CN114598653B - 一种基于时延管理模型的数据流加速方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数字信息传输技术领域，具体地说，涉及一种基于时延管理模型的数据流加速方法。其包括以下步骤：建立数据流缓冲区，在缓冲区中设置多个数据接收点；采用IT‑TCP的拥塞判断算法跟踪缓冲区可用带宽；监测进入到缓冲区内部的数据，并将进入到缓冲区内部的数据进行分级；在缓冲区内建立滞留区；通过TCP对缓冲区的数据拥堵情况进行判断。本发明通过建立缓冲区对数据传输线路上的数据进行接受和传输，并对缓冲区接收的数据进行时延，使缓冲区接收的数据在缓冲区中滞留，降低缓冲区后端的数据线路传输压力，使在数据传输线路交口出的数据不会因为数据的通行量过大而出现线路拥堵的情况，保证数据传输线路的整体数据传输的速度。

Description

一种基于时延管理模型的数据流加速方法

技术领域

本发明涉及数字信息传输技术领域，具体地说，涉及一种基于时延管理模型的数据流加速方法。

背景技术

传统的Fast-TCP以及VFast-TCP的TCP加速技术都采用静态算法：基于对网络资源模型的假设前提采用固定的拥塞判断及恢复机制，但网络的发展趋势是资源特征越来越复杂并难以预测，因此，Fast-TCP和VFast-TCP的加速技术常常只在其前提假设成立的特定网络场景下有效，并且随着传输的进行，网络路径特征发生变化，效果也会起伏不定，有时甚至出现反效果，以导致数据在传输线路中拥塞、影响整体线路数据传输的速度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于时延管理模型的数据流加速方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于时延管理模型的数据流加速方法，包括以下步骤：

S1、建立数据流缓冲区，并在缓冲区中设置多个等级的数据接收点；

S2、采用IT-TCP的拥塞判断算法跟踪缓冲区实际可用带宽，并根据带宽预先设置传输道路的使用带宽；

S3、监测并记录到缓冲区内部的数据，并将进入到缓冲区内部的数据进行分级，使被划分不同等级的数据被缓冲区内部不同等级的数据接收点接收；

S4、在缓冲区内建立滞留区，滞留缓冲区拥塞的数据；

S5、通过TCP对缓冲区的数据拥堵情况进行判断，并根据缓冲区数据拥堵的情况对缓冲区传输的数据进行输送。

作为本技术方案的进一步改进，在所述步骤S1中，建立数据流缓冲区，并在缓冲区中设置多个等级的数据接收点的步骤为：

①、在数据传输的中端位置设置一个信息临时存储区，并使多个传输线路的信息传输到信息临时存储区中；

②、将信息临时存储区内部的部分存储空间设置为用于对数据进行接收的数据流缓冲区，信息临时存储区剩余的存储设置为数据流通区，对多个传输线路中的信息进行接收；

③、在缓冲区的内部设置多个对数据流通区数据进行接收的数据接收点，并在数据接收点设立完成后，对数据接收点接收数据的等级进行划分。

作为本技术方案的进一步改进，在所述步骤S2中，在使用IT-TCP的拥塞判断算法跟踪缓冲区实际可用带宽前，需要对缓冲区的平均带宽的使用值进行计算，缓冲区平均带宽的使用值计算的公式为：

其中，X为时间段，F(X)为该段时间内的平均带宽，cwnd为TCP协议滑动窗口值，RTT为两数据发送时间的间隔。

作为本技术方案的进一步改进，在所述步骤S2中，根据带宽预先设置传输道路的使用带宽的公式为：

其中，n为当前缓冲区中接收到的外部数据的数目，

传输道路预留的带宽。

作为本技术方案的进一步改进，在所述步骤S3中，监测并记录到缓冲区内部的数据，并将进入到缓冲区内部的数据进行分级的方法为：

①、对进入到缓冲区中的每个数据串进行记录，并在记录的数据串的时候，对数据串传输的前后顺序进行记录；

②、根据数据串传输的前后顺序将多个数据串的顺序按照前后顺序进行编排。

作为本技术方案的进一步改进，在所述步骤S4中，在缓冲区内建立滞留区，滞留缓冲区拥塞的数据的步骤为：

①、在多个数据接收点之间设置暂时存放在数据接收点排队的存储空间，该空间从数据流通区中提取；

②、将每个数据接收点出现拥堵的数据进行接收，并在接收数据的过程中，对接收的数据进行标记；

③、对缓冲区后续进来的数据进行接收，并在接收后，对新接收的数据进行分类、排队，使新进入的数据排列在从数据接收点接收的拥堵的数据之后。

作为本技术方案的进一步改进，在所述步骤S5中，通过TCP对缓冲区的数据拥堵情况进行判断，并根据缓冲区数据拥堵的情况对缓冲区传输的数据进行输送的具体步骤为：

①、根据步骤S2中计算的预留的带宽数据

和

进行比较，确定

和

之间的大小；

②、根据

和

之间的大小，确定预留带宽的使用情况，并在带宽可正常传输时，对缓冲区中暂存的数据进行传输，当带宽不可正常传输数据时，在数据流通区中划分滞留存储空间，扩大滞留区的存储空间，保证缓冲区正常接收传进的数据，并对缓冲区和滞留区中存储的数据进行时延。

作为本技术方案的进一步改进，在所述S3中，在监测并记录到缓冲区内部的数据后，对进入到缓冲区内部的数据和离开缓冲区的数据进行记录，并在记录的数据里缓冲区后，对数据进入到缓冲区和离开缓冲区的数据内容进行对比。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

该基于时延管理模型的数据流加速方法中，通过建立缓冲区对数据传输线路上的数据进行接受和传输，并对缓冲区接收的数据进行时延，使缓冲区接收的数据在缓冲区中滞留，降低缓冲区后端的数据线路传输压力，进而做到缓冲区前段数据正常传输，缓冲区后端数据时延传输，使在数据传输线路交口出的数据不会因为数据的通行量过大而出现线路拥堵的情况，保证数据传输线路的整体数据传输的速度。

附图说明

图1为本发明的整体步骤框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明提供一种基于时延管理模型的数据流加速方法，请参阅图1，包括以下步骤：

S1、建立数据流缓冲区，并在缓冲区中设置多个等级的数据接收点；

建立数据流缓冲区，并在缓冲区中设置多个等级的数据接收点的步骤为：

①、在数据传输的中端位置设置一个信息临时存储区，并使多个传输线路的信息传输到信息临时存储区中；

②、将信息临时存储区内部的部分存储空间设置为用于对数据进行接收的数据流缓冲区，信息临时存储区剩余的存储设置为数据流通区，对多个传输线路中的信息进行接收；

③、在缓冲区的内部设置多个对数据流通区数据进行接收的数据接收点，并在数据接收点设立完成后，对数据接收点接收数据的等级进行划分，使不同等级的数据接收点接收数据流通区中的数据。

S2、采用IT-TCP的拥塞判断算法跟踪缓冲区实际可用带宽，并根据带宽预先设置传输道路的使用带宽；

在使用IT-TCP的拥塞判断算法跟踪缓冲区实际可用带宽前，需要对缓冲区的平均带宽的使用值进行计算，缓冲区平均带宽的使用值计算的公式为：

其中，X为时间段，F(X)为该段时间内的平均带宽，cwnd为TCP协议滑动窗口值，RTT为两数据发送时间的间隔；

Cwnd在每次配置计算时，动态数值都会增加，如RTT每次配置时，都能收到ACK，当RTT接收到ACK时，cwnd会增加一个配置值，直到加到最大值；

根据带宽预先设置传输道路的使用带宽的公式为：

其中，n为当前缓冲区中接收到的外部数据的数目，

传输道路预留的带宽；

通过计算

可以计算出缓冲区将来的TCP流量是否拥塞或者超出TCP协议预留的带宽，当

未超过

时，则

可进行正常的数据传输；

例如缓冲区的出口带宽和入口带宽均为100M，目前队列深度为0，根据计算F(R)预测值，当预测值小于当前100M带宽，则在TCP报文头中修改cwnd值，修改公式如下：Cwnd_new-cwnd*(1+((100-F(R))/100)；

当预测值大于当前100M带宽时则修改公式如下:Cwnd_new=cwnd*(1-(F(R)-100)/100)；

当F(R)>=200时cwnd将为0，表示当前严重拥塞，此时缓冲区中拥堵的数据向滞留区进行传输保存，降低缓冲区堆积数据的数量，方便后续的数据进入到缓冲区中。

S3、监测并记录到缓冲区内部的数据，并将进入到缓冲区内部的数据进行分级，使被划分不同等级的数据被缓冲区内部不同等级的数据接收点接收；

监测并记录到缓冲区内部的数据，并将进入到缓冲区内部的数据进行分级的方法为：

①、对进入到缓冲区中的每个数据串进行记录，并在记录的数据串的时候，对数据串传输的前后顺序进行记录；

②、根据数据串传输的前后顺序将多个数据串的顺序按照前后顺序进行编排；

在监测并记录到缓冲区内部的数据后，对进入到缓冲区内部的数据和离开缓冲区的数据进行记录，并在记录的数据里缓冲区后，对数据进入到缓冲区和离开缓冲区的数据内容进行对比，避免数据出现丢包的情况。

S4、在缓冲区内建立滞留区，滞留缓冲区拥塞的数据；

在缓冲区内建立滞留区，滞留缓冲区拥塞的数据的步骤为：

①、在多个数据接收点之间设置暂时存放在数据接收点排队的存储空间，该空间从数据流通区中提取；

②、将每个数据接收点出现拥堵的数据进行接收，并在接收数据的过程中，对接收的数据进行标记；

③、对缓冲区后续进来的数据进行接收，并在接收后，对新接收的数据进行分类、排队，使新进入的数据排列在从数据接收点接收的拥堵的数据之后，降低缓冲区数据拥堵的情况，延迟数据的传出，避免整体数据的拥堵，保证整体数据的加速传输。

S5、通过TCP对缓冲区的数据拥堵情况进行判断，并根据缓冲区数据拥堵的情况对缓冲区传输的数据进行输送；

通过TCP对缓冲区的数据拥堵情况进行判断，并根据缓冲区数据拥堵的情况对缓冲区传输的数据进行输送的具体步骤为：

①、根据步骤S2中计算的预留的带宽数据

和

进行比较，确定

和

之间的大小；

②、根据

和

之间的大小，确定预留带宽的使用情况，并在带宽可正常传输时，对缓冲区中暂存的数据进行传输，当带宽不可正常传输数据时，在数据流通区中划分滞留存储空间，扩大滞留区的存储空间，保证缓冲区正常接收传进的数据，并对缓冲区和滞留区中存储的数据进行时延，降低缓冲区后端数据传输的压力，保证整体数据的传输速度，使整体的数据流速加快。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种基于时延管理模型的数据流加速方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、建立数据流缓冲区，并在缓冲区中设置多个等级的数据接收点；

S2、采用IT-TCP的拥塞判断算法跟踪缓冲区实际可用带宽，并根据带宽预先设置传输道路的使用带宽；

S3、监测并记录到缓冲区内部的数据，并将进入到缓冲区内部的数据进行分级，使被划分不同等级的数据被缓冲区内部不同等级的数据接收点接收；

S4、在缓冲区内建立滞留区，滞留缓冲区拥塞的数据；

S5、通过TCP对缓冲区的数据拥堵情况进行判断，并根据缓冲区数据拥堵的情况对缓冲区传输的数据进行输送；

在所述步骤S2中，在使用IT-TCP的拥塞判断算法跟踪缓冲区实际可用带宽前，需要对缓冲区的平均带宽的使用值进行计算，缓冲区平均带宽的使用值计算的公式为：

其中，X为时间段，F(X)为该段时间内的平均带宽，cwnd为TCP协议滑动窗口值，RTT为两数据发送时间的间隔；

在所述步骤S2中，根据带宽预先设置传输道路的使用带宽的公式为：

其中，n为当前缓冲区中接收到的外部数据的数目，

传输道路预留的带宽；

在所述步骤S5中，通过TCP对缓冲区的数据拥堵情况进行判断，并根据缓冲区数据拥堵的情况对缓冲区传输的数据进行输送的具体步骤为：

①、根据步骤S2中计算的预留的带宽数据

和

进行比较，确定

和

之间的大小；

②、根据

和

之间的大小，确定预留带宽的使用情况，并在带宽可正常传输时，对缓冲区中暂存的数据进行传输，当带宽不可正常传输数据时，在数据流通区中划分滞留存储空间，扩大滞留区的存储空间，保证缓冲区正常接收传进的数据，并对缓冲区和滞留区中存储的数据进行时延。

2.根据权利要求1所述的基于时延管理模型的数据流加速方法，其特征在于：在所述步骤S1中，建立数据流缓冲区，并在缓冲区中设置多个等级的数据接收点的步骤为：

①、在数据传输的中端位置设置一个信息临时存储区，并使多个传输线路的信息传输到信息临时存储区中；

②、将信息临时存储区内部的部分存储空间设置为用于对数据进行接收的数据流缓冲区，信息临时存储区剩余的存储设置为数据流通区，对多个传输线路中的信息进行接收；

③、在缓冲区的内部设置多个对数据流通区数据进行接收的数据接收点，并在数据接收点设立完成后，对数据接收点接收数据的等级进行划分。

3.根据权利要求1所述的基于时延管理模型的数据流加速方法，其特征在于：在所述步骤S3中，监测并记录到缓冲区内部的数据，并将进入到缓冲区内部的数据进行分级的方法为：

①、对进入到缓冲区中的每个数据串进行记录，并在记录的数据串的时候，对数据串传输的前后顺序进行记录；

②、根据数据串传输的前后顺序将多个数据串的顺序按照前后顺序进行编排。

4.根据权利要求1所述的基于时延管理模型的数据流加速方法，其特征在于：在所述步骤S4中，在缓冲区内建立滞留区，滞留缓冲区拥塞的数据的步骤为：

①、在多个数据接收点之间设置暂时存放在数据接收点排队的存储空间，该空间从数据流通区中提取；

②、将每个数据接收点出现拥堵的数据进行接收，并在接收数据的过程中，对接收的数据进行标记；

③、对缓冲区后续进来的数据进行接收，并在接收后，对新接收的数据进行分类、排队，使新进入的数据排列在从数据接收点接收的拥堵的数据之后。

5.根据权利要求1所述的基于时延管理模型的数据流加速方法，其特征在于：在所述S3中，在监测并记录到缓冲区内部的数据后，对进入到缓冲区内部的数据和离开缓冲区的数据进行记录，并在记录的数据里缓冲区后，对数据进入到缓冲区和离开缓冲区的数据内容进行对比。

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