專利名稱：基于路徑關(guān)聯(lián)化的多路徑并行傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于路徑關(guān)聯(lián)化的多路徑并行傳輸方法，屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于傳輸序列號(hào)TSN的全局性，導(dǎo)致利用多條路徑同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，各路 徑的傳輸延時(shí)差異使得在接收端會(huì)產(chǎn)生TSN號(hào)接收亂序問題，導(dǎo)致接收端遞交 數(shù)據(jù)時(shí)多條路徑相互制約。
現(xiàn)有的CMT實(shí)現(xiàn)方案針對(duì)路徑間數(shù)據(jù)亂序問題多采用分裂快速重傳 SFR(Split Fast Retransmit)來解決。SFR算法的核心思路是只有在相同路徑發(fā)送的數(shù)據(jù)才可以相互指出丟包， 并增長(zhǎng)丟失gap計(jì)數(shù)器。
SFR算法的問題在于，雖然算法使路徑間的傳輸獨(dú)立了，但是接收端的緩 存仍然是唯一的。在通常情況下，接收端接收的數(shù)據(jù)需要按順序遞交，即有序 遞交。任何數(shù)據(jù)的丟失都將導(dǎo)致后續(xù)所有數(shù)據(jù)無法遞交上層，無論數(shù)據(jù)是否屬 于同路徑傳輸，都必須等待先前數(shù)據(jù)完整后才能遞交。
造成這一問題的原因是采用多路徑傳輸后，雖然各路徑的傳輸是相對(duì)獨(dú)立 的，但由于所傳輸?shù)膶儆谕粋€(gè)信息，在原本獨(dú)立的路徑之間產(chǎn)生了相互制約 的遞交關(guān)系。因此，在傳輸過程中僅將路徑的傳輸相互獨(dú)立，并無法使各個(gè)路 徑都等同于單路徑傳輸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于路徑關(guān)聯(lián)化的多路徑并行傳輸方法，其可以 盡快發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失和路徑異常，快速重傳丟失數(shù)據(jù)，避免因?yàn)橐宦窂降漠惓６?引起在其它路徑傳輸?shù)男畔⒁矡o法正常遞交，從而限制了其它路徑的正常傳輸。
為此，本發(fā)明提供了一種基于路徑關(guān)聯(lián)化的多路徑并行傳輸方法，其特征在于，對(duì)于在一條路徑中丟失的一個(gè)數(shù)據(jù)，也允許由另外一條路徑發(fā)送的其它 數(shù)據(jù)通過gap報(bào)告指出該數(shù)據(jù)的丟失。
在使用CMT時(shí)，由于接收端緩存是唯一的，必須盡快發(fā)現(xiàn)丟失數(shù)據(jù)并進(jìn) 行重傳，避免一條路徑的異常引起其它路徑傳輸?shù)男畔⒁矡o法正常遞交，造成 接收端頭端阻塞，從而限制了其它路徑的正常傳輸。
允許路徑間相互指出丟包可以在最短時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)缺失信息，改進(jìn)的快速重 傳機(jī)制減少了允許路徑相互指出丟包后帶來的不必要的快速重傳，快速重傳與 發(fā)送超時(shí)的等效機(jī)制解決了改進(jìn)快速重傳機(jī)制引起的快速重傳覆蓋發(fā)送超時(shí)的 問題。


圖l為根據(jù)本發(fā)明的路徑之間相互指出丟包的原理示意圖； 圖2為不必要的快速重傳情況的示意圖； 圖3為根據(jù)本發(fā)明改進(jìn)的快速重傳流程圖； 圖4為本發(fā)明的應(yīng)用實(shí)例示意圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明，針對(duì)路徑間數(shù)據(jù)亂序問題，在傳輸中允許路徑間相互指出丟 包并產(chǎn)生gap報(bào)告。
例如，在圖1中，TSN1在路徑1中丟失后，在路徑2發(fā)送的TSN2、 3也 能夠通過gap報(bào)告指出TSN1的丟失。
實(shí)現(xiàn)方法是接收到包含gap報(bào)告的SACK后
(1) 找出gap報(bào)告指出的缺失TSN數(shù)7;;
(2) 直接增長(zhǎng)7;的丟失4艮告計(jì)數(shù)器。
在允許路徑相互指出丟包后，會(huì)由于路徑間的傳輸性能差異產(chǎn)生大量的gap 報(bào)告。但是，其中的很多的gap報(bào)告并不是由于丟包引起的，而是由路徑的傳 輸時(shí)延差引起的臨時(shí)數(shù)據(jù)缺失。
當(dāng)路徑間的傳輸時(shí)延差較大時(shí)，就可能造成不必要的快速重傳，如圖2所 示。路徑l、 2的傳輸延時(shí)差很大，路徑1發(fā)送的TSN1還沒有到達(dá)接收端前， 路徑2發(fā)送的TSN2、 3、 4、 5分別到達(dá)了接收端，并都產(chǎn)生了針對(duì)TSN1的gap
4報(bào)告。發(fā)送端在接收到這4次連續(xù)的帶有g(shù)ap報(bào)告的SACK后，將判定TSN1 為丟失數(shù)據(jù)，觸發(fā)快速重傳。但是，其實(shí)TSN1并沒有在路徑1中丟失，只是 傳輸時(shí)延太大了。此時(shí)出現(xiàn)了不必要的快速重傳。
針對(duì)不必要的快速重傳，解決方案是加入一個(gè)快速重傳開啟條件。只有當(dāng) 數(shù)據(jù)的已發(fā)送時(shí)間大于某一閾值，才認(rèn)為該數(shù)據(jù)有可能已經(jīng)發(fā)生丟失，才允許 觸發(fā)快速重傳。
認(rèn)為當(dāng)發(fā)送時(shí)間大于該傳輸路徑平均往返時(shí)間的若干倍之后，可以觸發(fā)快 速重傳。
在一個(gè)實(shí)施例中，若在快速重傳功能開啟前接收到連續(xù)的例如3次以上gap 報(bào)告，并不立刻觸發(fā)快速重傳，而是推遲到快速重傳功能開啟時(shí)刻再觸發(fā)快速 重傳，此時(shí)無需再等更多的gap才艮告。
當(dāng)路徑長(zhǎng)時(shí)間未收到任何SACK時(shí)，路徑很可能已經(jīng)發(fā)生斷裂.在發(fā)送時(shí) 間計(jì)時(shí)器期滿時(shí)間內(nèi)，若曾接收到與丟包同路徑的gap報(bào)告，則說明該路徑并 沒有發(fā)生斷路，重傳仍選擇原路徑進(jìn)行發(fā)送；若未曾接收到與丟包同路徑的gap 報(bào)告，則說明該丟包很可能是由路徑斷路引起的，為了更快的成功重傳信息以 避免接收端緩存阻塞，可選擇切換路徑重傳。切換路徑重傳僅對(duì)該丟失數(shù)據(jù)包 有效，并不影響后續(xù)數(shù)據(jù)的發(fā)送選路。
如圖3所示，發(fā)送數(shù)據(jù)塊，在未收到該數(shù)據(jù)塊確認(rèn)前的算法流程是
(1) 準(zhǔn)備發(fā)送(發(fā)送或重發(fā))。添加數(shù)據(jù)到發(fā)送隊(duì)列，初始化信息，初始化數(shù) 據(jù)塊的發(fā)送時(shí)間計(jì)時(shí)器，清零快速重傳功能開啟標(biāo)志位，清零同路徑gap報(bào)告 標(biāo)志位；
(2) 發(fā)送數(shù)據(jù)，開啟發(fā)送時(shí)間計(jì)時(shí)器。設(shè)定發(fā)送時(shí)間計(jì)時(shí)器的期滿時(shí)間；
(3) 若等待時(shí)接收到針對(duì)該數(shù)據(jù)塊的gap報(bào)告，增長(zhǎng)丟失報(bào)告計(jì)數(shù)器；
(4) 判斷gap報(bào)告是否屬于同路徑，若屬于同路徑則設(shè)置同路徑gap報(bào)告標(biāo) 志位；
(5) 發(fā)送時(shí)間計(jì)時(shí)器期滿，開啟快速重傳功能，^沒置快速重傳功能開啟標(biāo)志
位；
(6) 判斷此時(shí)丟失報(bào)告計(jì)數(shù)器是否超過3。若超過3，立刻進(jìn)行快速重傳，返 回步驟(l);否則，繼續(xù)等待直到發(fā)送超時(shí)；
(7) 快速重傳時(shí)，若同路徑gap報(bào)告標(biāo)志位為1,則使用原路徑重傳數(shù)據(jù)，
5若同路徑gap報(bào)告標(biāo)志位為0，則切換路徑重傳數(shù)據(jù)；
(8)數(shù)據(jù)塊發(fā)送后，任何時(shí)刻接收到該數(shù)據(jù)塊的確認(rèn)信息，都將使該數(shù)據(jù)塊 關(guān)閉發(fā)送時(shí)間計(jì)時(shí)器，清0快速重傳功能開啟標(biāo)志位，清0丟失才艮告計(jì)數(shù)器， 清0同路徑gap報(bào)告標(biāo)志位。
根據(jù)本發(fā)明的快速重傳機(jī)制，可避免不必要的快速重傳情況。例如，TSN2~5 連續(xù)4次指出了 TSN1的缺失，但是TSN1的發(fā)送時(shí)間計(jì)時(shí)器并未超時(shí)，快速 重傳功能就不開啟。TSN1在該數(shù)據(jù)塊發(fā)送時(shí)間計(jì)時(shí)器超時(shí)前收到了確認(rèn)信息， 先前的4次gap報(bào)告被舍棄，避免了不必要的快速重傳。
另外一方面，如果TSN5連續(xù)第4次指出了 TSN1的缺失，但是由于TSN1 的發(fā)送時(shí)間計(jì)時(shí)器并未超時(shí)，快速重傳并不被立刻觸發(fā)。當(dāng)發(fā)送時(shí)間計(jì)時(shí)器超 時(shí)后，快速重傳功能開啟，并由于已有多于3次的連續(xù)gap報(bào)告，因此立刻觸 發(fā)快速重傳。
根據(jù)本發(fā)明，快速重傳機(jī)制允許路徑間相互指出丟包，并允許根據(jù)其它路 徑指出的gap報(bào)告進(jìn)行快速重傳，這使得某條路徑斷開后，等待發(fā)送超時(shí)不再 是發(fā)送端唯一能做的工作。只要在發(fā)生發(fā)送超時(shí)前滿足快速重傳的觸發(fā)條件， 快速重傳就存在覆蓋發(fā)送超時(shí)的可能性，但由于路徑的關(guān)閉機(jī)制都是基于發(fā)送 超時(shí)的，這會(huì)導(dǎo)致發(fā)送超時(shí)被覆蓋后路徑不能正常關(guān)閉。
針對(duì)快速重傳覆蓋發(fā)送超時(shí)的問題，加入快速重傳與發(fā)送超時(shí)的等效機(jī)制。 在路徑?jīng)]有收到任何確認(rèn)的情況下，將連續(xù)的例如3次快速重傳等效為一次發(fā) 送超時(shí)處理。
如圖4所示，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)終端A，B都分別具有2塊網(wǎng)卡有線網(wǎng)卡、無線網(wǎng) 卡，并且兩個(gè)終端都使用SCTP以支持多家鄉(xiāng)特性。用戶A擁有無線網(wǎng)卡對(duì)應(yīng) 地址IP1和有線網(wǎng)卡對(duì)應(yīng)地址IP2;同樣，用戶B擁有無線網(wǎng)卡對(duì)應(yīng)地址IP3 和有線網(wǎng)卡對(duì)應(yīng)地址IP4。
步驟l:用戶A，B通過4次握手建立一個(gè)SCTP關(guān)聯(lián)；
步驟2:選擇使用無線地址組IP1，IP3，建立無線路徑l;
步驟3:選擇使用有線地址組IP2，IP4，建立有線路徑2;
步驟4:根據(jù)接收窗口 rwnd和擁塞窗口 cwnd確定可發(fā)送數(shù)據(jù)量，并根據(jù) Fastest-Path-First(FPF)原則為每個(gè)傳輸數(shù)據(jù)塊選擇傳輸路徑；
步驟5:發(fā)送數(shù)據(jù)，啟動(dòng)發(fā)送時(shí)間計(jì)時(shí)器；步驟6:若返回信息SACK中無gap報(bào)告，則根據(jù)SACK更新rwnd和路 徑cwnd，返回步驟4;
步驟7:若返回SACK中帶有g(shù)ap報(bào)告，則根據(jù)SCTP規(guī)則判斷是否增長(zhǎng) 丟失報(bào)告計(jì)數(shù)，并根據(jù)SACK更新rwnd和路徑cwnd，返回步驟4;
步驟8:若某數(shù)據(jù)塊的發(fā)送時(shí)間計(jì)時(shí)器期滿，判斷是否滿足丟包計(jì)數(shù)大于3 的重傳條件，若滿足，則觸發(fā)快速重傳，根據(jù)重傳選路機(jī)制為數(shù)據(jù)選擇路徑并 發(fā)送；
步驟9:快速重傳后，重啟發(fā)送時(shí)間計(jì)時(shí)器，增長(zhǎng)連續(xù)快速重傳計(jì)數(shù)器； 步驟10:若某數(shù)據(jù)塊發(fā)送超時(shí)，則切換路徑重傳數(shù)據(jù)，并重啟發(fā)送時(shí)間計(jì) 時(shí)器；
步驟11:若連續(xù)快速重傳計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值大于0且為3的倍數(shù)時(shí)，執(zhí)行一 次等效發(fā)送超時(shí)處理；
步驟12:每次收到SACK，該路徑的連續(xù)快速重傳計(jì)數(shù)器清0。
應(yīng)用分析在使用路徑l、路徑2并行傳輸時(shí)，有線路徑2的性能明顯優(yōu)于 無線路徑l。由于允許路徑相互指出丟包，而有線路徑2的往返時(shí)間又有明顯優(yōu) 勢(shì)，將頻繁出現(xiàn)針對(duì)路徑1的gap報(bào)告，此時(shí)，改進(jìn)的快速重傳機(jī)制能夠避免 不必要快速重傳的發(fā)生，又能使系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的丟失。如果不允 許路徑相互指出丟包(例如分裂快速重傳SFR),路徑1的丟失數(shù)據(jù)只能由同路 數(shù)據(jù)指出，即需要等待該無線路徑后續(xù)數(shù)據(jù)的返回信息。而允許路徑相互指出 丟包后，路徑1的丟失數(shù)據(jù)可以被有線路徑2的返回信息快速指出，只需再等 待發(fā)送計(jì)時(shí)器期滿就能夠觸發(fā)快速重傳，更早地重傳信息，從而避免接收緩存 阻塞。尤其在無線路徑突然發(fā)生故障時(shí)，改進(jìn)的快速重傳機(jī)制使接收端無需再 等待漫長(zhǎng)的發(fā)送超時(shí)，而是盡早地觸發(fā)了快速重傳，并通過快速重傳與發(fā)送超 時(shí)等效機(jī)制，在連續(xù)多次快速重傳后正常關(guān)閉異常路徑。
本發(fā)明主要適用于路徑間性能差異較大的CMT場(chǎng)合，如應(yīng)用舉例的有線 加無線情況。單路徑的性能越差，越需要允許路徑間相互指出丟包，這有助于 快速發(fā)現(xiàn)丟失數(shù)據(jù)并進(jìn)行重傳；路徑間的性能差異越大，越需要避免不必要的 快速重傳，改進(jìn)快速重傳機(jī)制的效果越明顯。本發(fā)明主要是針對(duì)不穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)環(huán) 境和大性能差異路徑組提出的多路徑并行傳輸CMT實(shí)現(xiàn)方案。
權(quán)利要求
1、一種基于路徑關(guān)聯(lián)化的多路徑并行傳輸方法，其特征在于，對(duì)于在一條路徑中丟失的一個(gè)數(shù)據(jù)，允許由該路徑和/或另外一條路徑發(fā)送的其它數(shù)據(jù)通過gap報(bào)告指出該數(shù)據(jù)的丟失。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，接收到包含gap報(bào)告的SACK后，找出gap報(bào)告指出的缺失數(shù)據(jù)的序號(hào)；然后，直接增長(zhǎng)該序號(hào)數(shù)據(jù)的丟失報(bào)告計(jì)數(shù)器。
3、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，基于SCTP協(xié)議的支持多家鄉(xiāng)特性，在多家鄉(xiāng)終端間建立多條路徑，實(shí)現(xiàn)多路徑并行傳輸CMT。
4、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，僅當(dāng)數(shù)據(jù)被數(shù)次以上被指出為gap,并發(fā)送時(shí)間計(jì)時(shí)器期滿，快速重傳功能開啟之后，才觸發(fā)快速重傳。
5、 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述的數(shù)次為3次。
6、 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，為每個(gè)數(shù)據(jù)塊添加發(fā)送時(shí)間計(jì)時(shí)器，記錄數(shù)據(jù)未確認(rèn)前的已發(fā)送時(shí)間；只有當(dāng)發(fā)送時(shí)間計(jì)時(shí)器期滿后，才認(rèn)為數(shù)據(jù)塊可能已發(fā)生丟失；發(fā)送時(shí)間計(jì)時(shí)器的期滿值設(shè)定正比于該發(fā)送路徑的平均往返時(shí)間。
7、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，將路徑中連續(xù)的數(shù)次快速重傳等效于一次發(fā)送超時(shí)進(jìn)行處理，避免快速重傳覆蓋發(fā)送超時(shí)導(dǎo)致的路徑無法關(guān)閉問題。
8、 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述的數(shù)次為3次。
全文摘要
一種基于路徑關(guān)聯(lián)化的多路徑并行傳輸方法，其特征在于，對(duì)于在一條路徑中丟失的一個(gè)數(shù)據(jù)，也允許由另外一條路徑發(fā)送的其它數(shù)據(jù)通過gap報(bào)告指出該數(shù)據(jù)的丟失。本發(fā)明可盡快地發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失和路徑異常，快速地重傳丟失數(shù)據(jù)，避免一條路徑的異常引起其它路徑傳輸?shù)男畔⒁矡o法正常遞交，從而限制了其它路徑的正常傳輸。
文檔編號(hào)H04L1/18GK101510816SQ200910078888
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2009年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月5日
發(fā)明者暢 劉, 亮 孫, 張宏科, 冬 楊, 秦雅娟, 平 董, 歡 鄢 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)