擁塞控制匯報(bào)人：AA2024-01-19CONTENTS引言擁塞控制的基本原理常見的擁塞控制算法TCP/IP協(xié)議中的擁塞控制機(jī)制無線網(wǎng)絡(luò)中的擁塞控制擁塞控制的未來發(fā)展趨勢(shì)引言01擁塞現(xiàn)象在網(wǎng)絡(luò)傳輸中，當(dāng)過多的數(shù)據(jù)同時(shí)嘗試通過有限的網(wǎng)絡(luò)資源（如帶寬、緩沖區(qū)等）進(jìn)行傳輸時(shí)，會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能下降，出現(xiàn)數(shù)據(jù)延遲、丟包等現(xiàn)象，稱為擁塞。影響擁塞會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸效率降低，用戶體驗(yàn)變差，如視頻卡頓、網(wǎng)頁加載緩慢等。嚴(yán)重?fù)砣€可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)崩潰，使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)無法正常工作。擁塞現(xiàn)象及其影響擁塞控制的主要目的是避免網(wǎng)絡(luò)擁塞的發(fā)生，確保網(wǎng)絡(luò)在各種負(fù)載條件下都能保持高效、穩(wěn)定的傳輸性能。目的實(shí)施有效的擁塞控制對(duì)于提高網(wǎng)絡(luò)的整體性能、保障用戶體驗(yàn)以及維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性具有重要意義。通過合理的資源分配和調(diào)度策略，擁塞控制能夠確保網(wǎng)絡(luò)在高負(fù)載情況下依然保持良好的運(yùn)行狀態(tài)，從而滿足不斷增長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求。意義擁塞控制的目的和意義擁塞控制的基本原理02通過限制發(fā)送速率，避免接收方來不及處理而丟失數(shù)據(jù)。防止過多的數(shù)據(jù)注入到網(wǎng)絡(luò)中，避免網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞。流量控制是端到端的問題，而擁塞控制涉及到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。兩者相輔相成，共同確保網(wǎng)絡(luò)的高效運(yùn)行。流量控制擁塞控制關(guān)系流量控制與擁塞控制的關(guān)系擁塞控制的基本策略慢開始（SlowStart）初始階段，發(fā)送方以較慢的速率發(fā)送數(shù)據(jù)，逐漸探測(cè)網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬。擁塞避免（CongestionAvoi…當(dāng)網(wǎng)絡(luò)狀況良好時(shí)，逐漸提高發(fā)送速率，同時(shí)避免引發(fā)網(wǎng)絡(luò)擁塞?？熘貍鳎‵astRetransmit）接收方收到亂序的數(shù)據(jù)包時(shí)，立即發(fā)送重復(fù)確認(rèn)，以便發(fā)送方盡快重傳丟失的數(shù)據(jù)包?？旎謴?fù)（FastRecovery）發(fā)送方在收到重復(fù)確認(rèn)后，不經(jīng)過慢開始階段，直接進(jìn)入擁塞避免階段。擁塞控制的性能指標(biāo)吞吐量（Throughput）單位時(shí)間內(nèi)成功傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，用于衡量網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。時(shí)延（Delay）數(shù)據(jù)從發(fā)送方到接收方所需的時(shí)間，反映網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)速度。丟包率（PacketLossRate）傳輸過程中丟失數(shù)據(jù)包的比例，反映網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。公平性（Fairness）多個(gè)數(shù)據(jù)流共享網(wǎng)絡(luò)資源時(shí)，每個(gè)數(shù)據(jù)流獲得的帶寬分配是否合理。常見的擁塞控制算法03在TCP連接建立時(shí)，發(fā)送方會(huì)初始化一個(gè)擁塞窗口（cwnd），大小通常為一個(gè)最大報(bào)文段（MSS）。每收到一個(gè)確認(rèn)報(bào)文，cwnd就增加1個(gè)MSS。這種算法稱為慢開始，因?yàn)閏wnd的初始增長(zhǎng)速率較慢。慢開始算法當(dāng)cwnd增加到一定程度時(shí)，為了避免網(wǎng)絡(luò)擁塞，發(fā)送方會(huì)采用擁塞避免算法。該算法通過線性增長(zhǎng)cwnd，每次收到確認(rèn)報(bào)文后，將cwnd增加1/cwnd個(gè)MSS，使cwnd的增長(zhǎng)速度逐漸減慢。擁塞避免算法慢開始與擁塞避免算法快重傳算法當(dāng)接收方收到一個(gè)失序的報(bào)文段時(shí)，會(huì)立即發(fā)送重復(fù)確認(rèn)報(bào)文，告知發(fā)送方需要重新發(fā)送丟失的報(bào)文段。發(fā)送方在連續(xù)收到三個(gè)重復(fù)確認(rèn)報(bào)文后，會(huì)立即重傳丟失的報(bào)文段，而不必等待超時(shí)重傳計(jì)時(shí)器到期。這種算法稱為快重傳?？旎謴?fù)算法在快重傳的基礎(chǔ)上，當(dāng)發(fā)送方收到三個(gè)重復(fù)確認(rèn)報(bào)文并重傳丟失的報(bào)文段后，會(huì)將cwnd減半（但不小于2個(gè)MSS），然后執(zhí)行擁塞避免算法。這種算法稱為快恢復(fù)，因?yàn)樗试STCP連接在發(fā)生擁塞后快速恢復(fù)傳輸。快重傳與快恢復(fù)算法RED算法TCP/IP協(xié)議中的擁塞控制機(jī)制04慢啟動(dòng)（SlowStart）：在TCP連接建立之初，發(fā)送方會(huì)采用慢啟動(dòng)算法，逐漸增加發(fā)送窗口的大小，以避免網(wǎng)絡(luò)擁塞?？熘貍鳎‵astRetransmit）：當(dāng)接收方收到亂序的數(shù)據(jù)包時(shí)，會(huì)立即發(fā)送重復(fù)確認(rèn)（DuplicateACK），通知發(fā)送方快速重傳丟失的數(shù)據(jù)包，以減少等待時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)擁塞。快恢復(fù)（FastRecovery）：在快重傳的基礎(chǔ)上，發(fā)送方會(huì)采用快恢復(fù)算法，快速恢復(fù)到正常的發(fā)送速率，以避免網(wǎng)絡(luò)性能的下降。擁塞避免（CongestionAvoidance）：當(dāng)發(fā)送方感知到網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)，會(huì)采用擁塞避免算法，通過減小發(fā)送窗口的大小來降低發(fā)送速率，從而緩解網(wǎng)絡(luò)擁塞。TCP的擁塞控制機(jī)制路由器隊(duì)列管理（RouterQueueManage…路由器通過隊(duì)列管理算法對(duì)到達(dá)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行排隊(duì)和處理，以避免網(wǎng)絡(luò)擁塞。常見的隊(duì)列管理算法包括先進(jìn)先出（FIFO）、加權(quán)隨機(jī)早期檢測(cè)（WRED）等。要點(diǎn)一要點(diǎn)二流量控制（TrafficControl）IP層還可以通過流量控制機(jī)制來限制某些數(shù)據(jù)流的傳輸速率，以防止網(wǎng)絡(luò)擁塞。例如，使用令牌桶（TokenBucket）或漏桶（LeakyBucket）算法對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行整形和速率限制。IP層的擁塞控制機(jī)制發(fā)送窗口（SendWindow）：TCP協(xié)議中通過發(fā)送窗口來控制數(shù)據(jù)的發(fā)送速率。發(fā)送窗口的大小會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況動(dòng)態(tài)調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)擁塞控制。接收窗口（ReceiveWindow）：接收方通過接收窗口來告知發(fā)送方自己的接收能力。當(dāng)接收窗口的大小減小時(shí)，發(fā)送方會(huì)相應(yīng)地減小發(fā)送窗口的大小，以避免網(wǎng)絡(luò)擁塞。確認(rèn)機(jī)制（AcknowledgmentMechanism）：TCP協(xié)議中的確認(rèn)機(jī)制用于保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。當(dāng)數(shù)據(jù)包成功到達(dá)接收方時(shí)，接收方會(huì)發(fā)送確認(rèn)報(bào)文（ACK），通知發(fā)送方數(shù)據(jù)已被成功接收。如果數(shù)據(jù)包丟失或損壞，接收方會(huì)要求發(fā)送方重傳丟失的數(shù)據(jù)包。這種確認(rèn)機(jī)制也有助于實(shí)現(xiàn)擁塞控制，因?yàn)楫?dāng)網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)，確認(rèn)報(bào)文的傳輸也會(huì)受到影響，從而觸發(fā)相應(yīng)的擁塞控制算法。TCP/IP協(xié)議中擁塞控制的實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)中的擁塞控制05無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境具有高度動(dòng)態(tài)性，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜托诺蕾|(zhì)量隨時(shí)間變化。無線設(shè)備通常具有有限的計(jì)算、存儲(chǔ)和能量資源。無線信號(hào)在傳輸過程中可能受到干擾和多徑效應(yīng)的影響，導(dǎo)致信號(hào)質(zhì)量下降。動(dòng)態(tài)性資源有限干擾與多徑效應(yīng)無線網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)與挑戰(zhàn)通過調(diào)整發(fā)送速率來避免擁塞，如采用自適應(yīng)速率控制算法。通過管理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的隊(duì)列長(zhǎng)度來預(yù)防擁塞，如采用主動(dòng)隊(duì)列管理算法。優(yōu)化路由選擇，避免擁塞路徑，如采用多路徑路由算法。速率控制隊(duì)列管理路由優(yōu)化無線網(wǎng)絡(luò)中的擁塞控制策略能量感知的擁塞控制考慮傳感器節(jié)點(diǎn)的能量限制，設(shè)計(jì)能量高效的擁塞控制機(jī)制。數(shù)據(jù)融合與壓縮通過數(shù)據(jù)融合和壓縮技術(shù)減少數(shù)據(jù)傳輸量，降低擁塞風(fēng)險(xiǎn)。基于優(yōu)先級(jí)的調(diào)度根據(jù)數(shù)據(jù)的重要性和時(shí)效性進(jìn)行優(yōu)先級(jí)調(diào)度，確保關(guān)鍵數(shù)據(jù)的傳輸。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的擁塞控制擁塞控制的未來發(fā)展趨勢(shì)06利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，從海量的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)和提取擁塞特征，實(shí)現(xiàn)更精確的擁塞預(yù)測(cè)和控制。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)自適應(yīng)性智能化決策基于機(jī)器學(xué)習(xí)的擁塞控制算法能夠自適應(yīng)地調(diào)整網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，以適應(yīng)不斷變化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和業(yè)務(wù)需求。通過機(jī)器學(xué)習(xí)模型，實(shí)現(xiàn)智能化的擁塞控制決策，提高網(wǎng)絡(luò)性能和用戶體驗(yàn)。030201基于機(jī)器學(xué)習(xí)的擁塞控制SDN/NFV技術(shù)使得網(wǎng)絡(luò)功能可以靈活部署和配置，為擁塞控制提供了更多的可能性。靈活性SDN控制器可以全局視圖的方式對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中化控制，實(shí)現(xiàn)更高效的擁塞管理和資源調(diào)度。集中化控制NFV技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能的虛擬化，使得擁塞控制可以更加靈活地利用和調(diào)度網(wǎng)絡(luò)資源。虛擬化資源基于SDN/NFV的擁塞控制

5G/6G網(wǎng)絡(luò)中的擁塞控制低時(shí)延高可靠性5G/6G網(wǎng)絡(luò)