[發(fā)明專利]一種最小資費(fèi)MPQUIC數(shù)據(jù)包調(diào)度方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011523177.1
• 申請(qǐng)日: 2020-12-22
• 公開（公告）號(hào): CN112672190B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王德志;廖彬彬;張廣興;刁祖龍;李振宇;謝高崗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): H04W28/02
• 分類號(hào): H04W28/02;H04W4/24
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇

本發(fā)明提供一種MPQUIC系統(tǒng)調(diào)度器調(diào)度發(fā)送量的方法的方法，所述MPQUIC系統(tǒng)通過Path?A和Path?B兩條路徑發(fā)送數(shù)據(jù)，Path?A的資費(fèi)低于Path?B，所述方法包括：從應(yīng)用層接收本輪要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊和傳輸時(shí)長tc，將數(shù)據(jù)塊分為SEQsubgt;sum/subgt;個(gè)數(shù)據(jù)包；預(yù)測Path?A路徑的傳輸能力，基于該傳輸能力的發(fā)送量和根據(jù)上一輪Path?A路徑傳輸時(shí)間，對(duì)本輪傳輸分配的發(fā)送量進(jìn)行調(diào)整，將調(diào)整后的發(fā)送量分配給Path?A；向Path?B路徑分配的發(fā)送量為剩余的發(fā)送量；在完成本輪傳輸后，記錄下WIFI路徑完成傳輸?shù)臅r(shí)間與tc的差D。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于基于雙子流對(duì)傳的思想能夠充分利用多物理接口的性能，考慮實(shí)際異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)變化，最終實(shí)現(xiàn)傳輸性能和流量資費(fèi)的平衡。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸控制領(lǐng)域，進(jìn)一步地，本發(fā)明涉及一種針對(duì)在異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中視頻流點(diǎn)播的多路徑QUIC數(shù)據(jù)傳輸(Multipath?QUIC,MPQUIC)調(diào)度器在智能終端設(shè)備上的資費(fèi)優(yōu)化方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的智能設(shè)備通常具備多個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)接口，例如智能手機(jī)上的蜂窩無線網(wǎng)絡(luò)接口和802.11WiFi接口。可以同時(shí)利用這些接口來加速網(wǎng)絡(luò)傳輸，來保障網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，提高網(wǎng)絡(luò)連接的魯棒性是一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。

QUIC(Quick?UDP?Internet?Connection?Protocol)是計(jì)劃替代傳統(tǒng)TCP(Transmission?Control?Protocol)傳輸協(xié)議的用戶層協(xié)議具體實(shí)現(xiàn)，而MPQUIC是QUIC協(xié)議的拓展，主要目的是實(shí)現(xiàn)QUIC傳輸協(xié)議并行利用多種網(wǎng)絡(luò)接口的能力。互聯(lián)網(wǎng)工作任務(wù)組(Internet?Engineering?Task?Force,IETF)已經(jīng)發(fā)布了MPQUIC協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)。具體的，在MPQUIC的發(fā)送方，將從應(yīng)用進(jìn)程接收到的數(shù)據(jù)分發(fā)到不同的子路徑的STREAM上以推向網(wǎng)絡(luò)。而在接收方，MPQUIC將從不同子路徑接收到的數(shù)據(jù)重組后交付給應(yīng)用進(jìn)程。

如圖1，MPQUIC在QUIC協(xié)議之上加上管理層，以實(shí)現(xiàn)路徑管理、可靠數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)包調(diào)度和擁塞控制。MPQUIC使用路徑標(biāo)示(Path?ID)顯式地指定一條連接，并在每個(gè)數(shù)據(jù)包的公共標(biāo)頭中包含發(fā)送數(shù)據(jù)包的Path?ID。這一點(diǎn)繼承自QUIC的連接遷移特性。即，不使用源/目的網(wǎng)絡(luò)地址和端口四元組指定路徑，而是使用連接標(biāo)示(Connection?ID)。這樣做的好處是當(dāng)源/目的網(wǎng)絡(luò)地址和端口發(fā)生變化時(shí)，連接不會(huì)中斷。例如當(dāng)網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換協(xié)議(Network?Address?Translation,NAT)重新綁定時(shí)，路徑連接不必中斷。協(xié)議可以通過路徑ID記錄當(dāng)前該鏈路的狀態(tài)，如：往返時(shí)間(Round-Trip?Time,RTT)、丟包率、擁塞情況等等。MPQUIC具有可靠的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制。其底層依賴于QUIC的可靠數(shù)據(jù)傳輸，使用加密數(shù)據(jù)幀(Encrypted?Frame)來傳輸數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)幀由不同的流(Stream)進(jìn)行管理，包括擁塞控制，流量控制等。每個(gè)數(shù)據(jù)幀由流編號(hào)(Stream?ID)和數(shù)據(jù)包偏移信息(Offset)組成，這些信息被接收端用來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重組。而在MPQUIC中，每條路徑都維護(hù)自己的數(shù)據(jù)包號(hào)空間。MPQUIC還在確認(rèn)字符(Acknowledge?Character,ACK)的數(shù)據(jù)幀中加入Path?ID字段，目的是讓接收端能夠識(shí)別不同路徑上的數(shù)據(jù)包。MPQUIC具有路徑管理功能。MPQUIC使用一個(gè)路徑管理器來控制路徑的創(chuàng)建和刪除。MPQUIC在一條路徑上執(zhí)行加密握手，完成后，MPQUIC將在其他網(wǎng)絡(luò)接口打開新的路徑。MPQUIC借助QUIC的特性，在完成第一條路徑建立后，可在后續(xù)路徑建立握手的時(shí)候，直接將數(shù)據(jù)包放入握手所用的數(shù)據(jù)包載荷內(nèi)進(jìn)行傳輸。MPQUIC具有數(shù)據(jù)包調(diào)度功能。當(dāng)應(yīng)用進(jìn)程的數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)，調(diào)度器(Scheduler)需要決定如何將數(shù)據(jù)包分發(fā)到各個(gè)子路徑上進(jìn)行傳輸。具體來說，調(diào)度器具有兩個(gè)功能：(a)在一組QUIC子路徑中選擇一個(gè)可用的子路徑；(b)考慮網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，決定數(shù)據(jù)包的發(fā)送方式。數(shù)據(jù)包調(diào)度器是多路徑協(xié)議核心功能，將直接影響協(xié)議的性能表現(xiàn)。