支持多业务数据传输需求的多径传输控制终端及方法技术

支持多业务数据传输需求的多径传输控制终端及方法，属于网络通信技术领域。终端设置在数据传输的端点，包括多径会话管理模块、路径管理模块、流划分模块、路径选择模块、子流发送控制模块、子流接收控制模块、整流重组模块、路径传输质量报告模块和路径评价模块。接收到上层应用的数据流时，将数据流划分成流块，为每个流块选取一条路径，调度到同一路径的流块组成一个子流，流块进一步划分成传输单元，并封装成多径传输数据包后传送至对端，并根据对端反馈的路径传输质量，动态调整路径选择策略；接收多径传输数据包时，重组子流数据，进而重组为数据流后传至上层应用。本发明专利技术可满足多种业务类型的不同传输需求，且提高了多径传输效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于网络通信
，具体涉及一种支持多业务数据传输需求的多径传输控制终端及方法。
技术介绍
若业务数据满足并发传输条件，相比单径传输模式，多径传输模式不仅可以减少对单一路径传输质量条件的依赖，拓展端到端的传输能力，而且通过路径冗余和动态负载分发等机制，可实现容错通信，提高传输可靠性。对于文件共享、高清音视频通信等应用，多径传输技术能够有效提高数据传输效率，增加系统伸缩性。为了实现业务数据的多径传输，除了多条可用的传输路径，还需要相应的多径传输控制机制，完成业务负载的分发、打包、拆包、重组、流控等功能。设计一种高效的多径传输控制机制是至关重要的。低效的多径传输控制机制将导致很多问题，包括负载失衡、数据包乱序、低效的带宽使用等。如果分配到一条路径的负载与路径的带宽和缓存大小等能力不匹配将导致负载失衡问题，从而降低网络性能。数据包乱序是一种数据包到达顺序与发送顺序不一致的网络现象。在多径传输中，由于各条路径的传输性能比如网络带宽、传输延时、延时时延抖动、丢包率等存在一定差异，连续数据包经由不同路径到达接收端之后将面临着更高概率的数据包乱序现象。较早到达的数据包需要缓存在重排序缓冲区，等待较晚到达的数据包，若迟到数据包能够在接收超时之前到达，此数据包的传输是成功的，但是等待时间增加了相应的数据包延时；若迟到数据包没有在接收超时之前到达，此数据包的传输是失败的，按照数据包丢失处理，因而数据包乱序导致更大的丢包率和延时，严重降低多径传输性能。无论是需要可靠传输的数据流还是需要实时传输的数据流，数据包乱序对端到端的用户通信体验均会产生很大影响。目前的多径传输控制机制具有流量粒度和数据包乱序之间的矛盾。按照数据包粒度对流量进行划分，可以快速和精确地为每条路径分配所期望的流量，但是，当并发路径具有较大的延时差异时，基于数据包的数据流划分策略导致大量的数据包乱序。按照流粒度对流量进行划分，将每个流分配到一个指定路径，虽然可以避免数据包乱序，但是由于流在大小和速率方面通常存在很大差异，很可能为路径分配了不匹配的流量，或者在动态环境下不能快速重新均衡各路径流量，从而导致部分链路发生拥塞降低网络的使用效率。另外，目前已有的多径传输控制机制大多用于骨干网，比如网络中的支持ECMP(Equal-Cost Multi-Path，等价多径路由)的OSPF(Open Shortest Path First，开放最短路径优先)路由器或者MPLS
(Multi-Protocol Label Switching，多协议标签交换)入口路由器等，这些路由器将由多个独立流组成的聚合流量进行负载分发，无法满足基于应用层中继的多径传输控制需求。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术提供一种支持多业务数据传输需求的多径传输控制终端及方法。本专利技术的技术方案：一种支持多业务数据传输需求的多径传输控制终端，设置在数据传输的两端，其包括：多径会话管理模块，用于处理来自于上层应用的多径传输建立请求，从多径传输建立请求中获得会话信息，创建一个多径传输会话，向路径管理模块发送路径收集请求，向流划分模块和路径选择模块发送会话初始化请求；用于处理来自于上层应用的多径传输拆除请求，向流划分模块发送会话结束请求，向路径管理模块发送路径释放请求，释放多径传输会话；所述会话信息包括业务类型、数据编码类型、对端数据传输地址和端口、本端数据传输地址和端口；路径管理模块，用于在接收到路径收集请求时，根据路径收集请求中携带的业务类型、对端数据传输地址和端口、本端数据传输地址和端口，收集本端与对端之间的多条路径信息；用于在接收到路径释放请求时，释放收集到的多条路径；用于在数据传输过程中，周期性地保活多条路径；流划分模块，用于在接收到会话初始化请求时，根据会话初始化请求中携带的业务类型，选定数据流划分策略；用于将上层应用传递过来的数据流按照数据流划分策略划分成流块；用于在接收到结束请求时，生成流结束流块；用于为每个流块分配一个唯一的单调递增的整流序列号，并传递至路径选择模块；路径选择模块，用于在接收到会话初始化请求时，根据会话初始化请求中携带的业务类型，选定路径选择策略；用于按照路径选择策略为每个流块选取一条路径，调度到同一路径的流块组成一个子流；子流发送控制模块，用于根据子流中的流块长度，将流块划分成多个传输分组，且将每个传输分组封装成多径传输数据包，并将多径传输数据包通过传输层经由选定路径传送至对端多径传输控制终端；并为每个子流统计相应的子流发送信息；所述子流发送信息包括子流发送最高子流序列号、子流发送数据包数和子流发送字节数；子流接收控制模块，用于在接收到由传输层传递过来的来自于对端多径传输控制终端的多径传输数据包时，接收并重组子流数据；并为每个子流统计相应的子流接收信息；所述子流接收信息包括子流接收最高子流序列号、子流接收丢包累积数、时延抖动；整流重组模块，用于按照整流重组策略将不同子流中的流块以整流序列号递增顺序重组为数据流，并传递至上层应用；所述整流重组策略，与业务类型有关，对于面向可靠传输的业务类型，根据整流序列号向对端多径传输控制终端进行选择性确认，根据整流序列号、流起始标记和流结束标记将流块重组为数据流，并传递至上层应用；对于面向实时传输的业务类型，若流块按照整流序列号顺序到达，则将该流块直接传递至上层应用，否则，将该流块缓存在接收缓冲区，并为其设置一个定时器：若在定时器超时之前接收到了整流序列号小于该流块的所有其它流块，则立即将该流块传递至上层应用，否则在定时器超时之时，将该流块传递至上层应用。根据所述的支持多业务数据传输需求的多径传输控制终端，该终端还包括：路径传输质量报告模块，用于根据子流发送控制模块产生的子流发送信息，为每个子流生成子流发送者报告数据包，传送至路径评价模块和对端多径传输控制终端；用于根据子流接收控制模块产生的子流接收信息，为每个子流生成子流接收者报告数据包，传送至对端多径传输控制终端；所述子流发送者报告数据包包含该报告产生的时间戳、子流发送数据包数和子流发送字节数；所述子流接收者报告数据包包含子流接收最高子流序列号、子流接收丢包累积数、最新子流发送者报告时间戳、最新子流发送者报告处理时延、接收多径传输数据包的时延抖动；路径评价模块，用于根据子流发送信息和子流接收者报告数据包，计算每条路径的路径传输质量；用于根据计算出来的路径传输质量生成路径选择策略调整请求，发送至路径选择模块；所述路径传输质量包括传输时延、丢包率和时延抖动；路径选择模块，用于在接收到来自于路径评价模块的路径选择策略调整请求时，按照业务传输需求调整路径选择策略。根据所述的支持多业务数据传输需求的多径传输控制终端，所述子流发送控制模块，进一步包括：流块分片子模块，用于将子流中的流块与最大传输单元MTU进行长度比较，若流块长度大于最大传输单元的长度，则将子流中的流块分成IP层可独立传输的多个传输分组，否则，将流块作为一个传输分组；将传输分组传递至多径传输封装子模块；多径传输封装子模块，用于将传输分组封装成多径传输数据包，并传递至发送队列控制子模块；所述多径传输数据包头域部分包含子流控制信息；所述子流控制信息包括整流序列号、路径标识符、流起始标记、流结束本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种支持多业务数据传输需求的多径传输控制终端，其特征在于：设置在数据传输的两端，其包括：多径会话管理模块，用于处理来自于上层应用的多径传输建立请求，从多径传输建立请求中获得会话信息，创建一个多径传输会话，向路径管理模块发送路径收集请求，向流划分模块和路径选择模块发送会话初始化请求；用于处理来自于上层应用的多径传输拆除请求，向流划分模块发送会话结束请求，向路径管理模块发送路径释放请求，释放多径传输会话；所述会话信息包括业务类型、数据编码类型、对端数据传输地址和端口、本端数据传输地址和端口；路径管理模块，用于在接收到路径收集请求时，根据路径收集请求中携带的业务类型、对端数据传输地址和端口、本端数据传输地址和端口，收集本端与对端之间的多条路径信息；用于在接收到路径释放请求时，释放收集到的多条路径；用于在数据传输过程中，周期性地保活多条路径；流划分模块，用于在接收到会话初始化请求时，根据会话初始化请求中携带的业务类型，选定数据流划分策略；用于将上层应用传递过来的数据流按照数据流划分策略划分成流块；用于在接收到结束请求时，生成流结束流块；用于为每个流块分配一个唯一的单调递增的整流序列号，并传递至路径选择模块；路径选择模块，用于在接收到会话初始化请求时，根据会话初始化请求中携带的业务类型，选定路径选择策略；用于按照路径选择策略为每个流块选取一条路径，调度到同一路径的流块组成一个子流；子流发送控制模块，用于根据子流中的流块长度，将流块划分成多个传输分组，且将每个传输分组封装成多径传输数据包，并将多径传输数据包通过传输层经由选定路径传送至对端多径传输控制终端；并为每个子流统计相应的子流发送信息；所述子流发送信息包括子流发送最高子流序列号、子流发送数据包数和子流发送字节数；子流接收控制模块，用于在接收到由传输层传递过来的来自于对端多径传输控制终端的多径传输数据包时，接收并重组子流数据；并为每个子流统计相应的子流接收信息；所述子流接收信息包括子流接收最高子流序列号、子流接收丢包累积数、时延抖动；整流重组模块，用于按照整流重组策略将不同子流中的流块以整流序列号递增顺序重组为数据流，并传递至上层应用；所述整流重组策略，与业务类型有关，对于面向可靠传输的业务类型，根据整流序列号向对端多径传输控制终端进行选择性确认，根据整流序列号、流起始标记和流结束标记将流块重组为数据流，并传递至上层应用；对于面向实时传输的业务类型，若流块按照整流序列号顺序到达，则将该流块直接传递至上层应用，否则，将该流块缓存在接收缓冲区，并为其设置一个定时器：若在定时器超时之前接收到了整流序列号小于该流块的所有其它流块，则立即将该流块传递至上层应用，否则在定时器超时之时，将该流块传递至上层应用。...

【技术特征摘要】
1.一种支持多业务数据传输需求的多径传输控制终端，其特征在于：设置在数据传输的两端，其包括：多径会话管理模块，用于处理来自于上层应用的多径传输建立请求，从多径传输建立请求中获得会话信息，创建一个多径传输会话，向路径管理模块发送路径收集请求，向流划分模块和路径选择模块发送会话初始化请求；用于处理来自于上层应用的多径传输拆除请求，向流划分模块发送会话结束请求，向路径管理模块发送路径释放请求，释放多径传输会话；所述会话信息包括业务类型、数据编码类型、对端数据传输地址和端口、本端数据传输地址和端口；路径管理模块，用于在接收到路径收集请求时，根据路径收集请求中携带的业务类型、对端数据传输地址和端口、本端数据传输地址和端口，收集本端与对端之间的多条路径信息；用于在接收到路径释放请求时，释放收集到的多条路径；用于在数据传输过程中，周期性地保活多条路径；流划分模块，用于在接收到会话初始化请求时，根据会话初始化请求中携带的业务类型，选定数据流划分策略；用于将上层应用传递过来的数据流按照数据流划分策略划分成流块；用于在接收到结束请求时，生成流结束流块；用于为每个流块分配一个唯一的单调递增的整流序列号，并传递至路径选择模块；路径选择模块，用于在接收到会话初始化请求时，根据会话初始化请求中携带的业务类型，选定路径选择策略；用于按照路径选择策略为每个流块选取一条路径，调度到同一路径的流块组成一个子流；子流发送控制模块，用于根据子流中的流块长度，将流块划分成多个传输分组，且将每个传输分组封装成多径传输数据包，并将多径传输数据包通过传输层经由选定路径传送至对端多径传输控制终端；并为每个子流统计相应的子流发送信息；所述子流发送信息包括子流发送最高子流序列号、子流发送数据包数和子流发送字节数；子流接收控制模块，用于在接收到由传输层传递过来的来自于对端多径传输控制终端的多径传输数据包时，接收并重组子流数据；并为每个子流统计相应的子流接收信息；所述子流接收信息包括子流接收最高子流序列号、子流接收丢包累积数、时延抖动；整流重组模块，用于按照整流重组策略将不同子流中的流块以整流序列号递增顺序重组为数据流，并传递至上层应用；所述整流重组策略，与业务类型有关，对于面向可靠传输的业务类型，根据整流序列号向对端多径传输控制终端进行选择性确认，根据整流序列号、流起始标记和流结束标记将流块重组为数据流，并传递至上层应用；对于面向实时传输的业务类型，若流块按照整流序列号顺序到达，则将该流块直接传递至上层应用，否则，将该流块
\t缓存在接收缓冲区，并为其设置一个定时器：若在定时器超时之前接收到了整流序列号小于该流块的所有其它流块，则立即将该流块传递至上层应用，否则在定时器超时之时，将该流块传递至上层应用。2.根据权利要求1所述的支持多业务数据传输需求的多径传输控制终端，其特征在于：该终端还包括：路径传输质量报告模块，用于根据子流发送控制模块产生的子流发送信息，为每个子流生成子流发送者报告数据包，传送至路径评价模块和对端多径传输控制终端；用于根据子流接收控制模块产生的子流接收信息，为每个子流生成子流接收者报告数据包，传送至对端多径传输控制终端；所述子流发送者报告数据包包含该报告产生的时间戳、子流发送数据包数和子流发送字节数；所述子流接收者报告数据包包含子流接收最高子流序列号、子流接收丢包累积数、最新子流发送者报告时间戳、最新子流发送者报告处理时延、接收多径传输数据包的时延抖动；路径评价模块，用于根据子流发送信息和子流接收者报告数据包，计算每条路径的路径传输质量；用于根据计算出来的路径传输质量生成路径选择策略调整请求，发送至路径选择模块；所述路径传输质量包括传输时延、丢包率和时延抖动；路径选择模块，用于在接收到来自于路径评价模块的路径选择策略调整请求时，按照业务传输需求调整路径选择策略。3.根据权利要求1或2所述的支持多业务数据传输需求的多径传输控制终端，其特征在于：所述子流发送控制模块，进一步包括：流块分片子模块，用于将子流中的流块与最大传输单元MTU进行长度比较，若流块长度大于最大传输单元的长度，则将子流中的流块分成IP层可独立传输的多个传输分组，否则，将流块作为一个传输分组；将传输分组传递至多径传输封装子模块；多径传输封装子模块，用于将传输分组封装成多径传输数据包，并传递至发送队列控制子模块；所述多径传输数据包头域部分包含子流控制信息；所述子流控制信息包括整流序列号、路径标识符、流起始标记、流结束标记、子流序列号、流块起始标记、流块结束标记；所述子流序列号是多径传输数据包在子流中的顺序号；发送队列控制子模块，用于将多径传输数据包存放至发送队列，按照发送控制策略将多径传输数据包传递至传输层，并经由多条路径发送至对端多径传输控制终端；所述发送控制策略与业务类型有关，对于面向可靠传输的业务类型，利用滑动窗口机制发送多径传输数据包，并实现流量控制、差错控制和重传控制；对于面向实时传输的业务类型，无状态地发送多径传输数据包；子流发送统计子模块，用于为每个子流统计相应的子流发送信息。4.根据权利要求1或2所述的支持多业务数据传输需求的多径传输控制终端，其特征在于：所述子流接收控制模块，进一步包括：接收队列控制子模块，用于将由传输层传递过来的来自于对端多径传输控制终端的多径传输数据包存放至接收队列，按照接收控制策略逐个接收子流中的多径传输数据包；所述接收控制策略与业务类型有关：对于面向可靠传输的业务类型，利用滑动窗口机制可靠地接收子流中的每个多径传输数据包，并按照子流序列号递增的顺序将多径传输数据包传递至多径传输解封装子模块；对于面向实时传输的业务类型，无状态地接收子流中的多径传输数据包，直接将接收到的多径传输数据包传递至多径传输解封装子模块；多径传输解封装子模块，用于从多径传输数据包中提取出子流控制信息和传输分组，并将子流控制信息和传输分组传递至流块重组子模块；流块重组子模块，用于根据流块起始标记、流块结束标记以及子流序列号，将传输分组重组成流块，并将流块和子流控制信息传递至整流重组模块；子流接收统计子模块，用于为每个子流统计相应的子流接收信息。5.采用权利要求1所述的支持多业务数据传输需求的多径传输控制终端的多径传输控制方法，其特征在于：包括：(1)在接收到来自于上层应用的多径传输建立请求时，从该多径传输建立请求中获得会话信息，创建一个多径传输会话，收集本端与对端之间的多条路径信息；选定数据流划分策略，选定路径选择策略；所述会话信息包括业务类型、数据编码类型、对端数据传输地址和端口、本端数据传输地址和端口；(2)在接收到来自于上层应用的数据流时，按照数据流划分策略将该数据流划分成流块，为每个流块分配一个唯一的单调递增的整流序列号，按照路径选择策略为每个流块选取一条路径，调度到同一路径的流块组成一个子流；将子流数据沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，雷为民，李广野，刘少伟，李浩，关云冲，杨蕾，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21