CN102084634A - 与阈值有关的传输协议优化选择 - Google Patents

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Abstract

为了执行一种用于管理网络中数据传输的方法，提供切换装置(6)，通过所述切换装置(6)，在第一数据传输类型与第二数据传输类型之间执行改变，第一数据传输类型与第二数据传输类型作为发射机(1)与接收机(2)之间的备选数据传输类型。改变基于至少一个相应预定准则而执行。第一数据传输类型与以基于速率的过载控制为基础的传输协议相对应。第二数据传输类型与基于RTT的过载控制的传输协议相对应。

Description

与阈值有关的传输协议优化选择
技术领域
本发明涉及一种用于管理网络中数据传输的方法和系统。
背景技术
现代网络应用使用广泛，并且各个单独网络节点之间传送的数据量随着各种网络应用的逐步发展不断增加。在这里提及视频点播(VoD)服务以及用于分布式仿真的大文件传送(例如，网格计算应用)作为要求较宽带宽的网络应用的示例。
基于TCP(传输控制协议)的数据传输(使用标准操作参数)在WAN环境下实现了大约5Mbit/s至8Mbit/s的传输速率。最近，已经开发出了新的协议，允许大约1Gbit/s传输速率下的高速数据传输，例如基于速率的过载控制协议，包括FOBS(快速基于对象的数据传输系统)和FRTP(固定速率传输协议)。这些协议允许具有高带宽/延迟产品的网络中的高比特率数据传送。
图1示出了使用基于RTT(往返时间)的用于增加数据分组丢失的方法的基于速率的过载控制机制的吞吐量的比较，基于第一曲线图，在纵坐标上绘制吞吐量，并且在横坐标上绘制数据分组丢失的百分比。
在第一曲线图中，第一虚线L1、L1’与使用以基于速率的过载控制为基础的传输协议的数据传送有关，而第一实曲线K1与使用基于RTT的TCP协议的数据传送有关。
在曲线图L1、L1’的情况下，即使数据分组丢失增加也保持吞吐量。然而，当数据分组丢失超过特定值时，数据速率下降到零。与基于速率的方法相反，在使用基于RTT的过载控制(TCP协议)的数据传送的情况下吞吐量不断下降，尽管利用高数据分组丢失或长RTT延迟可以实现低吞吐量。
图2示出了第二曲线图，其中选择吞吐量作为纵坐标，选择RTT延迟作为横坐标。在第二曲线图中，第二虚线L2、L2’与使用以基于速率的过载控制为基础的传输协议的数据传送有关，而第二实曲线K2与使用基于RTT的TCP协议的数据传送有关。
图1和图2中的曲线图是类似的。
如根据上述实施例显而易见的是，用于分布式应用的当前网络协议能够关于对它们的要求进一步发展。一方面，基于速率的过载控制方法允许高达特定阈值的高吞吐量的高速数据传输，在这种情况下数据速率衰落。另一方面，以基于速率的过载控制为基础的传输协议不允许高吞吐量速率，但是在高数据分组丢失或长RTT延迟的情况下提供可靠数据传输。
发明内容
目前，本发明的目的是提供一种与现有技术相比优化的方法，以及一种用于执行该方法的设备，同时克服上述缺点。该目的可以通过具有权利要求1所述的特征的方法以及通过具有权利要求12所述的特征的设备来实现。在其他权利要求中定义了本发明的有利实施例。
在用于管理网络中数据传输的方法中，提供了切换装置，通过该切换装置，可以在第一数据传输类型与第二数据传输类型之间执行改变，第一数据传输类型与第二数据传输类型作为发射机与接收机之间的备选数据传输类型，对于第一数据传输类型，使用以基于速率的过载控制为基础的传输协议，对于第二数据传输类型，使用基于RTT的过载控制协议。在这种情况下，基于至少一个相应预定准则来执行所述改变。作为示例但不是限制性地，网络是LAN(局域网)或WAN(广域网)。具体地，基于传送层和/或网络层中所使用的协议，在传输类型之间提取区别。在根据本发明的细化方法中，第二数据传输类型是TCP链路。
根据依照本发明的方法的一个实施例变型，当使用两种数据传输类型之一时，监控设备检测和评估网络的至少一个特征变量。在这种情况下基于对特征变量的评估进行判定，以从当前正使用的传输类型改变到相应其他传输类型。
在根据本发明的细化方法中，特征变量是数据速率。当然，从数据速率中可以导出的任何变量也可以用作特征变量。
在根据本发明的方法的一个实施例中，特征变量是RTT延迟。当然，可以从RTT延迟中导出的任何变量也可以用作特征变量。
在根据本发明的方法的另一实施例中，特征变量是数据分组丢失。
当然，可以从数据分组丢失中导出的任何变量也可以用作特征变量。
在根据本发明的一个细化方法中，当特征变量的值超过第一预定阈值时，发起从第一数据传输类型到第二数据传输类型的改变，而当特征变量的值低于第二阈值时，发起从第二数据传输链路到第一数据传输类型的改变。
作为示例，发射机和接收机使用信令过程彼此进行通信。在这种情况下，信令过程包括从发射机到接收机的改变发起消息的传输。改变发起消息向接收机发信号通知必须发起从当前使用的数据传输类型至相应其他数据传输类型的改变。
作为示例，发射机和接收机彼此协商至少一个阈值，其中自动执行改变。
为了提高信令过程的可靠性，因此在根据本发明的方法结束处，有利的是，信令过程是否包括接收机对改变发起消息的肯定应答。
为了创建发射机和接收机能够在特定情况下彼此“协商”相关阈值的先决条件，以及无需使用显式信令执行传输类型之间的改变，在根据本发明的方法的一个实施例变型中，在达到第一阈值之后，使接收机监控第二数据传输类型，并且周期性地检查新数据分组。在这种情况下，使接收机在接收到通过第二数据传输类型传输的第一数据分组之后以及在接收到通过第一数据传输类型传输的最后数据分组之后，切换至第二数据传输类型。在达到第二阈值th2之后，类似于上述过程执行从第二数据传输类型的切换。
特别地，本发明具有以下优点：当当前网络条件不良时，通过改变为第二数据传输类型保证最小性能等级，其中，该最小性能是为了以可靠方式完成数据传输所需的最小性能。
附图说明
图1示出了第一曲线图，其中相对于数据分组丢失绘制吞吐量；
图2示出了第二曲线图，其中相对于RTT延迟绘制吞吐量；
图3示出了为了示意根据本发明的方法的框图；
图4示出了第三曲线图，其中相对于数据分组丢失绘制吞吐量，并且示出了第一阈值和第二阈值；以及
图5示出了第四曲线图，其中相对于RTT延迟绘制吞吐量，并且示出了第三阈值和第四阈值。
具体实施方式
参照附图3至5，在以下文本中描述根据本发明的方法的其他优点和细节。
图3所示的框图示意了网络(例如，LAN或WAN)内的发射机1和接收机2。建立高速数据传输链路3(使用以基于速率的过载控制为基础的传输协议)以及备用TCP链路4作为发射机1与接收机2之间的备选数据传送机制。
基于图3所示的情况，使用UDP(用户数据报协议)的高速数据传输链路3当前存在于发射机1与接收机2之间。
针对数据分组丢失，预先定义第一数据分组丢失阈值th1和第二数据分组丢失阈值th2。
除了数据分组丢失阈值th1、th2以外，还可以预先定义第一RTT延迟阈值th3和第二RTT延迟阈值th4。并且基于所有4个阈值th1、th2、th3和th4的组合使用来执行根据本发明的方法。
然而，为了简化描述，以下描述限于考虑仅使用数据分组丢失阈值th1、th2的根据本发明的方法。
贯穿数据传输的整个持续时间，针对预定数据分组丢失阈值th1、th2，通过例如在发射机1中提供的监控设备5来周期性地监控网络条件。如果网络条件恶化，所测量的数据分组丢失会超过预定数据分组丢失阈值th1。监控设备5识别到已经超过了第一数据分组丢失阈值th1，并且首先使发射机1使用信令消息来向接收机2发信号通知以定义的第一数据分组序号开始，必须发起从当前使用的高速数据传输链路3(使用UDP协议)到备用TCP链路的改变。发射机1等待来自接收机2对相关信令消息的肯定应答，并且在已经接收到肯定应答之后，经由备用TCP链路4发送以定义的第一数据分组序号开始的数据。为此提供切换装置6，切换装置还可以采用软件的形式，并且可以是发射机1和接收机2的一部分。同样在发射机1和接收机2中提供可以使用协议交换适当消息的信令装置7。当网络条件再次提高，所测量的数据分组丢失最后低于预定第二数据分组丢失阈值th2。监控设备5识别到还没有达到第二数据分组丢失阈值th2，并且发射机1然后使用另一信令消息来向接收机2发信号通知必须从预定第二数据分组序号开始从备用TCP链路4改变回到高速数据传输链路3(使用以基于速率的过载控制为基础的传输协议)。在接收到接收机2传输的对相关信令消息的肯定应答之后，发射机1使用切换装置6，来经由高速数据传输链路3进行传输以定义的第二序号开始进行传输。
在图4中，在第三曲线图上示出了数据分组丢失阈值th1和th2，其中，相对于数据分组丢失绘制吞吐量。
在第三曲线图中，第三虚线L3、L3’与高速数据传输链路3有关，而第三实曲线K3与备用TCP链路4有关。
在图5中，在第四曲线图上示出了RTT延迟阈值th1和th2，其中，相对于RTT延迟绘制吞吐量。
在第四曲线图中，第四虚线L3、L3’与高速数据传输链路3有关，而第三实曲线K3与备用TCP链路4有关。
本发明公开了一种为以基于速率的过载控制为基础的数据传输提供TCP备用机制的方式。该TCP备用机制始终且在每种情况下允许完成使用TCP协议的数据传输。
备选地，监控装置5还可以位于接收机2中，或者可以分布在发射机1与接收机2之间。如果监控装置5包含在发射机2中，则对于发射机2而言需要检查功能。这可以通过基于相应传输协议的适当消息来进行。

Claims (16)

1.一种用于管理网络中数据传输的方法，其中提供切换装置(6)，通过所述切换装置(6)，在第一数据传输类型与第二数据传输类型之间执行基于至少一个相应预定准则而执行的改变，第一数据传输类型与第二数据传输类型作为发射机(1)与接收机(2)之间的备选数据传输类型，对于所述第一数据传输类型，使用以基于速率的过载控制为基础的传输协议，对于第二数据传输类型，使用基于RTT的过载控制协议。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第二数据传输类型是TCP链路(4)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当使用两种数据传输类型之一时，监控设备(5)检测和评估网络的至少一个特征变量，其中，基于所述评估进行判定，以从当前正使用的传输类型改变到相应其他传输类型。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述特征变量是可应用的数据速率。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述特征变量是RTT延迟。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述特征变量是数据分组丢失。
7.根据权利要求3至6之一所述的方法，其特征在于，当特征变量的值超过第一预定阈值(th1、th3)时，发起从第一数据传输类型到第二数据传输类型的改变，并且当特征变量的值低于第二预定阈值(th2、th4)时，发起从第二数据传输类型到第一数据传输类型的改变。
8.根据权利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，发射机(1)和接收机(2)使用信令过程彼此进行通信，其中，信令过程包括从发射机(1)到接收机(2)的改变发起消息的传输，所述改变发起消息向接收机(2)发信号通知必须发起从当前使用的数据传输类型到相应其他数据传输类型的改变。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，发射机(1)和接收机(2)彼此协商至少一个阈值，并且自动执行所述改变。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述信令过程包括接收机(2)对改变发起消息的肯定应答。
11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在达到第一阈值(th1)之后，使接收机(1)监控第二数据传输类型，并且周期性地检查新数据分组，其中，使接收机(2)在接收到通过第二数据传输类型传输的第一数据分组之后以及在接收到通过第一数据传输类型传输的最后数据分组之后，切换至第二数据传输类型。
12.一种用于管理网络中数据传输的设备，以具体执行根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于切换装置(6)，通过所述切换装置(6)，在第一数据传输类型与第二数据传输类型之间执行基于至少一个相应预定准则而执行的改变，第一数据传输类型与第二数据传输类型作为发射机(1)与接收机(2)之间的备选数据传输类型，对于所述第一数据传输类型，使用以基于速率的过载控制为基础的传输协议，对于第二数据传输类型，使用基于RTT的过载控制协议。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述设备包括监控设备(5)，当使用两种数据传输类型之一时，通过所述监控设备(5)来检测和评估网络的至少一个特征变量，其中，所述监控设备(5)被设计为，基于所述评估进行判定，以从当前正使用的传输类型改变到相应其他传输类型。
14.根据权利要求12或13所述的设备，其特征在于，提供信令装置(7)，所述信令装置(7)被设计为执行信令过程，在信令过程期间，发射机(1)和接收机(2)彼此进行通信，其中，信令过程包括从发射机(1)到接收机(2)的改变发起消息的传输，所述改变发起消息向接收机(2)发信号通知必须发起从当前使用的数据传输类型到相应其他数据传输类型的改变。
15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，信令装置(7)被设计为执行信令过程，所述信令过程包括接收机(2)对改变发起消息的肯定应答。
16.根据权利要求12至15之一所述的设备，其特征在于，所述接收机(2)被设计为，在达到第一阈值(th1)之后，监控第二数据传输类型，并且周期性地检查新数据分组，并且所述接收机(2)被设计为，在接收到通过第二数据传输类型传输的第一数据分组之后以及在接收到通过第一数据传输类型传输的最后数据分组之后，切换至第二数据传输类型。
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