CN102843257B - 一种路径评估方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种路径评估方法，所述方法包括：根据路径的往返时延、丢包率和拥塞窗口计算路径质量评估参数；根据所述路径质量评估参数将路径分为可用路径与不可用路径；在可用路径传输数据，并在传输数据过程中计算所述路径的往返时延、丢包率和拥塞窗口；在不可用路径发送心跳报文，来计算所述路径的往返时延、丢包率和拥塞窗口。本发明可以实时的探测路径质量，根据简单的参数可以准确的计算路径质量并实时的对数据传输的路径进行调整和选择，从而保证数据传输的路径质量，实现可靠的数据传输。能够有效地对路径质量进行评估，提高了流媒体数据传输质量。

Description

一种路径评估方法及装置

技术领域

本发明涉及数据传输通信技术领域，特别涉及一种路径评估方法及装置。

背景技术

随着宽带网的广泛接入，视频点播VOD将会成为下一代互联网最重要的数据业务之一。移动互联网作为下一代互联网的主要发展趋势之一，视频点播也必将广泛应用于移动互联网中。尤其是近年来MobileP2P（MP2P）技术的兴起，使得视频点播系统能够大规模的应用无线移动网络中。

在MP2P网络中，每个节点分享自己的存储、带宽等资源，凭借对系统中空闲节点资源充分利用，节点之间流媒体数据的共享程度得到了较大地提升，进而增强了流媒体系统的服务质量。MP2P视频点播系统已经成为当前国内外研究热点，且进行了初步的应用。然而，无线移动网络存在着信道资源小、易受干扰、节点的移动性强的缺陷，无法满足流媒体的高数据实时性、带宽需求大的特性需求，从而产生用户等待延时高、丢包严重、播放质量差等问题，严重影响用户体验效果。因此，在无线移动网络环境下如何可靠地传输实时的流媒体数据成为了当前迫切需要解决的问题。

在现有的MP2P视频点播系统中，大多采用传统的TCP/UDP作为流媒体数据传输协议，并且针对无线移动网络的特性进行了较多的改进。例如，MobileTCP（MTCP）利用TCP可靠传输的特性提出了家乡代理的模式，能够有效地解决了由于终端的移动带来的频繁切换的问题。针对无线移动网络中频道数量有限、带宽不足的缺陷，TP-CRAHN提出了一种频道感知及路径切换策略，从而很好地解决了上述问题。然而，TCP作为可靠的传输协议无法适应流媒体数据实时性的特性，使得对失效数据的重传导致浪费大量的网络带宽资源。虽然UDP作为一个不可靠的传输层协议能够满足流媒体数据实时性的特性，但在无线移动网络中其完全不可靠的特性能够导致大量非失效数据的丢弃，严重影响了用户的体验效果。

流控制传输协议（SCTP，StreamControlTransmissionProtocol）是IETF制订的一种新的支持多宿（Multihoming），多流（Multistreaming）特性的传输层协议，能够在同一关联上同时支持多个IP地址以实现多传输路径，在同一关联上支持多个逻辑上独立的数据流的并发传送，仅在各个数据流中保持数据的有序交付，缓解了网络传输过程中间队头阻塞问题。SCTP的部分可靠性扩展PR-SCTP可以对数据包进行区分，为不重要的数据设置很短的生存期，从而限制了它们的重传。这样的好处就是在带宽有限的条件下，可以保证最重要的数据的传输。这种特性非常适合无线网络环境下带宽有限的流媒体传输。利用SCTP的移动扩展mSCTP（MobileSCTP）可以在不需要网络特殊支持的情况下，实现无缝的移动切换，从而为移动设备在异构网络之间漫游并同时确保服务的连续性提供了解决方案。目前对SCTP的研究主要集中在对现有的协议性能进行研究和改进上，例如，在不同路径延迟差异、路径带宽差异下SCTP文件传输性能评估。多路径并行传输及无缝切换作为mSCTP的一个重要特性，能够解决无线移动网络中频道资源少、带宽有限的问题。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术中没有一种可以实时准确对路径质量进行评估的方案，也就无法实时有效的对每条路径进行探测和评估路径质量，从而无法确保所选用于数据传输的路径拥有较高的通信质量。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种路径评估方法及装置。所述技术方案如下：

一种路径评估方法，所述方法包括：

根据路径的往返时延、丢包率和拥塞窗口计算路径质量评估参数；

根据所述路径质量评估参数将路径分为可用路径与不可用路径；

在可用路径传输数据，并在传输数据过程中计算所述路径的往返时延、丢包率和拥塞窗口；

在不可用路径发送心跳报文，来计算所述路径的往返时延、丢包率和拥塞窗口。

所述路径质量评估参数为以1与根号下丢包率的差值为指数的拥塞窗口均值与往返时延均值之商。

所述往返时延根据如下方法获取：

根据公式T_RTT=st₁-rt₂计算往返时延，其中，st₁为发送端发送数据或心跳报文时间，rt₂为接收端接收数据或心跳报文时间。

所述方法还包括：

当所述数据或心跳报文超时，重传所述数据或心跳报文；若同一所述数据或心跳报文重传次数大于设定阈值时，设置该条路径为不可用路径。

所述丢包率根据如下方法获取：

统计成功发送的所述数据或心跳报文，当前路径的丢包率等于发送端所发送的数据或心跳报文个数与发送端接收到返回消息的个数之差与发送端所发送的数据或心跳报文个数的商。

所述拥塞窗口根据如下方法获取：

当收到来自接收端发送的确认消息或发生拥塞丢包后，更新当前的拥塞窗口值，根据如下公式计算当前路径的拥塞窗口平均值：

$\stackrel{\‾}{\mathrm{cwnd}}=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{cwnd}}_i}{n};$

其中，cwnd_i表示在路径评估时间E内第i个数据或心跳报文周期的拥塞窗口的值；表示在路径评估时间E内n个数据或心跳报文周期的平均拥塞窗口的值。

所述方法还包括：

在路径探测过程中，两次重传时间间隔在规定阈值t_cwnd内，认为是拥塞丢包，对拥塞窗口的值进行调整；否则，认为是随机丢包，不调整拥塞窗口的值。

一种路径评估装置，所述装置包括路径质量评估单元、路径划分单元、数据传输单元和心跳报文单元，其中，

所述路径质量评估单元，用于根据路径的往返时延、丢包率和拥塞窗口计算路径质量评估参数；

所述路径划分单元，用于根据所述路径质量评估参数将路径分为可用路径与不可用路径；

所述数据传输单元，用于在可用路径传输数据，并在传输数据过程中获取所述路径的往返时延、丢包率和拥塞窗口；

所述心跳报文单元，用于在不可用路径发送心跳报文，获取所述路径的往返时延、丢包率和拥塞窗口。

所述装置进一步包括参数计算单元，用于获取所述数据传输单元和心跳报文单元获取的所述路径的往返时延、丢包率和拥塞窗口，计算所述路径的往返时延、丢包率和拥塞窗口的平均值，并发送给所述路径质量评估单元。

所述装置进一步包括拥塞丢包判定单元，用于判定当前丢包是否为拥塞丢包，根据判定结果调整拥塞窗口的值，并发送给所述参数计算单元。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过路径的往返时延、丢包率和拥塞窗口计算路径质量评估参数，根据路径质量评估参数将路径分为可用路径和不可用路径，在可用路径上正常传输数据，并实时根据数据传输的质量来动态评估路径质量，在不可用路径上通过发送心跳报文来探测路径质量的变化，及时将路径质量好转的路径设置为可用路径。本发明实施例提供的方案，可以实时的探测路径质量，根据简单的参数可以准确的计算路径质量并实时的对数据传输的路径进行调整和选择，从而保证数据传输的路径质量，实现可靠的数据传输。能够有效地对路径质量进行评估，提高了流媒体数据传输质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的路径评估方法原理流程图；

图2是本发明实施例一提供的实际路径质量评估方法示意图；

图3是本发明实施例一提供的路径评估及选择算法示意图；

图4是本发明实施例一提供的路径处于可用状态时cwnd的维护策略示意图；

图5是本发明实施例一提供的路径在不可用状态时cwnd的更新策略示意图；

图6是本发明实施例二提供的路径评估装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明在无线网络环境下，通过流控制传输协议来实现MP2P流媒体系统应用中的数据传输。为解决流控制传输协议在流媒体数据传输中存在的问题，本发明提出了一个基于自学习的SCTP路径评估模型与路径选择方案。

本发明提供的SCTP路径评估模型利用往返时延（RTT）、丢包率（packetloss）及拥塞窗口（cwnd）作为路径质量评估参数，再根据路径质量决定当前路径状态（可用状态或不可用状态）。路径状态决定了当前路径所选取的路径探测策略，当路径处于可用状态时，在数据传输过程中收集往返时延、丢包率及拥塞窗口等参数对路径质量进行评估；当路径处于不可用状态时，在发送心跳报文过程中收集路径评估参数对路径质量进行评估。对流传输控制协议的改进能够确保在数据传输时确保当前路径具有高的通信质量，提高数据的传输速率和质量，减少数据重传，降低网络负载，进而提高流媒体用户的体验效果。

实施例一

如图1所示，为本发明实施例提供的路径评估方法原理流程图，其中，

步骤10，根据路径的往返时延、丢包率和拥塞窗口计算路径质量评估参数。

在无线环境下，传输带宽较低、信道误码率高、路径质量不稳定，对数据传输造成很大影响，无法满足流媒体的高数据实时性、带宽需求大的特性需求。为了解决上述问题，对路径集合中的每个元素进行路径质量评估是十分必要的，并且准确地评估每条路径的质量是路径探测及路径选择策略的先决条件。在路径质量评估参数的选取中，往返时延(RTT)描述了发送每个数据并被成功接收的速率；丢包率（P_L）不仅能够描述传输数据的成功率，也描述了当前链路的不稳定性；拥塞窗口（cwnd）既能描述了当前网络环境状态（是否拥塞），也能够描述当前路径质量特性。因此，选取往返时延、丢包率及拥塞窗口作为计算路径质量评估参数Q的参数，并以上述参数建立路径质量评估模型。

具体的路径质量评估参数Q根据公式（1）计算。

$Q={\left(\frac{\stackrel{\‾}{\mathrm{cwnd}}}{\stackrel{\‾}{T_{\mathrm{RTT}}}}\right)}^{(1-\sqrt{P_L})}$ 公式（1）

公式（1）给出了路径质量评价公式，可通过该公式计算当前链路质量。其中，分别为当前路径拥塞窗口与往返时延的均值，P_L为当前路径的丢包率。为了能够根据网络动态地变化情况及时反应当前路径的质量，当发送端收到来自接收端发送的数据确认消息或重传时，则对当前路径质量进行更新。

平均往返时延RTT的获取方法如下：

发送端在时刻T₁时，向接收端发送数据，发送端在本地记录发送时间st₁。在T₂时刻，发送端收到来自接收端与发送的数据拥有相同TSN的确认信息，记录当前接收时间rt₂，计算出传输报文在网络上的往返时延RTT。

T_RTT=st₁-rt₂公式（2）

若接收端采用实时确认，即每收到来自发送端的数据即返回当前数据的确认消息，则可通过公式（2）来计算当前的RTT。

由于无线移动环境较为复杂，丢包现象会随机发生。当数据超时（在一个RTO内未收到确认消息），则记录当前数据包的TSN，并在重传计数中加1；若同一TSN重传次数大于5时，则表明该条路径不可用。当然，这里重传次数可以设置为5，也可以设置为其它的数值，其实是一个根据实际需要设定的阈值。

根据公式（2），每当收到来自一个数据的确认消息后，根据公式3统计平均RTT大小

$\stackrel{\‾}{T_{\mathrm{RTT}}}=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{T}_{{\mathrm{RTT}}_i}}{n}$ 公式（3）

丢包率P_L的获取方法如下：

通过统计成功发送的数据来计算当前路径的丢包率，即发送端所发送的数据个数P_S与发送端接收到返回SACK的个数P_R之差与P_S的商。

$P_L=\frac{P_S-P_R}{P_S}$ 公式(4)

拥塞窗口cwnd的获取方法如下：

cwnd作为拥塞窗口控制着路径数据传输量，且能够动态地反应当前路径质量。若该路径发生拥塞丢包时，cwnd被调整其值减半，不仅能够改善当前网络的拥塞状况，而且也能够如实反应当前的路径质量；若该路径发生随机丢包时，不改变cwnd能够提高路径的数据交付能力，而且也能够通过丢包率来影响当前的路径质量评估值。拥塞窗口cwnd作为SCTP为避免网络拥塞对当前传输的数据量地控制。因此，cwnd能够作为路径评估模型的一个重要参数，反应当前路径的状态。

当收到来自接收端发送的确认消息或发生拥塞丢包后，更新当前的cwnd值，从而获得路径的拥塞窗口平均值。

$\stackrel{\‾}{\mathrm{cwnd}}=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{cwnd}}_i}{n}$ 公式(5)

其中，cwnd_i表示在路径评估时间E内第i个心跳报文周期的拥塞窗口大小。表示在路径评估时间E内n个心跳报文周期的平均拥塞窗口大小。

由于无线移动网络中信道状态的不稳定，随机丢包的概率较高，但节点无法获得丢包的原因，即为随机丢包还是拥塞丢包，从而导致cwnd发生不必要的改变。例如，当节点在网络状态较好的情况下出现了随机丢包现象，则必须修改cwnd的值，从而导致数据传输量发生剧烈抖动，浪费了当前的路径资源。

在路径探测过程中，两次重传时间间隔在规定阈值t_cwnd内，即可认为是拥塞丢包，将对cwnd进行调整。否则，认为是随机丢包，不改变cwnd的值。

由于cwnd作为链路质量评估的重要参数，可在数据传输及心跳报文探测过程中更新cwnd。然而，在SCTP协议中cwnd作为描述当前路径质量变化的重要依据只在数据传输过程中进行更新，而通过心跳报文探测路径时cwnd并不进行更新，因此需要在路径质量评估策略中根据路径状态分别讨论cwnd的更新策略。

步骤20，根据路径质量评估参数将路径分为可用路径与不可用路径。

有了路径质量评估参数，就可以根据这个参数对路径进行分类。一般的，当路径质量评估参数好于一个设定的阈值时，可以认为路径质量很好，可以传输数据，否则，认为路径质量不好，不能用于传输数据。可以用于传输数据的路径，作为可用路径，不可用于传输数据的路径，作为不可用路径。当然，由于路径质量评估参数是动态计算的，也就是说，对于路径质量的评估是实时动态进行了，因而，对于路径是否可用，可以实时设定的，并可以根据路径质量评估参数实时的进行改变。

步骤30，在可用路径传输数据，并在传输数据过程中计算路径的往返时延、丢包率和拥塞窗口。

当路径被设置为可用路径时，该路径可以实时的传输数据报文。因而可以将需要传输的数据放在可用路径上传输。但是，路径的质量并不是一成不变的，因而，需要在传输数据过程中计算路径的往返时延、丢包率和拥塞窗口，根据这些参数实时计算路径质量评估参数，再根据计算得到的路径质量评估参数，实时的调整路径为可用路径或不可用路径。

步骤40，在不可用路径发送心跳报文，来计算路径的往返时延、丢包率和拥塞窗口。

当路径被设置为不可用路径时，该路径不可以实时的传输数据报文。此时，需要在不可用路径上发送心跳报文，根据心跳报文的发送接收状况，实时的评估路径质量。路径的质量并不是一成不变的，根据心跳报文的发送接收状况，计算路径的往返时延、丢包率和拥塞窗口，根据这些参数实时计算路径质量评估参数，再根据计算得到的路径质量评估参数，实时的调整路径为可用路径或不可用路径。

这里的心跳报文跟上述的数据传输是相同的，只不过在不可用路径上通过心跳报文来评估路径质量，而在可用路径上，在发送数据的过程中进行评估。实际上，在上述各个步骤的探测和计算过程中，上述通过数据传输来计算的各个参数以及过程，都可以通过心跳报文的发送传输来完成。

如图2所示，为本发明实施例中实际路径质量评估方法示意图，其中，我们通过往返时延（RTT）、丢包率（packetloss）及拥塞窗口（cwnd）三个参数来评价路径质量评估参数Q，在根据路径质量评估参数Q来评价路径的质量，将路径分为可用状态和不可用状态，可以就是可用路径和不可用路径。在可用路径上传输应用层数据，也就是传输正常的数据，在不可用路径上发送心跳报文。然后，根据统一设定的路径质量评估策略，实时的根据传输的数据或者心跳报文来计算往返时延（RTT）、丢包率（packetloss）及拥塞窗口（cwnd）三个参数，并根据这是那个参数来评价路径质量评估参数Q，实时的设定路径为可用状态或不可用状态。

具体的路径评估及选择算法如图3所示，其中，

1）从当前路径集合中选择待探测路径。

2）将该路径状态设置初值为不可用状态，并进行路径质量探测。

3）计算当前路径质量评估值。

4）根据该值的大小，确定当前路径状态。

5）当前路径仍处于不可用状态，则将该路径添加至不可用路径集合中，返回步骤2）。

6）当路径处于可用状态，则将该路径添加至可用路径集合中。

7）通过可用路径集合中的路径传输应用层数据。

特别的，路径质量评估策略是获得路径质量的重要手段，决定了在数据（心跳报文）传输过程中如何收集评估路径质量评估参数。在无线移动网络中，移动节点有限的计算能力、带宽资源、存储能力、移动性等特性对流媒体数据的传输带来巨大的挑战。例如，流媒体数据传输量大，处于数据传输路径中的无线移动转发节点则需要承担较大的负载；由于节点处于随机移动状态，路径质量变化较快，发送端需要根据动态变化的网络情况调整数据传输策略；若网络处于拥塞状态，数据发送端无法迅速获知当前拥塞状态，无线移动转发节点有限的缓冲区无法承担巨大的数据转发量，从引发溢出。因此，制定一个能够学习当前网络环境的路径质量评估策略能够使数据发送端准确获得路径质量评估值以及及时调整数据发送策略。

当数据发送端收到数据（心跳报文）的确认消息后，根据路径质量评估模型计算路径质量，从而决定当前路径状态。首先定义以下规则用来评价路径状态。若当前路径的路径质量大于规定阈值Q_S时，则将其状态置为可用状态，反之则置为不可用状态。

路径的状态不同，路径质量评估策略也不同。当路径处于可用状态时，路径尽可能的交付数据；而路径处于不可用状态时，则无需进行数据传输，通过发送心跳报文来探测当前路径质量。因此，可根据路径状态分别讨论路径质量评估策略。

（1）可用路径状态

当路径处于可用状态时，则该路径用于数据传输，尽可能交付数据。当发送端收到来自接收端的SACK后，通过比较TSN获取该数据的st₁与rt₂，从而计算出该数据的RTT，并重新计算RTT均值更新cwnd，并重新计算统计当前数据传输过程中的丢包率PL，从而计算当前路径质量。在数据传输过程中，随机丢包与拥塞丢包均对路径质量产生影响，而发送端需要及时响应由丢包引起的路径质量变化。当路径发生随机丢包时，路径质量受到丢包率的影响而降低，但对路径质量的影响较小；当路径发生拥塞丢包时，由于cwnd的更新，路径质量受到较大影响。然而，为了确保在拥塞状态时，路径能够及时响应当前的拥塞状况，因而，在数据传输过程中，当同一数据（TSN）连续重传两次，则将该路径设置为不可用状态。

若当前路径质量低于规定阈值Q_S，则该路径被标记为不可用状态。若当前路径一直处于可用状态，随着交付数据量的增大，路径质量评估值越高。因此，整个路径质量评估过程能够反映路径质量的变化。

如图4所示，为路径处于可用状态时cwnd的维护策略。在数据传输的初始化阶段，cwnd通常采用慢启动策略来进行拥塞控制，此时cwnd初始化为2*MTU，而ssthresh被设置得很大，通常被设置为通告窗口（rwnd）的大小。由于每次路径评估后重新进行数据传输，若每次路径评估后重新进行cwnd初始化，即慢启动，则导致数据传输量较低，而路径评估时cwnd的值已经能够反映当前的路径质量，而且具有较强的时效性，因此，在每次路径评估后，不对cwnd进行慢启动初始化，继续采用当前cwnd的值进行数据传输。

根据以上过程，一个较佳的获取分析cwnd方法如下：

1）初始化cwnd。若Q_i=0，即cwnd未初始化，则执行步骤2）；否则，执行步骤3）。

2）通过慢启动策略初始化拥塞控制窗口。将cwnd的值初始化设置为2*MTU，而慢启动门阀ssthresh被设置为通告窗口(rwnd)的大小。

3）使用路径评估完成后的cwnd值。

4）若接收到新的ACK，则执行步骤5），否则，执行步骤8）。

5）若仍处于慢启动阶段，即cwnd<ssthresh，则执行步骤6）；否则，处于拥塞避免阶段，执行步骤7）。

6）若发送方收到确认的数据块中所包含的数据量为D。则cwnd=cwnd+min(MTU,D)。

7）处于拥塞避免阶段，cwnd=cwnd+MTU。

8）若传输超时，判断丢包的状态，若为随机丢包，则不更新cwnd；反之，则认为发生拥塞，进行拥塞控制，cwnd=cwnd/2。更新当前路径质量评估值。

（2）不可用路径状态

当路径处于不可用状态时，通过发送心跳报文探测路径。此时，该路径无需交付数据，为了减少网络消息负载，可使移动节点学习当前网络环境，调节心跳报文的发送周期。在路径处于不可用状态时，通过发送心跳报文收集当前路径质量评估参数。然而，在原有的SCTP协议中，发送端收到心跳报文ACK后不更新cwnd。因此，需要制定一个在心跳报文评估过程中cwnd的更新策略。由于路径状态的转换，cwnd的值则被重置，cwnd的更新采用慢启动策略。但在心跳报文发送过程中，cwnd的增长速度过慢，延长了路径探测时间，为了尽可能快速准确的探测当前路径质量，则在发送端正确收到心跳报文ACK后对cwnd的更新公式进行改进。

cwnd=cwnd+(1+w)*MTU,-1≤w≤1公式（6）

其中w为MTU的影响因子，根据网络的变化影响路径质量的评估值。

$w=\frac{{\mathrm{RTT}}_i-{\mathrm{RTT}}_{i+1}}{(2+\mathrm{resend})*\mathrm{RTO}},-1\&le;w\&le;1$ 公式（7）

其中，resend为同一TSN的重传次数。RTT_i与RTT_i+1为第i次和第i+1次收到心跳报文ACK的往返时延。若i=0，则w=1。公式6通过学习往返时延的波动情况来影响cwnd的更新，从而影响路径质量的评估值。若RTT处于不断下降趋势，则路径质量评估值会随着cwnd的快速增大而迅速提高；反之，则路径质量评估值会缓慢增加。从而有效地通过网络环境的变化对路径质量评估值进行影响。

在探测过程中，若发生拥塞丢包，则表明该路径质量依然较差，需要调整心跳报文发送时间，进行拥塞控制，更新cwnd值。当路径处于不可用状态时，发生满足规则1的拥塞丢包现象，则在一个时间间隔t_hb后重新发送心跳报文，并重置cwnd、T_RTT与P_L的值，重新探测路径质量。当路径发生拥塞丢包现象后，cwnd被重置为2*MTU，T_RTT=0，P_L=0。若当前路径质量大于规定阈值Q_S，则该路径被标记为可用状态。

如图5所示，即为路径在不可用状态时cwnd的更新策略。

1）提取当前的cwnd。

2）判断当前是否存在超时重传的心跳报文，若无，则判断当前是否收到来自于接收端的心跳报文ACK，若收到ACK，则转向步骤3）；反之，若存在超时重传，则转向步骤7）。

3）计算当前的RTT_i，并记录当前的RTT_i。

4）提取RTT_i-1，并计算RTT_i与RTT_i-1的差值。

5）计算MTU的调节因子w。

6）更新当前的cwnd，转向步骤8）。

7）判断是否拥塞丢包，重置cwnd为2*MTU，T_RTT=0，P_L=0，并等待t_hb时间后，重新发送心跳报文探测。

8）若不为拥塞丢包，则不改变当前的cwnd，并重传心跳报文。

本发明实施例中，将往返时延（RTT）、丢包率（packetloss）及拥塞窗口（cwnd）作为路径评估参数，能够很好地反映当前路径的状态。通过对路径质量进行评估，能够确保用于传输数据的路径拥有较好的通信质量，从而提高数据的传输速率和质量，减少数据重传，降低网络负载，提高流媒体用户的体验效果。根据路径质量将路径状态进行分类，即可用与不可用状态。通过对SCTP协议的改进，分别设计了两种状态下路径质量评估策略：在可用状态下，路径通过发送的数据实时计算当前路径质量；在不可用状态下，路径可自学习当前网路环境，确保尽可能少的发送探测消息的情况下准确地评价当前路径质量。

实施例二

如图6所示，本发明实施例提供了一种路径评估装置，该装置包括路径质量评估单元100、路径划分单元200、数据传输单元300和心跳报文单元400，其中，

路径质量评估单元100，用于根据路径的往返时延、丢包率和拥塞窗口计算路径质量评估参数；

路径划分单元200，用于根据路径质量评估参数将路径分为可用路径与不可用路径；

数据传输单元300，用于在可用路径传输数据，并在传输数据过程中获取路径的往返时延、丢包率和拥塞窗口；

心跳报文单元400，用于在不可用路径发送心跳报文，获取路径的往返时延、丢包率和拥塞窗口。

进一步的，该装置进一步包括参数计算单元500，用于获取数据传输单元300和心跳报文单元400获取的路径的往返时延、丢包率和拥塞窗口，计算路径的往返时延、丢包率和拥塞窗口的平均值，并发送给路径质量评估单元100。

进一步的，该装置进一步包括拥塞丢包判定单元600，用于判定当前丢包是否为拥塞丢包，根据判定结果调整拥塞窗口的值，并发送给参数计算单元500。

需要说明的是：上述实施例提供的路径评估在进行路径评估的过程中，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的路径评估装置与路径评估方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

综上所述，本发明各个实施例通过路径的往返时延、丢包率和拥塞窗口计算路径质量评估参数，根据路径质量评估参数将路径分为可用路径和不可用路径，在可用路径上正常传输数据，并实时根据数据传输的质量来动态评估路径质量，在不可用路径上通过发送心跳报文来探测路径质量的变化，及时将路径质量好转的路径设置为可用路径。本发明实施例提供的方案，可以实时的探测路径质量，根据简单的参数可以准确的计算路径质量并实时的对数据传输的路径进行调整和选择，从而保证数据传输的路径质量，实现可靠的数据传输。能够有效地对路径质量进行评估，提高了流媒体数据传输质量。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种路径评估方法，其特征在于，所述方法包括：

根据路径的往返时延、丢包率和拥塞窗口计算路径质量评估参数；所述路径质量评估参数根据如下公式计算：

$Q={\left(\frac{\stackrel{\&OverBar;}{cwnd}}{\stackrel{\&OverBar;}{T_{RTT}}}\right)}^{(1-\sqrt{P_L})}$

其中，Q为路径质量评估参数，分别为当前路径拥塞窗口与往返时延的均值，P_L为当前路径的丢包率；

根据所述路径质量评估参数将路径分为可用路径与不可用路径；

在可用路径传输数据，并在传输数据过程中计算所述路径的往返时延、丢包率和拥塞窗口；

在不可用路径发送心跳报文，来计算所述路径的往返时延、丢包率和拥塞窗口。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述往返时延根据如下方法获取：

根据公式T_RTT＝st₁-rt₂计算往返时延，其中，st₁为发送端发送数据或心跳报文时间，rt₂为接收端接收数据或心跳报文时间。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述数据或心跳报文超时，重传所述数据或心跳报文；若同一所述数据或心跳报文重传次数大于设定阈值时，设置该条路径为不可用路径。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述丢包率根据如下方法获取：

统计成功发送的所述数据或心跳报文，当前路径的丢包率等于发送端所发送的数据或心跳报文个数与发送端接收到返回消息的个数之差与发送端所发送的数据或心跳报文个数的商。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拥塞窗口根据如下方法获取：

当收到来自接收端发送的确认消息或发生拥塞丢包后，更新当前的拥塞窗口值，根据如下公式计算当前路径的拥塞窗口平均值：

$\stackrel{\&OverBar;}{cwnd}=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{\mathrm{cwnd}}_i}{n};$

其中，cwnd_i表示在路径评估时间E内第i个数据或心跳报文周期的拥塞窗口的值；表示在路径评估时间E内n个数据或心跳报文周期的平均拥塞窗口的值。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在路径探测过程中，两次重传时间间隔在规定阈值t_cwnd内，认为是拥塞丢包，对拥塞窗口的值进行调整；否则，认为是随机丢包，不调整拥塞窗口的值。

7.一种路径评估装置，其特征在于，所述装置包括路径质量评估单元、路径划分单元、数据传输单元和心跳报文单元，其中，

所述路径质量评估单元，用于根据路径的往返时延、丢包率和拥塞窗口计算路径质量评估参数；所述路径质量评估参数根据如下公式计算：

$Q={\left(\frac{\stackrel{\&OverBar;}{cwnd}}{\stackrel{\&OverBar;}{T_{RTT}}}\right)}^{(1-\sqrt{P_L})}$

其中，Q为路径质量评估参数，分别为当前路径拥塞窗口与往返时延的均值，P_L为当前路径的丢包率；

所述路径划分单元，用于根据所述路径质量评估参数将路径分为可用路径与不可用路径；

所述数据传输单元，用于在可用路径传输数据，并在传输数据过程中计算所述路径的往返时延、丢包率和拥塞窗口；

所述心跳报文单元，用于在不可用路径发送心跳报文，计算所述路径的往返时延、丢包率和拥塞窗口。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括参数计算单元，用于获取所述数据传输单元和心跳报文单元计算的所述路径的往返时延、丢包率和拥塞窗口，计算所述路径的往返时延、丢包率和拥塞窗口的平均值，并发送给所述路径质量评估单元。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括拥塞丢包判定单元，用于判定当前丢包是否为拥塞丢包，根据判定结果调整拥塞窗口的值，并发送给所述参数计算单元。