[發明專利]一種基于應用層中繼的多徑傳輸系統及方法

有效

• 申請號: 201410196986.4
• 申請日: 2014-05-09
• 公開（公告）號: CN104023006B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 雷為民;張偉;劉少偉;關云沖;李廣野
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L29/08;H04L12/721
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明屬于網絡通信技術領域，具體涉及一種基于應用層中繼的多徑傳輸系統及方法。?

背景技術

傳統IP網絡中數據傳輸主要依賴基于網絡層缺省路由的單一路徑，上層網絡協議沒有選擇傳輸路徑的能力。然而，缺省路由路徑在很多情況下并不是最優的，特別是當經過由不同ISP(Internet?Service?Provider，網絡服務提供商)提供的網絡時，ISP通常選擇適合于本地策略需求的域間路由，而不是選擇具有最好性能的路徑，這將導致缺省路由通常具有較低的可靠性和可用性。另外，基于傳統路由技術構建的單徑傳輸模式，難以滿足高帶寬、高速率媒體傳輸應用的需求，已成為制約高清視頻等高帶寬業務需求應用的發展瓶頸。因此，終端用戶通常在端到端延時、丟包率和吞吐量等方面獲得不了最優性能。?

隨著4G、光纖到戶等接入網絡技術的發展，具有高接入帶寬的用戶終端日益普遍，網絡帶寬瓶頸正逐漸由用戶接入網絡轉移到骨干網絡。因此，在通信端點之間并發使用多條路徑即多徑傳輸，將有助于突破單經傳輸的帶寬約束，在一定程度上提升網絡資源利用率，提高網絡可靠性和吞吐量，同時增強用戶的業務體驗。多路徑傳輸已被證明是一種可用于提高數據傳送效率的有效方式。?

為了實現多徑傳輸，關鍵問題之一是如何構建源端和目的端之間的多條路徑。在網絡層，目前傳統的IP基礎設施只能提供單一的默認路徑；如果底層網絡支持源路由(source?routing)，源端可以發現到達目的端的所有可能的路由，然而每個數據包需要攜帶所有經由設備的地址信息，對于長路徑來說這將導致較高的開銷，而且需要對現有的網絡架構進行重大變更，網絡設備比如路由器需要執行特定的處理行為。在傳輸層，相關研究利用具有多個網絡接口的終端設備(即多宿主機，multi-homed?hosts)建立端到端的多條路徑，具有多種無線網絡和有線網絡接口的終端設備逐步增多為此方面研究奠定了基礎，然而這種傳輸層多徑傳輸方法需要特定的終端設備網絡環境，而且需要更新終端設備現有的網絡協議棧，因此與網絡層多徑傳輸技術一樣面臨著大規模部署的問題。MPRTP(Multipath?Realtime?Transport?Protocol，多徑實時傳輸協議)草案定義了一種多徑實時傳輸協議，雖然是應用層協議，但是僅限于實時媒體的多徑傳輸應用，而且也限制于多宿主主機的網絡條件。?

總的來說，雖然多徑傳輸近年來受到越來越多的關注，但是目前所有的多徑傳輸方法存在以下的一種或多種缺點：1)只適用于一種特定類型的應用程序，比如多媒體數據的實時傳輸或者數據流的可靠傳輸；2)對終端設備的網絡設置有一定要求，比如多宿主設備；3)對網絡設備比如路由器的處理行為有一定要求。?

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提供一種基于應用層中繼的多徑傳輸系統及方法。?

本發明的技術方案：?

一種基于應用層中繼的多徑傳輸系統，包括：用戶代理和中繼服務系統；?

所述用戶代理為位于終端設備的邏輯實體，處在網絡協議棧的應用層，用于基于傳輸層用戶數據報協議UDP，為上層應用提供多徑數據傳輸；所述用戶代理劃分為作為發送端的用戶代理和作為接收端的用戶代理；?

所述中繼服務系統置于作為發送端的用戶代理和作為接收端的用戶代理之間，包括一個或多個中繼服務控制器，以及一個或多個中繼服務轉發器；所述中繼服務系統用于為用戶代理之間的數據傳輸提供中繼路徑；所述中繼路徑為用戶代理之間經由一個或多個中繼服務轉發器的路徑；?

所述作為發送端的用戶代理：用于根據從中繼服務控制器獲得的一條或多條中繼路徑的路徑信息，將從上層應用接收的原始數據流封裝為子流多徑傳輸數據包，并沿著一條或多條中繼路徑發送至作為接收端的用戶代理；?

所述作為接收端的用戶代理用于將接收到的子流多徑傳輸數據包重組為原始數據流，并傳遞至上層應用；?

所述中繼服務控制器用于管理所述中繼服務轉發器和所述中繼路徑；?

所述中繼服務轉發器用于基于傳輸層用戶數據報協議UDP轉發用戶代理之間所傳輸的數據。?

根據所述的基于應用層中繼的多徑傳輸系統，所述用戶代理：包括：路徑管理模塊、特定應用傳輸處理模塊、子流劃分模塊、子流封裝與解封裝模塊、子流重組模塊和子流傳輸質量報告模塊；?