Inventors: 耿玉峰; 周超; 钟书城
Original assignee: Beijing Dajia Internet Information Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Dajia Internet Information Technology Co Ltd
Priority date: 2019-01-21
Filing date: 2019-01-21
Publication date: 2021-07-09
Anticipated expiration: 2039-01-21
Also published as: WO2020151570A1; CN109698794A

Abstract

本发明实施例提供了一种拥塞控制方法、装置、电子设备及存储介质，具体为根据上一时段的带宽估计值、随机丢包率和拥塞丢包率计算目标发送速率；然后根据得到的目标发送速率控制下一时段的发送速率。由于本申请提出了基于随机丢包的补偿策略，能够避免观察带宽在随机丢包场景下被明显低估，从而使得带宽利用率明显得到提升，进而避免带宽浪费。

Description

一种拥塞控制方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本公开涉及互联网技术领域，尤其涉及一种拥塞控制方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

随着互联网规模及承载能力的增长，网络环境表现出带宽高、延迟大的特性，由于，移动通信所占比重的日益提高，导致网络的数据传输过程发生更大概率的随机丢包，从而导致观测带宽往往低于实际瓶颈带宽，而网络中的发送端是根据观察带宽对数据的发送速度进行控制，从而造成极大的带宽浪费。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种拥塞控制方法、装置、电子设备及存储介质。

第一方面，提供一种拥塞控制方法，包括步骤：

根据上一时段的带宽估计值、随机丢包率和拥塞丢包率计算目标发送速率；

根据所述目标发送速率控制下一时段的发送速率。

可选的，所述根据上一时段的带宽估计值、随机丢包率和拥塞丢包率计算目标发送速率，包括：

在所述拥塞丢包率为零、所述随机丢包率大于零时，根据所述带宽估计值和所述随机丢包率计算真实瓶颈带宽，并将所述真实瓶颈带宽输出为所述目标发送速率；

在所述拥塞丢包率和所述随机丢包率均大于零时，将所述带宽估计值输出为所述目标发送速率。

可选的，所述上一时段为当前时刻之前的上一个时间粒度内的时长，所述下一时间段为当前时刻之后的下一个所述时间粒度内的时长。

可选的，所述时间粒度为一个或多个往返时延。

可选的，在所述根据上一时段的带宽估计值、随机丢包率和拥塞丢包率计算目标发送速率步骤之前，还包括步骤：

根据数据接收速度和数据发送速度计算所述带宽估计值。

基于Spike算法计算所述随机丢包率和所述拥塞丢包率。

第二方面，提供一种拥塞控制装置，包括：

速率计算模块，被配置为根据上一时段的带宽估计值、随机丢包率和拥塞丢包率计算目标发送速率；

发送控制模块，被配置为根据所述目标发送速率控制下一时段的发送速率。

可选的，所述速率计算模块包括：

第一计算单元，被配置为在所述拥塞丢包率为零、所述随机丢包率大于零时，根据所述带宽估计值和所述随机丢包率计算真实瓶颈带宽，并将所述真实瓶颈带宽输出为所述目标发送速率；

第二计算单元，被配置为在所述拥塞丢包率和所述随机丢包率均大于零时，将所述带宽估计值输出为所述目标发送速率。

可选的，所述时间粒度为一个或多个往返时延。

可选的，在所述根据上一时段的带宽估计值、随机丢包率和拥塞丢包率计算目标发送速率步骤之前，还包括：

带宽计算模块，被配置为在所述速率计算模块计算所述目标发送速率之前，根据数据接收速度和数据发送速度计算所述带宽估计值。

丢包率计算模块，被配置为在所述速率计算模块计算所述目标发送速率之前，基于Spike算法计算所述随机丢包率和所述拥塞丢包率。

第三方面，提供一种电子设备，包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为执行第一方面所述的拥塞控制方法。

第四方面，提供一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由移动终端的处理器执行时，使得移动终端能够执行第一方面所述的拥塞控制方法。

第五方面，提供一种计算机程序，包括如第一方面所述的拥塞控制方法。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：由于本申请提出了基于随机丢包的补偿策略，能够避免观察带宽在随机丢包场景下被明显低估，从而使得带宽利用率明显得到提升，进而避免带宽浪费。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种拥塞控制方法的流程图；

图2是根据一示例性实施例示出的另一种拥塞控制方法的流程图；

图3是根据一示例性实施例示出的又一种拥塞控制方法的流程图；

图4是根据一示例性实施例示出的一种拥塞控制装置的框图；

图5是根据一示例性实施例示出的另一种拥塞控制方法的框图；

图6是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的框图；

图7是根据一示例性实施例示出的另一种电子设备的框图

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是根据一示例性实施例示出的一种拥塞控制方法的流程图。

如图1所示，该拥塞控制方法用于互联网的终端中，该终端可以理解为互联网中相应链路的发送端，具体可以为互联网的服务器，也可以为提供数据发送的客户端，该拥塞控制方法包括以下步骤。

S1、根据上一时段的带宽估计值、随机丢包率和拥塞丢包率计算目标发送速率。

这里上一时段是指近邻当前时刻的上一个时间粒度，本申请的时间粒度优选互联网中一个往返时延RTT的时长，在符合统一计时单位的前提下，也可以选用其他时间长度作为该时间粒度。

带宽估计值是指根据当前带宽的参数计算所得的带宽的估值。随机丢包是链路物理因素造成的不可避免的随机丢包，如频段冲突、信号弱等，其丢包概率只与物理链路特性有关，随机丢包所占全部数据包的比例即为随机丢包率；拥塞丢包是由于发送速率超过瓶颈带宽限制形成网络拥塞造成的拥塞丢包，表现为拥塞发生时突发连续的丢包，拥塞丢包所占全部所发数据包的比例即为拥塞丢包率。

在取得该上一时段的带宽估计值、随机丢包率和拥塞丢包率的情况下，根据预设的算法进行计算，从而得到相应的目标发送速率target_rate，以便作为下一时段的发送依据。

具体来说，当拥塞丢包率为零、随机丢包率大于零时候，根据带宽估计值和随机丢包率计算真实瓶颈带宽bw_real，并将真实瓶颈带宽输出为目标发送速率target_rate；

即target_rate＝bw_real＝bw_est/(1-l_rand)；

其中，bw_est为带宽估计值，l_rand为随机丢包率。

当拥塞丢包率和随机丢包率均大于零时，将带宽估计值输出为该目标发送速率；

即target_rate＝bw_real。

S2、根据目标发送速率控制下一时段的发送速率。

即在服务器向客户端或者客户端向服务器发送时，将下一时段的发送速率控制在该目标发送速率或者该目标发送速率之下。以实现对带宽的最大利用率。

该下一时段指的是当前时刻的下一时间粒度，对于本申请来说，是指当前时刻的下一个往返时延RTT。

从上述技术方案可以看出，本申请提供了一种拥塞控制方法，具体为根据上一时段的带宽估计值、随机丢包率和拥塞丢包率计算目标发送速率；然后根据得到的目标发送速率控制下一时段的发送速率。由于本申请提出了基于随机丢包的补偿策略，能够避免观察带宽在随机丢包场景下被明显低估，从而使得带宽利用率明显得到提升，进而避免带宽浪费。

另外，本申请还提供如下的具体实施方式。

图2是根据一示例性实施例示出的另一种拥塞控制方法的流程图。

如图2所示，该拥塞控制方法用于互联网的终端中，该终端可以理解为互联网中相应链路的发送端，具体可以为互联网的服务器，也可以为提供数据发送的客户端，该拥塞控制方法包括以下步骤。

S00、根据数据发送速度数据被确认接收的速度计算带宽估计值。

以往返时延RTT作为带宽估计的时间粒度，在一个往返时延内，假设发送的数据量为S，所有ACK确认了的数据量为A，则取数据接收速度ackrate为：

ackrate＝A/t_RTT；这里数据接收速度实际为数据被对方确认接收的速度。

数据发送速度sendrate为：

sendrate＝S/t_RTT；

其中，t_RTT指的是该往返时延RTT的时长。

理论上ack rate反映了网络瓶颈带宽。为了避免单个往返时延内数据波动对接收速度的影响，可以以发送速度作为带宽估计的上限，即带宽估计值bw_est为：

bw_est＝min(sendrate，ackrate)。

S2、根据目标发送速率控制下一时段的发送速率。

图3是根据一示例性实施例示出的又一种拥塞控制方法的流程图。

如图3所示，该拥塞控制方法用于互联网的终端中，该终端可以理解为互联网中相应链路的发送端，具体可以为互联网的服务器，也可以为提供数据发送的客户端，该拥塞控制方法包括以下步骤。

S01、基于Spike算法计算随机丢包率和拥塞丢包率。

在发生丢包的情况下，本申请基于Spike算法对随机丢包和拥塞丢包进行区分，在区分的基础上对随机丢包率和拥塞丢包率分别进行计算，从而得到相应的随机丢包率和拥塞丢包率。

S2、根据目标发送速率控制下一时段的发送速率。

图4是根据一示例性实施例示出的一种拥塞控制装置的框图。

如图4所示，该拥塞控制装置用于互联网的终端中，该终端可以理解为互联网中相应链路的发送端，具体可以为互联网的服务器，也可以为提供数据发送的客户端，该拥塞控制装置包括速率计算模块10和发送控制模块20。

速率计算模块被配置为根据上一时段的带宽估计值、随机丢包率和拥塞丢包率计算目标发送速率。

具体来说，该模块包括第一计算单元和第二计算单元。第一计算单元被配置为当拥塞丢包率为零、随机丢包率大于零时，根据带宽估计值和随机丢包率计算真实瓶颈带宽bw_real，并将真实瓶颈带宽输出为目标发送速率target_rate；

即target_rate＝bw_real＝bw_est/(1-l_rand)；

其中，bw_est为带宽估计值，l_rand为随机丢包率。

第二计算模块则被配置为当拥塞丢包率和随机丢包率均大于零时，将带宽估计值输出为该目标发送速率；

即target_rate＝bw_real。

发送控制模块被配置为根据目标发送速率控制下一时段的发送速率。

从上述技术方案可以看出，本申请提供了一种拥塞控制装置，具体为根据上一时段的带宽估计值、随机丢包率和拥塞丢包率计算目标发送速率；然后根据得到的目标发送速率控制下一时段的发送速率。由于本申请提出了基于随机丢包的补偿策略，能够避免观察带宽在随机丢包场景下被明显低估，从而使得带宽利用率明显得到提升，进而避免带宽浪费。

另外，本申请还提供如下的具体实施方式。

在上一实施例的基础上，增设了带宽计算模块30和丢包率计算模块40中的任意一个或者两个，具体如图5所示。

带宽计算模块被配置为根据数据发送速度和数据被确认接收的速度计算带宽估计值。

数据发送速度sendrate为：

sendrate＝S/t_RTT；

其中，t_RTT指的是该往返时延RTT的时长。

bw_est＝min(sendrate，ackrate)。

丢包率计算模块被配置为基于Spike算法计算随机丢包率和拥塞丢包率。

本申请还提供了一种计算机程序，用于执行如图1～3任一项所述的拥塞控制方法。

图6是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的框图。例如，电子设备600可以是移动电话，计算机，数字广播终端，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等移动设备。

参照图6，电子设备600可以包括以下一个或多个组件：处理组件602，存储器604，电力组件606，多媒体组件609，音频组件610，输入/输出(I/O)的接口612，传感器组件614，以及通信组件616。

处理组件602通常控制电子设备600的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件602可以包括一个或多个处理器620来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件602可以包括一个或多个模块，便于处理组件602和其他组件之间的交互。例如，处理组件602可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件609和处理组件602之间的交互。

存储器604被配置为存储各种类型的数据以支持在设备600的操作。这些数据的示例包括用于在电子设备600上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器604可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

电源组件606为电子设备600的各种组件提供电力。电源组件606可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为电子设备600生成、管理和分配电力相关联的组件。

多媒体组件609包括在所述电子设备600和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件609包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当设备600处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。

音频组件610被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件610包括一个麦克风(MIC)，当电子设备600处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器604或经由通信组件616发送。在一些实施例中，音频组件610还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

I/O接口612为处理组件602和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。

传感器组件614包括一个或多个传感器，用于为电子设备600提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件614可以检测到设备600的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为电子设备600的显示器和小键盘，传感器组件614还可以检测电子设备600或电子设备600一个组件的位置改变，用户与电子设备600接触的存在或不存在，电子设备600方位或加速/减速和电子设备600的温度变化。传感器组件614可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件614还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件614还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。

通信组件616被配置为便于电子设备600和其他设备之间有线或无线方式的通信。电子设备600可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，运营商网络(如2G、3G、4G或5G)，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件616经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件616还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。

在示例性实施例中，电子设备600可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行如图1～图3任一所示的拥塞控制方法。

在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时性计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器604，上述指令可由电子设备600的处理器620执行以完成上述方法。例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。

图7是根据一示例性实施例示出的另一种电子设备的框图。例如，电子设备700可以被提供为一服务器。

参照图7，电子设备700包括处理组件722，其进一步包括一个或多个处理器，以及由存储器732所代表的存储器资源，用于存储可由处理组件722的执行的指令，例如应用程序。存储器732中存储的应用程序可以包括一个或一个以上的每一个对应于一组指令的模块。此外，处理组件722被配置为执行指令，以执行如图1～图3任一所示的拥塞控制方法。

电子设备700还可以包括一个电源组件726被配置为执行电子设备700的电源管理，一个有线或无线网络接口750被配置为将电子设备700连接到网络，和一个输入输出(I/O)接口758。电子设备700可以操作基于存储在存储器732的操作系统，例如WindowsServerTM，Mac OS XTM，UnixTM,LinuxTM，FreeBSDTM或类似。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims

1.一种拥塞控制方法，其特征在于，包括步骤：

根据上一时段的带宽估计值、随机丢包率和拥塞丢包率计算目标发送速率；所述上一时段为近邻当前时刻的上一个时间粒度；

根据所述目标发送速率控制下一时段的发送速率；

在所述根据上一时段的带宽估计值、随机丢包率和拥塞丢包率计算目标发送速率步骤之前，还包括步骤：

基于Spike算法计算所述随机丢包率和所述拥塞丢包率。

2.如权利要求1所述的拥塞控制方法，其特征在于，所述根据上一时段的带宽估计值、随机丢包率和拥塞丢包率计算目标发送速率，包括：

在所述拥塞丢包率和所述随机丢包率均大于零时，在将所述带宽估计值输出为所述目标发送速率。

3.如权利要求1所述的拥塞控制方法，其特征在于，所述上一时段为当前时刻之前的上一个时间粒度内的时长，所述下一时段为当前时刻之后的下一个所述时间粒度内的时长。

4.如权利要求3所述的拥塞控制方法，其特征在于，所述时间粒度为一个或多个往返时延。

5.如权利要求1～4任一项所述的拥塞控制方法，其特征在于，在所述根据上一时段的带宽估计值、随机丢包率和拥塞丢包率计算目标发送速率步骤之前，还包括步骤：

根据数据接收速度和数据发送速度计算所述带宽估计值。

6.一种拥塞控制装置，其特征在于，包括：

速率计算模块，被配置为根据上一时段的带宽估计值、随机丢包率和拥塞丢包率计算目标发送速率；所述上一时段为近邻当前时刻的上一个时间粒度；

发送控制模块，被配置为根据所述目标发送速率控制下一时段的发送速率；

在所述根据上一时段的带宽估计值、随机丢包率和拥塞丢包率计算目标发送速率步骤之前，还包括：

7.如权利要求6所述的拥塞控制装置，其特征在于，所述速率计算模块包括：

8.如权利要求6所述的拥塞控制装置，其特征在于，所述上一时段为当前时刻之前的上一个时间粒度内的时长，所述下一时段为当前时刻之后的下一个所述时间粒度内的时长。

9.如权利要求8所述的拥塞控制装置，其特征在于，所述时间粒度为一个或多个往返时延。

10.如权利要求6～9任一项所述的拥塞控制装置，其特征在于，在所述根据上一时段的带宽估计值、随机丢包率和拥塞丢包率计算目标发送速率步骤之前，还包括：

11.一种电子设备，其特征在于，包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为执行如权利要求1～5任一项所述的拥塞控制方法。

12.一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由移动终端的处理器执行时，使得移动终端能够执行如权利要求1～5任一项所述的拥塞控制方法。