一种多路径并行传输系统的乱序分析方法技术方案

本发明专利技术涉及一种多路径并行传输系统的乱序分析方法，属于通信技术领域。该方法包括以下步骤：步骤1)在多路径并行传输系统中，数据包由应用层传递至发送端后，发送端立即将数据包发送出去，数据包经历路径传播时延d后到达接收端；步骤2)对多路径并行传输系统的乱序进行分析，计算数据包传输过程中发生乱序的概率。进而考虑发送端传输时延和队列时延对数据包乱序现象的影响，计算数据包传输过程中发生乱序的概率。本发明专利技术提供的一种多路径并行传输系统的乱序分析方法，能够较准确地估计出当前网络环境下，多路径并行传输过程中发生数据包乱序的概率，并通过合理控制减少数据乱序现象，改善异构网络中多路径并行传输的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信
，涉及。
技术介绍
随着移动通信技术的发展，无线接入网络日益多样化，装备了多个网络接口的终 端设备也越来越多，为多路径并行传输技术的研宄和应用提供了基础。多路径并行传输技 术将数据包分配到多条链路上并行传输，通过并行传输下的带宽积聚来增加吞吐量。然而， 异构网络中不同链路之间在带宽、时延等方面的不对称性，会导致通过不同链路传输的数 据包无法按照发送的顺序到达接收端，出现数据包乱序的现象。数据包乱序（packetreordering)问题是由于不同路径上的传输时延差异，数据 包到达接收端的顺序与发送顺序并不相同，后发送的数据包可能会比之前发送的数据包更 早地到达接收端。然而，SCTP协议中规定，只有按序到达的数据包才能往上递交应用层进 行处理。当数据包乱序现象比较严重时，这就使得乱序的数据包会滞留在接收端缓存中，无 法及时递交上层应用进行处理，增大了分组的传输时延，降低了多路径并行传输的有效吞 吐性能。在异构网络环境下，多路径并行传输中所使用的路径可能属于不同的接入网络， 比如^、通15、1^、卫星网等，各种网络特性的不同导致不同路径在传输时延和带宽上存 在差异；而即便是在同一种网络中，不同的路由路径也会导致各条路径上的传输时延不同。 由于各条路径的传输时延存在差异，时延较小的路径上的分组将会比其他路径上的分组更 早地到达接收端。如果先到达接收端的分组传输序列号较大，而此时传输序列号较小的分 组仍在网络中传输尚未到达，则提前到达的分组无法按序提交给上层应用进行处理，这部 分分组将被存储在接收端的缓存区内，等待传输序列号较小的分组到达后一起向上层应用 按序递交。现有的多路径并行传输技术没有充分考虑网络的异构性，在异构网络环境下使用 时难以达到预期的效果。数据乱序现象可以分为由路径差异性引发的乱序和丢包引发的乱序。当前，因路径差异性引发乱序的多径并行传输系统的乱序性能分析模型主要利用 路径端到端时延的累积概率分布函数，给出了数据包乱序概率的计算公式。然而，该分析模 型在建模时假设数据包由应用层到达发送端后就立即被发送出去，只考虑了路径传播时延 对于数据乱序现象的影响，忽略了数据包的传输时延、队列时延、处理时延等影响因素，从 而导致模型输出的数值结果与仿真结果存在一定的误差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供，该 方法能够计算数据包传输过程中发生乱序的概率，并通过合理控制减少数据乱序现象，改 善异构网络中多路径并行传输的性能。 为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案： ，多路径并行传输系统在发送端与接收 端之间存在N条相互独立的传输路径，分别为LpL2,...，Lk，...LN，N彡2 ;各条路径上端到 端的路径传播时延满足diSd ...dk... <dN;该方法包括以下步骤： 步骤1)在多路径并行传输系统中，数据包由应用层传递至发送端后，发送端立即 将数据包发送出去，数据包经历路径传播时延dk后到达接收端； 步骤2)对多路径并行传输系统的乱序进行分析，计算数据包传输过程中发生乱 序的概率。 进一步，数据包i-1与数据包i离开发送端的时间间隔为AT(i)，AT(i)= T(i)-T(i-1)，T(i)为数据包i-1离开发送端的时刻，T(i-l)为数据包i-1离开发送端的时 刻。 进一步，所述数据包传输过程中发生乱序的概率为哉 其中，Pk为数据包选择传输路径Lk进行传输的概率， D(d)为数据包的传输时延累积概率分布函数，> 进一步，所述步骤1)在多路径并行传输系统中，数据包由应用层传递至发送端 后，通过业务分流模块根据分流算法分配到某一传输路径的发送队列中等待发送，经过发 送时延S后由发送端发送到网络当中，经历路径传播时延dk后到达接收端。 进一步，AT⑴为数据包i-1与数据包i离开发送端的时间间隔，AT(i)= T(i)-T(i-1)，T(i)为数据包i离开发送端的时刻，T(i-l)为数据包i-1离开发送端的时 亥lj，T(i) =R(i)+S(i)，R(i)为数据包i到达发送端的时刻，S(i)为数据包i经历的发送 时延。 进一步，所述数据包传输过程中发生乱序的概率为「n (/)) pk为数据包选择传输路径Lk进行传输的概率为， D(d)为数据包的传输时延累积概率分布函数， 进一步，所述发送端数据包的到达过程满足泊松分布，数据包到达率为X，数据包 的大小服从负指数分布，第k条并发路径上的发送速率为yk，分配到第k条路径上的数据 子流到达率为。 进一步，所述数据包i经历的发送时延 数据包i_l经历的发送时迎T_， 其中，Q(i-l)代表数据包i_l的发送路径上的队列长度，B(i-l)代表数据包i_l 所选择发送路径的带宽，MTU是一个最大传输单元的长度。 进一步，数据包i在传输过程中发生乱序的概率为 进一步，减少数据乱序现象，需要满足约束条件d(i)彡d(i-l)-AT(i)。 本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供的一种多路径并行传输系统的乱序分析方 法，该方法能够计算数据包传输过程中发生乱序的概率，并通过合理控制减少数据乱序现 象，改善异构网络中多路径并行传输的性能。【附图说明】 为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进 一步的详细描述，其中： 图1为多路径并行传输数据乱序产生原因示意图； 图2为忽略传输时延和队列时延发送时延对多路径并行传输数据乱序的影响示 意图； 图3为考虑传输时延和队列时延发送时延对多路径并行传输数据乱序的影响示 意图； 图4为多路径并行传输乱序性能分析模型示意图； 图5为发送端数据包分流模型示意图。【具体实施方式】 下面将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。 本专利技术提供了，该方法能够计算数据包 传输过程中发生乱序的概率，并通过合理控制减少数据乱序现象，改善异构网络中多路径 并行传输的性能。 一个在异构网络环境下有效的多路径并行传输方案，必须包含能够尽可能减小数 据乱序现象不利影响的相关机制，而对多路径传输系统的乱序状况进行全面且精确的计算 是设计相关机制的前提。 图1为多路径并行传输数据乱序产生原因示意图。 假设发送端和接收端之间建立了三条并发传输路径，数据包在三条路径之间采用 轮循方式进行分配，三条路径上的传输时延满足屯<<d2<<d3，则通过路径1传输的传 输序列号为1、4和7的数据包将优先到达接收端。由于此时数据包2仍在网络中传输尚未到达，4和7只能暂存于接收端缓存中，等 待传输序列号较小的数据包到达后进行重排序。 接下来到达的是路径2上传输的传输序列号为2、5和8的数据包，由于3未能到 达，5和8也只能在缓存中等待。 随着存放在接收端缓存中的数据包的增加，当缓存中的数据包累积达到缓存空间 上限时，将造成接收端缓存阻塞，接收端会丢弃接下来到达的所有数据包，并通知发送端执 行快速重传操作，直达接收端缓存阻塞结束。 数据包传输过程中的端到端时延由当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多路径并行传输系统的乱序分析方法，其特征在于：多路径并行传输系统在发送端与接收端之间存在N条相互独立的传输路径，分别为L1,L2,...,Lk,...LN，N≥2；各条路径上端到端的路径传播时延满足d1≤d2≤...dk...≤dN；该方法包括以下步骤：步骤1)在多路径并行传输系统中，数据包由应用层传递至发送端后，发送端立即将数据包发送出去，数据包经历路径传播时延dk后到达接收端；步骤2)对多路径并行传输系统的乱序进行分析，计算数据包传输过程中发生乱序的概率。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陶洋，赫前进，邓行，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85