CN104639568A - 一种基于udp的数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于UDP的数据传输方法，该方法包括：通过UDP的端到端的特性对网络状态进行识别，对多个度量参数进行计算，将计算结果传递给接收端的识别模块，识别模块识别网络状态后，用3位数据进行标识，修改ACK应答包UDP首部，将标识的结果通知给发送端；当发送端通过对ACK应答包进行检测时，若发现网络状态为正常情况，通过发送控制模块根据路由跳数自适应调整延迟窗口的大小，当网络发生路由变化或中断时，重新计算状态变量的值，保持UDP连接前后负载率的一致性。本发明提出了一种数据传输方法，发送端根据当前UDP连接的可用资源自适应地调整数据的发送速率，降低突发流量造成拥塞的可能性。

Description

一种基于UDP的数据传输方法

技术领域

本发明涉及网络通信，特别涉及一种基于UDP的数据传输方法。

背景技术

无线自组织网络是由多个移动节点构成的自组织系统，其每个节点既是主机又是路由器，它没有基站一类的固定通信基础设施，可以迅速搭建通信平台，提供通信支持环境，具有很高的生存能力和灵活性，UDP协议是针对固定的有线网络而设计的，为发送端和接收端之间提供端到端的数据包传输服务。传统的UDP拥塞控制算法以丢包作为拥塞判断的依据，然而在自组织网络中，除拥塞丢包外，较高的比特误码率、路由故障、信道接入的不公平性等其它因素也能引起数据包的丢失，由于非拥塞所造成的数据包丢失占80％以上，但却触发了传统的UDP拥塞控制，使延迟窗口减小，这势必导致UDP性能严重下降。

因此，针对相关技术中所存在的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

为解决上述现有技术所存在的问题，本发明提出了一种基于UDP的数据传输方法，包括：

步骤一，通过UDP的端到端的特性对网络状态进行识别，对多个度量参数进行计算，将计算结果传递给接收端的识别模块，识别模块识别网络状态后，用3位数据进行标识，修改ACK应答包UDP首部，将标识的结果通知给发送端；

步骤二，当发送端通过对ACK应答包进行检测时，若发现网络状态为正常情况，则通过发送控制模块根据路由跳数自适应调整延迟窗口的大小，当网络发生路由变化或中断时，重新计算状态变量的值，保持UDP连接前后负载率的一致性。

优选地，所述步骤二进一步包括：

当UDP连接为正常情况时，根据路由跳数设置延迟窗口的增长因子β，自适应调整延迟窗口的门限值，设cn₁、cn₂分别是延迟窗口增长前后的值，β为窗口的增长因子，则定义如下：

cn₂＝cn₁+β/cn₁

设平均窗口的大小为cn，超时因子为t，数据包丢失率为p，则定义如下：

$t=\frac{(\frac{1}{\mathrm{cn}}-\sqrt{\frac{2p}{3\mathrm{\β}}})}{3\sqrt{\frac{3p}{3\mathrm{\β}}}\×p(1+32p^2)}$

当发送端收到三个重复的ACK应答或发生超时，得知数据包丢失，通过ACK包的首部携带网络状态标志判断是否发生拥塞，若网络发生拥塞，便启动UDP拥塞控制机制；若丢包由于误码引起，则重传丢失的数据包，并保持延迟窗口的参数变量cn不变；若丢包由于路由变化或中断引起，发送端收到多个重复的ACK，并发生连续超时，当路由重建后，重新计算路由变化后的延迟窗口参数变量cn。

本发明相比现有技术，具有以下优点：

本发明提出了一种数据传输方法，发送端根据当前UDP连接的可用资源自适应地调整数据的发送速率，降低突发流量造成拥塞的可能性。

附图说明

图1是根据本发明实施例的一种基于UDP的数据传输方法的流程图。

具体实施方式

下文与图示本发明原理的附图一起提供对本发明一个或者多个实施例的详细描述。结合这样的实施例描述本发明，但是本发明不限于任何实施例。本发明的范围仅由权利要求书限定，并且本发明涵盖诸多替代、修改和等同物。在下文描述中阐述诸多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。出于示例的目的而提供这些细节，并且无这些具体细节中的一些或者所有细节也可以根据权利要求书实现本发明。

本发明的一方面提供了一种基于UDP的数据传输方法。图1是根据本发明实施例的一种基于UDP的数据传输方法流程图。

将网络状态划分为正常、拥塞、误码、路由变化和中断五种。本发明完全依靠发送端与接收端协同，通过UDP自身端到端的特性来对这些网络状态进行识别，并采取相应的控制措施。通过对多个度量参数进行计算，将计算结果传递给接收端的识别模块，接收端的识别模块识别是哪种网络状态后，用3位数据进行标识，通过修改ACK应答包UDP首部将标识的结果通知给发送端，以便让发送端采取适当的响应机制。另外，当发送端通过对ACK应答包进行检测时，若发现网络状态为正常情况，则可通过发送控制模块根据前向路经的跳数自适应调整延迟窗口的大小，抑制延迟窗口的过快增长。特别是当网络发生路由变化或中断情况时，再重新计算状态变量的值，保持UDP连接前后负载率的一致性，避免拥塞的发生。

由于自组织网络资源有限，相比有线网络更易发生拥塞，但传统UDP延迟窗口增长机制过快，每当发送的数据包被确认后，延迟窗口cn就进行加倍操作，这样就会给网络的底层带来很大负担，使成功发送数据包的概率减小，影响了UDP性能。本发明针对上述情况，当UDP连接刚刚建立(网络为正常情况)时，可根据路由跳数合理设置延迟窗口的增长因子β，自适应调整延迟窗口的门限值，以保证网络最大的吞吐量。设cn₁、cn₂分别是延迟窗口增长前后的值，β为窗口的增长因子，则定义如下：

cn₂＝cn₁+β/cn₁

设平均窗口的大小为cn，超时因子为t，数据包丢失率为p，则定义如下：

$t=\frac{(\frac{1}{\mathrm{cn}}-\sqrt{\frac{2p}{3\mathrm{\β}}})}{3\sqrt{\frac{3p}{3\mathrm{\β}}}\×p(1+32p^2)}$

由此可以看出，适当降低β，就可减少超时的次数，降低底层冲突的概率，提高UDP的吞吐量。

当发送端收到三个重复的ACK应答或发生超时，得知数据包丢失，通过ACK包的首部携带网络状态标志判断是否发生拥塞。若网络发生拥塞，便启动UDP拥塞控制机制；若丢包是由于误码引起的，不需要调用拥塞控制的慢启动算法，只需重传丢失的数据包，并保持延迟窗口的cn参数变量不变；若丢包是由于路由变化或中断引起的，这时发送端会收到多个重复的ACK，并发生连续超时，当路由重建后，可重新计算路由变化后的延迟窗口cn，使UDP发送端在恢复传输时能根据当前UDP连接的可用资源自适应地调整数据的发送速率，降低突发流量造成拥塞的可能性，有效利用新路由的网络资源和提高UDP的性能。

综上所述，本发明提出了一种数据传输方法，发送端根据当前UDP连接的可用资源自适应地调整数据的发送速率，降低突发流量造成拥塞的可能性。

显然，本领域的技术人员应该理解，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算系统来实现，它们可以集中在单个的计算系统上，或者分布在多个计算系统所组成的网络上，可选地，它们可以用计算系统可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储系统中由计算系统来执行。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (2)

1.一种基于UDP的数据传输方法，其特征在于，包括：

步骤一，通过UDP的端到端的特性对网络状态进行识别，对多个度量参数进行计算，将计算结果传递给接收端的识别模块，识别模块识别网络状态后，用3位数据进行标识，修改ACK应答包UDP首部，将标识的结果通知给发送端；

步骤二，当发送端通过对ACK应答包进行检测时，若发现网络状态为正常情况，则通过发送控制模块根据路由跳数自适应调整延迟窗口的大小，当网络发生路由变化或中断时，重新计算状态变量的值，保持UDP连接前后负载率的一致性。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二进一步包括：

当UDP连接为正常情况时，根据路由跳数设置延迟窗口的增长因子β，自适应调整延迟窗口的门限值，设cn₁、cn₂分别是延迟窗口增长前后的值，β为窗口的增长因子，则定义如下：

cn₂＝cn₁+β/cn₁

设平均窗口的大小为cn，超时因子为t，数据包丢失率为p，则定义如下：

$t=\frac{(\frac{1}{\mathrm{cn}}-\sqrt{\frac{2p}{3\mathrm{\β}}})}{3\sqrt{\frac{3p}{3\mathrm{\β}}}\×p(1+32p^2)}$

当发送端收到三个重复的ACK应答或发生超时，得知数据包丢失，通过ACK包的首部携带网络状态标志判断是否发生拥塞，若网络发生拥塞，便启动UDP拥塞控制机制；若丢包由于误码引起，则重传丢失的数据包，并保持延迟窗口的参数变量cn不变；若丢包由于路由变化或中断引起，发送端收到多个重复的ACK，并发生连续超时，当路由重建后，重新计算路由变化后的延迟窗口参数变量cn。