一种基于改进灰关联分析法的MPTCP路径选择方法与流程

本发明涉及一种mptcp路径选择方法，特别涉及一种基于改进灰关联分析法的mptcp路径选择方法。

背景技术：

mptcp由ietf研究工作组于2009年提出，可以提供端到端的多路通信，可提高网络资源利用率和网络传输的可靠性。mptcp协议支持多条路径同时传输数据，因而其具有高容错性、高可靠性、高吞吐量和高安全性的特点。新加入的mptcp层功能主要包含：a)数据包调度；b)路径管理，路径管理负责通信双方的路径发现、选择可用路径、移出不可用路径。

随着互联网中各种新应用的兴起(尤其是p2p应用)，用户对网络资源的需求前所未有的发展。但是现实情况下，因为相关协议在终端和网络中都极大限制了网络资源的利用率。如果网络资源可以被同时使用，则对于终端用户来说，性能将得到极大提升。同时，越来越多的设备具有多个网络接口，并且可以配备多个网络地址。在这种情况下，利用通信终端的多网络接口实现数据在多路径上的并行传输，提高网络效率成为可能。根据rfc6824建议，发送端和接收端缓存设置为2*sum(b_i)*rtt_max，其中，sum(b_i)为所有子流带宽之和，rtt_max为各条子流往返时间最大值。如果多条路径同时传输时，有一条路径性能较差，时延较大，则会使实际的缓存空间小于需要的缓存空间，引起接收端缓存阻塞。其次，数据调度根据路径选择后提供的路径信息对数据进行分配，这种情况下带宽小的路径上数据包延迟时间较长，可能会引起接收端缓存阻塞，影响系统整体性能。

如果在一条mptcp连接生命周期中发现新的可用路径，其性能差异类似上述极端情况，则会出现相同问题，对系统整体性能造成极大影响。此时，使用多条路径全部进行传输不如使用较少的性能优的路径进行传输。目前，专门针对mptcp路径选择的研究非常少。而针对路径选择的研究大部分集中在网络层，即路由节点之间。路径选择的核心问题即对比路径之间性能差异。怎样选择多条路径以提高端到端的整体吞吐量，并且避免因为路径性能差异过大而引起的吞吐量下降，成为研究的重点。

本发明提供了一种基于改进灰关联分析法的mptcp路径选择方法。本发明基于改进的灰关联分析法，设计基于改进灰关联分析法的mptcp路径选择方法，把被选择路径的性能参数最优值设为参照序列，以链路可用性、负载均衡度、缓存占用比三个性能参数指标进行比较，根据其它路径与其比较的关联度，选择路径性能较优，差异较小的多条路径进行传输。本发明提供的路径方法计算能够有效提高端到端平均吞吐量，可以解决一定的路径选择相关问题。

技术实现要素：

为了解决现有的路径选择的难点，本发明提供了一种基于改进灰关联分析法的mptcp路径选择方法。本发明基于改进的灰关联分析法，设计基于改进灰关联分析法的mptcp路径选择方法，把被选择路径的性能参数最优值设为参照序列，以链路可用性、负载均衡度、缓存占用比三个性能参数指标进行比较，根据其它路径与其比较的关联度，选择路径性能较优，差异较小的多条路径进行传输。本发明提供的路径方法计算能够有效提高端到端平均吞吐量。

本发明所采用的技术方案如下：

一种基于改进灰关联分析法的mptcp路径选择方法，包括以下部分：

a、提出一种改进的灰关联分析法；

b、建立多层次分析系统计算性能参数权重；

c、提出基于改进的灰关联分析法的路径选择方法。

部分a中，所述的改进的灰关联分析法定义一个代表理想情况的参考序列，其他序列和参考序列的相关性可以通过灰关联度(greyrelationaldegree，grd)来计算，具有最大灰关联度的序列被认为是最优序列，其中步骤如下：

(1)定义理想序列与比较序列；

(2)归一化比较序列；

(3)计算序列的灰关联度grd；

(4)引入了一个性能参数权重的概念，即用于比较关联度的igrd替换grd。

部分b中，所述的多层次分析系统中涉及的性能参数主要包括链路可用性la、缓存占用比bs、负载均衡度δ(t)。

其中

(1)la(e)＝α*rb(e)/ib(e)-β*lt(e)，

(2)

(3)

(4)

(5)

部分c中，所述的提出基于改进的灰关联分析法的路径选择方法，根据改进的灰关联度分析法算出各路径性能参数序列与参考序列的关联度。通过多层次分析方法计算链路可用性、负载均衡度、缓存占用比三个参数的权重值，关联度值越大，表示对应路径越佳。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明将改进的灰关联分析法和mptcp路径选择方法相结合，充分利用路径性能参数的特性，该方法根据其它路径与其比较的关联度，选择路径性能较优，差异较小的多条路径进行传输。本发明提供的路径方法计算能够有效提高端到端平均吞吐量，可以解决一定的路径选择相关问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对发明内容中所需要使用的附图作简要地介绍。

图1为本发明的一种基于性能参数递阶指标的多层次分析分析系统。多层次分析方法计算链路可用性、负载均衡度、缓存占用比三个参数的权重值。

图2为本发明的多层次分析系统中第三层元素相对于第二层元素判断矩阵。建立判断矩阵，计算判断矩阵的特征向量和特征值，最后对判断矩阵的一致性进行检验。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本实施例的基础在于路径选择方法的性能评估。为了评估目前典型网络环境中mptcp加入路径选择策略后的性能表现，我们在端到端使用不同数量的子流进行性能仿真。仿真中我们设置发送端和接收端缓存为200kb，数据调度使用round_robin算法(ns3默认算法)，拥塞控制使用linkedincreases算法，接收端数据重组使用d_sack算法。虽然标准mptcp允许同时使用4条子流传输数据，但是因为子流性能差异较大，容易引起包乱序，导致接收端缓存阻塞而使整个连接的吞吐量偏低；使用iga策略后，mptcp连接中只使用两条子流传输数据，即subflow0和subflow1，子流间性能相对最好且更接近，包乱序的影响相对较小，因此吞吐量更高。该方法提高了mptcp端到端的平均吞吐量，证明本策略能够解决一定的路径选择相关问题。