CN103475600B - 一种多路径公平性传输控制方法 - Google Patents

Abstract

一种多路径公平性传输控制方法，其特征在于，针对TCP/IP网络传输中的瓶颈链路，先计算该瓶颈链路处的公平性因子，然后判断带宽占用的公平性变化趋势，通过调节多路径终端的传输控制策略，保证瓶颈链路处带宽占用的公平性，保证网络传输资源的高效使用。

Description

一种多路径公平性传输控制方法

技术领域

本发明涉及一种多路径公平性传输控制方法，主要用于多路径终端在瓶颈链路处的传输调度控制，保证瓶颈链路处带宽占用的公平性。

背景技术

近年来，计算机通信技术和下一代网络技术飞速发展，促进了多路径传输通信技术的不断发展，典型的多路径传输技术包括：多路径并行SCTP(CMT-SCTP),多路径TCP(MPTCP)等。多路径传输通信技术主要是为了提高网络传输带宽和传输利用率而设计的，同时，多路径传输也带来了网络带宽占用公平性的问题，即多路径传输终端在网络瓶颈链路处采用多条传输子流传输，侵占单路径传输终端的带宽资源，造成网络带宽分配不公平，加剧网络环境恶化。

针对多路径传输的公平性问题，国内外研究机构和组织已开展了相关工作，并提出了一些解决方法。例如文献《DesigningandImplementingaDeployableMultipathTCP》（刊于USENIXNSDI，2011），文献《MultipathCongestionControlforSharedBottleneck》（刊于PFLDNeTworkshop，2009），文献《PracticalCongestionControlforMultipathTransportProtocols》（刊于UniversityCollegeLondonReport），文献《CoupledCongestionControlforMultipathTransportProtocols》（RFC6536），文献《PACC:APathAssociativityCongestionControlandThroughputModelforMulti-pathTCP》（刊于InternationalConferenceonComputationalScience），文献《OntheFairnessofTransportProtocolsinaMulti-PathEnvironment》（刊于InternationalConferenceonCommunications）等，上述传输控制方法能够对瓶颈链路处的带宽占用公平性进行评估，并通过控制多路径终端的数据发送速率，调整瓶颈链路处带宽占用的公平性。但是，该些瓶颈链路处带宽占用公平性的评估方法，无法反映瓶颈带宽处带宽占用公平性的变化趋势，可能导致传输速率的调节向相反的方向进行，加剧络传输环境的恶化。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种多路径公平性传输控制方法。一方面，该方法设计了一种公平性因子，该公平性因子不仅能够反映当前在瓶颈链路处带宽占用的公平性程度，而且能够反映公平性变化的趋势。另一方面，该方法能够根据计算得出的公平性因子，对多路径传输终端的传输控制策略进行调整，保证瓶颈链路处带宽占用的公平性，保证网络传输资源的高效使用。

本发明的有益效果是：提出的公平性因子能够反映瓶颈链路处带宽占用的公平性变化趋势，通过调节多路径终端的传输控制策略，保证瓶颈链路处带宽占用的公平性，保证网络传输资源的高效使用。

附图说明

图1是本发明的多路径公平性传输方法流程图。

具体实施方式

参见图1，本发明主要是先计算求得瓶颈链路处带宽占用的公平性因子，然后判断公平性变化的趋势，通过调节多路径终端的传输控制策略，保证瓶颈链路处带宽占用的公平性，保证网络传输资源的高效使用。

公平性因子表示瓶颈链路处带宽占用公平性的程度，其导数值可以直接判断瓶颈链路处带宽占用公平性的变化趋势，当其导数值大于0时，多路径传输策略相应提高发送速率；当其导数小于0时，多路径传输策略相应降低发送速率，保证瓶颈链路处带宽占用的公平性。本发明的方法包括以下步骤：

步骤1：多路径传输终端记录相邻两次在瓶颈链路处丢包时刻的发送速率值，判断是否相等，如果不相等，转到步骤2；如果相等，转到步骤3；

步骤2：计算公平性因子，对其进行求导，得到导数,若>0，将发送速率调整为，其中。若<0,则将发送速率调整为,其中。

步骤3：判断多路径传输在丢包之前是否能够满足服务质量需求，若能够满足，计算公平性因子，将多路径传输每次丢包之后的发送速率设为丢包时刻发送速率的是瓶颈链路处的总带宽。在每收到一个ACK确认后，发送窗口增加。若在丢包之前发送速率始终处于变化的，计算公平性因子，并将多路径传输每次丢包之后的发送速率设为丢包时刻的，每收到一个ACK确认，发送窗口增加1。

所述的公平性因子的计算方法如下：

步骤1：多路径传输终端记录相邻两次在瓶颈链路处丢包时刻的发送速率值。判断是否相等，若，转到步骤2；若，则

若，则，其中；

若，则，其中，C是瓶颈带宽处总带宽。

步骤2：若发送速率在丢包之前满足服务质量需求，则可以计算得到公平性因子，,其中是最大传输单元，是相邻两次丢包的时间间隔,是数据包平均往返时间；若发送速率在丢包之前有一直处于不断增长状态，则可以计算得到公平性因子，,其中是最大传输单元，是相邻两次丢包的时间间隔,是数据包平均往返时间,是丢包率。

Claims (2)

1.一种多路径公平性传输控制方法，其特征在于，针对TCP/IP网络传输中的瓶颈链路，先计算该瓶颈链路处的公平性因子，然后判断带宽占用的公平性变化趋势，通过调节多路径终端的传输控制策略，保证瓶颈链路处带宽占用的公平性，保证网络传输资源的高效使用；所述的方法具体包括以下步骤，步骤1：多路径传输终端记录相邻两次在瓶颈链路处丢包时刻的发送速率值，判断是否相等，如果不相等，转到步骤2；如果相等，转到步骤3；步骤2：计算公平性因子a，对其进行求导，得到导数a',若a'>0，将发送速率调整为 $R^{k+1}+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\frac{R^{k+1}-R^k}{2^i}\&times;a^{\&prime;},$ 其中 $1\&le;\frac{R^{k+1}-R^k}{2^n}<2,$ 若a'<0,则将发送速率调整为 $R^{k+1}-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\frac{R^k-R^{k+1}}{2^i}\&times;\left|a^{\&prime;}\right|,$ 其中 $1\&le;\frac{R^k-R^{k+1}}{2^n}<2,$ 其中，R^k：表示多路径传输终端记录相邻两次在瓶颈链路处丢包前一次丢包时刻的发送速率，后一次丢包时刻的发送速率用R^k+1表示；k：表示前一次丢包，后一次丢包用K+1表示；

步骤3：判断多路径传输在丢包之前是否能够满足服务质量需求，若能够满足，计算公平性因子，将多路径传输每次丢包之后的发送速率设为丢包时刻发送速率的倍，C是瓶颈链路处的总带宽，在每收到一个ACK确认后，发送窗口增加若在丢包之前发送速率始终处于变化的，计算公平性因子a，并将多路径传输每次丢包之后的发送速率设为丢包时刻的倍，每收到一个ACK确认，发送窗口增加1；

所述的公平性因子的计算方法包括以下步骤，步骤1：多路径传输终端记录相邻两次在瓶颈链路处丢包时刻的发送速率值，判断是否相等，若R^k＝R^k+1，转到步骤2；若R^k≠R^k+1，则

若R^k＜R^k+1，则 $a=1-\frac{{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^{\frac{R^{k+1}}{2MSS}}i}{R^{k+1}+{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^n\frac{R^{k+1}-R^k}{2^i}},$ 其中 $1\&le;\frac{R^{k+1}-R^k}{2^n}<2;$

若R^k＞R^k+1，则 $a=1-\frac{{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^n\frac{R^k-R^{k+1}}{2^i}}{C-R^{k+1}},$ 其中 $1\&le;\frac{R^k-R^{k+1}}{2^n}<2,$ C是瓶颈带宽处总带宽；

步骤2：若发送速率在丢包之前满足服务质量需求，则计算得到公平性因子a，其中MSS是最大传输单元，ΔT是相邻两次丢包的时间间隔,RTT是数据包平均往返时间；若发送速率在丢包之前有一直处于不断增长状态，则计算得到公平性因子a，其中MSS是最大传输单元，ΔT是相邻两次丢包的时间间隔,RTT是数据包平均往返时间,p是丢包率。

2.根据权利要求1所述的多路径公平性传输控制方法，其特征在于，所述的公平性因子表示瓶颈链路处带宽占用公平性的程度，其导数值可以直接判断瓶颈链路处带宽占用公平性的变化趋势，当其导数值大于0时，多路径传输策略相应提高发送速率；当其导数小于0时，多路径传输策略相应降低发送速率，保证瓶颈链路处带宽占用的公平性。