[發明專利]一種跨協議融合傳輸的自適應調度系統和方法

有效

• 申請號: 202010106305.6
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111416770B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 權偉;張宏科;高德云;周春良;徐子恒;覃帥;楊馥聰;肖逸然
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H04L12/709
• 分類號: H04L12/709;H04L12/721;H04L29/06
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 劉源

本發明提供了一種跨協議融合傳輸的自適應調度系統和方法，將第一可編程交換機、入網決策模塊、選路模塊、感知單元放在一個集成裝置作為自適應調度裝置，并且建立N條路徑，構成多路徑跨協議傳輸系統，用戶使用跨協議自適應調度方法通過自選協議，自選無線接入方式，自選接口，并根據所述感知單元實時感知的時延、丟包率、吞吐量信息在所述選路單元依據權重，自適應的從N條路徑中選擇滿足自身需求的M條路徑；本發明提供的系統和方法，既能夠分別滿足對系統鏈路質量，安全性的要求，也能兼顧上述要求，有效的提升了鏈路有效吞吐量，優化系統鏈路服務性能，同時通過選擇多協議使安全性得到更高的保證，最終達到用戶自適應選路的目的。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，尤其涉及一種跨協議融合傳輸的自適應調度系統和方法。

背景技術

隨著互聯網技術的迅速發展，擁有多種接入方式的終端設備的應用越來越廣泛，用戶需求也變得多樣化。不同的用戶對于服務質量，網絡鏈路狀況，安全性等需求有著不同的優先級。

簡單、單一的網絡接入機制顯然已經無法滿足用戶對業務多樣性以及業務QoS的需求，為了解決這一問題，研究者們開始對異構無線網絡中的并行傳輸技術進行研究。異構無線網絡是指可以支持多種寬帶無線接入技術，并可以在不同的接入技術之間相互切換接入的系統，其優點就是可以根據用戶、業務等特點選擇合適的網絡。其中網絡切換，并行傳輸是異構無線網絡中研究的熱門問題。多路徑并行傳輸技術(Concurrent multipathtransfer,CMT)是一種能夠提高鏈路吞吐量，系統魯棒性以及資源利用率的重要網絡技術。然而由于每條路徑的時延，抖動，吞吐量等鏈路狀況的不同，異構網絡中的并行傳輸會帶來許多問題，比如數據包的重傳和亂序，接收端緩存擁塞等。現有的熱門多路徑并行傳輸技術MPTCP協議(Multipath Transmission Control Protocol，多路徑傳輸控制協議)基于TCP協議，對路徑的建立，維護等進行改進，使其充分利用終端之間的多條路徑進行并行傳輸，實現網絡吞吐量的最大化。盡管現有的MPTCP能實現并行傳輸且理論上提升吞吐量，但是如果不對默認使用路徑進行合理的選擇，可能無法達到吞吐量的提升效果，甚至導致鏈路傳輸性能的下降。因此為了更好的利用網絡資源以及提升帶寬，需要根據每條鏈路的實際質量給其分配相應的負載，對于選路的方式依據流量分割的粒度不同分為基于數據流的選路調度和基于數據包的選路調度。基于數據包的選路調度將每一個數據包調度到所選路徑上，但是由于每條鏈路的時延不同可能出現嚴重的包亂序，為了緩解該問題接收端必須對數據包進行重排序。而基于數據流的選路調度相對于數據包重排序較少，但是相應可能出現負載不均的問題，造成鏈路擁塞。

無論是針對數據流的選路調度還是數據包的選路調度，在多路徑并行傳輸技術中，對于解決重傳或是擁塞的算法策略層出不窮，也在一定程度上緩解了多路并行傳輸的選路問題，目前針對于跨協議的選路調度策略沒有一個成熟的方案。

在現有技術中，有一種基于多路徑傳輸協議MPTCP的路徑管理方法及裝置。其中的方法包括：獲取MPTCP連接中的每條TCP子路徑的傳輸狀態信息；基于傳輸狀態信息計算出MPTCP連接中各條TCP子路徑的QoS值；傳輸狀態信息包括：帶寬、丟包率和傳輸時延；其中，QoSscore＝Q1*Throughputscore+Q2*LossRatescore+Q3*RTTscore；QoSscore為TCP子路徑的QoS值，Q1，Q2，Q3為系統參數，Throughputscore是TCP子路徑的帶寬，LossRatescore是TCP子路徑的丟包率，RTTscore是TCP子路徑的傳輸時延。根據QoS值確定出傳輸質量發生惡化的TCP子路徑，并則將此TCP子路徑設置為備用狀態。該發明的方法及裝置,能夠根據每條路徑的性能比較,將每條路徑的通信質量量化為QoS，通過QoS的值,檢測出在通信過程中通信質量出現變化的路徑，可以實時分析每條MPTCP的路徑參數，確保網絡中使用的傳輸路徑能實現最大的吞吐量和帶寬利用率，使網絡吞吐量變化更平滑，提高了MPTCP的鏈路利用率、吞吐量和健壯性；該技術雖然一定程度提升了鏈路吞吐量，僅僅在服務質量方面提升，無法針對用戶對于高可靠性，低時延性，高吞吐量等多需求進行路徑調度。