一种多路径并行传输数据调度方法及传输控制协议的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及多宿主终端中的多路径并行传输技术，特别是指一种多路径并行传输 数据调度方法及传输控制协议。
【背景技术】
[0002] 多宿主终端通过多路径传输控制协议（Multi-pathTransmissionControl Protocol，MPTCP)实现数据多条路径并行传输，借助多个不同的网络接入技术联合利用，结 合拥塞控制算法与数据调度方法，能有效提高多径并行传输的吞吐量。MPTCP数据调度方 法分为三步骤：1)在多条链路中寻找可用链路（拥塞窗口cwnd有空余）；2)在可用链路中 选择链路进行数据调度；3)决策该条链路上传输数据包大小。在多条子流链路中进行数据 调度时，需要在多个可用链路（拥塞窗口cwnd有空余）中实现最优链路有效地分担负载进 行传输，避免最优链路的过度拥塞，并且降低路径之间传输质量的差异性，进而提高传输吞 吐量，增强用户体验，否则，会造成接收端产生大量无序数据包，造成接收端缓存空间过载， 延迟接收端对数据包的处理过程，发生错误判断数据包丢失并重传，进而影响多路径并行 传输的整体传输性能。因此，在MPTCP数据传输中，有效地结合拥塞控制算法与数据调度方 法，基于拥塞窗口动态调整进行数据调度，对于缩减路径之间传输质量的分化，平衡负载， 提高传输吞吐量以及提高用户体验至关重要。
[0003] 在现有的MPTCP传输协议中，Smallest-RTT数据调度策略，根据路径上的传输延 迟评估路径传输质量，并实现最小传输延迟链路分担负载。对于该评估指标的评测方法为 测量路径上数据传输的往返时间，既RTT(Round-TripTime)值。RTT值表示从发送端发送 数据开始，到发送端收到来自接收端的确认（接收端收到数据后便立即发送确认），总共经 历的延迟，RTT值越小，表明链路传输性能越好。
[0004]MPTCP传输协议中，拥塞窗口的动态调整依靠拥塞控制机制，MPTCP的拥塞控制机 制与传统TCP有很大区别。在MPTCP中拥塞控制机制分为两层机制，下层拥塞控制机制与 传统TCP相同，各子流链路相互之间独立；上层拥塞控制机制视各子流链路存在耦合关系， 统筹控制各链路拥塞窗口cwnd。现有MPTCP传输协议中，使用Linkedincrease算法。其 中，当链路有效接收一个ACK时，链路的拥塞窗口增加min(a/cwndtotal，IA^nd1)，链路丢失 一个数据包时，拥塞窗口减小cwndi/2。Cwndtotal表示MPTCP整体拥塞窗口大小，cwnd;表示 该子流链路拥塞窗口大小。
[0006] 该算法令各子流拥塞窗口与其他子流的性能相关联，窗口变化都由总拥塞窗口的 大小决定，有效地实现了资源共享，但同时也存在以下缺点：1)过度使用最优链路，无法有 效平衡负载，影响MPTCP传输链路整体传输性能；2)无法解决各子流链路之间传输质量的 严重分化，在接收端产生大量无序数据包，延迟应用层对数据包的处理过程，影响MPTCP的 整体传输质量。
【发明内容】
[0007] 有鉴于此，本发明的目的在于提出一种多路径并行传输数据调度方法及传输控制 协议，能够有效平衡各子流链路负载，缩减链路间传输质量差异，减少数据传输时接收端无 序数据包，提高MPTCP传输吞吐量。
[0008] 基于上述目的本发明提供的多路径并行传输数据调度方法，在现有的MPTCP传输 协议中，拥塞窗口的动态值cwncU安照以下方式调整：
[0010] 当路径r检测到一个分组数据包丢失时，拥塞窗口cwncy咸小：
[0011]max( 0Xcwndr，cwndr/2)〇
[0012] 其中，
[0013]Cwnd1^是路径r当前的拥塞窗口值；
[0014] a是考虑了不同链路延迟分化的窗口增长因子；
[0015] Cwndtotal是所有子流的拥塞窗口之和；
[0016]P是考虑了不同链路延迟分化的窗口减小因子。
[0017] 在一些实施方式中，所述窗口减小因子P根据以下公式更新：
[0025] 基于上述目的本发明提供的多路径并行传输控制协议，其特征在于，包括传输层， 所述传输层包括MPTCP层和TCP子流层。所述MPTCP层基于如前所述的多路径并行传输数 据调度方法实现。
[0026] 在一些实施方式中，所述MPTCP层按功能分为路径管理模块和包调度模块。所述 包调度模块包括数据包调度模块、子流接口模块和拥塞控制模块。所述数据包调度模块和 拥塞控制模炔基于如前所述的多路径并行传输数据调度方法实现。
[0027] 从上面所述可以看出，本发明提供的多路径并行传输数据调度方法对MPTCP中的 拥塞控制算法做了改进，通过将"链路传输延迟因子"引入窗口增长因子和窗口减小因子引 入，对拥塞窗口cwnd进行动态调整。该算法能够有效缩减子流链路间传输质量的严重分 化，避免最优链路的过度拥塞，提高MPTCP的传输吞吐量，增强用户体验。
【附图说明】
[0028] 图1为本发明提出的多路径并行传输数据调度方法及传输控制协议实施例中的 MPTCP的架构图；
[0029] 图2为本发明提出的多路径并行传输数据调度方法及传输控制协议实施例中的 MPTCP层的构架框图。
【具体实施方式】
[0030] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明进一步详细说明。
[0031]MPTCP中对待传输数据分配两个序号，子流层序列号和数据层序列号。子流层序列 号即是TCP中的序列号，而数据层序列号被封装在选项字段中。因为链路延迟差距，数据包 到达接收端缓存空间时，为无序数据包，先行到达的数据包要等待高延迟链路的数据到达 接收端缓存空间，直到有序数据包形成，上传应用层进行数据处理。并且，MPTCP中RTT值 评估路径传输质量的Smallest-RTT数，更倾向于使用低延迟链路进行数据调度，造成低延 迟链路的过度拥塞。
[0032] 针对现有MPTCP传输协议中Linkedincrease拥塞控制算法不能有效实现各子流 链路的负载平衡、过度使用低延迟链路