CN113179504B - 通信网络拥塞控制方法、装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种通信网络拥塞控制方法、装置及电子设备。该方法包括：基于均匀泊松点过程建立了包括多个基站、多个D2D中继和多个D2D终端的双层蜂窝网络模型，并基于标准功率损耗传播模型建立信道模型；建立网络拥塞判断模型，以确定目标D2D中继是否可能处于拥塞状态，目标D2D中继为蜂窝网络模型中的多个D2D中继中的任意一个或多个；建立传输速率控制模型，以调整可能处于拥塞状态的目标D2D中继的数据输入输出速率来避免网络拥塞。本申请构建的蜂窝网络模型模拟了复杂网络环境下的网络传输情况，方便网络建设者分析不同参数如何影响网络拥塞，从而通过灵活调整基站和D2D中继的输出功率来避免网络拥塞，保证网络稳定。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域，具体涉及一种通信网络拥塞控制方法、装置及电子设备。
背景技术
近年来，网络在人们的生活中得到了快速的发展和应用，已经是人们生活中不可或缺的一部分。随着世界各国在政治、经济和文化领域的发展，网络在这些领域扮演着重要的角色，例如网络直播、网络音乐、网络视频等，这些网络应用的用户规模与日俱增，这也必将带来网络流量的爆炸式增长。但是，部署在网络架构中的存储转发节点的资源是有限的，爆炸增长的网络流量必然导致网络性能下降，即出现网络拥塞。
D2D(Device-to-Device，终端直通)通信被定义为不经过蜂窝基础设施的蜂窝用户设备之间的直接通信，相比于设备通过最近的基站进行通信，基站可能由于高流量负载而导致拥塞，相邻设备之间的直接通信可以带来更高的吞吐量和更低的延迟。这也将有助于减轻回程网络的负载和提高整体网络容量。通过将无线电传输缩小到设备之间的点对点连接，D2D通信可以更好地利用可用频谱。此外，D2D通信还可以带来诸多好处，如公平性、拥塞控制、保证QoS(Quality of Service，服务质量)以及增强信号较弱的小区边缘区域的小区覆盖率和吞吐量。
近年来，不少专家进行了网络拥塞方向上的研究。为避免Internet路由器主动队列管理中PID(Proportional-Integral-Derivative control，比例-积分-微分控制)参数整定试凑法的盲目性，一些研究人员提出免疫杂交粒子群算法用于PID控制器参数优化，构造一种基于免疫杂交粒子群的智能主动队列PID算法。还有一些研究人员提出了一种基于媒质共享的公平拥塞控制算法，节点根据竞争共享信道时的退避次数计算退避率，据此进一步得出分组丢弃概率，从而能合理控制源节点的分组发送速率，解决共享媒质冲突和拥塞导致的吞吐量下降问题。
尽管现有技术中提出了一些拥塞控制方法，但是这些方法只考虑了简单网络环境下的网络拥塞，无法满足复杂网络环境下对网络拥塞进行控制的需求。
发明内容
有鉴于此，本申请的主要目的在于提供了一种通信网络拥塞控制方法、装置及电子设备，用于解决现有的网络拥塞控制方法无法满足复杂网络环境下网络拥塞控制需求的技术问题。
依据本申请的第一方面，提供了一种通信网络拥塞控制方法，包括：
建立蜂窝网络模型，其中所述蜂窝网络模型中包括多个基站、多个D2D中继和多个D2D终端，且每个基站与相距所述基站最近的多个D2D中继构成第一层蜂窝网络，每个D2D中继与相距所述D2D中继最近的多个D2D终端构成第二层蜂窝网络；
建立网络拥塞判断模型，以根据所述网络拥塞判断模型确定目标D2D中继是否可能处于拥塞状态，其中所述目标D2D中继为所述蜂窝网络模型中的多个D2D中继中的任意一个或多个；
建立传输速率控制模型，以根据所述传输速率控制模型调整可能处于拥塞状态的目标D2D中继的数据输入速率和/或数据输出速率来避免网络拥塞。
依据本申请的第二方面，提供了一种通信网络拥塞控制装置，包括：
蜂窝网络模型建立单元，用于建立蜂窝网络模型，其中所述蜂窝网络模型中包括多个基站、多个D2D中继和多个D2D终端，且每个基站与相距所述基站最近的多个D2D中继构成第一层蜂窝网络，每个D2D中继与相距所述D2D中继最近的多个D2D终端构成第二层蜂窝网络；
网络拥塞判断模型建立单元，用于建立网络拥塞判断模型，以根据所述网络拥塞判断模型确定目标D2D中继是否可能处于拥塞状态，其中所述目标D2D中继为所述蜂窝网络模型中的多个D2D中继中的任意一个或多个；
传输速率控制模型建立单元，用于建立传输速率控制模型，以根据所述传输速率控制模型调整可能处于拥塞状态的目标D2D中继的数据输入速率和/或数据输出速率来避免网络拥塞。
依据本申请的第三方面，提供了一种电子设备，包括：处理器，存储计算机可执行指令的存储器，
所述可执行指令在被所述处理器执行时，实现前述通信网络拥塞控制方法。
依据本申请的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储一个或多个程序，所述一个或多个程序当被处理器执行时，实现前述的通信网络拥塞控制方法。
本申请的有益效果是：本申请实施例的通信网络拥塞控制方法，先建立蜂窝网络模型，这里的蜂窝网络模型中包括多个基站、多个D2D中继和多个D2D终端，且每个基站与相距基站最近的多个D2D中继构成了第一层蜂窝网络，每个D2D中继与相距D2D中继最近的多个D2D终端构成了第二层蜂窝网络，以此作为复杂网络环境下的双层网络架构；然后建立了网络拥塞判断模型，用以判断目标D2D中继是否可能处于拥塞状态，这里的目标D2D中继为蜂窝网络模型中的多个D2D中继中的任意一个或多个；最后建立了传输速率控制模型，用于根据传输速率控制模型调整可能处于拥塞状态的目标D2D中继的数据输入速率和/或数据输出速率，从而来避免网络拥塞。本申请的通信网络拥塞控制方法构建的蜂窝网络模型模拟了复杂网络环境下的网络传输情况，方便网络建设者分析不同参数如何影响网络拥塞，从而通过灵活调整基站和D2D中继的输出功率来避免网络拥塞，保证网络稳定。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本申请一个实施例的通信网络拥塞控制方法的流程图；
图2为本申请一个实施例的蜂窝网络模型的结构示意图；
图3为本申请一个实施例的单服务窗混合制排队模型的稳定状态示意图；
图4为本申请一个实施例的仿真验证效果图；
图5为本申请一个实施例的通信网络拥塞控制装置的框图；
图6为本申请一个实施例中电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施例。提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。虽然附图中显示了本申请的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施例所限制。
图1示出了根据本申请一个实施例的通信网络拥塞控制方法的流程示意图，参见图1，本申请实施例的通信网络拥塞控制方法包括如下步骤S110至步骤S130：
步骤S110，建立蜂窝网络模型，其中蜂窝网络模型中包括多个基站、多个D2D中继和多个D2D终端，且每个基站与相距基站最近的多个D2D中继构成第一层蜂窝网络，每个D2D中继与相距D2D中继最近的多个D2D终端构成第二层蜂窝网络。
在进行通信网络拥塞控制时，首先需要构建通信网络的基础架构，例如可以基于均匀泊松点过程(Poisson point process，简称PPP)建立蜂窝网络模型，作为本申请实施例的通信网络的基础架构。
如图2所示，提供了本申请实施例的一种蜂窝网络模型的结构示意图，从图2中可以看出，本申请实施例构建的蜂窝网络模型中涉及多个基站、多个D2D中继和多个D2D终端，这些多个基站、多个D2D中继和多个D2D终端随机地位于下行链路的蜂窝网络中。每个基站与相距基站最近的多个D2D中继相关联，也就是说这些多个D2D中继只能从最近的基站接收数据，以此构建了第一层蜂窝网络。类似的，每个D2D中继与相距D2D中继最近的多个D2D终端相关联，也就是说这些多个D2D终端只能从最近的D2D中继接收数据，以此构建了第二层蜂窝网络。
为了便于对本申请实施例的理解，这里假设基站的位置遵循密度λM的均匀泊松点过程ΦM，D2D中继和D2D终端的位置分别根据密度λS和λT的另外两个类似均匀泊松点过程ΦS和ΦT分布在网络中。
在建立好蜂窝网络模型后，还需要基于标准功率损耗传播模型建立信道模型，标准功率损耗传播模型是表达通信链路中路径损耗的一种方法，其中，路径损耗指数α>2。至于随机信道衰弱和阴影的影响，可以假定在一般情况下基站和D2D中继、D2D中继和D2D终端之间的瑞利衰落的均值为1，指数分布的衰落系数h表示信道增益。在这种情况下，在距离r处接收到的信号功率可以表示为phr-α。此外，还可以假设信道资源是足够的，保证所有的D2D中继和D2D终端都能接收到数据。
步骤S120，建立网络拥塞判断模型，以根据网络拥塞判断模型确定目标D2D中继是否可能处于拥塞状态，其中目标D2D中继为蜂窝网络模型中的多个D2D中继中的任意一个或多个。
在上述建立好的蜂窝网络模型的基础上，需要进一步建立网络拥塞判断模型，由于网络拥塞主要发生在D2D中继这部分，因此这里的网络拥塞判断模型主要是用于判断目标D2D中继是否可能处于拥塞状态。
在利用网络拥塞判断模型进行判断时，是针对每个D2D中继分别进行判断的，但对于每个D2D中继的判断方式都是相同的，因此上述的目标D2D中继可以是指代蜂窝网络模型中的多个D2D中继中的任意一个或多个。
步骤S130，建立传输速率控制模型，以根据传输速率控制模型调整可能处于拥塞状态的目标D2D中继的数据输入速率和/或数据输出速率来避免网络拥塞。
可以理解，对于D2D中继来说，D2D中继的数据输入速率越大，则说明基站传输给D2D中继的数据量越多；同理，D2D中继的数据输出速率越小，则说明D2D中继传输给D2D终端的数据量也少，这两种情况都将导致D2D中继面临的网络传输压力增大，进而容易出现网络拥塞。
基于此，在利用网络拥塞判断模型对目标D2D中继的拥塞状态进行判断之后，如果判断出目标D2D中继可能处于拥塞状态，则需要进行网络拥塞控制，也即本申请实施例需要建立一个传输速率控制模型，用于对可能处于拥塞状态的目标D2D中继的数据输入速率和/或数据输出速率进行调整，从而避免出现网络拥塞。
本申请的通信网络拥塞控制方法构建的蜂窝网络模型模拟了复杂网络环境下的网络传输情况，方便网络建设者分析不同参数如何影响网络拥塞，从而通过灵活调整基站和D2D中继的输出功率来避免网络拥塞，保证网络稳定。
在本申请的一个实施例中，根据网络拥塞判断模型确定目标D2D中继是否可能处于拥塞状态包括：若目标D2D中继的当前存储空间小于预设速率调整阈值，则确定目标D2D中继不会处于拥塞状态；若目标D2D中继的当前存储空间不小于预设速率调整阈值，但小于目标D2D中继的最大存储空间，则确定目标D2D中继可能处于拥塞状态。
在建立网络拥塞判断模型时，可以采用预先速率控制的方法来避免拥塞现象的发生。由于同一层蜂窝网络内各个D2D中继相互之间不存在干扰，因此为了方便，这里可以只对单个D2D中继的流量进行分析。
具体地，对于单个D2D中继来说，如果单个D2D中继的当前存储空间L小于预设速率调整阈值Lmax，即L＜Lmax时，可以认为该节点不会出现拥塞。而如果单个D2D中继的当前存储空间L不小于预设速率调整阈值Lmax，但小于单个D2D中继的最大存储空间m，即Lmax＜L＜n，则可认为该节点可能出现拥塞，因此需要后续调整该节点的数据输入速率和/或输出速率来避免出现拥塞。
在本申请的一个实施例中，网络拥塞判断模型包括单服务窗混合制排队模型，根据网络拥塞判断模型确定目标D2D中继是否可能处于拥塞状态还包括：在目标D2D中继的当前存储空间不小于预设速率调整阈值，但小于目标D2D中继的最大存储空间时，利用单服务窗混合制排队模型对目标D2D中继当前的数据输入速率和数据输出速率进行分析，得到目标D2D中继的拥塞概率。
为了直观地确定目标D2D中继处于拥塞状态的可能性大小，本申请实施例还可以进一步计算目标D2D中继的拥塞概率。
具体地，由于节点存储空间有限，这里可以采用单服务窗混合制排队模型M/M/1/m对各个D2D中继进行数据输入速率和输出速率的分析，其稳定状态如图3所示，由图3可知，单服务窗混合制排队模型的稳态方程为：
对0状态有：
对1状态有：
……
对m-1状态有：
由正则性可得：
进而可得：
从而可得：
如前所述，在移动自组网中，当节点缓存占用量大于其缓存空间的预设速率调整阈值Lmax时，节点可能出现拥塞，因此最终可以得到节点发生拥塞的概率为:
其中，Pcon代表单个D2D中继可能发生拥塞的概率，
用于表示单个D2D中继的数据输入速率/>
与数据输出速率/>
的比值。
在本申请的一个实施例中，建立传输速率控制模型，以根据传输速率控制模型调整可能处于拥塞状态的目标D2D中继的数据输入速率和/或数据输出速率来避免网络拥塞包括：对每个可能处于拥塞状态的目标D2D中继，确定目标D2D中继当前的数据输入速率与数据输出速率，并确定能够避免网络拥塞的目标D2D中继的数据输入速率与数据输出速率的调节系数；根据目标D2D中继的数据输入速率与数据输出速率的当前比值，以及目标D2D中继的数据输入速率与数据输出速率的调节系数，得到目标D2D中继的数据输入速率与数据输出速率的调整后比值；根据目标D2D中继的数据输入速率与数据输出速率的调整后比值，对与目标D2D中继最近的基站计算出合适的输出功率，以对目标D2D中继当前的数据输入速率进行调整，和/或，对目标D2D中继计算出合适的输出功率，以对目标D2D中继当前的数据输出速率进行调整，进而确定能够避免网络拥塞的目标D2D中继最终的数据输入速率和数据输出速率。
对每个可能处于拥塞状态的目标D2D中继来说，导致该目标D2D中继可能出现网络拥塞的影响因素主要包括该目标D2D中继的数据输入速率和数据输出速率，因此可以通过减小目标D2D中继的数据输入速率并提高目标D2D中继的数据输出速率的方式降低该目标D2D中继出现网络拥塞的可能性，或者也可以仅减小目标D2D中继的数据输入速率或仅提高目标D2D中继的数据输出速率。
基于此，本申请实施例的传输速率控制模型可以采用如下形式：
其中，
表示目标D2D中继的数据输入速率/>
与数据输出速率/>
的当前比值，/>
为调节系数，其中L为目标D2D中继的当前存储空间，Lmax为预设速率调整阈值，m为单个D2D中继的最大存储空间。
即当目标D2D中继的数据输入速率
减小，且数据输出速率/>
增大时，二者的比值会减小，此时目标D2D中继出现网络拥塞的概率也会降低；或者仅当目标D2D中继的数据输入速率/>
减小或数据输出速率/>
增大时，二者的比值也会减小，此时目标D2D中继出现网络拥塞的概率也会降低。
由于目标D2D中继的数据输入速率主要与最近基站的输出功率相关，因此对于目标D2D中继的数据输入速率的调整可以通过对与目标D2D中继最近的基站计算出合适的输出功率来实现，而对于目标D2D中继的数据输出速率，其主要与目标D2D中继的输出功率相关，因此对于目标D2D中继的数据输出速率的调整可以通过对目标D2D中继计算出合适的输出功率来实现。
在本申请的一个实施例中，目标D2D中继的数据输入速率和数据输出速率通过如下方式得到：确定目标D2D中继所在的第一层蜂窝网络，根据第一层蜂窝网络中的基站的输出功率，计算基站传输数据到目标D2D中继的速率，作为目标D2D中继的输入速率；确定目标D2D中继所在的第二层蜂窝网络，根据目标D2D中继的输出功率，计算目标D2D中继传输数据到第二层蜂窝网络中的各D2D终端的速率，作为目标D2D中继的输出速率。
如前所述，对于任意一个目标D2D中继，产生网络拥塞的概率主要取决于目标D2D中继的数据输入速率与数据输出速率，因此目标D2D中继的数据输入速率和数据输出速率可以通过如下方式得到：
目标D2D中继的数据输入速率指的是目标D2D中继所在的第一层蜂窝网络中的基站将数据传输到目标D2D中继的速率，具体可以表示为如下形式：
其中，
目标D2D中继的数据输出速率指的是目标D2D中继将数据传输到目标D2D中继所在的第二层蜂窝网络中的各个D2D终端的速率，具体可以表示为如下形式：
其中，
当加性信道噪声σ2＝0以及路径损耗指数α＝4时，可以得到：
其中，ω表示目标D2D中继的数据输入速率，μ表示目标D2D中继的数据输出速率，ρ表示目标D2D中继的数据输入速率与数据输出速率的比值，PM表示基站的输出功率，PS表示D2D中继的输出功率。
为了验证本申请上述各实施例的通信网络拥塞控制方法的技术效果，进一步进行了仿真结果的验证，得到了如图4所示的仿真验证效果图，其中横坐标代表D2D中继的输出功率PS，纵坐标代表D2D中继的数据输入速率与数据输出速率的比值ρ。
图4中曲线1表示的是在D2D中继的输出功率不变的情况下，基站的输出功率由5W上升到20W，可以看到基站的输出功率越大，D2D中继的数据输入速率与数据输出速率的比值越大，在这种情况下占用的D2D中继的缓存空间越来越多，最终会导致D2D中继出现网络拥塞。曲线2表示的是在基站的输出功率不变的情况下，D2D中继的输出功率由0.5W上升到10W，可以看到D2D中继的输出功率越大，D2D中继的数据输入速率与数据输出速率的比值越小，当比值小于1时，占用的D2D中继的缓存空间越来越少。直线3把结果分成了两部分，在直线3上方，D2D中继的数据输入速率与数据输出速率的比值大于1，这意味着数据输入速率大于数据输出速率，即占用的D2D中继的缓存空间会越来越多，因此这时需要将数据输入速率与数据输出速率的比值控制在线3下方。
与前述通信网络拥塞控制方法同属于一个技术构思，本申请实施例还提供了通信网络拥塞控制装置。图5示出了本申请一个实施例的通信网络拥塞控制装置的框图，参见图5，通信网络拥塞控制装置500包括：蜂窝网络模型建立单元510、网络拥塞判断模型建立单元520和传输速率控制模型建立单元530。其中，
蜂窝网络模型建立单元510，用于建立蜂窝网络模型，其中蜂窝网络模型中包括多个基站、多个D2D中继和多个D2D终端，且每个基站与相距基站最近的多个D2D中继构成第一层蜂窝网络，每个D2D中继与相距D2D中继最近的多个D2D终端构成第二层蜂窝网络；
网络拥塞判断模型建立单元520，用于建立网络拥塞判断模型，以根据网络拥塞判断模型确定目标D2D中继是否可能处于拥塞状态，其中目标D2D中继为蜂窝网络模型中的多个D2D中继中的任意一个或多个；
传输速率控制模型建立单元530，用于建立传输速率控制模型，以根据传输速率控制模型调整可能处于拥塞状态的目标D2D中继的数据输入速率和/或数据输出速率来避免网络拥塞。
在本申请的一个实施例中，网络拥塞判断模型建立单元520具体用于：若目标D2D中继的当前存储空间小于预设速率调整阈值，则确定目标D2D中继不会处于拥塞状态；若目标D2D中继的当前存储空间不小于预设速率调整阈值，但小于目标D2D中继的最大存储空间，则确定目标D2D中继可能处于拥塞状态。
在本申请的一个实施例中，网络拥塞判断模型包括单服务窗混合制排队模型，网络拥塞判断模型建立单元520具体用于：在目标D2D中继的当前存储空间不小于预设速率调整阈值，但小于目标D2D中继的最大存储空间时，利用单服务窗混合制排队模型对目标D2D中继当前的数据输入速率和数据输出速率进行分析，得到目标D2D中继的拥塞概率。
在本申请的一个实施例中，传输速率控制模型建立单元530具体用于：对每个可能处于拥塞状态的目标D2D中继，确定目标D2D中继当前的数据输入速率与数据输出速率，并确定能够避免网络拥塞的目标D2D中继的数据输入速率与数据输出速率的调节系数；根据目标D2D中继的数据输入速率与数据输出速率的当前比值，以及目标D2D中继的数据输入速率与数据输出速率的调节系数，得到目标D2D中继的数据输入速率与数据输出速率的调整后比值；根据目标D2D中继的数据输入速率与数据输出速率的调整后比值，对与目标D2D中继最近的基站计算出合适的输出功率，以对目标D2D中继当前的数据输入速率进行调整，和/或，对目标D2D中继计算出合适的输出功率，以对目标D2D中继当前的数据输出速率进行调整，进而确定能够避免网络拥塞的目标D2D中继最终的数据输入速率和数据输出速率。
在本申请的一个实施例中，目标D2D中继的数据输入速率和数据输出速率通过如下方式得到：确定目标D2D中继所在的第一层蜂窝网络，根据第一层蜂窝网络中的基站的输出功率，计算基站传输数据到目标D2D中继的速率，作为目标D2D中继的输入速率；确定目标D2D中继所在的第二层蜂窝网络，根据目标D2D中继的输出功率，计算目标D2D中继传输数据到第二层蜂窝网络中的各D2D终端的速率，作为目标D2D中继的输出速率。
需要说明的是：
图6示意了电子设备的结构示意图。请参考图6，在硬件层面，该电子设备包括存储器和处理器，可选地还包括接口模块、通信模块等。存储器可能包含内存，例如高速随机存取存储器(Random-Access Memory，RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器等。当然，该电子设备还可能包括其他业务所需要的硬件。
处理器、接口模块、通信模块和存储器可以通过内部总线相互连接，该内部总线可以是ISA(Industry Standard Architecture，工业标准体系结构)总线、PCI(PeripheralComponent Interconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(Extended Industry StandardArchitecture，扩展工业标准结构)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图6中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
存储器，用于存放计算机可执行指令。存储器通过内部总线向处理器提供计算机可执行指令。
处理器，执行存储器所存放的计算机可执行指令，并具体用于实现以下操作：
建立蜂窝网络模型，其中蜂窝网络模型中包括多个基站、多个D2D中继和多个D2D终端，且每个基站与相距基站最近的多个D2D中继构成第一层蜂窝网络，每个D2D中继与相距D2D中继最近的多个D2D终端构成第二层蜂窝网络；
建立网络拥塞判断模型，以根据网络拥塞判断模型确定目标D2D中继是否可能处于拥塞状态，其中目标D2D中继为蜂窝网络模型中的多个D2D中继中的任意一个或多个；
建立传输速率控制模型，以根据传输速率控制模型调整可能处于拥塞状态的目标D2D中继的数据输入速率和/或数据输出速率来避免网络拥塞。
上述如本申请图5所示实施例揭示的通信网络拥塞控制装置执行的功能可以应用于处理器中，或者由处理器实现。处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
该电子设备还可执行图1中通信网络拥塞控制方法执行的步骤，并实现通信网络拥塞控制方法在图1所示实施例的功能，本申请实施例在此不再赘述。
本申请实施例还提出了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储一个或多个程序，该一个或多个程序当被处理器执行时，实现前述的通信网络拥塞控制方法，并具体用于执行：
建立蜂窝网络模型，其中蜂窝网络模型中包括多个基站、多个D2D中继和多个D2D终端，且每个基站与相距基站最近的多个D2D中继构成第一层蜂窝网络，每个D2D中继与相距D2D中继最近的多个D2D终端构成第二层蜂窝网络；
建立网络拥塞判断模型，以根据网络拥塞判断模型确定目标D2D中继是否可能处于拥塞状态，其中目标D2D中继为蜂窝网络模型中的多个D2D中继中的任意一个或多个；
建立传输速率控制模型，以根据传输速率控制模型调整可能处于拥塞状态的目标D2D中继的数据输入速率和/或数据输出速率来避免网络拥塞。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flashRAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其特征在于包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (8)
1.一种通信网络拥塞控制方法，其特征在于，包括：
建立蜂窝网络模型，其中所述蜂窝网络模型中包括多个基站、多个D2D中继和多个D2D终端，且每个基站与相距所述基站最近的多个D2D中继构成第一层蜂窝网络，每个D2D中继与相距所述D2D中继最近的多个D2D终端构成第二层蜂窝网络；
建立网络拥塞判断模型，以根据所述网络拥塞判断模型确定目标D2D中继是否可能处于拥塞状态，其中所述目标D2D中继为所述蜂窝网络模型中的多个D2D中继中的任意一个或多个；
建立传输速率控制模型，以根据所述传输速率控制模型调整可能处于拥塞状态的目标D2D中继的数据输入速率和/或数据输出速率来避免网络拥塞；
所述建立传输速率控制模型，以根据所述传输速率控制模型调整可能处于拥塞状态的目标D2D中继的数据输入速率和/或数据输出速率来避免网络拥塞包括：
对每个可能处于拥塞状态的目标D2D中继，确定所述目标D2D中继当前的数据输入速率与数据输出速率，并确定能够避免网络拥塞的所述目标D2D中继的数据输入速率与数据输出速率的调节系数；
根据所述目标D2D中继的数据输入速率与数据输出速率的当前比值，以及所述目标D2D中继的数据输入速率与数据输出速率的调节系数，得到所述目标D2D中继的数据输入速率与数据输出速率的调整后比值；
根据所述目标D2D中继的数据输入速率与数据输出速率的调整后比值，对与所述目标D2D中继最近的基站计算出合适的输出功率，以对所述目标D2D中继当前的数据输入速率进行调整，和/或，对所述目标D2D中继计算出合适的输出功率，以对所述目标D2D中继当前的数据输出速率进行调整，进而确定能够避免网络拥塞的所述目标D2D中继最终的数据输入速率和数据输出速率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述网络拥塞判断模型确定目标D2D中继是否可能处于拥塞状态包括：
若目标D2D中继的当前存储空间小于预设速率调整阈值，则确定所述目标D2D中继不会处于拥塞状态；
若目标D2D中继的当前存储空间不小于预设速率调整阈值，但小于所述目标D2D中继的最大存储空间，则确定所述目标D2D中继可能处于拥塞状态。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述网络拥塞判断模型确定目标D2D中继是否可能处于拥塞状态还包括：
在目标D2D中继的当前存储空间不小于预设速率调整阈值，但小于所述目标D2D中继的最大存储空间时，利用单服务窗混合制排队模型对所述目标D2D中继当前的数据输入速率和数据输出速率进行分析，得到所述目标D2D中继的拥塞概率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标D2D中继的数据输入速率和数据输出速率通过如下方式得到：
确定所述目标D2D中继所在的第一层蜂窝网络，根据所述第一层蜂窝网络中的基站的输出功率，计算所述基站传输数据到所述目标D2D中继的速率，作为所述目标D2D中继的输入速率；
确定所述目标D2D中继所在的第二层蜂窝网络，根据所述目标D2D中继的输出功率，计算所述目标D2D中继传输数据到所述第二层蜂窝网络中的各D2D终端的速率，作为所述目标D2D中继的输出速率。
5.一种通信网络拥塞控制装置，其特征在于，包括：
蜂窝网络模型建立单元，用于建立蜂窝网络模型，其中所述蜂窝网络模型中包括多个基站、多个D2D中继和多个D2D终端，且每个基站与相距所述基站最近的多个D2D中继构成第一层蜂窝网络，每个D2D中继与相距所述D2D中继最近的多个D2D终端构成第二层蜂窝网络；
网络拥塞判断模型建立单元，用于建立网络拥塞判断模型，以根据所述网络拥塞判断模型确定目标D2D中继是否可能处于拥塞状态，其中所述目标D2D中继为所述蜂窝网络模型中的多个D2D中继中的任意一个或多个；
传输速率控制模型建立单元，用于建立传输速率控制模型，以根据所述传输速率控制模型调整可能处于拥塞状态的目标D2D中继的数据输入速率和/或数据输出速率来避免网络拥塞；
所述传输速率控制模型建立单元具体用于：
对每个可能处于拥塞状态的目标D2D中继，确定所述目标D2D中继当前的数据输入速率与数据输出速率，并确定能够避免网络拥塞的所述目标D2D中继的数据输入速率与数据输出速率的调节系数；
根据所述目标D2D中继的数据输入速率与数据输出速率的当前比值，以及所述目标D2D中继的数据输入速率与数据输出速率的调节系数，得到所述目标D2D中继的数据输入速率与数据输出速率的调整后比值；
根据所述目标D2D中继的数据输入速率与数据输出速率的调整后比值，对与所述目标D2D中继最近的基站计算出合适的输出功率，以对所述目标D2D中继当前的数据输入速率进行调整，和/或，对所述目标D2D中继计算出合适的输出功率，以对所述目标D2D中继当前的数据输出速率进行调整，进而确定能够避免网络拥塞的所述目标D2D中继最终的数据输入速率和数据输出速率。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述网络拥塞判断模型建立单元具体用于：
若目标D2D中继的当前存储空间小于预设速率调整阈值，则确定所述目标D2D中继不会处于拥塞状态；
若目标D2D中继的当前存储空间不小于预设速率调整阈值，但小于所述目标D2D中继的最大存储空间，则确定所述目标D2D中继可能处于拥塞状态。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述网络拥塞判断模型建立单元还具体用于：
在目标D2D中继的当前存储空间不小于预设速率调整阈值，但小于所述目标D2D中继的最大存储空间时，利用单服务窗混合制排队模型对所述目标D2D中继当前的数据输入速率和数据输出速率进行分析，得到所述目标D2D中继的拥塞概率。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器，存储计算机可执行指令的存储器，
所述可执行指令在被所述处理器执行时，实现所述权利要求1至4之任一所述通信网络拥塞控制方法。
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