一種基于tcp友好的多路傳輸控制機(jī)制的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明以現(xiàn)有技術(shù)為基礎(chǔ)，提出了一種新穎的基于TCP友好并行多路傳輸機(jī)制，屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)【技術(shù)領(lǐng)域】。所述方案包括：面向TCP友好的并行多路傳輸擁塞控制和TCP友好的數(shù)據(jù)調(diào)度策略，以及面向節(jié)能的重傳路徑選擇方案。本發(fā)明能夠在實(shí)現(xiàn)并行多路傳輸性能的同時(shí)保持TCP的友好性、公平性，實(shí)現(xiàn)并行多路傳輸過(guò)程中各路徑的負(fù)載均衡，提高數(shù)據(jù)傳輸性能，而且滿足用戶以綠色節(jié)能等方面為重要特征的智慧多路數(shù)據(jù)傳輸需求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于TCP友好的多路傳輸控制機(jī)制
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于TCP友好的多路傳輸控制機(jī)制。
【背景技術(shù)】
[0002]作為多路徑傳輸體系的一個(gè)重要組成部分，并行多路傳輸機(jī)制得到了國(guó)內(nèi)外計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信領(lǐng)域研究者的深入探討，并行多路傳輸也將成為未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)最核心的傳輸機(jī)制之一。然而，并行多路傳輸能夠在未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)中大規(guī)模部署和應(yīng)用的最重要前提之一在于，基于并行多路傳輸機(jī)制的數(shù)據(jù)流必須保持對(duì)現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)其他基于傳統(tǒng)單一路徑傳輸協(xié)議的數(shù)據(jù)流(如TCP流)的友好性。另一方面，未來(lái)智慧協(xié)同互聯(lián)網(wǎng)最重要的特征之一在于綠色節(jié)能。因此，是否可以提供能量感知和綠色節(jié)能特征，也成為了衡量是否面向智慧服務(wù)的多路徑數(shù)據(jù)傳輸控制機(jī)制的重要因素。因此，研究綠色友好的并行多路傳輸機(jī)制具有十分重要意義。
[0003]當(dāng)前，Internet的主流傳輸協(xié)議還是基于傳統(tǒng)單一路徑的傳輸協(xié)議,如面向可靠連接的TCP協(xié)議和面向不可靠連接的UDP協(xié)議等?；谶@些傳輸協(xié)議，數(shù)據(jù)包只會(huì)在網(wǎng)絡(luò)的某一條路徑上進(jìn)行傳輸。一般地，在同等無(wú)線傳輸條件下，基于單一路徑的傳輸協(xié)議要比并行多路傳輸機(jī)制(如MPTCP協(xié)議和CMT-SCTP)要消耗更小的能量，并且在和其他網(wǎng)絡(luò)流量共享網(wǎng)絡(luò)瓶頸帶寬時(shí)，也不會(huì)過(guò)度的“侵占”網(wǎng)絡(luò)資源，造成對(duì)其他網(wǎng)絡(luò)背景流的不友好性問(wèn)題。
[0004]然而，這些基于單一路徑的傳輸協(xié)議不能夠支持多宿特性，因此無(wú)法滿足未來(lái)多宿網(wǎng)絡(luò)用戶對(duì)高效數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?。隨著當(dāng)前用戶終端多接口化的普及以及多路傳輸機(jī)制相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)草案的制定和不斷完善，多路傳輸具備了網(wǎng)絡(luò)部署和應(yīng)用的條件。
[0005]并行多路徑傳輸作為多路徑傳輸?shù)闹匾M成部分，其具有很多顯著的優(yōu)點(diǎn)，例如能夠充分利用網(wǎng)絡(luò)資源提高數(shù)據(jù)傳輸效率，特別是在寬帶資源緊張、鏈路不可靠的異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，能夠擬合多條鏈路資源提高系統(tǒng)吞吐量，適合高帶寬和實(shí)時(shí)性要求的流媒體傳輸。
[0006]當(dāng)前并行多路傳輸方案并不具備對(duì)其他基于單一路徑傳輸協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)流量的友好性控制機(jī)制，尤其是對(duì)占Internet網(wǎng)絡(luò)流量80%以上的TCP流的友好性。另外，相比于傳統(tǒng)的TCP、UDP等單一路徑傳輸協(xié)議，并行多路傳輸也將耗費(fèi)更多的能量。這些因素成為了制約并行多路傳輸機(jī)制在未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模部署的瓶頸。因此，需要研究提升并行多路傳輸機(jī)制性能的同時(shí)兼顧對(duì)其他非多路傳輸數(shù)據(jù)流的公平友好和能耗控制，以滿足未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)綠色友好數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?。目前學(xué)術(shù)界開(kāi)始對(duì)并行多路傳輸在TCP友好性和綠色節(jié)能方面的研究處于起步階段。據(jù)本發(fā)明所知，當(dāng)目前為止，國(guó)際上僅有的2篇討論TCP友好性并行多路傳輸方案都是基于Resource Pooling的設(shè)計(jì)思想實(shí)現(xiàn)并行多路傳輸吞吐量?jī)?yōu)化的同時(shí)滿足對(duì)TCP友好性和擁塞平衡的目標(biāo)。然而,在傳輸協(xié)議中注入ReourcePsooling算法增加了傳輸協(xié)議設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。另外，這些方案也沒(méi)有兼顧綠色節(jié)能方面的設(shè)計(jì)。另一方面，對(duì)綠色節(jié)能并行多路徑傳輸方案的研究近年來(lái)也逐漸被國(guó)內(nèi)外學(xué)者所關(guān)注，然而，這些基于MPTCP機(jī)制的擴(kuò)展方案缺乏對(duì)友好性方面研究和探討。
[0007]現(xiàn)有并行多路傳輸機(jī)制如CMT-SCTP的設(shè)計(jì)，每條路徑都有其對(duì)應(yīng)的擁塞窗P (congestion window, cwnd)和慢啟動(dòng)門(mén)閥值(slow start threshold, ssthresh)。CMT-SCTP 和 SCTP 協(xié)議都延續(xù)了傳統(tǒng) TCP 中的 AMD 機(jī)制(additive-1ncrease/multiplicative-decrease,加性增,乘性減)實(shí)現(xiàn)對(duì)路徑cwnd的調(diào)節(jié)和擁塞控制。傳統(tǒng)TCP中基于AMD機(jī)制進(jìn)行cwnd調(diào)節(jié)的算法可以通過(guò)下面的算法I表示。
[0008]
【權(quán)利要求】
1.一種基于TCP友好的并行多路傳輸機(jī)制TCP-friendly CMT (concurrent multipathtransfer)方案，其特征在于，通過(guò)對(duì)CMT-SCTP本身?yè)砣刂茩C(jī)制的修改，有別于已有友好性多路傳輸方案，TCP-friendly CMT不需要注入外在模型和算法，簡(jiǎn)單而便于實(shí)現(xiàn)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，TCP-friendlyCMT機(jī)制包括了面向TCP友好的并行多路傳輸擁塞控制和數(shù)據(jù)調(diào)度策略，以及面向節(jié)能的重傳路徑選擇方案。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，TCP-friendlyCMT能夠?qū)崿F(xiàn)并行多路傳輸性能的同時(shí)保持對(duì)TCP流的友好性。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，TCP-friendlyCMT還包括了一個(gè)可以減少并行多路傳輸能耗的策略，以滿足用戶對(duì)以友好性、綠色節(jié)能等方面為重要特征的智慧多路數(shù)據(jù)傳輸需求。
5.如權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，面向TCP友好的并行多路傳輸擁塞控制，設(shè)計(jì)了一種加權(quán)移動(dòng)平滑調(diào)節(jié)機(jī)制(WM-cwnd)，WM-cwnd實(shí)質(zhì)上是AMD (加性增，乘性減)的變種，其目的在于為并行多路傳輸機(jī)制提供一個(gè)高效自適應(yīng)的、面向TCP友好的擁塞控制機(jī)制。 步驟A、為了預(yù)測(cè)CMT-SCTP中每條路徑cwnd可能的增長(zhǎng)空間，首先需要借助數(shù)據(jù)包的傳輸信息(針對(duì)活躍的路徑)或者HEATBEAT傳輸信息(針對(duì)非活躍的路徑)來(lái)探測(cè)路徑的可用帶寬。 步驟B、TCP_friendly CMT則可以通過(guò)設(shè)計(jì)的WM-cwnd擁塞控制機(jī)制來(lái)延續(xù)AIMD中的TCP友好特性，并實(shí)現(xiàn)根據(jù)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)傳輸條件高效自適應(yīng)調(diào)節(jié)路徑Cli的cwnd大小，提高并行多路數(shù)據(jù)傳輸性能。
6.如權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，設(shè)計(jì)一種路徑質(zhì)量感知的自適應(yīng)數(shù)據(jù)調(diào)度機(jī)制可以減緩并行多路傳輸過(guò)程中的數(shù)據(jù)失序和接收端緩存阻塞問(wèn)題，提高數(shù)據(jù)傳輸性能。
7.如權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，通過(guò)WM-cwnd擁塞控制在并行多路傳輸過(guò)程中，每條路徑在遇到瓶頸帶寬時(shí)(即網(wǎng)絡(luò)發(fā)送擁塞)，都能夠?qū)ζ鋍wnd減半以保持對(duì)TCP流的友好性和公平性；當(dāng)無(wú)網(wǎng)絡(luò)擁塞或者發(fā)送連續(xù)網(wǎng)絡(luò)擁塞情況下，WM-cwnd機(jī)制可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)可用帶寬調(diào)節(jié)各條路徑cwnd的值至最大或者最小，實(shí)現(xiàn)了并行多路數(shù)據(jù)高效自適應(yīng)傳輸和網(wǎng)絡(luò)資源的充分利用。
8.如權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，提出一種可以使得TCP-friendlyCMT盡可能降低能耗的建議，如果用戶設(shè)備同時(shí)連接3G、4G和WiFi (Wireless-Fidelity),而這三條鏈路的cwnd都一樣大是，可以通過(guò)優(yōu)選選擇WiFi (而不是任意選擇其中一條鏈路)作為dsend以實(shí)現(xiàn)降低能耗的目的。
9.如權(quán)利要求6所述路徑感知的自適應(yīng)調(diào)度機(jī)制方法，其特征在于，基于VM-cwnd機(jī)制對(duì)并行多路傳輸中各路徑cwnd的加權(quán)滑動(dòng)預(yù)測(cè)，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于加權(quán)滑動(dòng)預(yù)測(cè)cwnd的數(shù)據(jù)調(diào)度機(jī)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效自適應(yīng)調(diào)度并面向TCP友好。
10.如權(quán)利要求9所述方法，其特征在于，基于該數(shù)據(jù)調(diào)度機(jī)制，一旦有數(shù)據(jù)需要傳輸，TCP-friendly CMT在發(fā)送端將執(zhí)行下列操作: 步驟A、利用如下算法預(yù)測(cè)SCTP關(guān)聯(lián)中每一條路徑的cwnd值；
【文檔編號(hào)】H04L12/803GK103929369SQ201410191087
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月7日
【發(fā)明者】許長(zhǎng)橋, 關(guān)建峰, 張宏科, 曹遠(yuǎn)龍, 秦久人 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)