CN113328940B - 路径选择方法和装置、接入网关和通信系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种路径选择方法和装置、接入网关和通信系统。路径选择方法和装置识别处理模块对发送端设备发送的TCP数据流进行识别，以确定TCP数据流的应用类型；识别处理模块根据应用类型，将TCP数据流发送给对应的MPTCP调度模块；MPTCP调度模块在接收到TCP数据流后，与接收端设备建立MPTCP连接；MPTCP调度模块根据应用类型及各MPTCP子通道的业务状态，选择出用于传输数据流的MPTCP子通道，并将选择结果发送给接收端设备；MPTCP调度模块将TCP数据流转换为MPTCP数据流，并通过所选择的MPTCP子通道将MPTCP数据流发送给接收端设备。本公开能够满足混合接入网多应用环境下不同应用的差异化MPTCP路径的选择需求。

Description

路径选择方法和装置、接入网关和通信系统

技术领域

本公开涉及通信领域，特别涉及一种路径选择方法和装置、接入网关和通信系统。

背景技术

混合接入网中的接入网关可同时支持多个网络通道接入，如移动网络(LTE(LongTerm Evolution，长期演进)/5G)、有线宽带及WIFI(Wireless Fidelity，无线保真)等。但是，原有的接入网关产品中数据流量只能同时在一个网络通道中传输。

MPTCP(Multipath Transmission Control Protocol，多路径传输控制协议)技术的出现改变了这种情况。MPTCP允许在设备/主机之间建立多链路TCP(TransmissionControl Protocol，传输控制协议)连接，从而使两个设备/主机可以同时利用多链路/多网络进行通信，发送端的数据可以选择其中一条或多条链路进行传输。

发明内容

发明人通过研究发现，单一的传输方式并不适合多应用共存的环境。不同应用对数据传输的需求是不同的，如低时延应用(如游戏)需要选择丢包率和数据传输时延低的链路，高带宽应用(如超高清视频)则需要链路带宽尽可能大，而高可靠性应用(如通话)则需要通过链路备份确保可靠性等。现有的MPTCP路径选择方法主要存在以下问题：(1)一般是提前在设备/终端上设置好，无法根据应用需求灵活更改；(2)不支持不同应用的不同MPTCP路径选择需求。

据此，本公开提供一种路径选择方案，能够满足混合接入网多应用环境下不同应用的差异化MPTCP路径的选择需求。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种路径选择方法，包括：识别处理模块对发送端设备发送的传输控制协议TCP数据流进行识别，以确定所述TCP数据流的应用类型；所述识别处理模块根据所述应用类型，将所述TCP数据流发送给对应的多路径传输控制协议MPTCP调度模块；所述MPTCP调度模块在接收到所述TCP数据流后，与接收端设备建立MPTCP连接；所述MPTCP调度模块根据所述应用类型及各MPTCP子通道的业务状态，选择出用于传输数据流的MPTCP子通道，并将选择结果发送给所述接收端设备；所述MPTCP调度模块将所述TCP数据流转换为MPTCP数据流，并通过所选择的MPTCP子通道将所述MPTCP数据流发送给所述接收端设备。

在一些实施例中，所述识别处理模块根据所述应用类型，将所述TCP数据流发送给对应的MPTCP调度模块包括：所述识别处理模块判断是否存在与所述应用类型具有映射关系的MPTCP调度模块；若存在与所述应用类型具有映射关系的MPTCP调度模块，则所述识别处理模块直接将所述TCP数据流发送给与所述应用类型具有映射关系的MPTCP调度模块。

在一些实施例中，若不存在与所述应用类型具有映射关系的MPTCP调度模块，则所述识别处理模块在全部MPTCP调度模块中选择出与所述应用类型相对应的MPTCP调度模块，并记录所述应用类型与所选择的MPTCP调度模块之间的映射关系；所述识别处理模块将所述TCP数据流发送给所选择的MPTCP调度模块。

在一些实施例中，在所述应用类型为监测全部MPTCP子通道的情况下，所述MPTCP调度模块将全部MPTCP子通道作为用于传输数据流的MPTCP子通道，并将所述MPTCP数据流均衡地分发到各MPTCP子通道上。

在一些实施例中，所述MPTCP调度模块将选择结果发送给所述接收端设备包括：所述MPTCP调度模块利用扩展的MPTCP协议中的预设字段，将所选择的MPTCP子通道信息发送给所述接收端设备。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种路径选择装置，包括：识别处理模块，被配置为对发送端设备发送的TCP数据流进行识别，以确定所述TCP数据流的应用类型，根据所述应用类型，将所述TCP数据流发送给对应的MPTCP调度模块；MPTCP调度模块，被配置为在接收到所述TCP数据流后，与接收端设备建立MPTCP连接，根据所述应用类型及各MPTCP子通道的业务状态，选择出用于传输数据流的MPTCP子通道，并将选择结果发送给所述接收端设备，将所述TCP数据流转换为MPTCP数据流，并通过所选择的MPTCP子通道将所述MPTCP数据流发送给所述接收端设备。

在一些实施例中，所述识别处理模块被配置为判断是否存在与所述应用类型具有映射关系的MPTCP调度模块，若存在与所述应用类型具有映射关系的MPTCP调度模块，则直接将所述TCP数据流发送给与所述应用类型具有映射关系的MPTCP调度模块。

在一些实施例中，所述识别处理模块还被配置为若不存在与所述应用类型具有映射关系的MPTCP调度模块，则在全部MPTCP调度模块中选择出与所述应用类型相对应的MPTCP调度模块，并记录所述应用类型与所选择的MPTCP调度模块之间的映射关系，将所述TCP数据流发送给所选择的MPTCP调度模块。

在一些实施例中，所述MPTCP调度模块还被配置为在所述应用类型为监测全部MPTCP子通道的情况下，将全部MPTCP子通道作为用于传输数据流的MPTCP子通道，并将所述MPTCP数据流均衡地分发到各MPTCP子通道上。

在一些实施例中，所述MPTCP调度模块被配置为利用扩展的MPTCP协议中的预设字段，将所选择的MPTCP子通道信息发送给所述接收端设备。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种路径选择装置，包括：存储器，被配置为存储指令；处理器，耦合到存储器，处理器被配置为基于存储器存储的指令执行实现如上述任一实施例所述的方法。

根据本公开实施例的第四方面，提供一种接入网关，包括如上述任一实施例所述的路径选择装置，以及第一接口，被配置为将发送端设备发送的TCP数据流发送给所述路径选择装置中的识别处理模块；多个第二接口，其中每个第二接口被配置为将所述路径选择装置中的MPTCP调度模块所发送的MPTCP数据流通过一一对应的MPTCP子通道发送给接收端设备。

根据本公开实施例的第五方面，提供一种通信系统，包括如上述任一实施例所述的接入网关，以及发送端设备，被配置为将TCP数据流发送给所述接入网关的第一接口；接收端设备，被配置为根据所述接入网关发送的选择结果，利用对应的MPTCP子通道接收所述接入网关发送的MPTCP数据流。

根据本公开实施例的第六方面，提供一种计算机可读存储介质，其中，计算机可读存储介质存储有计算机指令，指令被处理器执行时实现如上述任一实施例涉及的方法。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1是根据本公开一个实施例的路径选择方法的流程示意图；

图2是根据本公开一个实施例的扩展的MPTCP协议的示意图；

图3是根据本公开一个实施例的路径选择装置的结构示意图；

图4是根据本公开另一个实施例的路径选择装置的结构示意图；

图5是根据本公开一个实施例的接入网关的结构示意图；

图6是根据本公开一个实施例的通信系统的结构示意图；

图7是根据本公开一个实施例的MPTCP路径选择流程示意图。

应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

图1是根据本公开一个实施例的路径选择方法的流程示意图。在一些实施例中，下面的路径选择方法步骤由设置在接入网关中的路径选择装置执行。路径选择装置包括一个识别处理模块和多个MPTCP调度模块。

在步骤101，识别处理模块对发送端设备发送的TCP数据流进行识别，以确定TCP数据流的应用类型。

例如，应用类型可以为诸如在线游戏的低时延类、诸如超高清视频的高带宽类、诸如语音通话的高可靠类等。可通过目的IP地址来识别TCP数据流的应用类型。

在步骤102，识别处理模块根据应用类型，将TCP数据流发送给对应的MPTCP调度模块。

在一些实施例中，路径选择装置中的每个MPTCP调度模块分别对应不同的应用类型。例如，在路径选择装置中包括负载均衡调度模块、链路备份调度模块、最短时延调度模块、最低成本链路调度模块等调度模块。

在一些实施例中，识别处理模块判断是否存在与应用类型具有映射关系的MPTCP调度模块。若存在与应用类型具有映射关系的MPTCP调度模块，则识别处理模块直接将TCP数据流发送给与应用类型具有映射关系的MPTCP调度模块。

若不存在与应用类型具有映射关系的MPTCP调度模块，则识别处理模块在全部MPTCP调度模块中选择出与应用类型相对应的MPTCP调度模块，并记录应用类型与所选择的MPTCP调度模块之间的映射关系。然后识别处理模块将TCP数据流发送给所选择的MPTCP调度模块。

在步骤103，MPTCP调度模块在接收到TCP数据流后，与接收端设备建立MPTCP连接。

在步骤104，MPTCP调度模块根据应用类型及各MPTCP子通道的业务状态，选择出用于传输数据流的MPTCP子通道，并将选择结果发送给接收端设备。

在一些实施例中，MPTCP调度模块利用扩展的MPTCP协议中的预设字段，将所选择的MPTCP子通道信息发送给接收端设备。

图2是根据本公开一个实施例的扩展的MPTCP协议的示意图。

在现有的MPTCP协议中，仅通过MPTCP Option选项中的B标志位来标识MPTCP链路工作模式，B＝1时，MPTCP子链路用于备份；B＝0时，MPTCP子链路可用。显然这无法满足不同的应用需求。此外，MPTCP协议原有Subtype字段有4bit，其中只定义了8个值，尚有8个值可自定义。

如图2所示，本公开对Subtype值进行了扩展，增加了第0x8号路径方案。具体的路径方案参数可通过后续数据单元进行自定义，如Path Scheme ID＝001，表示最低时延路径选择；Path Scheme ID＝002，表示负载均衡路径选择等。

在图2中，PATH_SCHEME为路径方案，Path scheme indicator为路径方案标识，Path Scheme ID为路径方案标识，Application Address为应用ID。

返回图1。在步骤105，MPTCP调度模块将TCP数据流转换为MPTCP数据流，并通过所选择的MPTCP子通道将MPTCP数据流发送给接收端设备。

在一些实施例中，在应用类型为监测全部MPTCP子通道的情况下，MPTCP调度模块将全部MPTCP子通道作为用于传输数据流的MPTCP子通道，并将MPTCP数据流均衡地分发到各MPTCP子通道上。

在本公开上述实施例提供的路径选择方法中，识别处理模块根据TCP数据流的应用类型，将TCP数据流发送给对应的MPTCP调度模块，以便MPTCP调度模块将TCP数据流转换为MPTCP数据流，并通过所选择的MPTCP子通道将MPTCP数据流发送给接收端设备。从而可根据不同的应用类别实现不同的MPTCP路径的调度。

图3是根据本公开一个实施例的路径选择装置的结构示意图。如图3所示，路径选择装置包括识别处理模块31和多个MPTCP调度模块321-32n。

识别处理模块31被配置为对发送端设备发送的TCP数据流进行识别，以确定TCP数据流的应用类型，并根据应用类型，将TCP数据流发送给对应的MPTCP调度模块。

MPTCP调度模块321-32n被配置为在接收到TCP数据流后，与接收端设备建立MPTCP连接，根据应用类型及各MPTCP子通道的业务状态，选择出用于传输数据流的MPTCP子通道，并将选择结果发送给接收端设备，将TCP数据流转换为MPTCP数据流，并通过所选择的MPTCP子通道将MPTCP数据流发送给接收端设备。

在一些实施例中，识别处理模块31被配置为判断是否存在与应用类型具有映射关系的MPTCP调度模块，若存在与应用类型具有映射关系的MPTCP调度模块，则直接将TCP数据流发送给与应用类型具有映射关系的MPTCP调度模块。

此外，识别处理模块31还被配置为若不存在与应用类型具有映射关系的MPTCP调度模块，则在全部MPTCP调度模块中选择出与应用类型相对应的MPTCP调度模块，并记录应用类型与所选择的MPTCP调度模块之间的映射关系，将TCP数据流发送给所选择的MPTCP调度模块。

在一些实施例中，MPTCP调度模块321-32n被配置为利用扩展的MPTCP协议中的预设字段，将所选择的MPTCP子通道信息发送给接收端设备。例如，扩展的MPTCP协议相关字段如图2所示。

在一些实施例中，MPTCP调度模块321-32n还被配置为在应用类型为监测全部MPTCP子通道的情况下，将全部MPTCP子通道作为用于传输数据流的MPTCP子通道，并将MPTCP数据流均衡地分发到各MPTCP子通道上。

图4是根据本公开另一个实施例的路径选择装置的结构示意图。如图4所示，路径选择装置包括存储器41和处理器42。

存储器41用于存储指令。处理器42耦合到存储器41。处理器42被配置为基于存储器存储的指令执行实现如图1中任一实施例涉及的方法。

如图4所示，路径选择装置还包括通信接口43，用于与其它设备进行信息交互。同时，该路径选择装置还包括总线44，处理器42、通信接口43、以及存储器41通过总线44完成相互间的通信。

存储器41可以包含高速RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)，也可还包括NVM(Non-Volatile Memory，非易失性存储器)。例如至少一个磁盘存储器。存储器41也可以是存储器阵列。存储器41还可能被分块，并且块可按一定的规则组合成虚拟卷。

此外，处理器42可以是一个中央处理器，或者可以是ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit，专用集成电路)，或者是被配置成实施本公开实施例的一个或多个集成电路。

本公开还提供一种计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有计算机指令，指令被处理器执行时实现如图1中任一实施例涉及的方法。

图5是根据本公开一个实施例的接入网关的结构示意图。如图5所示，接入网关包括第一接口51、路径选择装置52和多个第二接口531-53n。路径选择装置52为图3或图4中任一实施例所述的路径选择装置。

在一些实施例中，如图5所示，第一接口51为LAN(Local Area Network，局域网)侧接口，用于将发送端设备发送的TCP数据流发送给路径选择装置52中的识别处理模块520。

第二接口531-53n为WAN(Wide Area Network，广域网)接口，用于将路径选择装置52中的MPTCP调度模块521-52n中的任一MPTCP调度模块所发送的MPTCP数据流通过一一对应的MPTCP子通道发送给接收端设备。

图6是根据本公开一个实施例的通信系统的结构示意图。如图6所示，通信系统包括发送端设备61、接入网关62和接收端设备63。接入网关62为图5中任一实施例所述的接入网关。

发送端设备61中可设有多种应用。例如，诸如游戏的低时延应用，诸如高清视频的高带宽应用等。发送端设备61将与应用相关联的TCP数据流发送给接入网关62的第一接口51。

接收端设备63被配置为根据接入网关62发送的选择结果，利用对应的MPTCP子通道接收接入网关发送的MPTCP数据流。

下面通过一个具体示例对本公开进行说明。

图7是根据本公开一个实施例的MPTCP路径选择流程示意图。

在步骤701，用户端应用向接入网关发送TCP数据流。

在步骤702，在接入网关中，LAN接口将TCP数据流转发给识别处理模块。

在步骤703，识别处理模块识别出该TCP数据流的应用类型。

在步骤704，识别处理模块根据应用类型选择相应的MPTCP路径调度器，并建立该TCP流量标识与MPTCP路径调度器之间的映射关系。

在步骤705，识别处理模块将TCP数据流发送到相应的MPTCP路径调度器。

在步骤706，MPTCP路径调度器通过接入网关WAN口与网络侧设备建立MPTCP连接。

在步骤707，MPTCP路径调度器同时通过WAN口监测各MPTCP子通道实际负载和响应情况。

在步骤708，MPTCP路径调度器通过MPTCP协议扩展，通知对端设备对该应用采用一致的MPTCP路径选择方案。

在步骤709，MPTCP路径调度器将后续TCP数据包转换成MPTCP数据包。

在步骤710，根据上述路径选择方案将MPTCP在所选择的一个或多个MPTCP子通道传输。

通过实施本公开的方案，能够得到以下有益效果：

1、通过识别应用类型并发送到不同的MPTCP调度模块，可以根据应用类别实现不同的MPTCP路径调度方法；

2、通过扩展MPTCP协议，在现有的路径选择方法上根据应用类型扩展更多的MPTCP路径选择方法，并使对端保持一致的MPTCP路径选择方法。

至此，已经详细描述了本公开的实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种路径选择方法，包括：

识别处理模块对发送端设备发送的传输控制协议TCP数据流进行识别，以确定所述TCP数据流的应用类型；

所述识别处理模块根据所述应用类型，将所述TCP数据流发送给对应的多路径传输控制协议MPTCP调度模块；

所述MPTCP调度模块在接收到所述TCP数据流后，与接收端设备建立MPTCP连接；

所述MPTCP调度模块根据所述应用类型及各MPTCP子通道的业务状态，选择出用于传输数据流的MPTCP子通道，并将选择结果发送给所述接收端设备；

所述MPTCP调度模块将所述TCP数据流转换为MPTCP数据流，并通过所选择的MPTCP子通道将所述MPTCP数据流发送给所述接收端设备；

其中，所述识别处理模块根据所述应用类型，将所述TCP数据流发送给对应的MPTCP调度模块包括：

所述识别处理模块判断是否存在与所述应用类型具有映射关系的MPTCP调度模块；

若存在与所述应用类型具有映射关系的MPTCP调度模块，则所述识别处理模块直接将所述TCP数据流发送给与所述应用类型具有映射关系的MPTCP调度模块；

若不存在与所述应用类型具有映射关系的MPTCP调度模块，则所述识别处理模块在全部MPTCP调度模块中选择出与所述应用类型相对应的MPTCP调度模块，并记录所述应用类型与所选择的MPTCP调度模块之间的映射关系；

所述识别处理模块将所述TCP数据流发送给所选择的MPTCP调度模块；

在所述应用类型为监测全部MPTCP子通道的情况下，所述MPTCP调度模块将全部MPTCP子通道作为用于传输数据流的MPTCP子通道，并将所述MPTCP数据流均衡地分发到各MPTCP子通道上。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述MPTCP调度模块将选择结果发送给所述接收端设备包括：

所述MPTCP调度模块利用扩展的MPTCP协议中的预设字段，将所选择的MPTCP子通道信息发送给所述接收端设备。

3.一种路径选择装置，包括：

识别处理模块，被配置为对发送端设备发送的TCP数据流进行识别，以确定所述TCP数据流的应用类型，根据所述应用类型，将所述TCP数据流发送给对应的MPTCP调度模块，其中判断是否存在与所述应用类型具有映射关系的MPTCP调度模块，若存在与所述应用类型具有映射关系的MPTCP调度模块，则直接将所述TCP数据流发送给与所述应用类型具有映射关系的MPTCP调度模块；若不存在与所述应用类型具有映射关系的MPTCP调度模块，则在全部MPTCP调度模块中选择出与所述应用类型相对应的MPTCP调度模块，并记录所述应用类型与所选择的MPTCP调度模块之间的映射关系，将所述TCP数据流发送给所选择的MPTCP调度模块；

MPTCP调度模块，被配置为在接收到所述TCP数据流后，与接收端设备建立MPTCP连接，根据所述应用类型及各MPTCP子通道的业务状态，选择出用于传输数据流的MPTCP子通道，并将选择结果发送给所述接收端设备，将所述TCP数据流转换为MPTCP数据流，并通过所选择的MPTCP子通道将所述MPTCP数据流发送给所述接收端设备；还被配置为在所述应用类型为监测全部MPTCP子通道的情况下，将全部MPTCP子通道作为用于传输数据流的MPTCP子通道，并将所述MPTCP数据流均衡地分发到各MPTCP子通道上。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，

所述MPTCP调度模块被配置为利用扩展的MPTCP协议中的预设字段，将所选择的MPTCP子通道信息发送给所述接收端设备。

5.一种路径选择装置，包括：

存储器，被配置为存储指令；

处理器，耦合到存储器，处理器被配置为基于存储器存储的指令执行实现如权利要求1-2中任一项所述的方法。

6.一种接入网关，包括如权利要求3-5中任一项所述的路径选择装置，以及

第一接口，被配置为将发送端设备发送的TCP数据流发送给所述路径选择装置中的识别处理模块；

多个第二接口，其中每个第二接口被配置为将所述路径选择装置中的MPTCP调度模块所发送的MPTCP数据流通过一一对应的MPTCP子通道发送给接收端设备。

7.一种通信系统，包括如权利要求6所述的接入网关，以及

发送端设备，被配置为将TCP数据流发送给所述接入网关的第一接口；

接收端设备，被配置为根据所述接入网关发送的选择结果，利用对应的MPTCP子通道接收所述接入网关发送的MPTCP数据流。

8.一种计算机可读存储介质，其中，计算机可读存储介质存储有计算机指令，指令被处理器执行时实现如权利要求1-2中任一项所述的方法。

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