专利名称：基于确认路径选择估计可用路径比特率的方法
技术领域：
本发明涉及多径通信领域。更具体地说，本发明涉及一种用于基于确认路径选择来估计可用路径比特率的方法。
背景技术：
多径通信继承了多宿主的支持多个IP地址到达给定的网络端点的能力(IP是“因特网协议(Internet Protocol)”的首字母缩略词)。多径技术中需要解决的问题和论点是众所周知的。例如，当使用多个路径从第一端点到第二端点传输信息分组时，第一端点必须使用分组分发策略以均衡连接第一和第二路径的可用路径中的数据分组。采用这种策略的目的是为了根据在这种端点上运行的应用(数据类型)和路径特性/状态选择路径。后者一定与实际网络状态一致，因此在若干连续的测量中保持更新。依赖于应用，至少对于视频传输通常使用下面的参数来表征路径带宽、抖动、延迟。可以通过端至端(end-to-end)测量方法测量这些参数。这可能不是不重要的，因为测量过程必须不能扰乱数据传输。在下文中，描述路径在持续时间内传送数据量能力的参数——带宽是讨论的主要兴趣所在，并且下文将优选使用表述“比特率”而非被视为与之等效的表述“带宽”。为了测量这些参数，像例如流控制传输协议(SCTP)或TCP这样的端至端传输协议可以通过测量来回行程时间(RTT)测量可用比特率，来回行程时间被认为等于第一端点发送数据分组到第二端点的发送时间与第二端点发送确认分组到第一端点的到达时间之差，所述第二端点在其接收到所述数据分组后马上发送所述确认。然而，示出发送数据分组的确认的策略可能影响整体传输，例如在SCTP中，其中通过最快的可用路径发送数据分组的确认会提升整体传输速度。如果使用这种策略，那么不能保证确认通过与数据分组本身使用的相同的路径回传。那么，使用数据的确认来估计来回行程时间是不合适的。那么，问题是如何在不产生较高过载的情况下结合确认路径选择的策略频繁地测量路径上的可用比特率以用于管理数据传送？本发明的目标之一就是解决该问题。
发明内容
本发明想要解决的技术问题是通过强制第二端点在接收到第一端点通过路径Pl发送的特定数据分组时通过相同的路径Pi发回确认来测量连接第一端点和第二端点的路径Pl上的可用比特率。在这样的情况下，数据分组和确认都通过相同的路径Pl传输。这可以通过使用放置在使得数据分组能够特定化数据分组的专用信令/标志达到。因此，根据第一方面，本发明涉及一种用于估计连接第一端点I和第二端点2的至少两个路径Pl、P2、P3中的一个的路径Pl上的可用比特率BRl1的方法，所述路径Pl被称作估计路径，所述第一端点I被配置用于发送数据分组到所述第二端点2，所述第二端点被配置用于在每次接收数据分组时通过所述第二端点2在每次接收数据分组时选择的至少两个路径P1、P2、P3中的一个发送确认消息到所述第一端点I。根据本发明的一个实施例，在第一端点1，包括下列步骤-在将要通过估计路径Pl发送到所述第二端点2的所述若干数据分组中的第一数据分组DPl中插入标志A ；-通过估计路径Pl发送所述第一数据分组DPl；-测量并记录来自所述第一端点I的第一数据分组DPl的发送时间tl；-接收所述第二端点2通过所述估计路径Pl发送的确认消息Ack以确认在所述第二端点2接收到所述第一数据分组DPl ；-测量并记录所述确认消息Ack到达所述第一端点I的到达时间t2；-根据发送时间tl和到达时间t2之间的间隔和所述第一数据分组DPl的大小估算可用比特率BRl115根据第二方面，本发明涉及一种用于通过连接第一端点I和第二端点2的至少两个路径P1、P2、P3中的一个的路径Pl发送确认消息Ack的方法，所述第一端点I发送数据分组到所述第二端点2，所述第二端点2在每次接收数据分组时都通过所述第二端点2在每次接收数据分组时选择的路径Pl、P2、P3中的一个发送确认消息到所述第一端点I。根据本发明的一个实施例，在第二端点2，包括下列步骤-接收所述第一端点I通过P1、P2、P3中的一个路径Pl发送的数据分组；-检测所述数据分组是否包括标志A并确定所述第二端点2通过哪个路径Pl接收所述数据分组；-当在所述数据分组中检测到标志A时，发送确认消息Ack到所述第一端点I以确认在所述第二端点2通过所述路径Pl接收到所述数据分组。根据第三方面，本发明涉及一种用于估计连接第一端点I和第二端点2的至少两个路径Pl、P2、P3中的一个的路径Pl的可用比特率BRl1的装置，所述路径被称作估计路径，所述第一端点I发送数据分组到所述第二端点2，所述第二端点2在每次接收数据分组时都通过在每次接收数据分组时选择的所述数据分组使用的路径Pl、P2、P3中的一个发送确认消息到所述第一端点I。根据本发明的一个实施例，该装置包括-用于在通过估计路径Pl发送所述数据分组到所述第二端点2之前在第一数据分组DPl中插入标志A的部件；-用于测量并记录来自所述第一端点I的所述第一数据分组DPl的发送时间tl的部件；-用于接收所述第二端点2通过所述估计路径Pl发送的确认消息Ack以确认在所述第二端点2接收到所述第一数据分组DPl的部件；-用于测量并记录所述确认消息Ack到达所述第一端点I的到达时间t2的部件；-用于根据发送时间tl和到达时间t2之间的间隔和所述第一数据分组DPl的大小估算可用比特率BRlJ^部件。根据第四方面，本发明涉及一种用于通过连接第一端点I和第二端点2的至少两个路径P1、P2、P3中的一个的路径Pl发送确认消息Ack的装置，所述第一端点I发送数据分组到所述第二端点2，所述第二端点2在每次接收数据分组时都通过在每次接收数据分组时所述数据分组选择的确认路径Pl、P2、P3中的一个发送确认消息到所述第一端点I。根据本发明，该装置包括-用于接收所述第一端点I通过Pl、P2、P3路径中的任何一个发送的数据分组的部件；-用于检测所述数据分组是否包括标志A并确定所述第二端点2通过哪个路径P接收所述数据分组的部件；-用于当在所述数据分组中检测到标志A时通过所述路径Pl发送确认消息Ack到所述第一端点I以确认在所述第二端点2接收到所述数据分组的部件。根据一个实施例，所述标志插入对所述第一数据分组DPl的大小没有影响。所有的数据分组都包括首标。根据一个实施例，标志A被插入到第一或第二数据分组DPI、DP2的首标的保留位中。根据一个实施例，传输协议被用于通过所述路径Pl、P2、P3将数据分组从第一端点I传输到第二端点2。根据一个实施例，所述传输协议是SCTP。根据一个实施例，所述标志A被放置在所述第一数据分组DPl的首标的一个保留位中。本发明的第一个优点是它允许在发送侧根据插入到数据分组中的单个标志来测量可用路径的比特率该单个标志不会产生额外负载。这在高频时实现可用比特率的估计的情形下尤其有利。本发明的第二个优点是它依赖被执行用于数据传输的确认机制。即使数据确认机制被用来改善整体传输性能，也可以对它进行简单地修改以帮助估计可用比特率，并且不会对整体传输造成明显的负面影响。第三个优点在于在执行一个以上的吞吐量测量时，它允许进行实际吞吐量的智能测量。
通过下面引用附图描述非限制性的实施例和执行实例，可以更好地理解和示例本发明，其中图I表示通过路径Pl、P2、P3连接的第一和第二端点；图2a展示了典型的SCTP数据分组(或数据块)的细节；图2b展示了适用于执行根据本发明的方法的SCTP数据分组的细节。
具体实施例方式应该理解的是，本说明书为了清楚地理解本发明对本发明的图和描述进行了简化以示出相关元素，同时为了表达清楚而省去了许多其它的可以在典型的数字多媒体内容传送方法和系统中找到的元素。然而，由于这些元素在本技术领域广为人知，所以本说明书不提供对这些元素的详细讨论。本说明书中的公开内容主要涉及本领域技术人员已知的所有这样的变化和修改。图I展示了通过三个路径Pl、P2和P3连接的第一端点I和第二端点2。传输协议被用来通过所述路径Pl、P2和P3将数据从第一端点I传输到第二端点2。希望在路径Pl正在被用来从第一端点I向第二端点2发送数据的情况下测量路径Pl上的可用比特率。让我们考虑通过路径Pl从第一端点I向第二端点2发送一定量的被分割成并以数据分组的形式传输的数据D。第一端点I通过路径Pl相继地发送数据分组。在接收每个数据分组时，第二端点2通常都会发送确认到第一端点I。该确认通过可用路径P1、P2、P3中的一个而并不强制通过用于传输对应的数据分组的路径Pl发送。从路径Pl、P2、P3中选择用于传输确认的路径是为了达到诸如提升数据分组从第一端点I到第二端点2的整体传输速度的目的。下面将简要描述一个用来达到此目的的策略的实例。具体地说，所述数据的确认不总是通过相同路径Pl发送，尤其不总是通过与它们确认的对应的数据分组使用的相同的路径Pl发送。在确认不一定在与对应的数据分组使用的相同的路径上传输的情况下，不能使用所述确认估计来回行程时间。根据想要达到的目的，确定了第二端点2遵循的用于选择传输所述数据确认的路径的策略。例如，当目的是优化数据分组传输的整体速度时，对第二端点2来说合适的策略可能是在接收到数据分组的时候总是通过最快的路径发送确认。由于拥塞问题或任何其它事件，最快的路径随时间变化可以是Pl、P2或P3。我们的想法是简单地强制第二端点为了某些(特定的)数据分组中断预定义策略。然后，第一端点I包括适用于例如通过在从第一端点I发送数据分组DPl之前在所述数据分组DPl中插入标志A来特定化数据分组DPl的装置。当第二端点检测到它接收到通过所述路径Pl传输的这种独特的第一数据分组DPl时，它作为响应地发送对应的确认，并且该确认被强制地通过同一路径Pl发送到第一端点。对该特定数据分组而言，第二端点并未遵守有关从可用路径中选择用于传输所述数据的确认的路径的策略。有利地，插入标志并未改变所述数据分组的开销。开销是被包括在数据分组内的数据大小和该分组的整体大小之间的比值。具体地说，插入标志A并不改变数据分组的大小。页面上部的图I展示了相继通过路径Pl发送的信息的表示，其中暗色方框表示其中插入标志的第一数据分组DPI。剩下的白色方框表示不包括任何由第一端点插入的标志的数据分组。稍后将后面提到的这些数据分组称为“常规数据分组”。第二端点2接收一个常规数据分组之后，所述第二端点作为响应地根据预定义策略通过可用路径P1、P2或P3中的一个发送确认到第一端点I。第二端点2接收第一数据分组DPl (特定数据分组)之后，所述第二端点作为响应地通过与该数据分组被发送到该第二端点所用的路径相同的路径Pl发送确认Ack到第一端点。第二端点2通过检查被插入到数据分组中且被设置为I的标志是否存在来确定收到的数据分组是常规数据分组还是特定数据分组。第一端点I包括用于估计从所述第一端点发送该第一数据分组DPl的日期tl的部件、用于存储所述发送该第一数据分组DPl的日期tl的部件、用于估计所述第一端点接收该特定的确认的日期t2的部件以及用于根据发送时间tl和到达时间t2之间的间隔和第一数据分组DPl的大小来估计可用比特率BR的部件。然后，在第一端点1，可以通过假定例如确认的传输持续时间等于O并根据发送时间tl和到达时间t2之间的间隔来估计可用比特率BR。当用于从第一端点I传输数据分组到第二端点2的协议是SCTP时，可以从技术文件“RFC 4960-Stream Control Transmission Protocol”(可以在互联网上的下列地址找到"http://tools. ietf. org/html/rfc4960’ ’)的 3· 3· I 节了解到什么是 SCTP 数据块(或SCTP数据分组)的有效载荷结构。该有效载荷结构表示在图2a中。它详细地展示了存在5个保留位的情形，默认设置为0，并且通常在接收到该数据分组时被忽视。在该特定实施例中，本发明提出使用这些保留位中的至少一位。图2b展示了修改SCTP数据分组结构将5个保留位中的一个作为标志A的示例性实施例。第一端点可以将该标志设置为I。当端点2接收具有这种被设置为I的标志A的数据分组时，所述第二端点停止运行选择用于传递接收确认到第一端点I的路径的策略，并强制地通过与之接收第一数据分组DPl使用的相同的路径Pl发送该确认Ack。有利地，标志插入的主要特征在于将数据分组首标中的保留位设置为I。当第一数据分组DPl和第二数据分组DP2都相继地从第一端点I发送到第二端点2并且当第一和第二数据分组DPI、DP2具有两个不同的大小时，可以获得与两个不同的数据量对应的连续的传输持续时间测量值(t2-tl)。通过对数据分组大小与所述传输持续时间(t21-tl)进行线性回归计算，可以获得数据分组准备时间和估计路径Pl上每单位数据分组大小的传输速度。根据一个实施例，当使用具有与第一数据分组DPl的大小不同的大小的第二数据分组DP2在所述估计路径Pl上实现可用比特率BRl2的第二估计时，它进一步地包括估算数据分组准备持续时间和估计路径Pl上每单位数据分组大小的传送速度的步骤。在本说明书中引用的“一个实施例”或“实施例”是指与实施例联系在一起描述的某一特征、结构、特性等可以被包括在本发明的至少一个实施例中。出现在说明书中各个位置的用语“在一个实施例中”并不一定都是指同一个实施例，独立或替代性实施例也不一定与其它实施例相互排斥。
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权利要求
1.一种用于估计连接第一端点(I)和第二端点(2)的至少两个路径路径(Pl，P2，P3)中的一个的路径(Pl)上的可用比特率(BRl1)的方法，所述路径(Pl)被称作估计路径，所述第一端点(I)被配置用于发送数据分组到所述第二端点(2)，所述第二端点(2)被配置用于在每次接收数据分组时通过在所述第二端点(2)每次接收数据分组时选择的至少两个路径(P1，P2，P3)中的一个发送确认消息到所述第一端点(1)，其特征在于，在第一端点(I)包括下列步骤-在将要通过估计路径(Pl)发送到所述第二端点(2)的所述数据分组中的第一数据分组(DPI)中插入标志(A)；-通过估计路径(Pl)发送所述第一数据分组(DPI)；-测量并记录来自所述第一端点(I)的第一数据分组(DPI)的发送时间(tl)；-接收所述第二端点(2)通过所述估计路径(Pl)发送的确认消息(Ack)以确认在所述第二端点(2)接收到所述第一数据分组(DPI)；-测量并记录所述确认消息(Ack)到达所述第一端点(I)的到达时间(t2)；-根据发送时间(tl)和到达时间(t2)之间的间隔和所述第一数据分组(DPI)的大小估算可用比特率(BRl1X
2.如权利要求I至2中任何一项所述的方法，其中当使用具有与第一分组(DPI)的大小不同的大小的第二数据分组(DP2)在所述估计路径(Pl)上实现可用比特率(BRl2)的第二估计时，进一步地包括估算分组准备持续时间和估计路径(Pl)上每单位分组大小的传送速度的步骤。
3.如权利要求I至2中任何一项所述的方法，其中所述标志插入对所述第一数据分组(DPI)的大小没有影响。
4.如权利要求I至3中任何一项所述的方法，所述数据分组包括首标，其中标志(A)被插入到第一或第二数据分组(DPI，DP2)的首标的保留位中。
5.如权利要求I至4中任何一项所述的方法，其中传输协议被用于通过所述路径(P1，P2，P3)将数据分组从第一端点(I)传输到第二端点(2)。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述传输协议是SCTP。
7.一种用于通过连接第一端点(I)和第二端点(2)的至少两个路径(Pl，P2，P3)中的一个的路径(Pl)发送确认消息(Ack)的方法，所述第一端点(I)发送数据分组到所述第二端点(2)，所述第二端点(2)在每次接收数据分组时都通过在每次接收数据分组时所述第二端点(2)选择的路径(Pl，P2，P3)中的一个发送确认消息到所述第一端点(1)，其特征在于，在第二端点(2)包括下列步骤-接收所述第一端点(I)通过路径(Pl，P2，P3)中的任何一个路径(Pl)发送的数据分组；-检测所述数据分组是否包括标志(A)并确定所述第二端点(2)通过哪个路径(P)接收所述数据分组，所述路径(P)被称作估计路径；-当在所述数据分组中检测到标志(A)时，发送确认消息(Ack)到所述第一端点以确认在所述第二端点(2)通过所述路径(Pl)接收到所述数据分组。
8.一种用于估计连接第一端点(I)和第二端点(2)的至少两个路径(Pl，P2，P3)中的一个的路径(Pl)的可用比特率(BRl1)的装置，所述路径被称作估计路径，所述第一端点(I)发送数据分组到所述第二端点(2)，所述第二端点(2)在每次接收数据分组时都通过在每次接收数据分组时所述数据分组选择的路径(Pl，P2，P3)中的一个发送确认消息到所述第一端点(I )，其特征在于，所述装置包括-用于在通过估计路径(Pl)发送所述数据分组到所述第二端点(2)之前在第一数据分组(DPI)中插入标志(A)的部件；-用于测量并记录来自所述第一端点(I)的所述第一数据分组(DPI)的发送时间(tl)的部件；-用于接收所述第二端点(2)通过所述估计路径(Pl)发送的确认消息(Ack)以确认在所述第二端点(2)接收到所述第一数据分组(DPI)的部件；-用于测量并记录所述确认消息(Ack)到达所述第一端点(I)的到达时间(t2)的部件；-用于根据发送时间(tl)和到达时间(t2)之间的间隔和所述第一数据分组(DPI)的大小估算可用比特率(BRl1)的部件。
9.如权利要求8所述的装置，其中它被放置在所述第一端点(I)中。
10.如权利要求8至9中任何一项所述的装置，其中它进一步包括用于根据路径(Pl)上可用比特率(BRl1, BRl2)两个连续的估计的结果估算数据分组准备持续时间和估计路径(Pl)上每单位数据分组大小的传送速度。
11.如权利要求8至10中任何一项所述的装置，其中所述第一端点(I)使用SCTP作为传输协议以发送数据分组到所述第二端点(2)。
12.如权利要求8至11中任何一项所述的装置，其中所述标志(A)被放置在所述第一数据分组(DPI)的首标的一个保留位中。
13.一种用于通过连接第一端点(I)和第二端点(2)的至少两个路径(P1，P2，P3)中的一个的路径(Pl)发送确认消息(Ack)的装置，所述第一端点(I)发送数据分组到所述第二端点(2)，所述第二端点(2)在每次接收数据分组时都通过在每次接收数据分组时所述数据分组选择的确认路径(Pl，P2，P3)中的一个发送确认消息到所述第一端点(1)，其特征在于，所述装置包括-用于接收所述第一端点(I)通过路径(Pl，P2，P3)中的任何一个发送的数据分组的部件；-用于检测所述数据分组是否包括标志(A)并确定所述第二端点(2)通过哪个路径(P)接收所述数据分组的部件；-用于当在所述数据分组中检测到标志(A)时通过所述路径(Pl)发送确认消息(Ack)到所述第一端点(I)以确认在所述第二端点(2)接收到所述数据分组的部件。
14.如权利要求13所述的装置，其中它被放置在所述第二端点(2)中。
全文摘要
本发明涉及多径通信领域。更具体地，本发明涉及一种用于估计连接第一端点(1)和第二端点(2)的至少两个路径(P1，P2，P3)中的一个的路径(P1)上的可用比特率(BR11)的方法，所述路径(P1)被称作估计路径，所述第一端点(1)被配置用于发送数据分组到所述第二端点(2)，所述第二端点(2)被配置用于在每次接收数据分组时通过在每次接收数据分组时选择的至少两个路径(P1，P2，P3)中的一个发送确认消息到所述第一端点(1)。根据本发明，在第一端点(1)，包括下列步骤-在将要通过估计路径(P1)发送到所述第二端点(2)的所述数据分组中的第一数据分组(DP1)中插入标志(A)；-通过估计路径(P1)发送所述第一数据分组(DP1)；-测量并记录来自所述第一端点(1)的第一数据分组(DP1)的发送时间(t1)；-接收所述第二端点(2)通过所述估计路径(P1)发送的确认消息(Ack)以确认在所述第二端点(2)接收到所述第一数据分组(DP1)；-测量并记录所述确认消息(Ack)到达所述第一端点(1)的到达时间(t2)；-根据发送时间(t1)和到达时间(t2)之间的间隔和所述第一数据分组(DP1)的大小估算可用比特率(BR11)。
文档编号H04L29/08GK102918806SQ201180027530
公开日2013年2月6日 申请日期2011年4月14日 优先权日2010年4月21日
发明者S.古阿切, A.布西拉, G.比乔特 申请人:汤姆森特许公司