CN101110818A - 一种面向非连接的用户数据协议的优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种面向非连接的用户数据协议的优化方法，该方法包括如下步骤：1)主机A向主机B发送测试包；2)主机B及时向主机A反馈测试包接收状况；3)根据主机B反馈数据，主机A分析网络可用带宽及畅通率，并计算出发包频率和网络包大小(MTU)；4)动态调整数据包大小，使发包流量最大化；5)动态持续持续提高发送速率，并将丢包率控制在一定范围内。通过本发明提供的技术方案，由发送数据的主机自动检测网络畅通状况，并动态调节所发送的数据包的大小及发送速率，以充分利用网络资源，提高数据发送效率，并将网络不稳定对数据发送造成的影响降到最低，以增加数据发送主机对网络环境变化的动态应变能力。

Description

一种面向非连接的用户数据协议的优化方法
技术领域
本发明涉及网络数据传输领域，尤其是涉及一种面向非连接的用户数据协议的优化方法。
背景技术
在网络数据传输中，经常要采用各类用户数据协议，TCP协议及UDP协议是目前常用的两类协议，前者TCP协议主要用于对数据传输可靠性要求较高的环境中，传输数据的双方主机必须建立起可靠的连接，在确保网络畅通的情况下传输数据，而且要保证被传输的数据包必须全部无丢失地被目标主机接收，这种数据传输协议可保证数据传输的可靠性，但占用网络资源过多，传输效率较低，因此这种用户数据协议也称为面向连接的用户数据协议。后者UDP协议在优缺点方面基本上与TCP协议互补，主要用于对数据传输可靠性要求不高但数据传输量大的环境中，传输数据的双方主机不必事先建立连接，发送数据的主机可以任何时刻将数据包发送给另一主机，接收数据包的主机在接收数据后提供接收反馈，UDP协议对网络的畅通性不做检测，对网络的畅通质量不做要求，也不要求被传输的数据包全部无丢失地被目标主机接收，这种数据传输协议可保证数据传输的效率，使主机能够并发处理大量数据的发送，对网络资源的利用较高，可满足大量主机同时并发大流量数据传输，也能操持较高的传输效率，因此这种用户数据协议不保证数据传输的可靠性，可能会存在丢包情况，也称为面向非连接的用户数据协议。在不同的数据传输环境，采用不同的用户数据协议，可达到最佳效果。对于视频通讯来讲，所传输的数据流量以视频数据比例最大，音频数据此之，在传输可靠性上来讲，对音频的可靠性要求高一些，对视频数据的传输可靠性要求相对低一些，在传输中也可以允许有一定的丢包率。因此在网络视频数据的传输中，UDP协议被广泛采用，但随着网络上的视频节目越来越多，网络资源日趋紧张，尤其无线网络，网络状况本来的稳定性差，如果有大量主机发生并分的大流量视频数据传输，在数据传输中丢包率就会非常严重，甚至会发生网络阻塞，在这种情况化，对UDP协议的优化势在必行。
发明内容
本发明的目的是解决本在面向非连接的用户数据协议下，在网络状况不稳定时主机发送数据包的效率不高的问题，提出一种面向非连接的用户数据协议的优化方法。该方法包括如下步骤：
1)开始传输数据时，主机A向网络中的另一主机B发送少量小体积数据包；
2)主机B及时向主机A反馈接收到数据包数量；
3)根据主机B反馈的数据及反馈时间长度，主机A分析网络可用带宽及畅通率，并计算出发包频率和网络包大小(MTU)；
4)在保持一定的数据包发送速率下，不断提高数据包的字节数，使发包流量达到网络可用带宽的最高限，以后及时动态检测当发包成功率，使发包成功率不低于允许的最低限，如果发包成功率低于最低限，则持续减少数据包的字节数，使发包成功率提升到最低限，以后在维持发包成功率稳定在最低限的基础上，动态调整数据包的字节数，使发包流量最大化；
5)以一定幅度提高数据包发送速率，并及时动态检测当发包成功率，如果发包成功率不下降，则持续持续提高发送速率，直到成功率开始降低时为止，并将数据包发送速率适当降低，使发包成功率保持在最低限；
对上述技术方案的进一步改进在于：对发送的数据包，进行优先等级划分，将待传输的原始数据分重要程度切分为不同等级的数据包，将等级高的数据包优先处理，并发送时间允许的范围内，安排在网络稳定的时段传输。
在上述的数据包发送过程中，对发送不成功的数据包，在允许的时间内，尝试重新发送，如果发送失败，继续尝试重新发送，直到超过发送期限或失败次数超限时为止，这里的发送期限及失败限止次数可由程序事先设定，也可以由应用程序的用户来设置。其中对发送失败的数据包，优先重新发送等级高的数据包。对重发不成功的数据包，拆分为更小字节数的数据包后发送。
对上述技术方案的进一步改进在于：主机A中有一个网络畅通状况检测模块，根据主机A发包的成功率定时检测网络畅通状况，主机A根据检测模块反馈的结果及时调节向主机B发送数据包的速率及数据包大小。
对上述技术方案的进一步改进在于：主机A可同时向主机B发送多种相互独立的数据类型数据包，主机A的数据包发送管理模块对要发送的数据包划分等级，并按等级优先处理。另外，主机A可同时向多个其他主机B发送相同的数据包，主机A的数据包发送管理模块对所有的目标接收主机划分等级，并按等级优先处理。
对上述技术方案的进一步改进在于：主机A可自动判断数据传输网络的类型，包括有线网络或无线网络，并针对不同类别的网络自动调节数据包的大小及发送速率，以达到发送流量及数据包发送成功率最大化。主机A与主机B之间的数据传输网络可以在有线及无线间切换，主机A可自动检测切换后的网络类型，并及时调节数据包的大小及发送速率，以达到发送流量及数据包发送成功率最大化。
本发明可带来如下有益效果：
通过本发明提供的技术方案，由发送数据的主机自动检测网络畅通状况，并动态调节所发送的数据包的大小及发送速率，以充分利用网络资源，提高数据发送效率，并将网络不稳定对数据发送造成的影响降到最低，以增加数据发送主机对网络环境变化的动态应变能力。
说明书附图
无附图。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
本发明主要是解决在网络环境不稳定的情况下，大批量发送数据包时带来的数据包发送效率及可靠性不高的问题。对现有的UDP协议进行优化，在充分利用UDP协议优点的基础上，对UDP协议存在的缺陷进行改进，具体通过下列方法来实现：
1)在开始传输数据时，发送数据的主机A先测试网络的畅通情况，向网络中的目标接收数据的主机B发送少量小体积数据包，如发送8个32K字节的数据包；
2)主机B及时向主机A反馈接收到数据包数量；
3)根据主机B反馈的数据及反馈时间长度，主机A分析网络可用带宽及畅通率，并计算出发包成功率，如发送的上述8个32K字节的数据包的平均反馈时间40ms以下，说明网络状况良好，比较畅通，如果平均反馈时间超过200ms，说明网络状况较差；如果主机B接收到的数据包不低于7个，说明发送成功率良好，如果主机B接收到的数据包不高于4个，说明发送成功率较差。
4)根据上述的反馈数据，主机A可对数据包的发送策略进行调整，如果发送成功率良好，而且网络比较畅通，就可以在保持一定的数据包发送速率下，不断提高数据包的字节数，使发包的反馈时间及丢包率开始明显上升时不再提高数据包字节数，使发包流量达到网络可用带宽的最高限，以后及时动态检测当发包成功率，使发包成功率不低于允许的最低限，如果发包成功率低于最低限，则持续减少数据包的字节数，使发包成功率提升到最低限，以后在维持发包成功率稳定在最低限的基础上，动态调整数据包的字节数，使发包流量最大化；这里的发包成功率的最低限可由系统设定，也可由应用软件的用户根据自己的需求来设定，如在无线网络环境收看视频节目，用户可以在节目画面清晰度及流畅性做出选择，进行合理的调节。
5)以一定幅度提高数据包发送速率，并及时动态检测当发包成功率，如果发包成功率不下降，则持续持续提高发送速率，直到成功率开始降低时为止，并将数据包发送速率适当降低，使发包成功率保持在最低限；
通过上述的方法，对UDP协议就进行了优化，在网络状况不稳定的情况下，可保持数据包发送的有一定的可靠性及成功率。
下面是对UDP协议进一步优化的措施：
◆主机A对发送的数据包，进行优先等级划分，将待传输的原始数据分重要程度切分为不同等级的数据包，将等级高的数据包优先处理，并发送时间允许的范围内，安排在网络稳定的时段传输。如主机A在向一客户端发送视频节目时，将音频数据等级设得比视频数据包高一些，这些可控制音频的丢包率低于视频，在网络不稳定时，通过牺牲部分视频效果来保证音频的播放有一定的质量。
◆主机A对发送不成功的数据包，在允许的时间内，尝试重新发送，如果发送失败，继续尝试重新发送，直到超过发送期限或失败次数超限时为止，这里的发送期限及失败限止次数可由程序事先设定，也可以由应用程序的用户来设置。其中对发送失败的数据包，优先重新发送等级高的数据包。对重发不成功的数据包，拆分为更小字节数的数据包后发送。通过这种方式，最大限度地提高数据传输的完整性。
◆主机A中有一个网络畅通状况检测模块，可定时向目录接收主机发送测试数据包，如每秒发送一组测试包，根据主机A发包的成功率定时检测网络畅通状况，主机A根据检测模块反馈的结果及时调节向主机B发送数据包的速率及数据包大小。
◆主机A可同时向主机B发送多种相互独立的数据类型数据包，主机A的数据包发送管理模块对要发送的数据包划分等级，并按等级优先处理。另外，主机A可同时向多个其他主机B发送相同的数据包，主机A的数据包发送管理模块对所有的目标接收主机划分等级，并按等级优先处理。
◆主机A可自动判断数据传输网络的类型，包括有线网络或无线网络，并针对不同类别的网络自动调节数据包的大小及发送速率，以达到发送流量及数据包发送成功率最大化。主机A与主机B之间的数据传输网络可以在有线及无线间切换，主机A可自动检测切换后的网络类型，并及时调节数据包的大小及发送速率，以达到发送流量及数据包发送成功率最大化。
网络核心设备在网络忙碌的时候，会丢弃一些数据包，丢包就会导致TCP协议的发送端发送重传，并降低发送速度，采用UDP的QOS传输协议，在检测网络丢包的情况下面，不但不将低网络速度，而且加大关键数据包的保护力度，比如加大对音频，视频I帧的保护。

Claims (10)

1.一种面向非连接的用户数据协议的优化方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
1)开始传输数据时，主机A向网络中的另一主机B发送少量小体积数据包；
2)主机B及时向主机A反馈接收到数据包数量；
3)根据主机B反馈的数据及反馈时间长度，主机A分析网络可用带宽及畅通率，并计算出发包频率和网络包大小(MTU)；
4)在保持一定的数据包发送速率下，不断提高数据包的字节数，使发包流量达到网络可用带宽的最高限，以后及时动态检测当发包成功率，使发包成功率不低于允许的最低限，如果发包成功率低于最低限，则持续减少数据包的字节数，使发包成功率提升到最低限，以后在维持发包成功率稳定在最低限的基础上，动态调整数据包的字节数，使发包流量最大化；
5)以一定幅度提高数据包发送速率，并及时动态检测当发包成功率，如果发包成功率不下降，则持续提高发送速率，直到成功率开始降低时为止，并将数据包发送速率适当降低，使发包成功率保持在最低限。
2.根据权利要求1所述的用户数据协议的优化方法，其特征在于对发送的数据包，进行优先等级划分，将待传输的原始数据分重要程度切分为不同等级的数据包，将等级高的数据包优先处理，并发送时间允许的范围内，安排在网络稳定的时段传输。
3.根据权利要求1所述的用户数据协议的优化方法，其特征在于，对发送不成功的数据包，在允许的时间内，尝试重新发送，如果发送失败，继续尝试重新发送，直到超过发送期限或失败次数超限时为止。
4.根据权利要求2或3所述的用户数据协议的优化方法，其特征在于，对发送失败的数据包，优先重新发送等级高的数据包。
5.根据权利要求4所述的用户数据协议的优化方法，其特征在于，对重发不成功的数据包，拆分为更小字节数的数据包后发送。
6.根据权利要求1所述的用户数据协议的优化方法，其特征在于，主机A中有一个网络畅通状况检测模块，根据主机A发包的成功率定时检测网络畅通状况，主机A根据检测模块反馈的结果及时调节向主机B发送数据包的速率及数据包大小。
7.根据权利要求1所述的用户数据协议的优化方法，其特征在于，主机A可同时向主机B发送多种相互独立的数据类型数据包，主机A的数据包发送管理模块对要发送的数据包划分等级，并按等级优先处理。
8.根据权利要求1所述的用户数据协议的优化方法，其特征在于，主机A可同时向多个其他主机B发送相同的数据包，主机A的数据包发送管理模块对所有的目标接收主机划分等级，并按等级优先处理。
9.根据权利要求1所述的用户数据协议的优化方法，其特征在于，主机A可自动判断数据传输网络的类型，包括有线网络或无线网络，并针对不同类别的网络自动调节数据包的大小及发送速率，以达到发送流量及数据包发送成功率最大化。
10.根据权利要求9所述的用户数据协议的优化方法，其特征在于，主机A与主机B之间的数据传输网络可以在有线及无线间切换，主机A可自动检测切换后的网络类型，并及时调节数据包的大小及发送速率，以达到发送流量及数据包发送成功率最大化。
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