基于预测包到达时间的最小时延MPTCP数据调度方法技术

本发明专利技术公开一种基于预测包到达时间的最小时延MPTCP数据调度方法，当前数据包到达发送缓冲区，根据接收端返回各子流的ACK获取往返时延，并计算各子流中数据包的飞行时间，统计各子流的链路参数，计算各子流的吞吐量，通过各个子流先前记录的往返时延样本计算网络抖动，计算各子流发送队列中未发送数据包的总字节数和当前数据包的字节数，计算未发送数据包和当前数据包都发送完成所需时间，考虑丢包反馈后综合计算各子流预测数据包到达接收端的时间，选择值最小的子流调度当前数据包；本发明专利技术能够根据每一个数据包在各子流的达到时间合理的调度数据包，进而减少接收端无序数据包的数量，降低传输的时延，达到实时视频业务的低时延需求。的低时延需求。

【技术实现步骤摘要】
基于预测包到达时间的最小时延MPTCP数据调度方法


[0001]本专利技术属于通信
，具体涉及一种基于预测包到达时间的最小时延MPTCP数据调度方法。

技术介绍

[0002]移动互联网应用正处于蓬勃发展时期，在全球数据流量不断攀升的大背景下，通信业务不再局限于语音、短信这类传统业务，还能将视频传输业务融入游戏、电商、财经、社交等领域。多媒体业务对时延敏感，视频信号从采集、编码传输到解码播放对时延要求较高。在链路情况较差的环境下，单径模式的网络状态并不稳定，同样的，在多链路传输网络中，不同传输路径的链路的网络条件高度不对称、参数性能存在差异以及有网络抖动发生，导致一条或多条链路不稳定，传输速率受限，稳定性不佳，时延较高。并且由于乱序数据包大量在缓存区滞留，拥塞窗口控制面临巨大的压力，这些问题会导致多链路传输的效率和性能达不到要求。
[0003]多链路传输可以提高系统带宽利用率，实现可靠、高效的数据传输。为了实现媒体的并发多链路传输，除了必需的多条传输路径，还需要相应的多链路传输控制机制。数据调度算法将数据包分发到不同的链路，使得这些数据包尽可能按序到达接收端，降低重传的几率，减少无需数据包的数量。
[0004]MultiPathTCP(MPTCP)中已经实现的数据包调度算法主要为Round
‑
robin和最小RTT算法。Round
‑
robin通过简单的轮询，将缓冲区的数据包立刻分配给子流；最小RTT仅仅遍历所有子流，然后根据接收到的ACK中获取RTT值，选择RTT值最小的一条子流调度数据包，此方法考虑的参数十分单一，无法应对复杂的链路情况，而且可能导致某一条子流的数据量很庞大，在接收端出现大量的无序数据包。
[0005]以上的方法并不能缓解数据包乱序问题，不能应对多链路传输中链路情况的动态变化，也不能解决实时视频业务的低时延的需求，所以一种满足最小时延要求的数据包调度算法是十分必要的。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对MPTCP中调度算法不能满足实时视频业务对低延时要求的问题，提出了一种基于预测最小到达时间的数据包调度算法，该算法能够计算每一个数据包在各子流的达到时间，然后选择到达时间最小的子流调度数据包，进而减少接收端无序数据包的数量，降低网络抖动带来的影响，降低传输的时延，达到实时视频业务的时延需求。
[0007]一种基于预测包到达时间的最小时延MPTCP数据调度方法，包括：
[0008]步骤1：在数据传输过程中，当前数据包到达发送缓冲区，发送端从根据上一次发送数据后返回的ACK获取往返时延，根据往返时延计算子流j中数据包的飞行时间，其中j为多链路连接中一条子流，共有N条子流；
[0009]步骤2：统计子流j的链路参数；
[0010]步骤3：计算子流j的吞吐量；
[0011]步骤4：通过子流j的往返时延样本计算网络抖动；
[0012]步骤5：计算子流j发送队列中未发送数据包的总字节数和当前数据包的字节数，计算将未发送数据包和当前数据包都发送完成所需时间；
[0013]步骤6：根据步骤1所述数据包的飞行时间、步骤2所述链路参数、步骤3所述吞吐量、步骤4所述网络抖动以及步骤5所述将未发送数据包和当前数据包都发送完成所需时间，预测出当前数据包在子流j调度时，数据包到达接收端的时间T
j
；
[0014]步骤7：重复执行步骤1～步骤6，计算所有子流j(1≤j≤N)调度当前数据包时，数据包到达接收端的时间T
j
，选择T值最小的子流调度当前数据包；
[0015]步骤8：当前数据包调度完毕后，后续到达缓冲区的数据包继续执行步骤1～步骤7进行数据包的调度。
[0016]所述步骤1中计算子流j中数据包的飞行时间计算公式为srtt
j
为子流j的平滑rtt，其计算公式为：srtt
j
＝α
·
srtt+(1
‑
α)
·
rtt，srtt为子流j前一次的平滑rtt，rtt则从最近一次ACK包中计算获取，α为加权移动平均值(α，0<α<1)，可根据链路情况配置(通常为0.8
‑
0.9之间)。
[0017]所述步骤2中统计子流j的链路参数，即根据上一个拥塞窗口中数据包的接收情况，统计子流j的丢包率；其次，获取子流j当前的拥塞窗口。
[0018]所述步骤3中计算子流j的吞吐量throughput
j
，其可由步骤2中子流的丢包率和拥塞窗口计算得到，计算公式为：其中cwnd
j
为子流j当前的拥塞窗口，loss
j
为子流j的丢包率，MSS为最大报文长度。
[0019]所述步骤4中子流j的网络抖动其计算方法为：即在上一个拥塞窗口中，子流j上所记录往返时延样本中最大往返时延rtt
max
与最小往返时延rtt
min
的差值。
[0020]所述步骤5中子流j发送队列总字节数其计算方式为：其计算方式为：其中，为子流j中的队列长度；
[0021]所述步骤5中当前数据包字节数为最大报文段长度，即bytes
packet
＝MSS。
[0022]所述步骤5中计算将子流j未发送数据包和当前数据包都发送完成所需时间计算方式为
[0023]所述步骤6中，当前数据包在子流j传输至接收端所需的时间所述步骤6中，当前数据包在子流j传输至接收端所需的时间其中β
j
为丢包反馈，计算方法为：β
j
＝(1+loss
j
)；T
′
j
为初步计算数据包在子流传输至接收端所需的时间，计算方法为：为初步计算数据包在子流传输至接收端所需的时间，计算方法为：考虑
网络抖动，更新网络抖动，更新
[0024]本专利技术的有益效果是：
[0025]本专利技术提出了一种基于预测包达到时间的最小时延MPTCP数据调度方法，根据实时视频业务对传输的需求(时延、无序数据包数量)，为应用层下发的数据包选择时延最小的路径调度数据，保证了实时视频类业务的低时延的需求。此外，本专利技术根据传输时延调度数据包，也减少了队头阻塞的发生，保证了实时视频业务所需要的比特率，缓解了链路拥塞，提高了链路传输的稳定性。
附图说明
[0026]图1为本专利技术中数据调度示意图。
[0027]图2为本专利技术中基于预测包到达时间的最小时延调度算法的流程图。
具体实施方式
[0028]下面结合附图和具体实施实例对专利技术做进一步说明。
[0029]本专利技术提供的一种基于预测包到达时间的最小时延MPTCP数据调度方法。涉及多路径传输协议(Multi
‑
path Transmission Control Protocol)的数据调度技术，特别是指通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于预测包到达时间的最小时延MPTCP数据调度方法，其特征在于，包括：步骤1：在数据传输过程中，当前数据包到达发送缓冲区，发送端根据从上一次发送数据后返回的ACK获取往返时延，根据往返时延计算子流j中数据包的飞行时间，其中j为多链路连接中一条子流，共有N条子流；步骤2：统计子流j的链路参数；步骤3：计算子流j的吞吐量；步骤4：通过子流j的往返时延样本计算网络抖动；步骤5：计算子流j发送队列中未发送数据包的总字节数和当前数据包的字节数，计算将未发送数据包和当前数据包都发送完成所需时间；步骤6：根据步骤1所述数据包的飞行时间、步骤2所述链路参数、步骤3所述吞吐量、步骤4所述网络抖动以及步骤5所述将未发送数据包和当前数据包都发送完成所需时间，预测出当前数据包在子流j调度时，数据包到达接收端的时间T
j
；步骤7：重复执行步骤1～步骤6，计算所有子流j(1≤j≤N)调度当前数据包时，数据包到达接收端的时间T
j
，选择T值最小的子流调度当前数据包；步骤8：当前数据包调度完毕后，后续到达缓冲区的数据包继续执行步骤1～步骤7进行数据包的调度。2.根据权利要求1所述的一种基于预测包到达时间的最小时延MPTCP数据调度方法，其特征在于，所述步骤1中子流j中数据包的飞行时间，计算公式为：srtt
j
为子流j的平滑rtt。3.根据权利要求1所述的一种基于预测包到达时间的最小时延MPTCP数据调度方法，其特征在于，所述步骤2中统计子流j的链路参数，即根据上一个拥塞窗口中数据包的接收情况，统计子流j的丢包率；其次，获取子流j当前的拥塞窗口。4.根据权利要求1所述的一种基于预测包到达时间的最小时延MPTCP数据调度方法，其特征在于，所述步骤3中子流j的吞吐量throughput
j

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，李小磊，方治远，雷为民，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：