专利名称：一种端到端多链路并行传输的网络控制方法
技术领域：
本发明涉及无线网络技术领域，特别涉及一种端到端多链路并行传输的网络控制 方法。
背景技术：
在无线因特网业务以及高速数据业务的迅速发展的同时，异构无线网络技术全IP 化的融合及各网络之间的无缝协作的研究正逐渐完善和成熟。当前端到端的单链路传输技 术越来越难以满足用户业务的宽带化、个性化、智能化等需求，因此，同时利用多种无线网 络技术，实现端到端的多链路并行传输是下一代通信网络发展的必然趋势。对于端到端多链路并行传输，由于传输过程中，各链路传输时延不同，那么包的先 后到达顺序不能够完全符合包的编号顺序，此时先到达的具有靠后编号顺序的数据包将被 存储在接收端的缓存中进行等待和重排序，继而产生的重排序时延将使得包到达接收端的 时延增加，并导致业务质量下降。针对该问题，一般通过优化业务源端的调度机制，实现降 低重排序时延的目标，为用户提供更好的业务体验。另一方面，终端的能耗是目前研究中需要重点考虑的制约因素。由于业务在线时 长逐步增加，在实现端到端多链路并行传输的同时，也要兼顾其业务续航能力，为移动用户 提供尽可能持久高效以及具备QoS保障的业务体验。然而，当前的大部分研究，为实现降低 重排序时延的目标，主要以终端决策为基础，同时，终端还需要完成底层测量等过程，大大 增加了对能量的消耗，导致业务在线时长不能满足用户需求。
发明内容
(一)要解决的技术问题针对现有技术的缺点，本发明为了解决现有技术中端到端多链路并行传输无法兼 顾业务QoS保障和节省能耗的问题，提供了一种端到端多链路并行传输的网络控制方法， 通过网络侧完成信息测量和传输决策，降低端到端多链路并行传输的重排序时延。( 二 )技术方案为此，本发明具体地采用如下技术方案进行首先，本发明提供一种端到端多链路并行传输的网络控制方法，所述方法包括步 骤Si，发送端获取可用链路，并按照顺序循环分配方式将数据包分配至所有参与并 行传输的可用链路上，通过可用链路将数据包传递至接收端的缓存区；S2，接收端的决策功能单元获取并更新每条链路的信息；S3，所述决策功能单元处理缓存区当前新到的数据包，判断比当前包具有前一个 编号的包是否已被接收端接收或已被系统丢弃，若是，则执行步骤S4 ；否则，转到步骤S5 ；S4,当前包立即由缓存区进入接收端，作为业务数据被接收，并继续执行步骤S8 ；S5，所述决策功能单元为当前包估算所述前一个编号的包到达接收端还需要经历
3时间的期望值，判断所述期望值是否大于预设的包在缓存区中的等待时间极限值，若是则 执行步骤S6 ；否则转至步骤S7 ；S6，做出发送控制决策，由所述决策功能单元向链路的发送端发送反馈指令；S7，当前包在缓存区等待，并为所述当前包设定倒计时器；S8，所述决策功能单元继续处理已经到达并且在缓存区等待的数据包，对每一个 在缓存区等待的数据包，判断其等待的倒计时器是否为0，若是则转到步骤SlO ；否则，执行 步骤S9 ；S9，判断比所述等待的数据包具有前一个编号的包是否已被接收端接收或已被系 统丢弃，若是，则执行步骤SlO ；否则，转到步骤Sll ；S10，所述等待的数据包立即由缓存区进入接收端，作为业务数据被接收，并继续 执行步骤S12 ；S11，所述等待的数据包更新其倒计时器并继续等待；S12，判断业务是否已处理完，若是则结束方法；否则，转回步骤S2重复执行。优选地，步骤S2中，所述每条链路的信息具体包括链路传输的平均往返时延、链 路的最大重传次数、链路的误包率。优选地，步骤S3及S9中，所述被系统丢弃具体指重传次数超过链路最大重传次 数而被丢弃或通过所述发送控制决策强制丢弃。优选地，步骤S6中，所述发送控制决策具体为为保证在所述等待时间极限值之 内所述前一个编号的包能够到达接收端，计算所述前一个编号的包所处链路的发送端必须 立即丢弃或发送的包的编号。优选地，步骤S6中，所述反馈指令具体为根据所述发送控制决策计算的编号，强 制链路的发送端对该计算的编号对应的数据包进行立即丢弃或发送处理。优选地，所述等待时间极限值是指在保证业务体验的前提下，数据包之间到达接 收端应用高层的间隔时间的最大值。优选地，所述缓存区为接收缓存队列。优选地，其特征在于，所述可用链路指发送端配备的能够建立数据传输连接的所 有网络连接。(三)有益效果本发明提供的端到端多链路并行传输的网络控制方法，通过网络侧完成信息测量 和传输决策，降低端到端多链路并行传输的重排序时延，在端到端多链路并行传输的场景 中，既能实现降低重排序时延，又为终端节省了能耗，具有很强的实用性。
图1为本发明中端到端多链路并行传输的网络控制方法流程图；图2为本发明优选的实施例中数据包传输示意图；图3为本发明优选的实施例中一具体链路传输状态示意图；图4为本发明的方法在分别使用2至5条链路进行并行传输时的性能效果对比 图。
具体实施例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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。针对多链路并行传输的重排序时延问题，考虑到终端能量的有限和高效利用，本 发明提供了一种网络控制方法，通过网络侧完成信息测量和传输决策，降低端到端多链路 并行传输的重排序时延。在端到端多链路并行传输的场景中，对于任意一个具体的传递到通信对端的数据 包来说，其能否被立刻接受为业务数据并传递至接收端的应用层，取决于其前一编号的数 据包是否到达接收端，在其前一个数据包未到达或者未被丢弃之前，该数据包只能在接收 端的缓存队列中等待。该过程即为重排序过程，数据包在接收端缓存队列中的等待时间则 为重排序时延。对于应用层来说，重排序时延也构成了数据包的端到端时延的一部分，为提 升业务体验，降低重排序时延成为重点和挑战。本发明的方法中，在发送端(业务数据源端)，数据包按照类似round-robin的 顺序循环分配方式，分配给所有参与并行传输的链路上(即第一个包分配给第一条链路发 送、第二个包分配给第二条链路等)，当所有链路分配完毕后，将剩余需要分配的数据包重 新按照上述方法继续分配，该循环分配过程简单易实现，无需耗费发送端过多的能量进行 测量和决策等。而网络侧根据测量的链路信息，对数据包在接收端的缓存队列中需要等待 的时间进行估算，并结合预设定的包在缓存队列中的等待时间极限值(该等待时间极限值 可以一定程度上控制包传递的间隔时间，以确保接收端应用层接收到的包的连续性)，对相 应链路的包采取丢弃或强制发送等控制，以实现降低重排序时延的目的。因此，本发明的方 法既能实现降低重排序时延，又为终端节省了能耗，具有很强的实用性。下面结合图1至图3来描述本发明的传输控制方法。具体地，如图1所示，本发明提供了一种端到端多链路并行传输的网络控制方法， 包括步骤业务源端(数据发送端)获取可用链路；业务源端按照顺序循环分配方式将数据 包分配至所有参与并行传输的可用链路上；所有链路传递的数据包首先传递至接收端的缓 存区，通过缓存区的重排序处理后再传递至接收端；接收端的决策功能单元获取并更新每条链路的信息；同时当接收端的缓存区接收 到新的数据包时，对缓存区的所有数据包进行重排序处理；其中，对于新到达的数据包，当具有某个编号的数据包到达接收端时，首先进入接 收端的重排序缓存区，并根据以下步骤进行处理(1)当比当前包具有前一个编号的包已经被接收端作为业务数据接收，或已经被 系统处理为丢弃包，则当前包立即由缓存区进入接收端，作为业务数据被接收；(2)当比当前包具有前一个编号的包还未到达接收端时，网络的决策功能为当前 包估算其前一个编号的包到达接收端还需要经历时间的期望值，将该期望值与预设定的包 在缓存队列中的等待时间极限值进行比较，分为两种情况i、计算出的时间期望值小于或等于预设定的包在缓存队列中的等待时间极限值，该包则在缓存区等待，并为其设定等待时间等于预设定的等待时间极限值的倒计时器；ii、计算出的时间期望值大于预设定的包在缓存队列中的等待时间极限值，由决 策功能计算此时比当前包具有前一个编号的包所处的链路的发送端必须丢弃哪些包，以及 必须立即发送几号包，才能保证比处于缓存区的当前包具有前一个编号的包能够在等待极 限时间之内到达接收端。决策结果由决策功能单元向该链路的发送端发送反馈指令实现， 同时，当前包则在缓存区等待，并为其设定等待时间等于预设定的等待时间极限值的倒计 时器；随后，对已经到达并且在缓存区等待的数据包进行处理。针对任意一个已经到达 并且在缓存区等待的数据包，分为以下步骤(1)当该包的等待倒计时器为0时，则该包立即由缓存区进入接收端，作为业务数 据被接收；(2)当比该包具有前一个编号的包还未到达接收端时，继续等待，并且更新等待倒 计时器；(3)当比该包具有前一个编号的包已经被接收端作为业务数据接收，或已经被系 统处理为丢弃包，则该包立即由缓存区进入接收端，作为业务数据被接收。重复执行上述步骤直至业务结束。更进一步地，图2所示是端到端多链路并行传输并由网络侧控制的示意图，本发 明优选的实施例中，针对每条链路在每个发送间隔最多只发送一个数据包的情况进行处理。第一步，业务源端(数据发送端)获取可用链路，终端根据其所处网络环境及所配 备的网络技术接口，获知所有可用于进行并行传输的链路集合，可用链路集合表示为L = {Lji = 1,2,…，皿}。第二步，业务源端按照顺序循环分配方式将数据包分配至所有参与并行传输的可 用链路上；所有链路传递的数据包首先传递至接收端的缓存区，通过缓存区的重排序处理 后再传递至接收端。第三步，接收端的决策功能单元获取并更新每条链路的信息；同时当接收端的缓 存区接收到新的数据包时，对缓存区的所有数据包进行处理。其中，用这 QLt=(RTTLt,PeLt,NLt)表示可用链路的信息集合，其中及RTTlt表示链路Li传
输的平均往返时间，即包的传输时间和ACK的传输时间之和，PeLi表示链路Li的误包率，凡, 表示链路Li的最大重传次数。第四步，假定系统根据业务类型预设定的数据包在缓存区的等待时间极限值为 T
1 Iim0(1)当比当前包具有前一个编号的包已经被接收端作为业务数据接收，或已经被 系统处理为丢弃包，则当前包立即由缓存区进入接收端，作为业务数据被接收；(2)当比当前包具有前一个编号的包还未到达接收端时，网络的决策功能为当前 包估算其前一个编号的包到达接收端还需要经历时间的期望值。估算方法为首先，假定当前新到达的数据包编号为j+Ι，其前一个数据包的编号 则为j，则根据发送端的顺序循环分配数据包的规则，由公式(1)可计算出编号为j的数据包由第1条链路发送
权利要求
1.一种端到端多链路并行传输的网络控制方法，其特征在于，所述方法包括步骤Si，发送端获取可用链路，并按照顺序循环分配方式将数据包分配至所有参与并行传 输的可用链路上，通过可用链路将数据包传递至接收端的缓存区； S2，接收端的决策功能单元获取并更新每条链路的信息；S3，所述决策功能单元处理缓存区当前新到的数据包，判断比当前包具有前一个编号 的包是否已被接收端接收或已被系统丢弃，若是，则执行步骤S4 ；否则，转到步骤S5 ； S4,当前包立即由缓存区进入接收端，作为业务数据被接收，并继续执行步骤S8 ； S5，所述决策功能单元为当前包估算所述前一个编号的包到达接收端还需要经历时间 的期望值，判断所述期望值是否大于预设的包在缓存区中的等待时间极限值，若是则执行 步骤S6 ；否则转至步骤S7 ；S6，做出发送控制决策，由所述决策功能单元向链路的发送端发送反馈指令； S7，当前包在缓存区等待，并为所述当前包设定倒计时器；S8，所述决策功能单元继续处理已经到达并且在缓存区等待的数据包，对每一个在缓 存区等待的数据包，判断其等待的倒计时器是否为0，若是则转到步骤SlO ；否则，执行步骤 S9 ；S9，判断比所述等待的数据包具有前一个编号的包是否已被接收端接收或已被系统丢 弃，若是，则执行步骤SlO ；否则，转到步骤Sll ；S10,所述等待的数据包立即由缓存区进入接收端，作为业务数据被接收，并继续执行 步骤S12 ；S11，所述等待的数据包更新其倒计时器并继续等待；S12，判断业务是否已处理完，若是则结束方法；否则，转回步骤S2重复执行。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，所述每条链路的信息具体包 括链路传输的平均往返时延、链路的最大重传次数、链路的误包率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3及S9中，所述被系统丢弃具体指 重传次数超过链路最大重传次数而被丢弃或通过所述发送控制决策强制丢弃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S6中，所述发送控制决策具体为为 保证在所述等待时间极限值之内所述前一个编号的包能够到达接收端，计算所述前一个编 号的包所处链路的发送端必须立即丢弃或发送的包的编号。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S6中，所述反馈指令具体为根据所 述发送控制决策计算的编号，强制链路的发送端对该计算的编号对应的数据包进行立即丢 弃或发送处理。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等待时间极限值是指在保证业务体 验的前提下，数据包之间到达接收端应用高层的间隔时间的最大值。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缓存区为接收缓存队列。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可用链路指发送端配备的能够建立 数据传输连接的所有网络连接。
全文摘要
本发明涉及无线网络技术领域，提供了一种端到端多链路并行传输的网络控制方法。本发明方法中，通过网络侧完成信息测量和传输决策，网络侧根据测量的链路信息，对数据包在接收端的缓存队列中需要等待的时间进行估算，并结合预设定的包在缓存队列中的等待时间极限值，对相应链路的包采取丢弃或强制发送等控制，以实现降低重排序时延的目的；将上述决策功能置于网络侧，既能实现降低重排序时延，又为终端节省了能耗，具有很强的实用性。
文档编号H04L1/18GK102149140SQ201110119970
公开日2011年8月10日 申请日期2011年5月10日 优先权日2011年5月10日
发明者张平, 王莹, 袁俊 申请人:北京邮电大学