CN115486043A - 用于译码的多路径网络通信的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于在目的地节点处用于从源节点传送数据的机器实现的方法，该方法包括：与源节点建立一个或多个连接；向源节点发送对数据流的请求，该请求包括要在源节点处应用的控制信息，该控制信息包括要在一个或多个连接中的每个连接上传输的自由度(DoF)或帧的数量；以及在一个或多个连接上通过数据流接收一个或多个译码帧。

Description

用于译码的多路径网络通信的方法和装置
背景技术
如本领域已知的，在将多个路径用于从计算机网络中的源节点到目的地节点的传输协议方面已经进行了若干尝试。多路径协议的一个示例是多路径传输控制协议(MPTCP)。MPTCP是互联网工程任务组(IETF)工作组所提出的几种多路径协议实现方式之一。
诸如MPTCP之类的多路径协议的实现方式通过使用资源池化原理提高数据通信会话的可靠性和吞吐量，来潜在地改进当前计算机网络的操作方式。例如，如果源和目的地之间的通信路径发生故障或变得高度拥塞，则可以通过替代路径发送数据，从而避免数据通信会话的任何中断。
此外，多路径协议潜在地使客户端(例如移动设备)能够通过多个网络接口同时建立连接。现代通信设备(例如，智能手机和其他手持通信器、具有通信功能的平板电脑等)通常具有多个网络接口以用于与具有不同连接特性的不同网络技术一起使用。这样的接口可以提供与蜂窝网络、有线和无线局域网(LAN)或其他处于自组织或对等模式下的设备的连接。例如，不同的网络技术可能均具有不同的延迟、吞吐量和可靠性特性。例如，通过蜂窝网络和IEEE 802.11无线LAN二者连接到远程源节点的移动设备可以通过相应的接口观察不同的使用成本和服务质量。
诸如MPTCP之类的多路径协议的目标可以是利用多个可用路径和网络资源来执行通信、增加吞吐量、减少数据传输时间和/或有效利用可用资源。随着功能更强大(在计算能力和通信接口方面)设备的出现，对这种好处的期望也有所增加。现有的多路径协议和实现方式在一个或多个方面受到限制。例如，MPTCP中的一个问题是调度。MPTCP中的调度问题涉及跨多条路径划分数据，并基于拥塞反馈动态重新调整调度。
使用译码(通常而言)，具体而言是随机线性网络译码(RLNC)，已被提议用于减轻多路径通信的调度问题。美国专利第9,877,265号(“'265专利”)描述了通过实现模拟当前传输控制协议(TCP)/MPTCP接口(到更高层和更低层)的传输协议来促进多路径传输并使用译码提供更有效的服务的技术。在某些实施例中，美国专利第9,537,759号(“'759专利”)描述了以利用传统通信技术和协议的方式使用RLNC，为链路故障提供鲁棒性(特别是在无线网络中)，以及从一个网络漫游到另一个网络的能力。例如，'759专利描述了可以在传统传输层协议(例如TCP)上操作的实施例。'265和'759专利均以引用的方式全文并入本文。
如本领域中已知的，存在被设计为在UDP(用户数据报协议)上操作的传输层协议。一个这样的协议是QUIC，它主要被设计以通过以下方式减少延时(latency)：(1)通过在端点之间建立一组复用的连接来消除传输控制协议(TCP)所看到的线头阻塞(head-of-lineblocking)，(2)改进的拥塞估计，以及(3)包含一种形式的前向纠错(FEC)。“QUIC”一词有时用作“QuicK UDP Internet Connections(快速UDP互联网连接)”的首字母缩写词，但IETF使用“QUIC”作为协议名称，而不是首字母缩写词。
已经提出将QUIC扩展到多路径操作。例如，参见Q.De Coninck,O.Bonaventure,“Multipath Extension for QUIC,”Internet Draft,October 30,2017(以下简称“DeConinck”)。随后的信息互联网草案总结了针对QUIC的一组建议的多路径要求，参见C.Huitema,“QUIC Multipath Requirements,”Internet Draft,January 7,2018(以下简称“Huitema”)。De Coninck提出了一种在路径级别下单独管理的拥塞控制机制，其中提供握手以建立多路径连接。正如在Huitema中所建议的，De Coninck允许在终端主机(endhost)(即源节点和目的地节点)之间传输独立于路径的确认(即反馈)。De Coninck提出了额外的协议特征，例如路径更新帧、路径状态管理和确认格式，并提供由终端主机出于流量控制目的收集路径统计信息。De Coninck和Huitema都通过引用整体并入本文。
发明内容
根据本公开的一个方面，可以在目的地节点处使用机器实现的方法来从源节点传输数据。该方法可以包括：与所述源节点建立一个或多个连接；向所述源节点发送对数据流的请求，该请求包括要在所述源节点处应用的控制信息，所述控制信息包括要在一个或多个连接中的每个连接上传输的自由度(DoF)或帧的数量；以及在所述一个或多个连接上通过所述数据流接收一个或多个译码帧(coded frame)。
在一些实施例中，一个或多个连接中的每个连接可以与源节点和目的地节点之间的网络路径相关联，其中所述控制信息包括要由所述源节点传输的以下量中的至少一个：与所述流相关联的DoF或帧的数量；或与以下网络路径相关联的DoF或帧的数量：所述网络路径与所述一个或多个连接相关联。在一些实施例中，该方法可以包括：生成流级DoF窗口；生成连接级DoF窗口；并且响应于接收到所述一个或多个译码帧，从所述流级DoF窗口和连接级DoF窗口中移除解码或接收的帧。在一些实施例中，译码帧可以由源节点使用随机线性网络译码(RLNC)或结构化代码来译码。在一些实施例中，控制信息可以包括以下至少一项：流级码率，最大流级DoF窗口尺寸，路径级码率，连接级码率，或最大连接级DoF窗口尺寸。在一些实施例中，控制信息可以包括要由源节点执行的以下动作中的至少一个：为特定范围创建冗余，为帧的子集创建冗余，修改码率，修改源级DoF窗口尺寸，建立连接，终止连接，建立路径，或终止路径。
在一些实施例中，该方法可以包括基于由所述目的地节点计算或收集的流级、路径级或连接级性能度量来确定所述控制信息。在一些实施例中，该方法可以包括向所述源节点发送多个DoF确认(ACK)，其中所述多个DoF ACK包括至少一个流级DoF ACK和至少一个连接级DoF ACK。在一些实施例中，多个DoF ACK中的至少一个可以被包括在对数据流的请求内。在一些实施例中，该方法可以包括在与所述一个或多个连接中的一个连接相关联的解码阶段处对所述一个或多个译码帧进行解码。在一些实施例中，控制信息可以指定译码或非译码路径。
根据本公开的另一方面，可以在源节点处使用机器实现的方法来将数据传送到目的地节点。该方法可以包括：与所述目的地节点建立一个或多个连接；从所述目的地节点接收对数据流的请求，该请求包括要在所述源节点处应用的控制信息，所述控制信息包括要在所述一个或多个连接中的每个连接上传输的自由度(DoF)或帧的数量；以及响应于所述请求，在一个或多个连接上通过所述数据流生成和发送一个或多个译码帧。
在一些实施例中，所述一个或多个连接中的每个连接与所述源节点和所述目的地节点之间的网络路径相关联，并且所述控制信息包括要由所述源节点传输的以下量中的至少一个：DoF或帧的流级数量，DoF或帧的路径级数量，DoF或帧的连接级数量，其中发送所述一个或多个译码帧包括跨所述一个或多个连接中的每个连接发送DoF或帧的流级数量、路径级数量或连接级数量。在一些实施例中，该方法可以包括从所述目的地节点接收多个DoF确认(ACK)，其中所述多个DoF ACK包括至少一个流级DoF ACK和至少一个连接级DoF ACK。
在一些实施例中，该方法可以包括：生成流级DoF窗口；生成连接级DoF窗口；以及响应于接收到所述多个ACK，从流级和连接级DoF窗口中移除帧。在一些实施例中，生成所述一个或多个译码帧可以包括使用随机线性网络译码(RLNC)或结构化代码生成所述一个或多个译码帧。在一些实施例中，控制信息可以包括流级码率、路径级码率或连接级码率，其中生成和发送所述一个或多个译码帧包括根据所述流级码率、所述路径级码率或所述连接级码率生成所述一个或多个译码帧。在一些实施例中，控制信息包括最大DoF窗口尺寸。在一些实施例中，该方法可以包括：生成流级DoF窗口；生成连接级DoF窗口；以及从所述流级DoF窗口和连接级DoF窗口中移除已确认的解码、接收或见过的帧；以及更新所述源级DoF窗口或所述流级DoF窗口的最大尺寸。
在一些实施例中，该方法可以包括在与所述一个或多个连接中的一个连接相关联的编码阶段处对所述一个或多个译码帧进行编码。在一些实施例中，控制信息可以指定译码或非译码路径。
根据本公开的另一方面，用于在目的地节点处使用以从源节点传送数据的设备可以包括处理器和存储计算机程序代码的非易失性存储器。计算机程序代码当在处理器上执行时，可以使处理器执行过程，所述过程可操作以：与所述源节点建立一个或多个连接；向所述源节点发送对数据流的请求，所述请求包括要在所述源节点处应用的控制信息，所述控制信息包括要在一个或多个连接中的每个连接上传输的自由度(DoF)或帧的数量；以及在所述一个或多个连接上通过所述数据流接收一个或多个译码帧。
根据本公开的另一方面，一种在源节点处使用以将数据传送到目的地节点的设备可以包括处理器和存储计算机程序代码的非易失性存储器。计算机程序代码当在处理器上执行时，可以使处理器执行过程，所述过程可操作以：与所述目的地节点建立一个或多个连接；从所述目的地节点接收对数据流的请求，所述请求包括要在所述源节点处应用的控制信息，所述控制信息包括要在所述一个或多个连接中的每个连接上传输的自由度(DoF)或帧的数量；以及响应于所述请求，在所述一个或多个连接上通过所述数据流生成和发送一个或多个译码帧。
附图说明
被并入本说明书并构成本说明书一部分的附图示出了本公开的一个或多个实施例，并且与示例实施例的描述一起用于解释本公开的原理和实施方式。
图1是说明现有技术的多路径QUIC通信的网络图。
图2是说明根据本公开的实施例的译码多路径网络通信的网络图。
图3是说明根据本公开的实施例的译码多路径网络通信的流程图。
具体实施方式
本公开涉及使用译码来增强多路径通信的方法和设备。本公开的实施例可以通过多窗口设计来实现译码的多路径传输，其中源节点和目的地节点维护与每个路径相关联的目的地驱动的滑动子窗口。在一些实施例中，可以在与QUIC传输层协议相同或相似的协议中使用多窗口拉取机制。虽然这里公开的多窗口设计可以使用QUIC协议作为模板，但本文描述的技术可以应用于其他传输协议。
图1说明了计算机网络100中的多路径QUIC通信，如现有技术中已知的。源(或“发送方”)110可以经由多个路径150a、150b等(概括而言为150)通信地耦合到目的地(或“接收方”)160。路径150可以对应于源110和目的地160之间的逻辑关联。多个路径150可以存在于源和目的地之间。例如，可以经由不同的无线电接口(例如WiFi和LTE)建立从视频服务器到智能手机的路径。图1的示例包括两个路径150a、150b。
源110和目的地160可以对应于传输操作的终端主机(或“主机”)，以执行传输层处期望的复用和封装操作。如图1所示，可以通过源110处的复用器130和目的地160处的解复用器170来执行复用。源110和目的地160还可以执行流控制和可靠性操作。
可以在源110和目的地160之间建立多个数据流120a、120b等(概括而言为120)。数据流(或“流”)120可以用于将应用数据从源110传输到目的地160。在图1的示例中，源110被示出为向目的地160发送两个数据流120a、120b。每个流120可以被分段成或映射到一个或多个帧(例如，帧122)。来自不同流120的帧可以被复用在一起并形成分组(例如分组144)并在一个或多个路径150上传输。帧和分组也可以承载控制信息。
可以在源110和目的地160之间建立一个或多个连接140a、140b、140c、140d等(概括而言为140)，其中每个连接与给定路径150相关联。连接140可以在源110与目的地160之间承载分组并且可以由诸如错误率、延迟、加密要求、可靠性等不同属性来表征。在图1的示例中，第一路径150a具有一个连接140a，而第二路径150b具有三个连接140b、140c、140d。
传输协议中的数据流通常以来自目的地160的请求开始，通常以多个八位字节(octet)(或字节)的形式。此类请求通常遵循基于信用的流控制协议，其示例包括QUIC和超文本传输协议2.0(HTTPS/2)。在这样的协议中，信用代表用于传输给定数量的八位字节的许可(permission)。
诸如TCP和QUIC之类的传输协议通常依赖源110和目的地160二者处的滑动窗口来跟踪发送和接收的帧(或分组)。在源110处，来自目的地160的以分组确认(ACK)形式的反馈，连同传输信用，使源110能够从其窗口中移除帧，从而允许它从流中插入新帧，滑动窗口，并继续传输。目的地160将接收到的帧插入到它的窗口中，并且通常在它们按顺序被发送到流请求应用时将它们移除。
转向图2，译码传输协议(例如在'265和'759专利中描述的)执行数据单元(例如，帧或分组)的译码，以实现多路径操作并提高可靠性。此类译码协议能够在网络中的任何节点处(例如，在数据“阻塞点”处)引入冗余纠删数据单元(冗余性)，并且因此，可以用于实现流或连接的所期望译码率。
译码传输协议使用译码自由度(DoF)的概念，其中DoF是对解码操作有用的传输数据单元。在本公开中，术语自由度(DoF)用于表示译码或未译码(即，原生)的数据单元。在RLNC中，译码数据单元是未译码数据单元的线性组合。DoF窗口或译码窗口可以被源用来控制它在任何给定时间一起译码的数据量，并在目的地用来收集接收到的分组并执行解码操作，例如在'265和'759专利中所描述的。
DoF窗口由包含在窗口内的DoF(即，译码和未译码的帧)定义，其中每个未译码的帧可以被视为涉及单个帧内的数据单元的线性组合。由于每一帧都可以用系数数组来表示，所以DoF窗口可以由它的组成帧的系数矩阵来表示，其中行表示发送或接收的DoF，并且列表示未译码的帧(参见，例如，'265和'759专利)。
DoF的传输(例如在'265和'759专利中描述的)可以通过推送机制来执行，其中源的DoF窗口的尺寸由源确定。本公开在时间上利用目的地请求以通过拉取机制生成可解码传输。
在这样的请求中，目的地可以向源通告一个或多个译码相关参数。例如，目的地可以向源发送请求，以指定译码自由度(DoF)的数量和/或目的地愿意为每个流、每个路径和每个连接接收的帧的数量。在一些实施例中，只要传输没有终止，目的地可以在接收和解码分组时向源发送更新的请求。在一些实施例中，可以基于接收方要求和观察到的连接统计信息来更新传输路径。
使用本文公开的技术，目的地可以通过其对源的请求来确保可解码性。在一些实施例中，可解码传输可以是自包含的，使得解码可以在相对较短的时间段内发生(与传统的“全局可解码”方法形成对比，在“全局可解码”方法中不是每次传输都需要可解码性)。
目的地对数据的请求可以包括关于它愿意接收的译码数据量的信息，以及下面描述的附加参数。目的地可以向源请求最大自由度(DoF)窗口，其中最大DoF窗口是它愿意接收的帧(或其他数据单位)的数量。除了对于每个流特定的DoF窗口外，每个连接还可以有独特的DoF窗口(称为子窗口)，导致每个数据传输会话有多个DoF窗口。目的地的请求还可能包括它可以接收的数据总量(例如，帧或八位字节的数量)(例如，由QUIC指定)，以及潜在的服务质量(QoS)要求。这样的QoS要求可能包括对于解码的时间限制(例如，解码期限)。最大DoF窗口还可以捕获目的地可以处理的数据总量(例如，帧数或八位字节数)，从而反映目的地的解码能力。目的地可以增加每个流、每个连接和/或每个路径的DoF窗口，以便允许传输更多数据。
本文描述的方法包括使用路径不可知的(path-agnostic)和特定于路径的DoFACK和目的地侧的基于信用的滑动DoF窗口。在本公开中，目的地监视传输统计信息并请求源相应地调整其译码窗口和方案(例如，修改码率)。可以针对单条路径上的传输或在源和目的地之间的多条路径上的传输进行这种调整。
目的地确认(ACK)接收到的DoF。此确认可以按连接发送(特定于连接)，或者可以以流级发送。流级ACK是路径不可知的，并且可以通过在源和目的地之间建立的任何路径经由返回帧发送。因此，由单个流产生的帧可能会取决于它们使用的连接以不同级别的冗余进行编码。
除了DoF窗口之外，目的地还可以基于连接统计信息(例如，分组或帧丢失率)和要由发送方使用的译码率来请求冗余要求。译码率可以由接收方处可用的资源约束(例如，存储器可用性、处理器功率、电池)和QoS要求(例如，延迟、解码时间、抖动)来确定。目的地请求还可以指定冗余或译码率。
目的地使用本地可用的信息以便确定连接统计信息并建立其对源的请求。这种信息可以包括对设备资源(例如，存储器、处理能力)、信道状态信息、路径状态信息、拥塞信息和用户输入约束(例如，应用使用的暂停)的监视。这样的信息还可以包括拥塞级别、分组/帧丢失、分组/帧延迟、吞吐量、应用/网络QoS要求(例如，解码时间、分组/帧延迟/抖动)、节点存储器尺寸(例如，译码/解码缓冲器尺寸、接收方缓冲器尺寸)、处理器功率(例如，译码/解码速度)或由目的地计算或收集的任何流级、路径级或连接级的性能度量。目的地可以在现有或新路径上建立或终止连接，终止现有路径，并基于此类信息调整DoF窗口尺寸和发送方译码方案(例如，译码率)。
目的地与源协调两个级别的冗余：连接级冗余，每个连接确定并由连接级DoF窗口管理；以及经由复用编码的流帧并由流级DoF窗口管理的跨多个连接的流级冗余。
本文所述的方法与流控制算法兼容，流控制算法支配允许源在任何时间跨任何给定流和/或连接传输的数据量(例如，帧或八位字节的数量)。重点是多路径操作和可靠性的基于译码的方法。
图2图示了根据当前公开的实施例的使用多窗口操作的译码多路径网络通信。根据本公开的实施例，说明性计算机网络200可以包括通过多个路径250a、250b等(概括而言为250)通信耦合的源210和目的地260。在图2的示例中，网络200包括两个路径250a、250b，但是应当理解，这里公开的技术可以与多于两个路径一起使用。路径250可以包括无线路径(例如，通过WiFi和LTE的路径)、有线路径(例如，以太网路径)、和/或无线路径和有线路径的组合。
源210可以包括编码器-复用器230，该译码器-复用器230被配置为执行本文所讨论的编码和复用操作。目的地260可以包括解复用器-解码器270，其被配置为执行对应的解复用和解码操作。
可以在源210和目的地260之间建立一个或多个数据流220a、220b等(概括而言为220)。流220可以对应于源210和目的地260之间的逻辑连接，应用的数据跨越该逻辑连接传输。流220可以被分段或映射成一个或多个帧(例如，帧222)。虽然图2中示出了两个流220a、220b，但是本文公开的技术和结构可以应用于任意数量的流。
可以在源210和目的地260之间建立一个或多个连接240a、240b等(概括而言为240)，其中每个连接与给定路径250相关联。连接240可以在源210和目的地260之间承载分组，并且可以由诸如错误率、延迟、加密要求、可靠性等不同的属性来表征。在图2的示例中，第一连接240a在路径250a上建立并且第二连接240b在路径250b上建立。在一些实施例中，可以在单个路径250上建立多个连接240。
来自一个或多个流220的帧可以被编码器-复用器230编码并复用到一个或多个连接240上。对于每个流220a、220b，源210可以维护对应的“流级”DoF窗口221a、221b(概括而言为221)。源可以对流级DoF窗口221中存在的帧进行编码，以生成冗余译码帧(例如，帧244)。在图2中，译码帧使用阴影显示，而未译码帧以实心填充显示。可以使用例如网络译码对每个流220的帧执行译码，其中译码系数随机地或使用结构化代码生成。
源210可以将冗余译码帧(例如，帧244)注入未译码帧的复用流中，并且可以将译码帧和未译码帧形成分组(例如，分组245)。对于每个连接240a、240b，源可以维护相应的“连接级”DoF窗口241a、241b(概括而言为241)。连接级DoF窗口241可以称为子窗口，因为它们包含已经在流级DoF窗口221中的数据的表示。
目的地260还可以维护连接级DoF窗口261a、261b(概括而言为261)，其镜像(mirror)源的连接级DoF窗口241a、242b。目的地处的连接级DoF窗口261允许目的地监视DoF在每个连接240上的到达。目的地260(或更具体地，解复用器-解码器270)可以对通过每个连接240接收的数据进行解复用和解码以生成接收到的流280a、280b(概括而言为280)。接收到的流280a、280b可以分别对应于源流220a、220b。
对于每个接收到的流280a、280b，目的地260可以维护对应的流级DoF窗口281a、281b。目的地260可以使用流级DoF窗口281来监视接收到的流280中的DoF并执行流解码。在一些实施例中，流级DoF窗口281可以由解复用器-解码器270维护。
在图2中，虚线箭头290示出了DoF从源210到目的地260的流动方向。每个DoF可以对应于流和连接标识符。虚线箭头291示出了控制信息从目的地260到源210的流动方向。控制信息可以包括例如DoF确认(ACK)和最大DoF窗口尺寸更新。
在一些实施例中，可以在源210和目的地260之间使用控制平面信令。例如，目的地260可以向源210发送控制帧或分组以执行流初始化(例如，初始数据请求)、DoF ACK和最大DoF窗口尺寸请求。在一些实施例中，目的地可以作为数据请求的一部分向发送方“更新”或“通告”新的最大DoF窗口尺寸。最大DoF窗口尺寸请求可以识别特定流220、路径250或连接240。
例如，在检测到第二路径250b上的损耗增加时，目的地260可以增加由第二路径250b承载的所有连接的源的DoF窗口。因此，在图2的示例中，目的地260可以发送请求以增加DoF窗口241b的最大尺寸，而不是DoF窗口214a的最大尺寸。目的地还可以请求增加流级DoF窗口221的最大尺寸。通过请求增加最大DoF窗口尺寸，目的地260可以促使源210在第二路径250b上发送更多DoF以补偿增加的损失。在一些实施例中，目的地260可以考虑可用于每个路径250和/或每个连接240的流控制信用，以便确定连接级DoF窗口241和/或流级DoF窗口221的适当尺寸。
每个流和连接中的冗余量可以由目的地260通过最大DoF窗口尺寸请求隐含地规定。然而，冗余级别也可以通过向从目的地发送到源的控制帧(例如，ACK或更新)添加显式流级或连接级码率字段来设置。
在一些实施例中，可以在源连接端点(例如，240a、240b)处实施第二译码阶段以创建特定于连接的冗余，类似于'759专利中描述的实施例。该第二连接级译码阶段可以在将帧封装成分组之前或之后实施，从而分别导致以帧级或分组级译码。可以在目的地连接端点处实现单独解码阶段，其镜像源的连接级译码阶段。
参考图3，根据本公开的实施例，说明性方法300可以用于计算机网络(例如，图2的网络200)内的译码多路径通信。方法300可以全部或部分地在源(例如，图2的源210)或目的地(例如，图2的目的地260)内实施。
在框310，在源和目的地之间初始化流。这可以包括目的地发送对数据的请求(311)，随后是在源和目的地之间进行握手(312)以建立至少一个流。虽然图3的示例可以指单个流，但应该理解可以通过相同的握手来建立多个流。初始化握手(312)还可以包括建立与流相关联的一个或多个连接，其中每个上行连接与特定路径(例如，图2中的路径250)相关联。
在框320，一旦目的地已经建立与流相关联的连接，它就可以准备数据请求并将其发送到源。该请求可以包括针对流及其关联连接的最大允许DoF窗口的通告。该步骤可以包括在目的地处初始化流级和连接级DoF窗口(321)。如图3所示，当接收到附加数据(例如，新的DoF、帧、八位字节等)时，可以在循环中重复框320。当接收到新的DoF时，目的地可以更新其流级和连接级DoF窗口(321)。在一些实施例中，步骤321可以涉及解码。目的地还发送帧ACK或将它们包括在要发送到源的数据请求中(322)。目的地还可以计算要由源使用的新的最大DoF窗口尺寸(323)。计算的源DoF窗口尺寸可以包含在数据请求中。该分配(323)可能涉及多种考虑，例如基于连接和路径统计信息的码率调整和流控制操作，如前所述。然后目的地将请求发送到源(324)。
在框330，源可以接收并执行数据请求。这可以包括基于接收到的ACK来更新源流级和/或连接级DoF窗口(331)。基于ACK，源可以从源的流级和连接级DoF窗口中移除不再“有用”的帧。如果目的地已确认该帧已被见过、接收或解码，或者如果该帧是见过/接收/解码的帧的译码表示，则认为该帧不是“有用的”。如果DoF请求包括新的DoF窗口尺寸，则源还调整其流级和连接级DoF窗口尺寸(331)。源继续基于请求发送数据(332)。源可以在流级和/或连接级将冗余译码分组注入到传输中。在一些实施例中，源基于来自目的地的请求来注入冗余译码分组(333)。
在框340，目的地接收并处理数据(例如，DoF、帧、八位字节等)。这可以包括以与上述步骤321类似的方式更新目的地侧连接DoF窗口(341)。目的地可以收集连接性能信息并使用该信息来更新连接、路径和流统计信息(例如，路径/连接丢失)。目的地可以将接收到的DoF传输到流级DoF窗口(343)并更新流级DoF窗口，这可能涉及解码接收到的DoF(344)。
在框350，一旦目的地处理其接收到的数据，就可以做出关于是否应该终止流(框360)或是否需要附加数据的决定。如果需要附加的数据，则方法300可以从框320重复。
应当意识到，使用方法300，当执行数据传输时，目的地可以基于接收到的DoF、流控制机制和其他可用信息(例如，路径/连接丢失率)来随时调整源的最大DoF窗口尺寸。
注意，主要步骤(即，310、320、330、340)内的描述操作的顺序没有被指定并且可以利用协议实现方式修改。
在某些实施例中，由目的地发送的数据请求可以指定要接收的数据的线性组合(例如，要组合的帧的范围/子集、组合来自不同流的多个帧，等等)。在一些实施例中，该请求可以指定一个或多个路径，译码帧将通过该路径传输。由单个流产生的帧可以通过不同路径跨不同连接进行复用。目的地可以通过调整最大DoF窗口尺寸或通过发送附加请求来请求源更改流所使用的路径。
在一些实施例中，目的地可以请求发送方将多个流一起编码以便使流共享它们的冗余性。反过来，联合编码的流可以跨不同路径通过多个连接传输。这可能会导致对各个路径波动的鲁棒性。例如，使用相同的流译码率，组合流冗余可能会导致在任何单个路径上承受更大的突发损失的能力。共享流冗余也具有潜在的安全优势，因为攻击者需要观察更多的流和潜在更多的路径才能恢复任何传输的流。应当理解，共享流冗余是可选的，并且在一些实施例中，可以避免共享流冗余以便降低复杂性。
在一些实施例中，来自一个或多个流的译码帧可以使用例如基于RLNC的重新译码技术一起重新译码。重新译码可以发生在网络中的中间节点处，然后重新译码的帧可以被传输到目的地节点或网络中的另一个中间节点。
目的地可以请求源使用其上将使用非译码协议的一个或多个路径(例如，一个路径使用译码的QUIC，另一路径使用传统的QUIC)。接收方可以与发送方协商哪些路径应该是译码或非译码的，并相应地调整编码/解码过程。这种机制允许译码终端主机支持传统路径。
本文描述的主题可以在数字电子电路中或在计算机软件、固件或硬件中实现(包括在本说明书中公开的结构单元及其结构等同物)，或在它们的组合中实现。本文描述的主题可以实现为一个或多个计算机程序产品，例如一个或多个有形地体现在信息载体中(例如，在机器可读存储设备中)或体现在传播信号中的计算机程序，以供数据处理装置(例如，可编程处理器、计算机或多台计算机)执行或控制其的操作。计算机程序(也称为程序、软件、软件应用或代码)可以以任何形式的编程语言编写，包括编译或解释语言，并且它可以以任何形式部署，包括作为独立程序或作为模块、组件、子例程或适合在计算环境中使用的另一单元。计算机程序不一定对应于文件。程序可以存储在保存有其他程序或数据的文件的一部分中、专用于所讨论程序的单个文件中或多个协调文件(例如，存储一个或多个模块、子程序或部分代码的文件)中。可以部署计算机程序以在一台计算机或一个站点处的多台计算机上执行或分布在多个站点上并通过通信网络互连。
本说明书中描述的过程和逻辑流程(包括这里描述的主题的方法步骤)可以由一个或多个可编程处理器执行，该处理器执行一个或多个计算机程序以通过对输入数据进行操作和生成输出来执行这里描述的主题的功能。过程和逻辑流程也可以由专用逻辑电路执行，并且本文描述的主题的装置可以实现为专用逻辑电路，例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。
适合于执行计算机程序的处理器包括例如通用和专用微处理器二者，以及任何类型的数字计算机的任何一个或多个处理器。通常，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于执行指令的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备。通常，计算机还将包括用于存储数据的一个或多个大容量存储设备，例如磁盘、磁光盘或光盘，或可操作地耦合以从一个或多个大容量存储设备接收数据或向其传输数据或两者。适合体现计算机程序指令和数据的信息载体包括所有形式的非易失性存储器，例如包括半导体存储器设备，例如EPROM、EEPROM、闪存设备或磁盘。处理器和存储器可以由专用逻辑电路补充或结合在专用逻辑电路中。
应当理解，所公开的主题不限于其应用到在以下描述中阐述或在附图中示出的构造的细节和组件的布置。所公开的主题能够具有其他实施例并且能够以各种方式实践和执行。此外，应当理解，这里使用的措辞和术语是为了描述的目的而不应被视为限制性的。因此，本领域技术人员将理解，本公开所基于的概念可以容易地用作设计其他结构、方法和系统以执行所公开主题的多个目的的基础。因此，权利要求应被视为包括这样的等同构造，只要它们不背离所公开主题的精神和范围。
尽管已经在前述示例性实施例中描述和说明了所公开的主题，但是应当理解，本公开仅作为示例作出，并且在不背离所公开主题的精神和范围的情况下可以对所公开的主题的实施细节进行许多改变。

Claims (23)

1.一种在目的地节点处使用以从源节点传送数据的机器实现的方法，所述方法包括：
与所述源节点建立一个或多个连接；
向所述源节点发送对数据流的请求，所述请求包括要在所述源节点处应用的控制信息，所述控制信息包括要在所述一个或多个连接中的每个连接上传输的自由度(DoF)或帧的数量；以及
在所述一个或多个连接上通过所述数据流接收一个或多个译码帧。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个连接中的每个连接与所述源节点和所述目的地节点之间的网络路径相关联，其中，所述控制信息包括要由所述源节点传输的以下量中的至少一个：
与所述流相关联的DoF或帧的数量，或者
与如下网络路径相关联的DoF或帧的数量：所述网络路径与所述一个或多个连接相关联。
3.如权利要求1所述的方法，包括：
生成流级DoF窗口；
生成连接级DoF窗口；以及
响应于接收到所述一个或多个译码帧，从所述流级DoF窗口和所述连接级DoF窗口中移除解码的帧或接收的帧。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述译码帧是由所述源节点使用随机线性网络译码(RLNC)或结构化码来译码的。
5.如权利要求2所述的方法，其中，所述控制信息包括以下各项中的至少一项：
流级码率，
最大流级DoF窗口尺寸，
路径级码率，
连接级码率，或者
最大连接级DoF窗口尺寸。
6.如权利要求2所述的方法，其中，所述控制信息包括要由所述源节点执行的以下动作中的至少一个：
为特定范围创建冗余，
为帧的子集创建冗余，
修改码率，
修改源级DoF窗口尺寸，
建立连接，
终止连接，
建立路径，或者
终止路径。
7.如权利要求1所述的方法，包括基于由所述目的地节点计算或收集的流级、路径级或连接级性能度量，来确定所述控制信息。
8.如权利要求1所述的方法，包括向所述源节点发送多个DoF确认(ACK)，其中，所述多个DoF ACK包括至少一个流级DoF ACK和至少一个连接级DoF ACK。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述多个DoF ACK中的至少一个被包括在对所述数据流的所述请求内。
10.如权利要求1所述的方法，包括在与所述一个或多个连接中的一个连接相关联的解码阶段处，对所述一个或多个译码帧进行解码。
11.如权利要求1所述的方法，其中，所述控制信息指定译码或非译码路径。
12.一种在源节点处使用以将数据传送到目的地节点的机器实现的方法，所述方法包括：
与所述目的地节点建立一个或多个连接；
从所述目的地节点接收对数据流的请求，所述请求包括要在所述源节点处应用的控制信息，所述控制信息包括要在所述一个或多个连接中的每个连接上传输的自由度(DoF)或帧的数量；以及
响应于所述请求，生成一个或多个译码帧并且在所述一个或多个连接上通过所述数据流发送所述一个或多个译码帧。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述一个或多个连接中的每个连接与所述源节点和所述目的地节点之间的网络路径相关联，其中，所述控制信息包括要由所述源节点传输的以下量中的至少一个：
DoF或帧的流级数量，
DoF或帧的路径级数量，
DoF或帧的连接级数量，
其中，发送所述一个或多个译码帧包括跨所述一个或多个连接中的每个连接发送所述流级数量、所述路径级数量、或所述连接级数量的DoF或帧。
14.如权利要求12所述的方法，包括从所述目的地节点接收多个DoF确认(ACK)，其中，所述多个DoF ACK包括至少一个流级DoF ACK和至少一个连接级DoF ACK。
15.如权利要求14所述的方法，包括：
生成流级DoF窗口；
生成连接级DoF窗口；以及
响应于接收到所述多个ACK，从所述流级DoF窗口和所述连接级DoF窗口中移除帧。
16.如权利要求12所述的方法，其中，生成所述一个或多个译码帧包括使用随机线性网络译码(RLNC)或结构化码，来生成所述一个或多个译码帧。
17.如权利要求12所述的方法，其中，所述控制信息包括流级码率、路径级码率、或连接级码率，其中，生成和发送所述一个或多个译码帧包括根据所述流级码率、所述路径级码率、或所述连接级码率，来生成所述一个或多个译码帧。
18.如权利要求12所述的方法，其中，所述控制信息包括最大DoF窗口尺寸。
19.如权利要求18所述的方法，包括：
生成流级DoF窗口；
生成连接级DoF窗口；
从所述流级DoF窗口和所述连接级DoF窗口中移除已确认的解码、接收或见过的帧；以及
更新所述源级DoF窗口或所述流级DoF窗口的最大尺寸。
20.如权利要求12所述的方法，包括在与所述一个或多个连接中的一个连接相关联的编码阶段处，对所述一个或多个译码帧进行编码。
21.如权利要求13所述的方法，其中，所述控制信息指定译码或非译码路径。
22.一种用于在目的地节点处使用以从源节点传送数据的设备，所述设备包括：
处理器；以及
存储计算机程序代码的非易失性存储器，所述计算机程序代码在所述处理器上执行时使所述处理器执行过程，所述过程可操作以：
与所述源节点建立一个或多个连接；
向所述源节点发送对数据流的请求，所述请求包括要在所述源节点处应用的控制信息，所述控制信息包括要在所述一个或多个连接中的每个连接上传输的自由度(DoF)或帧的数量；以及
在所述一个或多个连接上通过所述数据流接收一个或多个译码帧。
23.一种用于在源节点处使用以将数据传送到目的地节点的设备，所述设备包括：
处理器；以及
存储计算机程序代码的非易失性存储器，所述计算机程序代码在所述处理器上执行时使所述处理器执行过程，所述过程能够操作以：
与所述目的地节点建立一个或多个连接；
从所述目的地节点接收对数据流的请求，所述请求包括要在所述源节点处应用的控制信息，所述控制信息包括要在所述一个或多个连接中的每个连接上传输的自由度(DoF)或帧的数量；以及
响应于所述请求，生成一个或多个译码帧并且在所述一个或多个连接上通过所述数据流发送所述一个或多个译码帧。
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