CN103841041B - 一种多流业务并发传输控制方法及装置 - Google Patents

一种多流业务并发传输控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多流业务并发传输控制方法及装置，克服目前搭载多通信接口的终端设备利用多条链路进行传输时无法充分利用聚合带宽资源导致不必要的数据重传的缺陷，该方法中发送端执行处理：获取所述发送端与接收端之间的各条链路的链路信息；根据各条链路的链路信息对各条链路的传输时延进行预测，获得各条链路的传输时延估计值；根据各条链路的传输时延估计值计算并预测各条链路上的数据包抵达接收端的先后顺序；按照各条链路上的数据包抵达接收端的先后顺序，对各条链路上数据包的分配情况进行调度。本申请的实施例避免接收端乱序而导致的不必要的重传和链路带宽拥塞。

Description

一种多流业务并发传输控制方法及装置
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种多流业务并发传输控制方法及装置。
背景技术
随着信息技术的发展，终端设备普遍搭载了多种通信接口，利用终端的多个接口同时进行业务传输实现多条链路的聚合效应成为一种迫切的需求。然而由于多条端到端并发链路在路径带宽及传输时延方面存在明显差异，使得多路并发的传输吞吐相比单条链路并没有明显的提升。究其原因，主要是因为链路差异引起的接收端的数据乱序，进而导致不必要的重传及接收端缓存拥塞，限制了各传输链路的吞吐量增长。
如图1所示，数据包按照路径轮循的方式分配的各传输链路进行传输。链路1的传输时延为D1，链路2的传输时延为D2以及链路3的传输时延为D3。图中小方框表示数据包，数字表述发送或者抵达顺序。如果三条链路的传输时延D1<<D2<<D3，则路径1的数据包1和4及路径2的数据包2和5必然先于其余包到达。由于数据包3未能到达，数据包4和5只能在缓冲区等待。当缓冲区数据包累积到缓冲区门限值造成缓冲区阻塞，则要清空缓冲区中的所有数据包并进行不必要的重传操作。
针对接收端乱序问题，可以从按数据包调度和按流调度角度提出了一些解决方案。但基于数据包的调度无法根本上解决乱序问题，基于流的调度策略将不同的业务流绑定在不同的链路上传输，一定程度可以解决乱序问题，但是无法充分利用聚合带宽资源，各路径的负载平衡无法得到保证。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服目前搭载多通信接口的终端设备利用多条链路进行传输时无法充分利用聚合带宽资源导致不必要的数据重传的缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多流业务并发传输控制方法，发送端执行如下处理：
获取所述发送端与接收端之间的各条链路的链路信息；
根据各条链路的链路信息对各条链路的传输时延进行预测，获得各条链路的传输时延估计值；
根据各条链路的传输时延估计值计算并预测各条链路上的数据包抵达接收端的先后顺序；
按照各条链路上的数据包抵达接收端的先后顺序，对各条链路上数据包的分配情况进行调度。
优选地，所述各条链路的链路信息包括：
带宽信息、负载情况、可用带宽以及传输时延信息。
优选地，根据各条链路的链路信息对各条链路的传输时延进行预测，获得各条链路的传输时延估计值，包括：
所述发送端采用往返时延值来动态估计各条链路的传输时延，获得各条链路的传输时延估计值。
优选地，所述发送端采用往返时延值来动态估计各条链路的传输时延，获得各条链路的传输时延估计值，包括：
对于每条链路，所述发送端根据前一次传输的往返传输时延估计值及往返传输时延实际值，获得当前传输时延估计值。
优选地，按照各条链路上的数据包抵达接收端的先后顺序，对各条链路上数据包的分配情况进行调度，包括：
同时传输多个业务流时，根据不同业务流的服务质量、所述链路信息以及各业务流对传输时延的要求，按照各条链路上的数据包抵达接收端的先后顺序，对业务流及链路进行匹配。
优选地，对业务流及链路进行匹配，包括：
在并发的链路中选择时延相近的链路进行同一业务流的传输。
本申请的实施例还提供了一种多流业务并发传输控制装置，包括：
获取模块，设置为获取发送端与接收端之间的各条链路的链路信息；
预测模块，设置为根据各条链路的链路信息对各条链路的传输时延进行预测，获得各条链路的传输时延估计值；
计算模块，设置为根据各条链路的传输时延估计值计算并预测各条链路上的数据包抵达接收端的先后顺序；
调度模块，设置为按照各条链路上的数据包抵达接收端的先后顺序，对各条链路上数据包的分配情况进行调度。
优选地，该预测模块设置为采用往返时延值来动态估计各条链路的传输时延，获得各条链路的传输时延估计值。
优选地，该预测模块设置为对于每条链路，根据前一次传输的往返传输时延估计值及往返传输时延实际值，获得当前传输时延估计值。
优选地，该调度模块设置为同时传输多个业务流时，根据不同业务流的服务质量、所述链路信息以及各业务流对传输时延的要求，按照各条链路上的数据包抵达接收端的先后顺序，对业务流及链路进行匹配。
与现有技术相比，本申请的实施例通过数据包调度机制使发送端与接收端之间各条链路上的数据包能够按序抵达接收端，从而避免接收端乱序而导致的不必要的重传和链路带宽拥塞，提升了多路并发的传输性能，实现真正意义上的带宽聚合和负载均衡。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为目前搭载多通信接口的终端设备利用多条链路接收数据的原理示意图。
图2为本申请实施例的多流业务并发传输接收方法的流程示意图。
图3为根据本申请实施例的多流业务并发传输接收方法对数据包的接收进行调度后的接收示意图。
图4为本申请实施例的多流业务并发传输接收方法中两条链路上数据包按序到达的示意图。
图5为本申请实施例的多流业务并发传输接收装置的构造示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征在不相冲突前提下的相互结合，均在本发明的保护范围之内。
另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
如图2、图3及图4所示，本申请实施例的多流业务并发传输接收方法主要包括如下内容。
步骤S210，新的业务流数据包抵达发送端的发送缓冲区，发送端获取其与接收端之间各条链路的链路信息。
发送端与接收端之间各条链路的链路信息，主要包括各条链路的带宽信息、丢包率信息，负载情况、可用带宽以及传输时延信息等。由于各条链路都是实时动态变化的，所以需要及时更新并获取上述信息，保证上述信息的实时性及有效性。
本申请的实施例中，发送端比如可以是服务器，接收端比如可以是多个终端设备，或者也可以是拥有多个接口的终端设备。
步骤S220，发送端根据其与接收端之间各条链路的链路信息，对数据包在各条链路上进行传输并到达接收端的传输时延进行预测，获得各条链路的传输时延估计值。
本申请的实施例中，发送端采用往返时延值来动态估计各条链路的传输时延。对于每条链路而言，发送端根据前一次传输的往返传输时延估计值及往返传输时延实际值，获得当前传输时延估计值。
如果某条链路上第i次传输时所预测的往返传输时延(RTT)估计值为RTT(i)，第i次传输RTT的实际值为RTT，则该条链路上的第i+1次传输的RTT估计值RTT(i+1)可以根据如下表达式计算获得。
RTT(i+1)＝a·RTT(i)+(1-a)·RTT 式(1)
其中，0≤a≤1，a越大表明该链路上第i+1次传输的RTT估计值RTT(i+1)对第i次传输的RTT估计值RTT(i)越敏感，也即该链路上第i次传输的RTT估计值RTT(i)对第i+1次传输的RTT估计值RTT(i+1)影响越大。
端到端时延FT是RTT的一半，表示从一端到另一端的时延。所以，本申请的实施例中，各条链路的传输时延估计值FT(i+1)根据如下表达式获得。
FT(i+1)＝1/2·RTT(i+1) 式(2)
步骤S230，发送端根据各条链路的传输时延估计值，计算并预测各条链路上的数据包抵达接收端的先后顺序。
步骤S240，发送端按照各条链路上的数据包抵达接收端的先后顺序，以数据包按序抵达接收端为目标，对各条链路上数据包的分配情况进行调度。
本申请的实施例中，当同时传输多个业务流时，由于各业务流之间相互独立，可以根据不同业务流的服务质量(QoS)、所获取的链路信息以及各业务流对传输时延的要求，对业务流及链路进行匹配。本申请的实施例可以在并发的链路中选择时延相近的链路进行同一业务流的传输，针对不同业务流在与其绑定的路径中进行数据包的分配即可。
本申请的实施例中，计算在所有不拥塞链路上传输数据包的预测到达时刻，然后按预测到达时刻的先后为数据包分配传输序列号。传输序列号小的数据包传送至优先到达的链路位置。
步骤S250，发送端将已经发送给接收端的数据包标记为已发送，并更新链路信息。
本申请的实施例可以在多路径的传输控制协议，比如流控制传输协议(SCTP)、多路径传输控制协议(MPTCP)中直接集成使用，不需要对发送端或接收端进行修改，实现灵活方便。
如图5所示，本申请实施例的多流业务并发传输接收装置主要包括发送缓冲区510、获取模块520、预测模块530、计算模块540以及调度模块550。
发送缓冲区510，设置为存储待发送给接收端的数据包；并设置为存储待确认发送成功数据包，该待确认发送成功数据包在接收端成功接收数据包之后删除。
获取模块520，设置为获取发送端与接收端之间的各条链路的链路信息，各条链路的链路信息主要包括各条链路的带宽信息、丢包率信息，负载情况、可用带宽以及传输时延信息等。
预测模块530，与获取模块520相连，设置为根据各条链路的链路信息对各条链路的传输时延进行预测，获得各条链路的传输时延估计值。
计算模块540，与预测模块530相连，设置为根据各条链路的传输时延估计值计算并预测各条链路上的数据包抵达接收端的先后顺序。
调度模块550，与发送缓冲区510及计算模块540相连，设置为按照各条链路上的数据包抵达接收端的先后顺序，对发送缓冲区510中的各条链路上的数据包的分配情况进行调度。
本申请的实施例中，该预测模块530设置为采用往返时延值来动态估计各条链路的传输时延，获得各条链路的传输时延估计值。该预测模块530设置为对于每条链路，根据前一次传输的往返传输时延估计值及往返传输时延实际值，获得当前传输时延估计值。
本申请的实施例中，该调度模块550设置为同时传输多个业务流时，根据不同业务流的服务质量、所述链路信息以及各业务流对传输时延的要求，按照各条链路上的数据包抵达接收端的先后顺序，对业务流及链路进行匹配。该调度模块550设置为在并发的链路中选择时延相近的链路进行同一业务流的传输。
接收端的接收缓冲区存储各条链路抵达的数据包。由于各传输链路存在明显差异，数据包很难做到完全地有序到达。所以本申请的实施例中，接收端中的接收缓冲区用于暂存一定程度的乱序数据包，然后向应用层呈递。由于用于多流业务并发传输的终端设备为手机等移动终端设备，本身资源较为有限，所以其缓冲区的大小受限，可以容许一定限度的乱序发生。
本申请实施例的多流业务并发传输接收装置可以应用在应用层和网络层之间。
本申请的实施例可以充分利用多接口终端多接口链路带宽聚合效应，同时避免接收端的数据包乱序问题。本申请的实施例面向具有多种接入方式的多接口终端设备，在进行多流业务并发传输控制的过程中，利用多条链路的带宽聚合效应提升业务传输速率，有效解决了接收端乱序问题，提升了系统性能。
本领域的技术人员应该明白，上述的本申请实施例所提供的装置的各组成部分，以及方法中的各步骤，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上。可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现。从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种多流业务并发传输控制方法，发送端执行如下处理：
获取所述发送端与接收端之间的各条链路的链路信息；
根据各条链路的链路信息对各条链路的传输时延进行预测，获得各条链路的传输时延估计值；
根据各条链路的传输时延估计值计算并预测各条链路上的数据包抵达接收端的先后顺序；
按照各条链路上的数据包抵达接收端的先后顺序，对各条链路上数据包的分配情况进行调度，以使所述数据包按照所述先后顺序到达所述接收端。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述各条链路的链路信息包括：
带宽信息、负载情况、可用带宽以及传输时延信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，根据各条链路的链路信息对各条链路的传输时延进行预测，获得各条链路的传输时延估计值，包括：
所述发送端采用往返时延值来动态估计各条链路的传输时延，获得各条链路的传输时延估计值。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述发送端采用往返时延值来动态估计各条链路的传输时延，获得各条链路的传输时延估计值，包括：
对于每条链路，所述发送端根据前一次传输的往返传输时延估计值及往返传输时延实际值，获得当前传输时延估计值。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，按照各条链路上的数据包抵达接收端的先后顺序，对各条链路上数据包的分配情况进行调度，包括：
同时传输多个业务流时，根据不同业务流的服务质量、所述链路信息以及各业务流对传输时延的要求，按照各条链路上的数据包抵达接收端的先后顺序，对业务流及链路进行匹配。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，对业务流及链路进行匹配，包括：
在并发的链路中选择时延相近的链路进行同一业务流的传输。
7.一种多流业务并发传输控制装置，包括：
获取模块，设置为获取发送端与接收端之间的各条链路的链路信息；
预测模块，设置为根据各条链路的链路信息对各条链路的传输时延进行预测，获得各条链路的传输时延估计值；
计算模块，设置为根据各条链路的传输时延估计值计算并预测各条链路上的数据包抵达接收端的先后顺序；
调度模块，设置为按照各条链路上的数据包抵达接收端的先后顺序，对各条链路上数据包的分配情况进行调度，以使所述数据包按照所述先后顺序到达所述接收端。
8.根据权利要求7所述的装置，其中：
该预测模块设置为采用往返时延值来动态估计各条链路的传输时延，获得各条链路的传输时延估计值。
9.根据权利要求8所述的装置，其中：
该预测模块设置为对于每条链路，根据前一次传输的往返传输时延估计值及往返传输时延实际值，获得当前传输时延估计值。
10.根据权利要求7所述的装置，其中：
该调度模块设置为同时传输多个业务流时，根据不同业务流的服务质量、所述链路信息以及各业务流对传输时延的要求，按照各条链路上的数据包抵达接收端的先后顺序，对业务流及链路进行匹配。
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