專利名稱：一種多路徑并行傳輸發(fā)送的選路方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多路徑并行傳輸方法，尤其涉及一種引入路徑可信度的多 路徑并行傳輸發(fā)送的選路方法，屬于計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，已出現(xiàn)了多種多路徑并行傳輸(CMT)的實現(xiàn)方案，如 Westwood SCTP (W-SCTP)等，其中，使用的發(fā)送選路機制都是基于優(yōu)先最 快路徑原則，選擇計算標(biāo)志位最小的路徑傳輸該數(shù)據(jù)塊。
然而，現(xiàn)有的發(fā)送選路機制并沒有考慮數(shù)據(jù)的丟失，即沒有加入路徑的可 靠性因子，這使得發(fā)送路徑的選擇對丟包率不同的路徑都具有相同的優(yōu)先級。
在路徑性能較好時，路徑的丟包率很低，路徑的丟包只對傳輸時間產(chǎn)生微 小影響，可以忽略其作用。
但當(dāng)路徑性能較差時，由于任何數(shù)據(jù)的丟失都會引起所有后續(xù)信息無法遞 交，數(shù)據(jù)的丟失尤其是連續(xù)的數(shù)據(jù)丟失會大幅度增加傳輸時間，甚至影響到其 它路徑的正常傳輸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種引入路徑可信度的多路徑并行傳輸發(fā)送的選路方 法，其可盡量避免使用高丟包率路徑，使令丟包率高的路徑具有較低的選路優(yōu) 先級。
為此，本發(fā)明提供了一種多路徑并行傳輸發(fā)送的選路方法，其特征在于， 在發(fā)送端為每個對端地址添加如下參數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)量，從該路徑發(fā)送的總數(shù)據(jù) 塊數(shù)量；丟失數(shù)據(jù)量，在該路徑觸發(fā)重傳的次數(shù)；和路徑丟包率，丟失數(shù)據(jù)量 與發(fā)送數(shù)據(jù)量的比值，該方法的具體計算步驟如下1)路徑的初始發(fā)送數(shù)據(jù)量、 丟失數(shù)據(jù)量、路徑丟包率都設(shè)為0; 2)每次使用路徑發(fā)送數(shù)據(jù)后，無論是首次 發(fā)送或重發(fā)數(shù)據(jù)，都增長該路徑的發(fā)送數(shù)據(jù)量；3)每次發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失后，無論 是快速重傳或發(fā)送超時，都增長該路徑的丟失數(shù)據(jù)量；4)每次更新參數(shù)發(fā)送數(shù) 據(jù)量或丟失數(shù)據(jù)量后，都對路徑丟包率進行更新；5)對每個數(shù)據(jù)塊，計算每條 路徑的標(biāo)志值tag;選擇tag值最小的路徑作為該數(shù)據(jù)的發(fā)送路徑；然后，發(fā)送 數(shù)據(jù)，并增長該路徑的發(fā)送計數(shù)器，計算路徑丟包率。優(yōu)選地，發(fā)送數(shù)據(jù)量的默認最大值為10000，當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)量每次超過10000 時，令發(fā)送數(shù)據(jù)量和丟失數(shù)據(jù)量同時乘以75%,保證路徑丟包率不變，繼續(xù)計 數(shù)，直到下次溢出。
優(yōu)選地，利用選路公式計算每條路徑的標(biāo)志值tag，該選路公式為
《=(1-。， + (順平)
其中，O為該路徑未確認的數(shù)據(jù)量；C為將要發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量；B為路 徑的帶寬估計值；腳標(biāo)i為路徑序號；r為可信度參數(shù)，數(shù)值上等于路徑的統(tǒng)計 丟包率；RTO為發(fā)送超時時間；RTT為平均往返時間；RTO+RTT/2為丟包后 該數(shù)據(jù)包傳輸時間的均值；R為該數(shù)據(jù)包傳輸時間的均值。
優(yōu)選地，基于SCTP協(xié)議的支持多家鄉(xiāng)特性，在多家鄉(xiāng)終端間建立多條路徑。
優(yōu)選地，根據(jù)歷史的丟包記錄和近期的丟包計數(shù)綜合確定路徑丟包率。
優(yōu)選地，通過設(shè)定計數(shù)上限并定期進行同比下降，估算近期的路徑丟包率。
優(yōu)選地，將丟包率以權(quán)值形式引入選路標(biāo)志值的計算。
根據(jù)本發(fā)明，在多路徑并行傳輸時，由于路徑間的相互影響，存在丟包的 情況發(fā)生。在發(fā)送路徑選擇機制中加入可信度因子，通過降低高丟包率路徑的 發(fā)送優(yōu)先級，減小丟包情況的發(fā)生，從而增加整個傳輸系統(tǒng)在高丟包環(huán)境中的 傳輸效率。


圖l是根據(jù)本發(fā)明的將路徑可信度引入了多路徑的選路機制的算法流程圖。 圖2是本發(fā)明的一個應(yīng)用實例的示意圖。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明，加入路徑歷史丟包率統(tǒng)計參數(shù)，即在發(fā)送端為每個對端地址 添加參數(shù)，以記錄該路徑的丟包率。具體地，在軟件的結(jié)構(gòu)體中添加參數(shù)，用 于計算路徑丟包率。
新增的參數(shù)包括
發(fā)送數(shù)據(jù)量，在同一次連接中，從該路徑發(fā)送的總數(shù)據(jù)塊數(shù)量，為32位無 符號整數(shù)；
丟失數(shù)據(jù)量，在同一次連接中，在該路徑丟失的數(shù)據(jù)塊數(shù)量，即該路徑觸 發(fā)重傳的次數(shù)，為32位無符號整數(shù)；路徑丟包率，在同一次連接中，該路徑的丟包率，為無符號浮點數(shù)。
具體計算步驟如下
(1) 路徑的初始發(fā)送數(shù)據(jù)量、丟失數(shù)據(jù)量、路徑丟包率都為0;
(2) 每次使用路徑發(fā)送數(shù)據(jù)后，無論是首次發(fā)送或重發(fā)數(shù)據(jù)，都增長該路 徑的發(fā)送數(shù)據(jù)量；
(3) 每次發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失后，無論是快速重傳或發(fā)送超時，都增長該路徑的 丟失數(shù)據(jù)量；
(4) 每次更新參數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)量或丟失數(shù)據(jù)量后，都對路徑丟包率進行更新；
(5) 發(fā)送數(shù)據(jù)量的默認最大值為10000,當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)量每次超過10000時， 令發(fā)送數(shù)據(jù)量和丟失數(shù)據(jù)量同時乘以75%保證路徑丟包率不變，繼續(xù)計數(shù)到下 次溢出。
現(xiàn)有技術(shù)原有的路徑選擇公式為
<formula>formula see original document page 5</formula>
其中，O為該路徑未確認的數(shù)據(jù)量，C為將要發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量，B為路 徑的帶寬估計值，腳標(biāo)i為路徑序號。R的物理意義為，該信息通過路徑i能成 功到達對端所需的時間。
根據(jù)本發(fā)明，在選路計算公式中加入可信度參數(shù)r，使得高可信度路徑具有 高優(yōu)先級?？尚哦葏?shù)r數(shù)值上等于路徑的統(tǒng)計丟包率p—lost。選路公式修改為
其中，r為該路徑的歷史丟包率；RTO為發(fā)送超時時間；RTT為平均往返 時間；RTO+RTT/2為丟包后該數(shù)據(jù)包傳輸時間的均值；R的物理意義為該數(shù)據(jù) 包傳輸時間的均值，即期望值。同樣選擇R最小的路徑傳輸該數(shù)據(jù)包。
總算法流程圖如圖1。
根據(jù)本發(fā)明，將路徑的可信度引入了多路徑的選路機制，降低了高丟包路 徑被選中的概率。
若路徑出現(xiàn)異常，路徑的丟包率將會迅速上升，此時由于選路機制中引入 了可信度因子，在分配路徑時異常路徑由于丟包率的上升，計算的標(biāo)志值tag 將隨之迅速上升，分配的數(shù)據(jù)量就將隨之下降。因此，數(shù)據(jù)的選路機制將能夠 智能的避開異常路徑，從而減少重傳數(shù)據(jù)量提高整體傳輸性能。
如圖2所示，兩個網(wǎng)絡(luò)終端A、 B都分別具有2塊網(wǎng)卡有線網(wǎng)卡、無線 網(wǎng)卡，并且兩個終端都使用SCTP以支持多家鄉(xiāng)特性。用戶A擁有無線網(wǎng)卡對應(yīng)地址IP1和有線網(wǎng)卡對應(yīng)地址IP2，同樣，用戶B擁有無線網(wǎng)卡對應(yīng)地址IP3
和有線網(wǎng)卡對應(yīng)地址IP4。
步驟l:用戶A、 B通過4次握手建立一個SCTP關(guān)聯(lián)； 步驟2:選擇4吏用無線地址組IP1、 IP3，建立無線路徑l，并初始化路徑l; 步驟3:選擇1吏用有線地址組IP2、 IP4，建立有線路徑2，并初始化路徑2; 步驟4:根據(jù)發(fā)送窗口 rwnd和路徑擁塞窗口 cwnd確定可發(fā)送數(shù)據(jù)量； 步驟5:對每個數(shù)據(jù)塊，利用帶選路公式計算每條路徑的標(biāo)志值tag; 步驟6:根據(jù)Fastest-Path-First(FPF)原則，選擇tag值最小的路徑作為該
數(shù)據(jù)的發(fā)送路徑；
步驟7:發(fā)送數(shù)據(jù)，并增長該路徑的發(fā)送計數(shù)器send—n，計算丟包率pjost; 步驟8:若路徑的send_n超過10000，則send_n和lost—n同乘以75%; 步驟9:返回步驟4繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)；
步驟10:若觸發(fā)重傳，增長該丟失數(shù)據(jù)對應(yīng)發(fā)送路徑的丟失計數(shù)器losLn; 步驟11:切換路徑進行數(shù)據(jù)重傳，并增長該發(fā)送路徑的發(fā)送計數(shù)器send—n， 計算丟包率p一lost;
步驟12:若路徑的send_n超過10000，貝'J send_n和lost—n同乘以75%; 步驟13:返回步驟10等待接收新的返回ACK。
在使用路徑1、路徑2并行傳輸時，有線路徑2的性能明顯優(yōu)于無線路徑1。 無線路徑1易受到干擾，穩(wěn)定性差。
在兩條都正常時，丟包都較小，則加入的可靠性因子對選路標(biāo)志tag計算 的影響很小。此時數(shù)據(jù)的路徑選擇主要基于路徑的帶寬和路徑的未確認信息量。 若路徑1突然受到了干擾，導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)丟失或錯誤。則針對路徑1數(shù)據(jù)的重 傳量將急劇增長，從而使丟包率統(tǒng)計參數(shù)迅速上升。此時，可靠性因子將較大 的影響選路標(biāo)志tag的計算結(jié)果，使分配給路徑1的數(shù)據(jù)量下降。
因此，引入路徑可信度后，選路機制能夠智能的暫時避開異常路徑，只給 異常路徑分配少量數(shù)據(jù)。當(dāng)異常排除后，通過仍然發(fā)送的少量數(shù)據(jù)，丟包率又 能夠逐漸恢復(fù)正常值，選路也隨之恢復(fù)正常。
而在原有的選路機制中，丟包不影響數(shù)據(jù)的選路，只要路徑不完全斷裂， 將仍然基于帶寬估計為數(shù)據(jù)分配路徑。
權(quán)利要求
1、一種多路徑并行傳輸發(fā)送的選路方法，其特征在于，在發(fā)送端為每個對端地址添加如下參數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)量，從該路徑發(fā)送的總數(shù)據(jù)塊數(shù)量；丟失數(shù)據(jù)量，在該路徑觸發(fā)重傳的次數(shù)；和路徑丟包率，丟失數(shù)據(jù)量與發(fā)送數(shù)據(jù)量的比值，該方法的具體計算步驟如下1)路徑的初始發(fā)送數(shù)據(jù)量、丟失數(shù)據(jù)量、路徑丟包率都設(shè)為0；2)每次使用路徑發(fā)送數(shù)據(jù)后，無論是首次發(fā)送或重發(fā)數(shù)據(jù)，都增長該路徑的發(fā)送數(shù)據(jù)量；3)每次發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失后，無論是快速重傳或發(fā)送超時，都增長該路徑的丟失數(shù)據(jù)量；4)每次更新參數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)量或丟失數(shù)據(jù)量后，都對路徑丟包率進行更新；5)對每個數(shù)據(jù)塊，計算每條路徑的標(biāo)志值tag；選擇tag值最小的路徑作為該數(shù)據(jù)的發(fā)送路徑；然后，發(fā)送數(shù)據(jù)，并增長該路徑的發(fā)送計數(shù)器，計算路徑丟包率。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，發(fā)送數(shù)據(jù)量的默認最大值為10000，當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)量每次超過10000時，令發(fā)送數(shù)據(jù)量和丟失數(shù)據(jù)量同時乘以75%,保證路徑丟包率不變，繼續(xù)計數(shù)，直到下次溢出。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，利用選路公式計算每條路徑的標(biāo)志值tag，該選路7>式為,、，， 《 2 ,其中，O為該路徑未確認的數(shù)據(jù)量；C為將要發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量；B為路徑的帶寬估計值；腳標(biāo)i為路徑序號；r為可信度參數(shù)，數(shù)值上等于路徑的統(tǒng)計丟包率；RTO為發(fā)送超時時間；RTT為平均往返時間；RTO+RTT/2為丟包后該數(shù)據(jù)包傳輸時間的均值；R為該數(shù)據(jù)包傳輸時間的均值。
4、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，基于SCTP協(xié)議的支持多家鄉(xiāng)特性，在多家鄉(xiāng)終端間建立多條路徑。
5、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，根據(jù)歷史的丟包記錄和近期的丟包計數(shù)綜合確定路徑丟包率。
6、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，通過設(shè)定計數(shù)上限并定期進行同比下降，估算近期的路徑丟包率。
7、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，將丟包率以權(quán)值形式引入選路標(biāo)志值的計算。
全文摘要
一種多路徑并行傳輸發(fā)送的選路方法，為每個對端地址添加發(fā)送數(shù)據(jù)量、丟失數(shù)據(jù)量、和路徑丟包率，具體計算步驟如下1)路徑的初始化；2)每次使用路徑發(fā)送數(shù)據(jù)后，都增長該路徑的發(fā)送數(shù)據(jù)量；3)每次發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失后，都增長該路徑的丟失數(shù)據(jù)量；4)每次更新參數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)量或丟失數(shù)據(jù)量后，都對路徑丟包率進行更新；5)對每個數(shù)據(jù)塊，計算每條路徑的標(biāo)志值tag；選擇tag值最小的路徑作為該數(shù)據(jù)的發(fā)送路徑；然后，發(fā)送數(shù)據(jù)，并增長該路徑的發(fā)送計數(shù)器，計算路徑丟包率。本發(fā)明可在路徑異常時，利用選路機制暫時避開異常路徑，從而減少重傳次數(shù)提高傳輸?shù)恼w效率；并在路徑異常排除后能夠逐漸恢復(fù)正常選路。
文檔編號H04W28/04GK101515840SQ200910079350
公開日2009年8月26日 申請日期2009年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月9日
發(fā)明者暢 劉, 亮 孫, 飛 宋, 張宏科, 冬 楊, 羅洪斌, 平 董 申請人:北京交通大學(xué)