CN1816051A - 通信装置及通信方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于基于拥塞窗口－该拥塞窗口指定可以向网络连续发出的信号量－来实现通信会话的通信装置采用通信会话中的信号传播时间来估计瓶颈电路的拥塞程度，并且在拥塞避免动作中基于所估计的电路拥塞程度决定拥塞窗口的增大宽度。当所估计的电路拥塞程度增加时，决定较小的值作为增大宽度。当通信装置增大拥塞窗口时，其采用所决定的增大宽度来计算应该应用的拥塞窗口的尺寸。

Description

通信装置及通信方法
技术领域
本发明涉及用于实现通过网络的通信会话的一种通信装置及一种通信方法，具体地说，涉及其中采用诸如TCP(传输控制协议，Transmission Control Protocol)之类具有拥塞控制功能的通信协议的一种通信装置及一种通信方法。
背景技术
作为因特网中数据通信的第4层的协议，TCP是一种用于提供面向连接的高可靠通信的协议。该TCP包括响应于网络的拥塞状况来充分调节拥塞窗口的拥塞控制功能，这允许在网络中没有出现拥塞时通过加大拥塞窗口来增加传输带宽，并且在网络拥塞时通过减小拥塞窗口来减小传输带宽。
通常，在对TCP所提供的版本中，存在所谓的“TCP-Reno”，这是采用快速恢复算法的版本，在稍后将要描述的非专利文献1中提到了这一版本，该文献详细说明了上述拥塞控制功能。在该“TCP-Reno”中，作为在加大拥塞窗口时的动作，存在用于迅速加大拥塞窗口直至达到预置阈值的慢启动动作，以及用于在窗口尺寸达到阈值后比慢启动阶段更缓慢地加大拥塞窗口的拥塞避免动作。
当在上述拥塞避免过程中已经检测到分组(packet)丢弃时，通信装置在判断网络处于拥塞状态的情况下，将拥塞窗口的尺寸减小为当前的一半，由此允许减小传输带宽。另一方面，当没有检测到分组丢弃时，在判断网络没有处于拥塞状态的情况下，每一次使拥塞窗口线性增加一个MSS(最大分段尺寸，Maximum Segment Size)，这样允许缓慢增加传输带宽。这种控制通常称作AIMD(和性加乘性减，AdditiveIncrease Multiple Decrease)。
顺便地，尽管应用了“TCP-Reno”，还是存在这样的问题：当出现分组丢弃时，暂时将拥塞窗口尺寸减半，由此，在此之后不能获得原本期望的吞吐量，直至窗口尺寸增加到完全的大尺寸。这是一个严重的问题，具体地说，对于提供高速通信的电路、往返传播延时(后文称为RTT)原本是冗长的电路、其中由于拥塞之外的其他原因可能出现分组丢弃的无线电路等电路而言是严重的。在现有技术中，对该问题提出了下述技术。
第一种现有技术是在已经出现分组丢弃时从网络向终端给出关于分组丢弃是否是由于拥塞造成的某种信息。对于这种技术，例如，在稍后描述的专利文献1中列出了这样的技术：在由于电路错误出现分组丢弃时，从接收终端向发送终端发送ELN(显式丢失通知，Explicit Loss Notification)信息，并且发送终端在分组丢弃不是由于拥塞造成的情形中不会不必要地减小拥塞窗口。此外，在稍后也将描述的专利文献2中列出了类似的技术。另外，在稍后描述的专利文献3中列出了这样的技术：向发送终端给出无线电路的质量信息，以在无线电路的质量差时切换到适于该无线电路的拥塞窗口控制技术，由此允许拥塞窗口不会不必要地减小。
在第二种现有技术中，不是立即判断分组丢弃的出现是由拥塞出现触发的，而是采用TCP发送终端具有的信息，由此进行拥塞判断。对于这种技术，例如，在稍后描述的专利文献4中列出了这样的技术：测量电路的RTT，以在其RTT具有恒定值或者更小时确定没有出现拥塞，这允许在已经检测到分组丢弃时并不减小拥塞窗口。
第三种现有技术是，在利用与“TCP-Reno”类似的AIMD控制来进行拥塞窗口控制同时，改变其操作参数。对于这种技术，例如，在稍后描述的非专利文献2种列出了这样的技术：设置拥塞窗口的增大宽度，从而在没有出现分组丢弃时与“TCP-Reno”情形相比其变大，并且设置拥塞窗口的减小宽度，从而在分组丢弃已经出现时与“TCP-Reno”情形相比其变小，这允许在频繁出现分组丢弃的环境种也能获得高的吞吐量。
第四种现有技术(不涉及“TCP-Reno”的AIMD控制)是计算作为目标的理想拥塞窗口的尺寸，并且如此进行控制，使拥塞窗口采取其值。对于这种技术，例如，在稍后描述的非专利文献3种列出了这样的技术：通过采用当前RTT以及当前拥塞窗口来计算理想拥塞窗口的值，以基于其值与当前拥塞窗口之间的差异来确定拥塞窗口的增大宽度或减小宽度。非专利文献3的该技术允许在当前拥塞窗口显著小于理想拥塞窗口时增大应该增加的拥塞窗口的尺寸，由此可以高速增加吞吐量。
[专利文献1]JP-P2004-80413A
[专利文献2]JP-P1999-243419A
[专利文献3]JP-P2000-253096A
[专利文献4]JP-P2001-160824A
[非专利文献1]W.Stevens，“TCP Slow Start，CongestionAvoidance，Fast Retransmit，and Fast Recovery Algorithms”，[在线]，January，1997，Network Working Group/RFC2001，[检索：2005年1月21日]<URL： http：//www.faqs.org/rfcs/rfc2001.html>
[非专利文献2]S.Floyd，“High Speed TCP for LargeCongestion Windows”，[在线]，December，2003，Network WorkingGroup/RFC3694，[检索：2005年1月21日]<URL：http：//www.faqs.org/rfcs/rfc3694.html>
[非专利文献3]Cheng Jin，David X.Wei and Steven H.Low，“Fast TCP for High-Speed Long-Distance Networks”，[在线]，June，2003，Internet Engineering Task Force/INTERNETDRAFT/draft-jwl-tcp-fast-01.txt，[检索：2005年1月21日]<URL：http：//netlab.caltech.edu/pub/papers/draft-jwl-tcp-fast-01.t xt>
[非专利文献4]R.Wang，M.Valla，M.Y.Sanadidi，B.K.Ngand M.Gerla，“Efficiency/Friendliness Tradeoffs in TCPWestwood”，[在线]，May 15，2002，UCLA Computer ScienceDepartment，[检索：2005年1月21日]<URL：http：//www.cs.ucla.edu/NRL/hpi/tcpw/tcpw papers/tcpw-crb-isc c02.pdf>
第一种现有技术的争议点是，将其引入是困难的，因为网络需要用于向终端通知分组丢弃的起因以及无线电路状态的机制。具体地说，如果连接到无线电路的终端与没有连接到该无线电路的非特定数目的终端进行通信，则将上述机制引入所有这些非特定数目的终端(即，后者)中是不容易的。另外，难以对有线电路应用类似的机制。
第二种现有技术的争议点是，基于RTT的拥塞判断存在不确定性。允许RTT所取的值的范围取决于路由器的缓冲区容量，由此用来进行拥塞判断的最合适的RTT阈值难以唯一地确定。也就是说，路由器的缓冲区容量越大，允许RTT所取的值的范围就越广，由此即使对终端设置了恒定的RTT阈值，其中在路由器缓冲区容量相对小的电路中判断拥塞已经出现要比在路由器缓冲区容量相对大的电路中进行判断更容易。如此操作使得在出现轻微拥塞的情况下判断出现了拥塞的可能性增大，结果，吞吐量由于拥塞窗口的不必要的减小控制而降低。相反，如果缓冲区容量相对大，则可能在尽管应该判断拥塞已经出现的情况下判断拥塞没有出现，并且在这种情形中，应该减小的拥塞窗口没有减小，结果，出现不能避免拥塞的问题。
第三种现有技术的争议点是，难以使这种技术的会话与现有“TCP-Reno”会话共存于一个网络中，并且存在这样的问题：如果与“TCP-Reno”会话出现竞争，则“TCP-Reno”会话的吞吐量降低。也就是说，在第三种现有技术中，在没有检测到分组丢弃时设置拥塞窗口的增大宽度，从而与“TCP-Reno”的情形相比其变大，另外，在检测到分组丢弃时设置拥塞窗口的减小宽度，从而与“TCP-Reno”的情形相比其变小，由此与“TCP-Reno”的情形相比，拥塞窗口尺寸总是较大，结果这使“TCP-Reno”的吞吐量降低。
第四种现有技术的争议点是，与上述的第三现有技术相似，难以与共同支撑网络的现有“TCP-Reno”会话共存，并且在与“TCP-Reno”会话出现竞争的情形中，吞吐量与“TCP-Reno”会话相比变小。在该现有技术中，当RTT变大时，理想拥塞窗口的值变为小于当前拥塞窗口的值，由此在这一段时间中，即使没有检测到分组丢弃，拥塞窗口的增大宽度也变负。另一方面，在“TCP-Reno”中，无论RTT大小如何，拥塞窗口总是增大，直至检测到分组丢弃。由于这一原因，如果它们彼此竞争，存在这样的问题：在该现有技术中TCP会话的吞吐量降低。
发明内容
考虑到上述问题完成了本发明，并且本发明的目的是提供一种旨在通信会话中的拥塞避免动作期间在考虑网络拥塞状况的同时改进吞吐量的技术。
为了实现上述目的，涉及本发明的通信装置是一种基于拥塞窗口实现通信会话的通信装置，所述拥塞窗口用于指定可以向网络连续发出的信号量，所述的通信装置包括用于决定应该应用的拥塞窗口的尺寸的装置、用于采用通信会话中的信号传播时间来估计瓶颈电路的拥塞程度的装置、以及用于在拥塞避免动作中基于所估计的电路拥塞程度决定拥塞窗口的增大宽度的装置。
涉及本发明的通信方法是这样一种方法，其中用于基于拥塞窗口--所述拥塞窗口用于指定可以向网络连续发出的信号量--实现通信会话的通信装置采用通信会话中的信号传播时间来估计瓶颈电路的拥塞程度，在拥塞避免动作中基于所估计的电路拥塞程度决定拥塞窗口的增大宽度，并且在增大拥塞窗口时基于所述增大宽度决定应该应用的拥塞窗口的尺寸。
本发明使得能够设置适于当前瓶颈电路状况的窗口尺寸，因为基于通过采用信号传播时间所估计的瓶颈电路的拥塞程度来决定拥塞避免期间的拥塞窗口的增大宽度。这允许防止在拥塞避免动作中频繁丢弃分组，并且除此之外，还允许平稳提高吞吐量。
附图说明
阅读下面的详细描述以及附图，本发明的这些以及其他目的、特征和优点将变得更加清楚，其中：
图1是图示了本发明第一实施例的配置的方框图；
图2是图示了第一实施例的操作过程的流程图；
图3是图示了本发明第二实施例的配置的方框图；
图4是图示了第二实施例的操作过程的流程图；
图5是图示了本发明第三实施例的配置的方框图；
图6是图示了第三实施例的操作过程的流程图；
图7是图示了本发明第四实施例的配置的方框图；
图8是图示了第四实施例的操作过程的流程图；
图9是涉及实施例中拥塞窗口的增大宽度计算的解释图；以及
图10是图示了本发明另一实施例的配置的方框图。
具体实施方式
(第一实施例)
图1是图示了本发明第一实施例的配置的方框图。作为涉及本发明的通信装置，终端1包括用于生成发送数据的数据发生器1-1、以及用于将发送数据输出到网络的数据发送控制器1-2，如图1所示。该实施例的终端1是一种基于TCP(第4层的通信协议)进行面向连接的通信的装置。
数据发送控制器1-2包括用于将分组发送到网络的分组发送器1-3、用于从网络接收分组的分组接收器1-4、用于确定存在分组丢弃的拥塞确定器1-5、用于决定拥塞窗口尺寸的拥塞窗口判决器、用于对已经变为通信会话中的瓶颈的电路的带宽进行估计的带宽估计器1-7、用于测量在本发明中作为信号传播时间的RTT的RTT测量器1-8、用于从所测量的RTT估计当前瓶颈电路的拥塞程度的拥塞程度估计器1-9、以及用于在拥塞避免动作期间基于所估计的电路带宽以及拥塞程度决定拥塞窗口的增大宽度的拥塞窗口增大宽度判决器1-10。
另外，如通常所知，TCP中所谓的拥塞避免动作是拥塞窗口在慢启动期间迅速增大到预定尺寸之后比慢启动时更缓慢地增大拥塞窗口的动作，并且具体地说，在“TCP-Reno”的拥塞避免动作中，在每个RTT周期中，将拥塞窗口的尺寸增加一个MSS的增大宽度。
图2是图示该实施例的操作过程的流程图。将参考图1和图2解释该实施例的操作。
终端1在其自身的终端与变为通信同伴的终端之间建立TCP连接(步骤A1)，并且开始发送数据发生器1-1中生成的发送数据(步骤A2)。分组发送器1-3将所生成的数据进行分组化，并且根据当前拥塞窗口的值将数据输出到网络。当接收侧(省略了图示)的终端发回对从终端1发送的分组的接收确认分组(ACK分组)时，分组接收器1-4接收该分组(步骤A3)。
带宽估计器1-7采用接收到的ACK分组来估计瓶颈电路的带宽(步骤A4)。作为可以采用的一种估计方法，例如，根据将两个发送分组的数据量(由两个连续接收到的ACK分组指示)除以ACK分组的到达时间间隔所得到的值，来估计带宽。例如，在非专利文献4中详细描述了这种方法，并且这里省略对它的详细解释。
接着，终端1在RTT测量器1-8中根据发送分组的时间与接收到对上述分组的ACK分组的时间之间的差，获得RTT(步骤A5)，并且将过去得到的RTT中的最小值作为最小RTT。该最小RTT表明在它的时刻没有出现拥塞，另外，利用稍后描述的过程得到的最大RTT表明在它的时刻出现了拥塞。
拥塞程度估计器1-9利用如下公式1估计电路拥塞程度，其由当前时刻的RTT、最小RTT以及最大RTT定义(步骤A6)。
P＝1/e(RTT-(mini RTT))/((max RTT)-(mini RTT))*A    公式1
在上述数值公式1中，[p]是电路拥塞程度小于100％的准确度，如果[p]为[0]，则表明电路拥塞程度为100％，并且如果[p]为[1]，则表明电路拥塞程度小于100％。另外，将使[eA]能够完全增大的值设置为常数[A]，从而[p]的值变为几乎为0，或者在数值公式1中变为几乎为[1]。这里，当RTT等于最小RTT时，得到[p＝1]，并且判断电路拥塞程度小于100％。另外，当RTT等于最大RTT时，得到[p1]，并且判断电路拥塞程度为100％。
另外，用于估计电路拥塞程度的函数(该函数具有数值公式1所具有的特性，即，这样的特性：当RTT等于最小RTT时电路拥塞程度变为小于100％，而当RTT等于最大RTT时电路拥塞程度变为100％)不限于数值公式1，并且可以适当地采用。另外，如果在所测量的RTT中包括许多误差分量，则可以采用RTT的移动平均代替RTT，以便去除误差。
拥塞判决器1-5确认对发送分组的ACK分组是否已经到达，并且在其已经适当到达时，判断没有丢弃发送分组(步骤A7：否)。在这种情形中，在判断吞吐量可增加的情况下，拥塞窗口判决器1-6根据增大宽度(拥塞窗口增大宽度判决器1-10利用下一方法决定)来增大拥塞窗口。
拥塞窗口增大宽度判决器1-10利用下一数值公式2获得拥塞窗口的增大宽度(I)，该公式采用上述带宽估计器1-7所估计的瓶颈电路的带宽以及拥塞程度估计器1-9所估计的电路拥塞程度(p)。
I＝(估计带宽)*p*B+1MSS                   公式2
这里，[I]是每一个RTT周期中拥塞窗口的增大宽度，并且[B]是用于决定增大宽度的系数。根据数值公式2，如果电路拥塞程度小于100％(p＝1)(步骤A8：＜100％)，获得比[1MSS]大一个分段单位的值作为拥塞窗口增大宽度(I)(步骤A9)。另外，如果电路拥塞程度是100％(p＝0)(步骤A8：＝100％)，拥塞窗口增大宽度(I)变为[1MSS]，这与“TCP-Reno”中指定的增大宽度相同，结果拥塞窗口在每个RTT周期中增大[1MSS](步骤A10)。
在决定拥塞窗口的增大宽度时如上述数值公式2的情形那样利用瓶颈电路的带宽使得能够获得适于其带宽的增大宽度。也就是说，根据数值公式2，如果带宽相对较小，计算出允许拥塞窗口逐步增大的增大宽度。这使得能够防止频繁丢弃分组。另外，计算出这样的增大宽度：带宽越大，拥塞窗口增大越迅速，由此可以实现高吞吐量，结果可以有效地将电路带宽投入实际使用。另外，在决定拥塞窗口的增大宽度时，可以采用适于应该考虑的目标的值(例如，固定值、RTT、当前时刻的拥塞窗口尺寸、路由器的缓冲区容量等)，而不是该实施例中所采用的瓶颈电路的带宽。
另一方面，如果对发送分组的ACK分组没有正确到达，也就是说，连续三次或更多次接收到具有相同ACK号的ACK分组，拥塞确定器1-5确定已经出现分组丢弃(步骤A7：是)。在这种情形中，拥塞确定器1-5将拥塞窗口的尺寸减小为当前的一半，这与“TCP-Reno”中出现分组丢弃时拥塞窗口的减小过程相似(步骤A11)。
另外，终端1利用RTT测量器1-8更新最大RTT的值(步骤A12)。对于要用来更新的最大RTT，例如，使用就在检测到分组丢弃之前的RTT值、或者其邻近的RTT值的平均值作为最大RTT。另外，如果这里获得的最大RTT小于预定阈值，则采用该阈值作为最大RTT。例如，可以采用当前时刻的RTT、或通过向最小RTT值加上恒定值或与带宽估计器1-7中获得的估计带宽成正比增大/减小的值所得到的值作为该阈值。
终端1重复上述过程，直至应该发送的数据的发送完成(步骤A13)，并且最终，断开TCP连接，以结束通信(步骤A14)。
根据上面解释的第一实施例，如果瓶颈电路的拥塞程度低，那么即使在拥塞避免动作期间，也高速增大拥塞窗口，由此使得能够在拥塞避免动作中防止吞吐量下降。另外，如果拥塞程度高，则执行与“TCP-Reno”类似的拥塞窗口控制，由此使得在与“TCP-Reno”会话进行竞争的情形中也能够防止吞吐量的下降。另外，用于从网络向终端1通知特定信息的机制是不必要的，此外，对拥塞窗口的控制与网络一侧的规范(例如，路由器的缓冲区容量)无关，由此使得能够相对容易地实现吞吐量的提高。
(第二实施例)
图3是图示了本发明第二实施例的配置的方框图。在图3中，与图1的代码相关的代码标示与图1所示的配置相对应的部分。除了图1的终端1的配置之外，该实施例的终端2在数据发送控制器2-2中包括用于检测到分组丢弃时动态改变拥塞窗口减小率的拥塞窗口减小率判决器2-11。
图4是图示该实施例的操作过程的流程图。将参考图3和图4解释该实施例的操作。另外，在图4所示的过程中，在终端2与通信同伴建立TCP连接之后直到计算电路拥塞程度的过程(步骤B1至步骤B6)与根据图2解释的第一实施例中的过程(步骤A1至步骤A6)相似，另外，在通信会话中没有检测到分组丢弃时(步骤B7：否)利用与第一实施例相似的过程来增大拥塞窗口(步骤B8)。这里，省略对与第一实施例相似的过程的解释。
当终端2检测到分组丢弃时(步骤B7：是)，在拥塞窗口减小率判决器2-11中，利用如下数值公式3来决定拥塞窗口的减小率，其由RTT、最小RTT以及最大RTT定义。
(拥塞窗口减小率)＝((max RTT)-(mini RTT))/((maxRTT)+RTT-(mini RTT)*2)                           数值公式3
根据上述数值公式3，当在检测到分组丢弃时RTT等于最小RTT时(步骤B9：是)，也就是说，当即使检测到分组丢弃仍然估计不存在拥塞时，获得[1]作为减小率。在这种情形中，不减小拥塞窗口，而是维持当前的尺寸(步骤B10)。另一方面，当RTT等于最大RTT时(步骤B11：是)，也就是说，当出现拥塞的可能性为高时，获得[0.5]作为拥塞窗口减小率，这与“TCP-Reno”中检测到分组丢弃时的减小率相似，即，该减小率允许将当前窗口的尺寸减半。另外，在RTT从最小RTT向着最大RTT增加时(步骤B10：否，并且步骤B11：否)，获得[1]到[0.5]范围之间的值作为拥塞窗口的减小率，也就是说，当RTT增加时拥塞窗口的减小量也增加。
除了根据第一实施例的效果之外，上面解释的第二实施例使得可以提高吞吐量，尤其是在分组丢弃是由于拥塞之外的其他原因而出现的情形中，因为在检测到分组丢弃时拥塞窗口的减小宽度是优化的。另外，如果分组丢弃的起因在于拥塞出现，则利用与“TCP-Reno”相似的控制来减小拥塞窗口，由此使得能够保证与“TCP-Reno”的公平性。
(第三实施例)
图5是图示了本发明第三实施例的配置的方框图。在图5中，与图1的代码相关的代码标示与图1所示的配置相对应的部分。除了图1的终端1的配置之外，该实施例的终端3在数据发送控制器3-2中包括用于计算与拥塞窗口并行提供的参考拥塞窗口的尺寸的参考拥塞窗口判决器3-11。
所谓的参考拥塞窗口是虚拟的拥塞窗口，在拥塞避免动作中，无论电路拥塞程度或RTT如何，其尺寸以与“TCP-Reno”类似的过程增大/减小。参考拥塞窗口判决器3-11将参考拥塞窗口的尺寸设置为等于其初始状态时(即，在TCP连接启动时或在慢启动动作期间)的拥塞窗口的尺寸的值。
图6是图示该实施例的操作过程的流程图。将参考图5和图6解释该实施例的操作。另外，关于图6所示的过程，省略对与根据图2所解释的第一实施例相似的过程的解释，并且后文中，解释在确定分组丢弃(步骤C7)之后的过程。
当终端3检测到分组丢弃时(步骤C7：是)，与“TCP-Reno”类似，将拥塞窗口的尺寸减半(步骤C8)。此时，参考拥塞窗口判决器3-11如此设置参考拥塞窗口的尺寸，使得其等于减半的拥塞窗口的尺寸(步骤C9)。
另一方面，在拥塞比较动作中没有检测到分组丢弃时(步骤C7：否)，终端3利用与第一实施例相似的过程来决定拥塞窗口的增大宽度，并且基于其增大宽度决定拥塞窗口的尺寸(步骤C11)。此时，参考拥塞窗口判决器3-11与“TCP-Reno”类似地在每个RTT周期中将参考拥塞窗口的尺寸增加一个MSS，而不改变拥塞窗口一侧的大小，并且逐个记录其窗口尺寸(步骤C12)。
在拥塞窗口判决器3-6决定拥塞窗口的尺寸时，其比较当前拥塞窗口的尺寸与参考拥塞窗口的尺寸(步骤C13)，并且如果参考拥塞窗口的值超过拥塞窗口的值，则决定参考拥塞窗口的值是拥塞窗口的新的值，并且将拥塞窗口增大到该值(步骤G14)。
如上所述，在该实施例中，在决定拥塞窗口尺寸时参考了参考拥塞窗口，这使得能够防止吞吐量下降到“TCP-Reno”之下。在该实施例中决定拥塞窗口的增大宽度时，例如，可以采用如下数值公式4，其中与已经描述的数值公式2的情形不同，对增大宽度不设置一个MSS的下限。
I＝(估计带宽)*p*B                  数值公式4
在采用上述数值公式4的情形中，在RTT接近最大RTT并且电路拥塞程度估计为100％(p0)的状态中，拥塞窗口的增大宽度(I)变为近似为[0]，并且拥塞窗口的尺寸保持当前尺寸。也就是说，当电路拥塞程度为高时，可以停止拥塞窗口的增大，并且等待参考拥塞窗口由于“TCP-Reno”的增大，由此允许更加提高与“TCP-Reno”的公平性。
另外，可以如下面的数值公式5这样加入RTT的函数。
I＝(估计带宽)*p*B+f(RTT)                     数值公式5
这里，通过在上述数值公式5中假设函数「f(RTT)」为增函数，从而其具有单调增加的倾斜，并且变为f(max RTT)＝1MSS，则可以向增大宽度(I)给出图9所示的特性。从图9中可以看到，根据上述数值公式5，当电路拥塞程度相对低时(P＝1)，也就是说，RTT相对低时(RTTRTT min)，计算出允许拥塞窗口高速增大的增大宽度。另外，当RTT增大时(RTT＞RTT min)增大宽度减小，并且除此之外，由于RTT增大电路拥塞程度变为100％时(RTTRTT max，p＝0)，由与“TCP-Reno”类似的控制来确定拥塞窗口的增大宽度(I＝1MSS)。以这种方式，采用数值公式5的控制通过采用在拥塞程度增强到出现分组丢弃的程度时实现与“TCP-Reno”相似的动作的这种控制，旨在进一步提高与“TCP-Reno”的公平性。
另外，在决定增大宽度及拥塞窗口的减小率时，还可以采用非专利文献3中描述的过程。在这种情形中，与非专利文献3的过程一样，可获得高吞吐量，另外，与拥塞窗口一起使用参考拥塞窗口使得在与“TCP-Reno”竞争时防止吞吐量下降。
另外，在该实施例中，关于窗口尺寸，拥塞窗口或参考拥塞窗口中较大的值用于拥塞窗口；然而，并不局限于这种方法，例如，当RTT相对小时采用允许高速增大的拥塞窗口的值，并且当RTT变大时采用参考拥塞窗口的值，这是可接受的。
根据上面解释的第三实施例，除了第一实施例的效果之外，通过与拥塞窗口一起使用参考拥塞窗口(利用与“TCP-Reno”类似的控制获得)，使得能够进一步提高与“TCP-Reno”的公平性。
(第四实施例)
图7是图示了根据本发明第四实施例的配置的方框图。该实施例的终端4具有与图5所示的第三实施例相似的配置，即，除了第一实施例的配置之外，在数据发送控制器4-2中还包括用于计算参考拥塞窗口尺寸的参考拥塞窗口判决器4-11。
图8是图示了该实施例的操作过程的流程图。该实施例的操作过程类似于参考图6解释的第三实施例的操作过程，除了如下几点之外，并且省略对相似部分的解释。
在该实施例中，在决定拥塞窗口的增大宽度时，基于拥塞窗口与参考拥塞窗口之间的差异，动态设置在第三实施例中所解释的数值公式4或数值公式5中的系数[B](步骤D11)。这是为了如此设置系数[B]的值：RTT越接近最大RTT，其就越大，并且例如，可以利用满足如下数值公式6中所示条件的函数来确定[B]。
当RTT＝(mini RTT)时，B＝(常数a)
当RTT＝(max RTT)时，B＝(常数b)*((参考拥塞窗口)-(拥塞窗口))
                                        数值公式6
除了与第三实施例相似的效果之外，第四实施例使得能够根据电路状态灵活设置拥塞窗口的增大宽度。
在上面解释的每个实施例中，采用与终端之间的往返信号传播时间相对应的RTT作为本发明中的信号传播时间；然而，在实施本发明时，可以采用终端之间的单向信号传播时间代替RTT。在这种情形中，例如，在要从一个终端发送的分组中预先描述当前时间，并且接收该分组的另一终端计算接收时间与该分组中描述的时间之间的差异，并且保持差别时间作为单向信号传播时间。并且，采用所保持的值来计算电路拥塞程度。
本发明的应用范围不限于上述终端(1)，例如，如图10所示，本发明可以应用于会话转发装置10，该装置用于在通信系统100中通过网络20连接的终端1A和终端1B之间中继会话。该会话转发装置10通过在两个终端之间的通信会话中暂时结束与一个终端的会话之后与另一终端进行新的会话，来在两个终端之间进行中继。
用于实施本发明的优选通信协议是上述实施例中的TCP；然而，并不局限于这种TCP，并且采取拥塞控制的其他通信协议也可接受。

Claims (35)

1、一种通信装置，被配置来基于拥塞窗口实现通信会话，其中所述拥塞窗口用于指定可以向网络连续发出的信号量，所述通信装置包括：
拥塞窗口尺寸判决器，被配置来决定应该应用的拥塞窗口的尺寸；
估计器，被配置来采用通信会话中的信号传播时间来估计瓶颈电路的拥塞程度；以及
增大宽度判决器，被配置来在拥塞避免动作中基于所估计的电路拥塞程度决定拥塞窗口的增大宽度。
2、根据权利要求1的通信装置，其中当电路拥塞程度增加时，所述增大宽度判决器决定较小的值作为增大宽度。
3、根据权利要求2的通信装置，其中所述增大宽度的下限被假定为一个分组的信号量。
4、根据权利要求1的通信装置，包括被配置来估计所述瓶颈电路的带宽的估计器，其中所述增大宽度判决器采用所估计的带宽来决定所述增大宽度。
5、根据权利要求1的通信装置，其中所述估计器利用一个函数来估计所述电路可用性，所述函数指定，在当前时间点的信号传播时间越接近过去的信号传播时间的最大值，电路拥塞程度就越高。
6、根据权利要求5的通信装置，其中采用就在分组丢弃出现之前的信号传播时间作为所述最大值。
7、根据权利要求5的通信装置，其中采用现有的最大值或者通过向过去的信号传播时间中的最小值加上预定值所得到的值中较大的一个作为所述最大值。
8、根据权利要求7的通信装置，其中采用与瓶颈电路的带宽成正比增加/减小的值作为所述预定值。
9、根据权利要求1的通信装置，包括减小率判决器，其被配置来在拥塞避免动作中基于过去的信号传播时间的最小和最大值以及在当前时间点的信号传播时间来决定拥塞窗口的减小率。
10、根据权利要求9的通信装置，其中在当前时间点的信号传播时间增加时，所述减小率判决器决定允许更加减小拥塞窗口的值作为所述减小率。
11、根据权利要求9的通信装置，其中在当前时间点的信号传播时间等于所述最小值时决定允许停止拥塞窗口的减小的值作为所述减小率，并且在当前时间点的信号传播时间等于所述最大值时决定允许将拥塞窗口减半的值作为所述减小率。
12、根据权利要求1的通信装置，包括被配置来计算参考拥塞窗口的计算器，所述参考拥塞窗口与所述拥塞窗口并行提供，并且其增大宽度是一个分组的信号量，其中所述拥塞窗口尺寸判决器决定参考拥塞窗口的尺寸或者基于所述增大宽度的尺寸中较大的一个作为所述拥塞窗口的尺寸。
13、根据权利要求12的通信装置，其中在当前时间点的信号传播时间等于所述最大值时，决定允许停止所述拥塞窗口的增大的值作为所述拥塞窗口的增大宽度。
14、根据权利要求12的通信装置，其中在当前时间点的信号传播时间等于所述最大值时，决定一个分组的信号量作为所述拥塞窗口的增大宽度。
15、根据权利要求12的通信装置，其中响应于所述拥塞窗口的尺寸与所述参考拥塞窗口的尺寸之间的差异，改变所述拥塞窗口的增大宽度。
16、根据权利要求1的通信装置，所述通信装置是会话转发装置，其被配置来中继要在多个终端装置之间实现的通信会话。
17、一种通信装置，被配置来基于拥塞窗口实现通信会话，其中所述拥塞窗口用于指定可以向网络连续发出的信号量，所述通信装置包括：
拥塞窗口尺寸判决器，被配置来决定应该应用的拥塞窗口的尺寸；
增大宽度判决器，被配置来决定所述拥塞窗口的增大宽度；
计算器，被配置来计算参考拥塞窗口的尺寸，所述参考拥塞窗口与所述拥塞窗口并行提供，并且其增大宽度是一个分组的信号量，其中所述拥塞窗口尺寸判决器决定参考拥塞窗口的尺寸或者基于所述增大宽度的尺寸中较大的一个作为所述拥塞窗口的尺寸。
18、根据权利要求17的通信装置，所述通信装置是会话转发装置，其被配置来中继要在多个终端装置之间实现的通信会话。
19、一种记录介质，记录有一种通信装置的程序，所述通信装置被配置来基于拥塞窗口实现通信会话，其中所述拥塞窗口用于指定可以向网络连续发出的信号量，所述程序使所述通信装置实现如下过程：
采用通信会话中的信号传播时间来估计瓶颈电路的拥塞程度；以及
在拥塞避免动作中基于所估计的拥塞程度决定拥塞窗口的增大宽度。
20、一种通信方法，其中通信装置被配置来基于拥塞窗口实现通信会话，所述拥塞窗口用于指定可以向网络连续发出的信号量，该通信装置采用通信会话中的信号传播时间来估计瓶颈电路的拥塞程度，在拥塞避免动作中基于所估计的电路拥塞程度决定拥塞窗口的增大宽度，并且在增大拥塞窗口时基于所述增大宽度决定应该应用的拥塞窗口的尺寸。
21、根据权利要求20的通信方法，其中当电路拥塞程度增加时，所述通信装置决定较小的值作为增大宽度。
22、根据权利要求21的通信方法，其中所述通信装置假定所述增大宽度的下限是一个分组的信号量。
23、根据权利要求20的通信方法，其中所述通信装置还估计所述瓶颈电路的带宽，并且采用所估计的带宽来决定所述增大宽度。
24、根据权利要求20的通信方法，其中所述通信装置利用指数函数来估计所述电路可用性，所述指数函数指定，当前时间点的信号传播时间越接近过去的信号传播时间的最大值，电路拥塞程度就越高。
25、根据权利要求24的通信方法，其中所述通信装置采用就在分组丢弃出现之前的信号传播时间作为所述最大值。
26、根据权利要求24的通信方法，其中所述通信装置采用现有的最大值或者通过向过去的信号传播时间中的最小值加上预定值所得到的值中较大的一个作为所述最大值。
27、根据权利要求26的通信方法，其中所述通信装置采用与瓶颈电路的带宽成正比增加/减小的值作为所述预定值。
28、根据权利要求20的通信方法，其中所述通信装置还在拥塞避免动作中基于过去的信号传播时间的最小和最大值以及当前时间点的信号传播时间来决定拥塞窗口的减小率，并且在拥塞窗口减小时基于所述减小率来决定拥塞窗口的尺寸。
29、根据权利要求28的通信方法，其中在当前时间点的信号传播时间增加时，所述通信装置决定允许更加减小拥塞窗口的值作为所述减小率。
30、根据权利要求28的通信方法，其中所述通信装置在当前时间点的信号传播时间等于所述最小值时决定允许停止拥塞窗口的减小的值作为所述减小率，并且在当前时间点的信号传播时间等于所述最大值且延迟大的时候决定允许将拥塞窗口减半的值作为所述减小率。
31、根据权利要求20的通信方法，其中所述通信装置还计算参考拥塞窗口的尺寸，所述参考拥塞窗口与所述拥塞窗口并行提供，并且其增大宽度是一个分组的信号量，并且决定参考拥塞窗口的尺寸或者基于所述增大宽度的尺寸中较大的一个作为所述拥塞窗口的尺寸。
32、根据权利要求31的通信方法，其中所述通信装置在当前时间点的信号传播时间等于所述最大值时决定允许停止所述拥塞窗口的增大的值作为所述拥塞窗口的增大宽度。
33、根据权利要求31的通信方法，其中所述通信装置在当前时间点的信号传播时间等于所述最大值时决定一个分组的信号量作为所述拥塞窗口的增大宽度。
34、根据权利要求31的通信方法，其中所述通信装置响应于所述拥塞窗口的尺寸与所述参考拥塞窗口的尺寸之间的差异，改变所述拥塞窗口的增大宽度。
35、一种通信方法，其中通信装置被配置来基于拥塞窗口实现通信会话，所述拥塞窗口用于指定可以向网络连续发出的信号量，该通信装置决定拥塞窗口的增大宽度，并且计算参考拥塞窗口的尺寸，其中所述参考拥塞窗口与所述拥塞窗口并行提供，并且其增大宽度是一个分组的信号量，并且在拥塞窗口增大时该通信装置决定参考拥塞窗口的尺寸或者基于所述增大宽度的尺寸中较大的一个作为所述拥塞窗口的尺寸。
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