[發明專利]一種基于友好性的平行數據傳輸窗口機制

有效

• 申請號: 201410124205.0
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN103841043B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 許長橋;張宏科;關建峰;黎卓峰;唐曼;王目;黃輝
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04L12/807
• 分類號: H04L12/807;H04L1/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及通訊技術領域，通訊數據傳輸技術。具體涉及在SCTP CMT與非多路徑傳輸協議共享資源的網絡中，對SCTP會話設置友好窗口機制以實現友好的多路并行傳輸。

背景技術

隨著互聯網的蓬勃發展以及人們對網絡的依賴，傳統單一的有線網絡接入方式已經不能滿足人們的需求，3G、Wifi、WiMAX等網絡接入技術的興起可為用戶提供隨時隨地的互聯網接入。同時，越來越多的網絡終端設備存在兩個或者兩個以上的網絡接口，并擁有更強的數據處理能力以及通信功能。多種接入網全面覆蓋以及終端多接口技術使得多路并行傳輸CMT(Concurrent Multipath Transfer)成為可能。多路并行傳輸能夠充分利用網絡資源，提供更大的帶寬；當某條路徑的傳輸錯誤較多時，可以在其他路徑上恢復數據傳輸；在移動無線環境中，多路徑數據傳輸還可以實現無縫切換，提供穩定的網絡服務。總之，CMT具有較好的帶寬聚合能力、容錯性以及穩定性，為用戶提供高質量的網絡服務。

流控制傳輸協議SCTP(Stream Control Transmission Protocol)是IETF在2000年提出的一種新的傳輸層協議，SCTP能夠提供類似于TCP的數據傳輸服務，并利用現代IP網絡更強大的性能支持一些特性，具有比TCP更優的傳輸性能。SCTP支持多宿主(Multihoming)特性，可以利用終端設備的多接口實現多路徑數據傳輸。在最初形成的標準中，SCTP僅僅利用初始路徑進行數據傳送，其余路徑都作為冗余路徑，用于處理重傳或者在初始路徑連接失敗時備用。然而，多接口終端設備的迅速發展，促進了對多路徑并行數據傳輸的需求。CMT-SCTP在SCTP上擴展了CMT功能，能夠同時使用多條路徑進行數據傳輸，充分利用網絡資源，獲得更大的帶寬。

由于80％甚至更多的傳輸層協議都是使用TCP的，為了在互聯網上獲得更好的兼容性，新的傳輸層協議的設計需要保證其TCP友好性。當在擁塞環境下，數據流的行為與TCP流類似，且能與其他數據流合理共享帶寬時，該數據流可認為具有TCP友好性。由于CMT-SCTP分別在每條路徑上獨立執行類似于TCP的擁塞控制，多路并行數據傳輸總的發送速率將會是同等條件下TCP的幾倍。在各路徑不相交的情況下，該擁塞控制是非常有效的。但是在CMT與單路徑傳輸協議(如TCP)的多條路徑共享網絡瓶頸時，CMT將會侵略性地占用過多帶寬資源，不具有TCP友好的公平性。同時，由于IP網絡的的路由是無連接的，該網絡瓶頸在無固定拓撲的網絡(如Internet)中并無法檢測。如果該不公平性非常突出且不受控制，CMT將會霸占網絡，擠壓在網絡中普及的TCP流，導致網絡癱瘓。當網絡資源嚴重不足時，控制CMT的流量，防止其侵略性，保證其對共存的單路徑流的友好性是十分必要的。

TCP友好的公平性被廣泛認可為傳輸層協議的性能指標。IETF提出的TFRC(TCP-Friendly Rate Control)宣稱具有合理的公平性，但其僅僅是將擁塞窗口設為固定值，適合電話應用和流媒體傳輸，對CMT并不適用。Wischik提出資源池RP(Resource Pooling)理論，將其應用到MPTCP中并證實RP可以在增加吞吐量的同時具有公平性。Dreibholz等人成功地將RP應用到CMT-SCTP中。但是，這種基于RP的公平性可能會帶來過量的約束并阻止了發送速率的有效增長，使帶寬并沒有得到合理的利用。

發明內容——權利要求書部分

有鑒于此，本發明提出了一種基于友好性的平行數據傳輸窗口機制，模擬TCP(Reno)的擁塞控制，設計了一個友好窗口，將其與會話的實際發送速率做對比，進行友好公平性的維護。本發明設計了一個多路徑友好窗口維護算法，為整個SCTP會話定義了友好窗口fwnd和門限值fthresh，模擬TCP的擁塞控制，維護fwnd和fthresh的值。同時設計了一個多路徑友好窗口調整算法，將fwnd與路徑總擁塞窗口值做對比，根據理論的友好窗口值與實際的擁塞窗口值之間的差異，進行擁塞窗口獎勵/懲罰決策，保證數據傳輸的效率和友好性。本發明能夠有效地判斷多路并行傳輸的整體資源占用情況是否具有侵略性，智能地調整窗口，將多路徑傳輸的擁塞窗口總和限制在一個合理的范圍內，消除多路并行傳輸對傳統單路徑傳輸的侵略性，同時保證多路徑并行傳輸的效率，維護網絡的整體性能。

1、一種基于友好性的平行數據傳輸窗口機制，其步驟包括：

a)基于模擬TCP擁塞控制的多路徑友好窗口維護算法，為整個SCTP會話定義一個友好窗口fwnd和門限值fthresh，模擬TCP的cwnd和ssthresh執行擁塞控制算法；