一种基于虚拟传输协议的无线Ad Hoc网络拥塞控制机制制造技术

技术编号:15750289 阅读:98 留言:0更新日期:2017-07-03 19:17
本发明专利技术的目的在于公开一种基于虚拟传输协议的无线Ad Hoc网络拥塞控制机制,与现有技术相比,针对Ad hoc网络,在实时传输协议RTP(Real-time Transport Protocol)的基础上重新封装了协议的对象:发送端(VTP Sender),接收端(VTP Receive),管道(Vpipe),所建立的VTP(Virtual Transmission Protocol)为虚拟传输协议,介于网络IO层和应用层之间,利用网络IO接口,实现实时数据的传输,并且通过对拥塞控制建模和优化,很好的解决了针对Ad hoc网络的实时流媒体传输的带宽适应性难题,使得传输协议既能满足实时通讯的要求,很好的解决了带宽变更带来的拥塞问题,实现本发明专利技术的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟传输协议的无线AdHoc网络拥塞控制机制
本专利技术涉及一种虚拟传输协议(VirtualTransmissionProtocol)中的拥塞控制机制,特别涉及一种无线AdHoc网络的通信带宽大跨度变更下的网络拥塞控制机制。
技术介绍
在移动Adhoc网络中传输多媒体流会因为网络中诸如节点的移动、网络拥塞、信道故障等造成带宽时变,如:以不同形式的媒体编码不能迅速适应时变带宽(Adhoc网络),带宽的需求通常以离散和大跨度变更;节点能有某种特别的需求,例如当检测到拥塞时并不降低媒体流的带宽;媒体流解码对于丢包敏感,而实时性又阻止了丢包重传机制的使用。上述这些问题使得移动Adhoc网络拥塞控制变得具有挑战性和研究价值。因此,特别需要一种基于虚拟传输协议的无线AdHoc网络拥塞控制机制,以解决上述现有存在的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于虚拟传输协议的无线AdHoc网络拥塞控制机制,针对AdHoc网络中带宽的需求通常以离散和大跨度变更的特点,解决以不同形式的媒体编码能迅速适应时变带宽的拥塞问题。本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现:一种基于虚拟传输协议的无线AdHoc网络拥塞控制机制,其特征在于,它包括如下步骤:1)在AdHoc网络中接收端观察报文接收时序,建立时间到达模型;2)在接收端对时间到达模型中偏移量mi估计值与门限值进行比较,作为判断带宽过用和带宽少用的指示;3)在接收端建立速率控制器,使其具有递增(Increase)、递减(Decrease)和保持(Hold)3种状态;根据带宽过用或者带宽少用,以递归自适应的可用带宽估计的方法实现状态直接的转换;4)在发送端,通过接收端反馈的环回时间、丢包率和可用带宽估计,计算对发送队列进行带宽控制,当通道队列足够大的时候,由接收端计算出的可用带宽评估作为有效反馈,而队列非常短时由网络丢包检测作为带宽过用的判断依据;5)建立VTP的丢包重传机制,通过最大丢包参数的设置,实现VTP虚拟传输协议的网络媒体带。在本专利技术的一个实施例中,所述步骤1)中,时间到达模型如下:其中,wi是随机过程W的样本,是关于链路容量C、当前背景流量Xi和当前发送速率Ri的函数;W为高斯白噪声随机过程,如果过用通道带宽则wi增加、如果网络队列中数据正在清空,wi将会减少、否则wi为零。在本专利技术的一个实施例中,所述步骤1)中,从wi中分离mi使得随机过程零均值,得到等式如下:其中,di是相对于前一帧报文到达时延,链路容量C、偏移量mi当时一个随机过程量,vi为零均值带有高斯白噪声的观测值。进一步,所述步骤1)中,参数di和dli可以通过每一完整的帧fi(i>1)获取,可以估计Ci和mi,并利用Ci和mi检测是否过用当前带宽,这些参数通过卡尔曼Kalmanfilter滤波得到估计;其中,vi为零均值带有协方差σ2(v,i)高斯白噪声的观测值,卡尔曼滤波递归更新估计。再进一步,其中i-K+1≤j≤i是由摄像机采集近K帧中最大速率,α为滤波系数,典型值为α∈[0.20.002],引入了附加项;如果(协方差估计),滤波器将使用代替zi进行更新,当数据报文以更高速率发送到通道链路时,随机变量vi并不能被建模为随机白噪声,这种情况下数据报文会排队缓存在队列中。再进一步,Qi被设计为主对角矩阵:diag(Qi)=45/1000fmax[10-910-3]T。在本专利技术的一个实施例中,所述步骤2)中,过用探测工作原理是:将偏移量mi估计值与门限值γ1进行比较,当估计值高于门限值时将指示为带宽过用,仅此信号指示并不能够使得带宽过用探测器触发率控子系统,还需要额外附加条件,即至少γ2毫秒并且至少γ3帧,此时明确的带宽过用信号将被触发;如果偏移量mi估计在最后一次更新中下降,带宽过用检测依然不会被触发,尽管上述条件全部满足;同理,当偏移量mi估计mi<-γ1,相反的状态-带宽少用信号将被检测;如果既不是带宽过用状态也不是带宽少用状态,则探测器将处于正常状态。在本专利技术的一个实施例中,所述步骤4)中,只要带宽过用探测器处于正常状态,接收端率控系统就会增加在接收端上的可用带宽估计通多不断的增加,探测器将会检测到带宽过用,只要带宽过用被检测到,那么接收端可用带宽评估就会降低,进而利用此种方式实现了递归的自适应的可用带宽估计。在本专利技术的一个实施例中,所述步骤4)中,当接收端报告到来的时候,算法就会被运行,运行的时间间隔一般在Tmin_fb时间间隔内和Tmax_fb时间间隔内,如果再2Tmax_fb时间间隔内没有接收到报告信息,这表明至少丢失两个返回报告信息,那么算法会认为在这段时间间隔内的包已经丢失,将发送速率减半,最终达到对带宽的控制。在本专利技术的一个实施例中,所述步骤5)中,由于网络拥塞、物理设备等因素会造成网络媒体数据包的丢失,VTP根据丢包率估计值Rloss设计一个分段执行函数,在(0,0.02),[0.02,0.1],(0.1,∞)三个区间返回执行结果。本专利技术的基于虚拟传输协议的无线AdHoc网络拥塞控制机制,与现有技术相比,针对Adhoc网络,在实时传输协议RTP(Real-timeTransportProtocol)的基础上重新封装了协议的对象:发送端(VTPSender),接收端(VTPReceive),管道(Vpipe),所建立的VTP(VirtualTransmissionProtocol)为虚拟传输协议,介于网络IO层和应用层之间,利用网络IO接口,实现实时数据的传输,并且通过对拥塞控制建模和优化,很好的解决了针对Adhoc网络的实时流媒体传输的带宽适应性难题,使得传输协议既能满足实时通讯的要求,很好的解决了带宽变更带来的拥塞问题,实现本专利技术的目的。本专利技术的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。附图说明图1为本专利技术的VTP协议的层次架构图;图2为本专利技术的基于VTP协议的拥塞控制系统的结构示意图;图3为本专利技术的速率控制系统的状态转换图;图4为本专利技术的带宽估计曲线的拟合图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体图示,进一步阐述本专利技术。实施例本专利技术的基于虚拟传输协议的无线AdHoc网络拥塞控制机制,它包括如下步骤:1)在AdHoc网络中接收端观察报文接收时序,建立时间到达模型;2)在接收端对时间到达模型中偏移量mi估计值与门限值进行比较,作为判断带宽过用和带宽少用的指示;3)在接收端建立速率控制器,使其具有递增(Increase)、递减(Decrease)和保持(Hold)3种状态;根据带宽过用或者带宽少用,以递归自适应的可用带宽估计的方法实现状态直接的转换;4)在发送端,通过接收端反馈的环回时间、丢包率和可用带宽估计,计算对发送队列进行带宽控制,当通道队列足够大的时候,由接收端计算出的可用带宽评估作为有效反馈,而队列非常短时由网络丢包检测作为带宽过用的判断依据;5)建立VTP的丢包重传机制,通过最大丢包参数的设置,实现VTP虚拟传输协议的网络媒体带。VTP(VirtualTransmissionProtocol)为虚拟传输协议,介于网络IO层和应用层之间,实现了有关网络拥塞控制等本文档来自技高网...
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【技术保护点】
一种基于虚拟传输协议的无线Ad Hoc网络拥塞控制机制,其特征在于,它包括如下步骤:1)在Ad Hoc网络中接收端观察报文接收时序,建立时间到达模型;2)在接收端对时间到达模型中偏移量mi估计值与门限值进行比较,作为判断带宽过用和带宽少用的指示;3)在接收端建立速率控制器,使其具有递增(Increase)、递减(Decrease)和保持(Hold)3种状态;根据带宽过用或者带宽少用,以递归自适应的可用带宽估计的方法实现状态直接的转换;4)在发送端,通过接收端反馈的环回时间、丢包率和可用带宽估计,计算对发送队列进行带宽控制,当通道队列足够大的时候,由接收端计算出的可用带宽评估作为有效反馈,而队列非常短时由网络丢包检测作为带宽过用的判断依据;5)建立VTP的丢包重传机制,通过最大丢包参数的设置,实现VTP虚拟传输协议的网络媒体带。

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟传输协议的无线AdHoc网络拥塞控制机制,其特征在于,它包括如下步骤:1)在AdHoc网络中接收端观察报文接收时序,建立时间到达模型;2)在接收端对时间到达模型中偏移量mi估计值与门限值进行比较,作为判断带宽过用和带宽少用的指示;3)在接收端建立速率控制器,使其具有递增(Increase)、递减(Decrease)和保持(Hold)3种状态;根据带宽过用或者带宽少用,以递归自适应的可用带宽估计的方法实现状态直接的转换;4)在发送端,通过接收端反馈的环回时间、丢包率和可用带宽估计,计算对发送队列进行带宽控制,当通道队列足够大的时候,由接收端计算出的可用带宽评估作为有效反馈,而队列非常短时由网络丢包检测作为带宽过用的判断依据;5)建立VTP的丢包重传机制,通过最大丢包参数的设置,实现VTP虚拟传输协议的网络媒体带。2.如权利要求1所述的基于虚拟传输协议的无线AdHoc网络拥塞控制机制,其特征在于,所述步骤1)中,时间到达模型如下:其中,wi是随机过程W的样本,是关于链路容量C、当前背景流量Xi和当前发送速率Ri的函数;W为高斯白噪声随机过程,如果过用通道带宽则wi增加、如果网络队列中数据正在清空,wi将会减少、否则wi为零。3.如权利要求2所述的基于虚拟传输协议的无线AdHoc网络拥塞控制机制,其特征在于,所述步骤1)中,从wi中分离mi使得随机过程零均值,得到等式如下:其中,di是相对于前一帧报文到达时延,链路容量C、偏移量mi当时一个随机过程量,vi为零均值带有高斯白噪声的观测值。4.如权利要求3所述的基于虚拟传输协议的无线AdHoc网络拥塞控制机制,其特征在于,所述步骤1)中,参数di和dli可以通过每一完整的帧fi(i>1)获取,可以估计Ci和mi,并利用Ci和mi检测是否过用当前带宽,这些参数通过卡尔曼Kalmanfilter滤波得到估计;其中,vi为零均值带有协方差σ2(v,i)高斯白噪声的观测值,卡尔曼滤波递归更新估计。5.如权利要求4所述的基于虚拟传输协议的无线AdHoc网络拥塞控制机制,其特征在于,其中i-K+1≤j≤i是由摄像机采集近K帧中最大速率,α为滤波系数,典型值为α∈[0.20.002],引入了附加项;如果(...

【专利技术属性】
技术研发人员:裴颂文陈宇斌朱俊峰冯利爽郭鑫
申请(专利权)人:上海自足网络科技有限公司
类型:发明
国别省市:上海,31

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