一種基于連續(xù)統(tǒng)計(jì)估計(jì)的源端擁塞控制方法

曹瑞娟 邢 凱

1(中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)軟件學(xué)院 江蘇 蘇州 215123)2(中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 安徽 合肥 230026)

0 引 言

中國(guó)信息通信研究院(CAICT)最新的中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告表明，截至2017年12月，我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模已激增至7.72億人，互聯(lián)網(wǎng)普及率高達(dá)55.8%[1]。而且CAICT最新的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)報(bào)告指出，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量以超過(guò)20%的年增長(zhǎng)率遞增[2]。思科(Cisco)的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告指出互聯(lián)網(wǎng)游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)和虛擬增強(qiáng)技術(shù)(AR)應(yīng)用、視頻監(jiān)控等實(shí)時(shí)通信應(yīng)用未來(lái)五年內(nèi)將增長(zhǎng)10～20倍[3]。然而寬帶發(fā)展聯(lián)盟發(fā)布的中國(guó)寬帶速率狀況報(bào)告數(shù)據(jù)表明，我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)用戶中達(dá)到2 M帶寬標(biāo)準(zhǔn)的用戶比率只有16.5%，4 M帶寬標(biāo)準(zhǔn)的用戶比率只有8.8%[4]。多個(gè)統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告[1-4]表明，互聯(lián)網(wǎng)用戶和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用規(guī)模的遞增，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)負(fù)載與網(wǎng)絡(luò)承載能力之間的沖突更加嚴(yán)峻。

由于網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施承載能力的有限性，當(dāng)傳輸所需帶寬超過(guò)鏈路可用帶寬時(shí)，網(wǎng)絡(luò)將會(huì)產(chǎn)生擁塞。Google最新研究表明，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)擁塞控制算法對(duì)鏈路傳輸帶寬及其波動(dòng)性的估計(jì)仍有較大優(yōu)化空間[12]。隨著網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的進(jìn)一步增加，擁塞現(xiàn)象愈加嚴(yán)重。網(wǎng)絡(luò)擁塞會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能下降(延遲加大、丟包嚴(yán)重等)，甚至造成網(wǎng)絡(luò)擁塞崩潰[5]。在傳輸過(guò)程中，若不能實(shí)時(shí)有效地檢測(cè)擁塞現(xiàn)象，并即時(shí)調(diào)整，會(huì)不斷擁塞，加劇網(wǎng)絡(luò)需求和負(fù)載能力間的沖突。所以在傳輸過(guò)程中進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的擁塞控制，是解決用戶網(wǎng)絡(luò)需求和網(wǎng)絡(luò)承載能力之間沖突的關(guān)鍵。傳統(tǒng)擁塞控制算法[6-7，9，11]是基于擁塞信號(hào)檢測(cè)的擁塞控制方法，主要包括基于丟包的擁塞控制、基于延遲的擁塞控制和混合式擁塞控制。

基于丟包的擁塞控制算法[6-8]主要依據(jù)反饋的丟包情況進(jìn)行擁塞控制。這類(lèi)算法是被動(dòng)式的擁塞控制機(jī)制，不能及時(shí)地檢測(cè)擁塞，調(diào)整過(guò)程也缺乏實(shí)時(shí)性。一方面，在網(wǎng)絡(luò)帶寬接近飽和時(shí)，只要尚未產(chǎn)生擁塞丟包，便不會(huì)主動(dòng)降低發(fā)送速率，在最大程度上利用網(wǎng)絡(luò)剩余帶寬的同時(shí)會(huì)加劇網(wǎng)絡(luò)的抖動(dòng)性。另一方面，會(huì)把非鏈路丟包誤認(rèn)為擁塞信號(hào)，過(guò)于保守地降低速率，導(dǎo)致帶寬利用率低。

基于延遲的擁塞控制算法[9-11]主要通過(guò)延遲估計(jì)網(wǎng)絡(luò)帶寬來(lái)進(jìn)行擁塞控制。由于TCP傳輸協(xié)議固有的面向連接、ACK反饋、丟包重傳機(jī)制等屬性，TCP在保證數(shù)據(jù)包的順序性和可靠性的同時(shí)，會(huì)加大網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲。這類(lèi)算法以延遲估計(jì)帶寬，會(huì)降低擁塞檢測(cè)的有效性。所以它們往往會(huì)低估鏈路帶寬，造成帶寬利用率和數(shù)據(jù)傳輸效率過(guò)低，在與基于丟包的數(shù)據(jù)流共享瓶頸帶寬時(shí)，會(huì)因?yàn)槿狈Ω?jìng)爭(zhēng)力而導(dǎo)致帶寬分配的不公平。

混合式擁塞控制算法[12-16]通過(guò)結(jié)合丟包、延遲等多種因素，估計(jì)網(wǎng)絡(luò)狀況進(jìn)行擁塞控制。但是這類(lèi)算法主要適用于穩(wěn)定性強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。因?yàn)樗鼈儫o(wú)法解耦丟包、延遲等鏈路狀況指標(biāo)，擁塞檢測(cè)過(guò)程中參照的多種因素間會(huì)相互影響。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)狀況發(fā)生較大波動(dòng)時(shí)，難以準(zhǔn)確地估計(jì)網(wǎng)絡(luò)狀況，對(duì)擁塞現(xiàn)象不能做出實(shí)時(shí)有效的調(diào)整。

還有一些擁塞控制算法[17-20]不依賴(lài)任何擁塞信號(hào)。例如Sprout[20]在接收端觀察數(shù)據(jù)包到達(dá)的時(shí)間間隔，使用概率論來(lái)推測(cè)鏈路的瓶頸帶寬，反饋給發(fā)送端，進(jìn)行發(fā)送速率的調(diào)整。因?yàn)榘l(fā)送端和接收端的固有延遲，導(dǎo)致反饋的調(diào)整結(jié)果嚴(yán)重缺乏實(shí)時(shí)性。而且這種算法在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境發(fā)送重大變化時(shí)，對(duì)瓶頸鏈路帶寬的預(yù)測(cè)會(huì)產(chǎn)生較大誤差，難以有效地進(jìn)行擁塞控制。Remy[17]、Verus[18]和PCC[19]等算法采用機(jī)器學(xué)習(xí)和探測(cè)的方法，針對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)狀況調(diào)整發(fā)送速率。但是當(dāng)學(xué)習(xí)結(jié)果與真實(shí)環(huán)境存在顯著差異時(shí)，算法的有效性會(huì)大幅度下降。而且PCC算法面對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的變動(dòng)收斂速度慢，造成擁塞控制的實(shí)時(shí)性較差。

為了提高擁塞控制的實(shí)時(shí)性和有效性，本文提出了一種基于連續(xù)統(tǒng)計(jì)估計(jì)的源端擁塞控制方法?；诰W(wǎng)絡(luò)延遲和丟包的正態(tài)性[21-22]，采用統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法[34-35，37-38]，針對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)狀況對(duì)鏈路傳輸帶寬及其波動(dòng)性進(jìn)行較為實(shí)時(shí)和準(zhǔn)確的估計(jì)。該方法添加了異步ACK反饋機(jī)制，在一定程度上解耦延遲、丟包和速率對(duì)網(wǎng)絡(luò)擁塞的影響?；趯?duì)鏈路傳輸狀況的在線連續(xù)統(tǒng)計(jì)估計(jì)，針對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)狀況，對(duì)不同指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)有效的擁塞控制。

本文的關(guān)鍵貢獻(xiàn)如下：

(1) 提出了一種針對(duì)鏈路傳輸狀況的在線連續(xù)統(tǒng)計(jì)估計(jì)方法，針對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)狀況能夠?qū)︽溌穫鬏攷捈捌洳▌?dòng)性進(jìn)行較為實(shí)時(shí)和準(zhǔn)確的估計(jì)。

(2) 提出了一種基于源端的實(shí)時(shí)擁塞控制方法，初步實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)傳輸中對(duì)于丟包、延遲和傳輸速率這三個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)一定程度上的解耦，在不同網(wǎng)絡(luò)狀況下實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)有效的擁塞控制，同時(shí)保證公平性。

(3) 實(shí)驗(yàn)證明，該方法在吞吐速率、丟包容忍、延遲相比已有的擁塞控制算法如Reno、Cubic以及BBR有顯著提升。

1 相關(guān)工作

很多研究表明，網(wǎng)絡(luò)擁塞控制是網(wǎng)絡(luò)傳輸層檢測(cè)和控制網(wǎng)絡(luò)擁塞的重要方法[23-25]。Yang和Reddy將擁塞控制分為擁塞避免(開(kāi)環(huán)擁塞控制)和擁塞恢復(fù)(閉環(huán)擁塞控制)兩種[26]。其中擁塞避免策略本質(zhì)上是預(yù)防性的，目的是合理分配資源，降低網(wǎng)絡(luò)擁塞的發(fā)生率；而擁塞恢復(fù)的目標(biāo)是在擁塞發(fā)生后將網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)到正常狀態(tài)。由于傳輸過(guò)程中網(wǎng)絡(luò)狀況的多變性，單純的擁塞避免策略往往難以有效地避免擁塞，所以擁塞控制的重點(diǎn)是在傳輸過(guò)程中采用閉環(huán)策略，動(dòng)態(tài)地檢測(cè)擁塞情況，并以此進(jìn)行擁塞控制。

經(jīng)典的擁塞控制算法主要包含基于丟包的擁塞控制算法、基于延遲的擁塞控制算法和混合式擁塞控制算法[23]?；趤G包的擁塞控制算法以Reno[6]和Cubic[7]為代表，以擁塞作為擁塞信號(hào)，在傳輸過(guò)程中檢測(cè)到丟包情況后通過(guò)調(diào)整發(fā)送窗口的大小來(lái)規(guī)避擁塞。但它們收斂于一個(gè)邏輯滯后的收斂點(diǎn)，尚未出現(xiàn)丟包時(shí)會(huì)不斷填充緩沖區(qū)，使緩沖區(qū)長(zhǎng)期保持過(guò)滿狀態(tài)，間接加大網(wǎng)絡(luò)丟包率，加劇整體網(wǎng)絡(luò)的抖動(dòng)。而在存在一定錯(cuò)誤丟包率的長(zhǎng)肥管道[41]中，會(huì)收斂于很小的速率，無(wú)法有效利用網(wǎng)絡(luò)帶寬，會(huì)造成帶寬的閑置和浪費(fèi)。基于延遲的擁塞控制算法如Vegas[9]、Fast TCP[10]等，使用延遲作為擁塞信號(hào)，比較實(shí)際吞吐速率和期望吞吐速率，估算網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬，調(diào)整擁塞窗口大小來(lái)實(shí)現(xiàn)擁塞控制。很多擁塞控制算法也使用類(lèi)似估計(jì)帶寬的方法[11，13]。但是這類(lèi)方法在與基于丟包的數(shù)據(jù)流共享瓶頸帶寬時(shí)，會(huì)因?yàn)槿狈捀?jìng)爭(zhēng)力而導(dǎo)致帶寬分配的不公平。此外，如果網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)存在數(shù)據(jù)流或者已經(jīng)擁塞，新加入的數(shù)據(jù)流會(huì)檢測(cè)到比真實(shí)值更小的延遲，進(jìn)而奪取更多的帶寬分配。

為了解決帶寬利用率低和帶寬分配不公平的問(wèn)題，很多混合式擁塞控制算法結(jié)合丟包、延遲等多種鏈路傳輸狀況評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行擁塞控制[12-16]。TCP-Africa[16]、Compound TCP[13]和HCC TCP[15]都是基于丟包和延遲的擁塞控制算法，保持速率提升的激進(jìn)性與公平性之間的平衡。TCP-fusion[14]是基于丟包、延遲和可用帶寬估計(jì)的擁塞控制算法，結(jié)合WestWood[11]的帶寬測(cè)量和Vegas[9]的網(wǎng)絡(luò)緩存預(yù)測(cè)機(jī)制，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)送速率來(lái)控制擁塞。Cardwell等[12]假設(shè)并驗(yàn)證了丟包與網(wǎng)絡(luò)擁塞的弱相關(guān)，提出了基于瓶頸帶寬的和往返時(shí)間乘積(BDP)的擁塞控制算法BBR。BBR通過(guò)估計(jì)瓶頸帶寬和往返傳輸時(shí)間判斷擁塞情況，以最大化吞吐速率和最小化延遲為目標(biāo)進(jìn)行擁塞控制。但是這種機(jī)制在特定場(chǎng)景下容易造成激進(jìn)加速、排隊(duì)延遲增加、大量丟包重傳等問(wèn)題[40]。

此外，還有一些擁塞控制算法[17-20]實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞控制過(guò)程不依賴(lài)于任何擁塞信號(hào)。例如，基于鏈路容量預(yù)測(cè)的Sprout擁塞控制算法[20]，并沒(méi)有在發(fā)送端進(jìn)行擁塞控制，而是在接收端通過(guò)觀察數(shù)據(jù)包到達(dá)的時(shí)間間隔，采用概率論相關(guān)方法推測(cè)鏈路帶寬，然后將該預(yù)測(cè)值反饋給發(fā)送端。該算法在抖動(dòng)性比較大的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，對(duì)瓶頸鏈路帶寬的預(yù)測(cè)會(huì)產(chǎn)生較大誤差，進(jìn)而導(dǎo)致算法性能大幅下降。還有一些基于機(jī)器學(xué)習(xí)的擁塞控制算法，如Remy[17]、Verus[18]等。這些算法沒(méi)有設(shè)置特定的擁塞信號(hào)，而是借助評(píng)價(jià)函數(shù)，使用學(xué)習(xí)或探測(cè)的方法生成一組網(wǎng)絡(luò)狀況到調(diào)節(jié)方式的映射。在真實(shí)環(huán)境中根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀況直接選取對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)方式進(jìn)行擁塞控制。但是這種控制算法依賴(lài)于大量數(shù)據(jù)的訓(xùn)練結(jié)果，當(dāng)真實(shí)網(wǎng)絡(luò)情況有所差異時(shí)，算法的有效性會(huì)大幅度下降。PCC[19]是面向性能的網(wǎng)絡(luò)擁塞控制算法，發(fā)送端在傳輸過(guò)程中持續(xù)觀測(cè)發(fā)送速率與傳輸性能之間的關(guān)系，基于效用函數(shù)進(jìn)行發(fā)送速率的優(yōu)化，不斷提高網(wǎng)絡(luò)傳輸性能。該算法面對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的變動(dòng)時(shí)算法收斂速度較慢，造成網(wǎng)絡(luò)傳輸性能下降，在一定程度上會(huì)加劇網(wǎng)絡(luò)擁塞情況。

為了解決當(dāng)前擁塞控制算法的瓶頸問(wèn)題，提高擁塞控制的實(shí)時(shí)性和有效性，本文提出了一種基于連續(xù)統(tǒng)計(jì)估計(jì)的源端擁塞控制方法。通過(guò)對(duì)鏈路傳輸狀況的在線連續(xù)統(tǒng)計(jì)估計(jì)，對(duì)鏈路傳輸帶寬及其波動(dòng)性進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)，并在一定程度上對(duì)網(wǎng)絡(luò)丟包、延遲和速率進(jìn)行解耦。然后基于鏈路傳輸狀況的估計(jì)結(jié)果，對(duì)不同指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)有效的擁塞控制，同時(shí)保證公平性。

2 鏈路傳輸狀況的連續(xù)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)估計(jì)

本節(jié)主要闡述對(duì)鏈路傳輸狀況的連續(xù)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)估計(jì)方法。在傳輸過(guò)程中，發(fā)送端通過(guò)接收端實(shí)時(shí)反饋的ACK包，實(shí)時(shí)計(jì)算數(shù)據(jù)包的往返傳輸時(shí)間，采用統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法，對(duì)鏈路延遲波動(dòng)性、丟包趨勢(shì)、及其傳輸速率變化趨勢(shì)進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)。

2.1 鏈路延遲波動(dòng)性的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)估計(jì)

理論證明鏈路延遲的波動(dòng)對(duì)鏈路整體傳輸速率有極大的影響，即使只有小部分?jǐn)?shù)據(jù)包延遲過(guò)大，鏈路整體的性能也會(huì)下降[33]。所以在傳輸過(guò)程中，對(duì)延遲波動(dòng)性進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)，是保證鏈路傳輸?shù)牡脱舆t，提升鏈路傳輸速率的關(guān)鍵。

在網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中，發(fā)送端通過(guò)接收端的實(shí)時(shí)反饋得到對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包的往返延遲。設(shè)置一個(gè)固定的統(tǒng)計(jì)窗口，滑動(dòng)性地對(duì)每個(gè)統(tǒng)計(jì)窗口內(nèi)的往返延遲序列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析?；阪溌穫鬏斶^(guò)程中往返延遲的正態(tài)分布的性質(zhì)[21]，分別統(tǒng)計(jì)每個(gè)統(tǒng)計(jì)窗口的方差，其反映統(tǒng)計(jì)窗口內(nèi)往返延遲的波動(dòng)性。而且通過(guò)對(duì)滑動(dòng)窗口對(duì)應(yīng)的往返延遲序列進(jìn)行連續(xù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，可以實(shí)時(shí)分析網(wǎng)絡(luò)延遲的變化趨勢(shì)。

2.2 丟包趨勢(shì)的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)估計(jì)

正態(tài)分布的3σ準(zhǔn)則[28]表明在符合正態(tài)分布的一組數(shù)據(jù)中數(shù)值分布在(μ-σ,μ+σ)范圍內(nèi)的概率為68.27%，數(shù)值分布在(μ-2σ,μ+2σ)范圍內(nèi)的概率為95.45%?；诰W(wǎng)絡(luò)延遲的正態(tài)性[21]，理論上可以得出：約50%數(shù)據(jù)包的往返延遲不超過(guò)μ，68%數(shù)據(jù)包的往返延遲在(μ-σ,μ+σ)范圍內(nèi)，95%數(shù)據(jù)包的往返延遲在(μ-2σ,μ+2σ)范圍內(nèi)。所以以固定數(shù)量數(shù)據(jù)包為統(tǒng)計(jì)周期，以周期內(nèi)中間位置數(shù)據(jù)包的發(fā)送時(shí)間為基準(zhǔn)，在傳輸過(guò)程中連續(xù)性地統(tǒng)計(jì)本周期內(nèi)接收到50%、68%、95%數(shù)量反饋包的時(shí)刻與基準(zhǔn)發(fā)送時(shí)刻的時(shí)間差t50、t68、t95。然后與理論值μ、μ+σ、μ+2σ進(jìn)行對(duì)比。通過(guò)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法分析實(shí)際時(shí)間序列和理論時(shí)間序列的分布差異性。本方法采用非參數(shù)檢驗(yàn)中的卡方檢驗(yàn)[29]來(lái)量化兩者的差異性，該卡方檢驗(yàn)公式如下：

(1)

式中：xi為實(shí)際值，這里指各周期內(nèi)的t50、t68、t95；mi為理論值，即每個(gè)統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)收到50%、68%、95%數(shù)量反饋包時(shí)的理論時(shí)間μ、μ+σ、μ+2σ；k表示樣本區(qū)間的大小，X2表示實(shí)際值與理論值之間的偏離程度。

實(shí)驗(yàn)證明：實(shí)際時(shí)間序列和理論時(shí)間序列的偏差情況與丟包率之間存在正相關(guān)關(guān)系。如圖1所示，當(dāng)實(shí)際時(shí)間序列和理論時(shí)間序列的偏差情況小于10%時(shí)，丟包率基本為0；反之，隨著兩者偏差情況的增大，丟包率會(huì)逐漸變大。所以根據(jù)實(shí)際時(shí)間序列和理論時(shí)間序列的偏差情況(如卡方檢驗(yàn)結(jié)果)，可以有效估計(jì)出丟包概率及趨勢(shì)變化情況。

圖1 時(shí)間序列偏差情況與丟包率的關(guān)系圖

2.3 吞吐速率變化趨勢(shì)的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)估計(jì)

經(jīng)典的Mathis公式表明RTT和吞吐速率之間存在一定的負(fù)相關(guān)關(guān)系[27]，如圖2所示。所以通過(guò)對(duì)延遲變化趨勢(shì)的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，可以估計(jì)吞吐速率的變化趨勢(shì)，其在檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)起到重要作用。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞情況時(shí)，排隊(duì)隊(duì)列長(zhǎng)度會(huì)超過(guò)緩沖區(qū)容量，接下來(lái)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包將會(huì)遇到大的排隊(duì)延遲。那么通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)延遲的統(tǒng)計(jì)分析，可以推測(cè)出吞吐速率的變化趨勢(shì)，并以分析當(dāng)前的鏈路傳輸狀況，進(jìn)而對(duì)擁塞現(xiàn)象進(jìn)行檢測(cè)和控制。

圖2 吞吐速率與RTT的關(guān)系圖

3 基于連續(xù)統(tǒng)計(jì)估計(jì)的源端擁塞控制

基于連續(xù)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)對(duì)鏈路傳輸狀況的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)估計(jì)，本文提供了一種基于連續(xù)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)估計(jì)的源端擁塞控制方法，有效地解耦丟包、延遲和傳輸速率對(duì)網(wǎng)絡(luò)擁塞的影響，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)有效的網(wǎng)絡(luò)擁塞控制。

3.1 丟包、延遲和速率的一定程度解耦

為了提高擁塞控制在不同網(wǎng)絡(luò)狀況下的有效性，避免對(duì)擁塞的控制影響其他指標(biāo)，造成網(wǎng)絡(luò)的波動(dòng)性，本方法主要通過(guò)Erasure Code和異步ACK反饋機(jī)制來(lái)解耦丟包、延遲和傳輸速率對(duì)網(wǎng)絡(luò)擁塞的影響，在不同網(wǎng)絡(luò)狀況下對(duì)不同指標(biāo)進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)有效的擁塞控制。

3.1.1 基于Erasure Code的解耦設(shè)計(jì)

本方法通過(guò)Erasure Code技術(shù)[30]實(shí)現(xiàn)鏈路丟包、延遲和傳輸速率的一定程度上的解耦。如圖3所示，其基本原理是將若干相同大小的數(shù)據(jù)包通過(guò)矩陣運(yùn)算產(chǎn)生一定數(shù)量與原始數(shù)據(jù)相關(guān)的冗余數(shù)據(jù)塊。采用基于Cauchy矩陣的快速Reed-Solomon糾刪碼[31]，理論上能夠提供18.75%的丟包容錯(cuò)率。

圖3 Erasure Code編碼示意圖[30]

通過(guò)Erasure Code編解碼，在傳輸過(guò)程中只要丟失數(shù)據(jù)包的數(shù)量不超過(guò)冗余數(shù)據(jù)包的數(shù)量即可還原出完整數(shù)據(jù)，能在一定程度上解耦丟包。而且在N個(gè)數(shù)據(jù)包組成的一組數(shù)據(jù)包中，接收端不必等到全部數(shù)據(jù)包到達(dá)，只需收到提前到達(dá)的K個(gè)數(shù)據(jù)包，即可還原整組的原始數(shù)據(jù)包，減少了整組數(shù)據(jù)包的延遲，在一定程度上解耦網(wǎng)絡(luò)延遲。

3.1.2 基于異步ACK反饋機(jī)制的解耦設(shè)計(jì)

為了解決TCP傳輸協(xié)議固有屬性(面向連接、ACK反饋、丟包重傳機(jī)制等)對(duì)傳輸速率的影響，提高網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法的實(shí)時(shí)性和有效性，本文在傳輸層采用非面向連接的UDP協(xié)議進(jìn)行傳輸，添加基于異步ACK反饋的可靠傳輸機(jī)制，減少傳輸過(guò)程中的延遲。在發(fā)送端和接收端通過(guò)并行隊(duì)列[32]實(shí)現(xiàn)高性能無(wú)鎖并行訪問(wèn)，盡量將所有線程間隊(duì)列延遲最小化，進(jìn)一步減少非傳輸過(guò)程的延遲。同時(shí)，摒棄傳輸層的丟包重傳和ACK反饋等可靠傳輸機(jī)制，通過(guò)異步ACK反饋機(jī)制實(shí)現(xiàn)可靠傳輸，解耦丟包對(duì)傳輸速率的影響。綜上所述，異步ACK反饋機(jī)制能進(jìn)一步在一定程度上解耦丟包、延遲和傳輸速率。

3.2 基于分布一致性檢驗(yàn)的源端擁塞檢測(cè)

本文第2節(jié)中提到，通過(guò)在傳輸過(guò)程中發(fā)送端對(duì)鏈路指標(biāo)的連續(xù)實(shí)時(shí)分析，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法，可以對(duì)鏈路延遲波動(dòng)性、丟包趨勢(shì)及其傳輸速率變化趨勢(shì)進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)。通過(guò)對(duì)鏈路傳輸狀況的連續(xù)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)估計(jì)結(jié)果，可以在發(fā)送端對(duì)鏈路擁塞情況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。

3.2.1 基于延遲分布的源端擁塞檢測(cè)

理論證明延遲的波動(dòng)性對(duì)鏈路的整體性能有著重大影響[33]，而且鏈路延遲和吞吐速率之間存在一定的負(fù)相關(guān)關(guān)系[27]，所以，通過(guò)對(duì)延遲分布的在線統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，可以對(duì)擁塞情況進(jìn)行檢測(cè)。本方法在傳輸過(guò)程中，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鏈路延遲變化趨勢(shì)來(lái)推測(cè)鏈路傳輸狀況，保持低延遲，避免傳輸過(guò)程中因延遲過(guò)大造成鏈路擁塞，從而解耦延遲對(duì)整體傳輸速率的影響。

如圖4所示，基于網(wǎng)絡(luò)延遲的正態(tài)性[21]，對(duì)前后延遲序列進(jìn)行連續(xù)性統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。間歇性地統(tǒng)計(jì)每段延遲序列的中位數(shù)和方差，得到對(duì)應(yīng)的中位數(shù)序列和方差序列。其中中位數(shù)序列可以平滑一些意外突變的網(wǎng)絡(luò)延遲，體現(xiàn)每段延遲列的基本水平；方差序列可以衡量每段延遲序列的波動(dòng)情況，反映網(wǎng)絡(luò)延遲的波動(dòng)性。

圖4 延遲序列分析示意圖

首先通過(guò)對(duì)當(dāng)前方差序列的連續(xù)性統(tǒng)計(jì)，分析目前網(wǎng)絡(luò)延遲波動(dòng)情況，避免大的波動(dòng)造成網(wǎng)絡(luò)擁塞。如圖5所示，逐步判斷當(dāng)前方差序列的均值是否與之前多個(gè)方差序列的均值是否有顯著差異。若判斷出當(dāng)前方差序列與以前的方差序列存在顯著差異，即證明當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了比較大的延遲波動(dòng)，需要降低發(fā)送速率，避免造成更大的鏈路波動(dòng)。

圖5 方差序列分析圖

然后進(jìn)一步對(duì)中位數(shù)序列進(jìn)行分布一致性檢驗(yàn)。如圖6所示，對(duì)當(dāng)前中位數(shù)序列與之前的中位數(shù)序列進(jìn)行前后狀態(tài)的一致性檢驗(yàn)，從而分析中位數(shù)的前后變化情況。設(shè)置零假設(shè)H0為兩個(gè)樣本無(wú)顯著差異，然后采用假設(shè)檢驗(yàn)方法進(jìn)行兩個(gè)獨(dú)立樣本的一致性檢驗(yàn)[34-35，37-38]。將檢驗(yàn)結(jié)果的p值與選定的顯著性水平進(jìn)行對(duì)比[36]。若p值比選定的顯著性水平更小，則拒絕零檢驗(yàn)，證明前后中位數(shù)序列存在顯著性差異，否則無(wú)顯著差異。若中位數(shù)序列前后無(wú)顯著差異，證明當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)延遲沒(méi)有發(fā)生顯著變化，可以提高發(fā)送速率。

圖6 中位數(shù)序列分析圖

3.2.2 基于丟包趨勢(shì)估計(jì)的源端擁塞檢測(cè)

如本文2.2節(jié)所述，通過(guò)傳輸過(guò)程中的實(shí)時(shí)連續(xù)統(tǒng)計(jì)可以有效估計(jì)丟包趨勢(shì)。多種基于丟包的擁塞控制算法[6-8]表明，丟包是個(gè)明顯的擁塞信號(hào)，可以通過(guò)估計(jì)丟包趨勢(shì)檢測(cè)鏈路擁塞情況。

本方法基于兩個(gè)相似度閾值a、b，對(duì)本文2.2節(jié)中提到的實(shí)際時(shí)間序列和理論時(shí)間序列的卡方檢驗(yàn)值進(jìn)行雙邊檢驗(yàn)[39]。當(dāng)卡方檢驗(yàn)值小于等于a時(shí)，則證明沒(méi)有丟包趨勢(shì)；大于等于b時(shí)，則證明有丟包趨勢(shì)；介于兩者之間時(shí)則繼續(xù)累計(jì)觀察，估計(jì)丟包趨勢(shì)。

本擁塞控制方法通過(guò)對(duì)延遲分布情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，估計(jì)鏈路傳輸過(guò)程中的丟包趨勢(shì)，若檢測(cè)到丟包趨勢(shì)，則證明鏈路中存在一定程度的擁塞，需要進(jìn)行擁塞控制。

3.3 源端擁塞控制方法

當(dāng)源端檢測(cè)到鏈路的擁塞后，需要進(jìn)行實(shí)時(shí)的擁塞控制，避免加劇鏈路擁塞。

3.3.1 源端擁塞控制原理設(shè)計(jì)

本擁塞控制方法的基本策略是基于一個(gè)初始化的發(fā)送速率，在傳輸過(guò)程中實(shí)時(shí)調(diào)整發(fā)送速率進(jìn)行鏈路擁塞控制。

為了使整個(gè)擁塞控制過(guò)程基于一個(gè)相對(duì)合理的發(fā)送速率，需要在發(fā)送數(shù)據(jù)包之前通過(guò)測(cè)試包進(jìn)行初始化。首先連續(xù)發(fā)送100個(gè)數(shù)據(jù)包作為測(cè)試包，接收端每當(dāng)收到一個(gè)數(shù)據(jù)包均反饋一個(gè)ACK，發(fā)送端收到ACK后估計(jì)出即時(shí)帶寬。然后取所有即時(shí)帶寬的中位數(shù)作為實(shí)際數(shù)據(jù)包發(fā)送的初始速率。

通過(guò)連續(xù)實(shí)時(shí)的在線統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，可以檢測(cè)出鏈路傳輸過(guò)程中的實(shí)時(shí)擁塞情況。理論證明，網(wǎng)絡(luò)擁塞往往是由于源端帶寬遠(yuǎn)大于鏈路瓶頸帶寬引起的[5]。所以擁塞控制的主要策略是在檢測(cè)到鏈路擁塞后，即時(shí)降低發(fā)送速率，以免較高的發(fā)送速率繼續(xù)增大鏈路負(fù)載，避免加劇鏈路擁塞。而且，為了提高擁塞控制的實(shí)時(shí)性，在速率調(diào)整過(guò)程中需要注意以下兩點(diǎn)：在提高發(fā)送速率的時(shí)候需要減少激進(jìn)性；在檢測(cè)到鏈路擁塞后需要及時(shí)降低發(fā)送速率，避免加劇擁塞情況。

3.3.2 源端擁塞控制算法

根據(jù)源端擁塞控制的原理設(shè)計(jì)，在傳輸過(guò)程中，需要周期性地根據(jù)鏈路傳輸狀況實(shí)時(shí)估計(jì)發(fā)送速率，并以此作為調(diào)整過(guò)程中的參照發(fā)送速率。如算法1所示，當(dāng)需要提高發(fā)送速率時(shí)，以1.25倍的速率梯度遞增發(fā)送速率，避免緊急加速造成的網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)；當(dāng)需要降低發(fā)送速率時(shí)，為了避免更大的網(wǎng)絡(luò)擁塞，以自然對(duì)數(shù)e的倒數(shù)1/e為遞減因子進(jìn)行遞減。若減速后的速率小于實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)出的參照發(fā)送速率，則以1/2的遞減因子遞減，若遞減后仍然小于參照發(fā)送速率，則最終以參照速率為準(zhǔn)。

4 實(shí)驗(yàn)分析

為了證明本擁塞控制算法的有效性和實(shí)時(shí)性，在不同地區(qū)的不同Linux服務(wù)器間進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)評(píng)估。首先在不同時(shí)間段和不同網(wǎng)絡(luò)狀況下運(yùn)行本方法，測(cè)試其擁塞控制效果;然后與已有的經(jīng)典擁塞控制算法Reno、Cubic和BBR在相同環(huán)境下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比。本節(jié)主要從性能、實(shí)時(shí)性和公平性三方面對(duì)本方法進(jìn)行整體分析。

4.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

本方法的主要關(guān)注指標(biāo)是吞吐速率、丟包率和延遲波動(dòng)情況，當(dāng)延遲和吞吐速率存在沖突時(shí)，通過(guò)犧牲少量吞吐速率的代價(jià)來(lái)保持較低的延遲，以免過(guò)大的延遲加劇網(wǎng)絡(luò)擁塞。所以在實(shí)驗(yàn)中基于關(guān)注指標(biāo)，觀察傳輸過(guò)程中的吞吐速率、丟包率和延遲波動(dòng)情況。其中接收端以10 ms為周期統(tǒng)計(jì)吞吐速率和丟包率，發(fā)送端實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)延遲波動(dòng)并記錄發(fā)送速率調(diào)整過(guò)程，分析網(wǎng)絡(luò)速率調(diào)整的即時(shí)性。

本節(jié)實(shí)驗(yàn)一律采用以下參數(shù)：傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)包大小均設(shè)置為512 B；Erasure Code編解碼比例設(shè)置為13∶16，即對(duì)13個(gè)原始包進(jìn)行Erasure Code冗余編碼，得出3個(gè)冗余包，最終形成包含16個(gè)數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)組。

4.2 性能分析

為了體現(xiàn)本擁塞控制方法對(duì)鏈路傳輸性能優(yōu)化的效果，本文從吞吐速率、延遲、丟包三個(gè)方面對(duì)算法性能進(jìn)行評(píng)估。

4.2.1 吞吐速率的性能分析

為了評(píng)估本擁塞控制方法對(duì)吞吐速率的提升效果，在相同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下運(yùn)行已有的Reno、Cubic、BBR擁塞控制算法和本方法。在不同時(shí)間段、不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下重復(fù)多次實(shí)驗(yàn)，持續(xù)記錄網(wǎng)絡(luò)吞吐速率。統(tǒng)計(jì)多組實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)吞吐速率進(jìn)行整體分析對(duì)比。

為了直觀地體現(xiàn)本方法對(duì)吞吐速率的提升效果，實(shí)驗(yàn)分別分析統(tǒng)計(jì)Reno、Cubic、BBR和本方法在相同時(shí)間周期內(nèi)吞吐速率的變化情況。如圖7所示，發(fā)現(xiàn)本方法吞吐速率均大于另外三種擁塞控制算法，比BBR整體提升接近20%的吞吐速率。

圖7 吞吐速率對(duì)比圖

為了更加清晰全面地表現(xiàn)吞吐速率提升效果，繪制了四種擁塞控制方法下吞吐速率的概率分布曲線。如圖8所示，本方法的吞吐速率均值大于另外三種算法，說(shuō)明本方法對(duì)吞吐速率有著比較顯著的提升效果。但是數(shù)據(jù)表明本方法的方差也大于另外三種算法，即吞吐速率波動(dòng)性偏大。經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)分析得出：吞吐速率波動(dòng)性大主要由于發(fā)送速率調(diào)整的實(shí)時(shí)性引起的。本方法在傳輸過(guò)程中會(huì)針對(duì)多變的網(wǎng)絡(luò)狀況進(jìn)行頻繁地調(diào)整，勢(shì)必造成吞吐速率方差偏大。

圖8 吞吐速率分布對(duì)比圖

為了進(jìn)一步分析本方法在大文件傳輸方面對(duì)傳輸速率的提升效果，在同樣的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，分別基于FTP、TCP(Reno、Cubic、BBR)Socket和本方法傳輸100 GB的大文件，分析其傳輸過(guò)程中的平均傳輸速率。如圖9所示，本方法的平均傳輸速率均明顯高于FTP和TCP。綜合實(shí)驗(yàn)證明，本擁塞控制方法在提升吞吐速率方面具有較好的性能。

圖9 平均速率對(duì)比圖

4.2.2 延遲的性能分析

為了評(píng)估各擁塞控制方法對(duì)延遲的影響，本文主要利用傳輸過(guò)程中連續(xù)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)的RTT序列來(lái)體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)延遲。如圖10所示，本方法能夠持續(xù)性地將網(wǎng)絡(luò)延遲控制在70 ms以內(nèi)，明顯小于Reno、Cubic、BBR擁塞控制算法的網(wǎng)絡(luò)延遲。而且從圖11所示的網(wǎng)絡(luò)延遲分布圖中可以看出，本擁塞控制方法比另外三種擁塞控制算法的延遲波動(dòng)性更小。綜合實(shí)驗(yàn)證明，本方法在降低延遲及其波動(dòng)性方面具有較好的性能。

圖10 延遲對(duì)比圖

圖11 延遲分布對(duì)比圖

4.2.3 丟包容忍的性能分析

如3.1節(jié)所述，本方法采用Erasure Code技術(shù)來(lái)解耦丟包，該技術(shù)可以平滑傳輸過(guò)程中的小概率丟包情況，提供10%～20%的丟包容錯(cuò)率。理論上在發(fā)送端以K∶N的比例對(duì)原始數(shù)據(jù)包進(jìn)行冗余編碼，接收端只需要收到N個(gè)數(shù)據(jù)包中的任意K個(gè)數(shù)據(jù)包，即可完整還原原始數(shù)據(jù)包。為了評(píng)估Erasure Code對(duì)網(wǎng)絡(luò)丟包的解耦效果，以是否運(yùn)用Erasure Code編解碼為對(duì)照條件，進(jìn)行多次對(duì)照實(shí)驗(yàn)。在發(fā)送端模擬設(shè)置不同的丟包率，在接收端周期性統(tǒng)計(jì)丟包率。最后對(duì)多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。如圖12所示，運(yùn)用Erasure Code編解碼明顯降低了最終的丟包率。當(dāng)原始丟包率小于10%時(shí)，通過(guò)Erasure Code可基本還原數(shù)據(jù)包，解碼后的最終丟包率基本為0；當(dāng)原始丟包率在50%以內(nèi)時(shí)，可以降低50%的丟包率，很大程度上減少了丟包重傳的過(guò)程，提高整體傳輸效率。綜合實(shí)驗(yàn)證明，本方法在解耦丟包方面具有較好的性能。

圖12 丟包容忍的性能效果

4.3 實(shí)時(shí)性分析

實(shí)時(shí)性是擁塞控制方法極其重要的性質(zhì)，即在傳輸過(guò)程中檢測(cè)出網(wǎng)絡(luò)擁塞后能及時(shí)做出調(diào)整，實(shí)時(shí)有效地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞控制。所以在實(shí)驗(yàn)分析階段，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)擁塞控制的實(shí)時(shí)性進(jìn)行重點(diǎn)評(píng)估。

為了全面地對(duì)網(wǎng)絡(luò)擁塞控制的實(shí)時(shí)性進(jìn)行評(píng)估，在不同實(shí)驗(yàn)環(huán)境下進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，記錄各種網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)狀況下發(fā)送速率調(diào)整過(guò)程的數(shù)據(jù)，綜合分析本方法對(duì)網(wǎng)絡(luò)擁塞的檢驗(yàn)和控制的實(shí)時(shí)性。

本文主要通過(guò)RTT序列的連續(xù)實(shí)時(shí)變化情況，分析本方法擁塞控制的實(shí)時(shí)性。如圖13所示，下半部分對(duì)應(yīng)的發(fā)送速率的調(diào)整方式(1表示增加發(fā)送速率，-1表示降低發(fā)送速率，0表示發(fā)送速率不變)，上半部分對(duì)應(yīng)實(shí)時(shí)的RTT數(shù)據(jù)。從網(wǎng)絡(luò)延遲和發(fā)送速率調(diào)整對(duì)比圖可以看出，前期持續(xù)加速，造成延遲持續(xù)增加。針對(duì)這種情況，本方法通過(guò)連續(xù)統(tǒng)計(jì)檢測(cè)，檢測(cè)出延遲的劇烈變化，隨即進(jìn)行大幅度地減速，抑制了延遲增大趨勢(shì)。后半部分由于延遲整體處于較高水平，導(dǎo)致丟包率變大。該算法能在調(diào)整過(guò)程中通過(guò)頻繁減速行為規(guī)避擁塞，避免持續(xù)大規(guī)模丟包。

圖13 本方法的擁塞控制過(guò)程

4.4 公平性分析

為了評(píng)估本擁塞控制方法的公平性，設(shè)置如下的對(duì)照實(shí)驗(yàn)：在同一鏈路中同時(shí)運(yùn)行兩個(gè)并行數(shù)據(jù)流a和b，周期性記錄兩個(gè)流的吞吐速率。其中對(duì)照組中數(shù)據(jù)流a和b均運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)TCP協(xié)議；實(shí)驗(yàn)組中數(shù)據(jù)流a運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)TCP協(xié)議，數(shù)據(jù)流b運(yùn)行本方法。通過(guò)對(duì)兩組實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)流a吞吐速率分布的一致性檢驗(yàn)，評(píng)估本方法的公平性。

通過(guò)不同時(shí)間段、不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的多次實(shí)驗(yàn)，分別周期性地計(jì)算對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組中a、b數(shù)據(jù)流的吞吐速率。如圖14所示，對(duì)照組中a、b數(shù)據(jù)流均采用標(biāo)準(zhǔn)TCP協(xié)議，兩者的吞吐速率均集中于200 Mbit/s以內(nèi)。如圖15所示，實(shí)驗(yàn)組中數(shù)據(jù)流a運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)TCP協(xié)議，數(shù)據(jù)流b運(yùn)行本方法，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)流a的吞吐速率也集中于200 Mbit/s以內(nèi)。

圖14 對(duì)照組中a、b數(shù)據(jù)流的吞吐速率圖

圖15 實(shí)驗(yàn)組中a、b數(shù)據(jù)流的吞吐速率圖

為了準(zhǔn)確判斷在不同擁塞控制方法的數(shù)據(jù)流并行時(shí)，a的吞吐速率是否發(fā)生顯著變化，通過(guò)假設(shè)檢驗(yàn)分析兩組實(shí)驗(yàn)中a的吞吐速率的一致性。采用Mann-Whitney U檢驗(yàn)[37]分析兩個(gè)獨(dú)立樣本數(shù)據(jù)分布的一致性，U檢驗(yàn)的p值為0.147，大于0.05，證明數(shù)據(jù)流a在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中的吞吐速率無(wú)顯著性差異。

綜合實(shí)驗(yàn)分析，本方法在與標(biāo)準(zhǔn)TCP協(xié)議并行時(shí)，主要利用鏈路中的閑置帶寬，不會(huì)搶奪式占用帶寬，影響鏈路中標(biāo)準(zhǔn)TCP協(xié)議數(shù)據(jù)流的傳輸速率。以此得出，本方法和標(biāo)準(zhǔn)TCP協(xié)議在相同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中都能得到較好的公平性。

4.5 實(shí)驗(yàn)分析總結(jié)

以上實(shí)驗(yàn)證明，本方法能在一定程度上解耦丟包、延遲和速率，基于對(duì)鏈路傳輸狀況的連續(xù)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)估計(jì)，對(duì)鏈路擁塞情況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和即時(shí)控制，在丟包容忍、吞吐速率提升、降低延遲及波動(dòng)性方面都具有較好的性能，而且保證良好的實(shí)時(shí)性和公平性。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文提出了一種基于連續(xù)統(tǒng)計(jì)估計(jì)的源端擁塞控制方法。通過(guò)鏈路傳輸狀況的在線連續(xù)統(tǒng)計(jì)估計(jì)方法，針對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)狀況能夠?qū)︽溌穫鬏敔顩r進(jìn)行較為實(shí)時(shí)和準(zhǔn)確的估計(jì)。在傳輸過(guò)程中基于對(duì)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的連續(xù)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)估計(jì)，結(jié)合Erasure Code技術(shù)和異步ACK反饋機(jī)制，初步實(shí)現(xiàn)了對(duì)于丟包、延遲和傳輸速率一定程度上的解耦，并在不同網(wǎng)絡(luò)狀況下實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)有效的擁塞控制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本方法在丟包容忍、吞吐速率提升、降低延遲及波動(dòng)性方面都具有較好的性能，而且保證良好的實(shí)時(shí)性和公平性。

目前的工作主要集中在單鏈路源端擁塞控制方法的研究，評(píng)估實(shí)驗(yàn)也僅僅涉及到發(fā)送端和接收端。然而當(dāng)發(fā)送端和接收端中間涉及到轉(zhuǎn)發(fā)端，或者在多鏈路的情況下，本方法是否能夠繼續(xù)有效地發(fā)揮優(yōu)勢(shì)作用，暫時(shí)還無(wú)從考證。下一步，我們將會(huì)將本文的擁塞控制方法應(yīng)用于多路徑網(wǎng)絡(luò)鏈路上，結(jié)合路由轉(zhuǎn)發(fā)、流量分配等原理，實(shí)現(xiàn)多路徑環(huán)境下的擁塞控制。