[发明专利]一种基于应用层中继的多径传输系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于网络通信技术领域，具体涉及一种基于应用层中继的多径传输系统及方法。 

背景技术

传统IP网络中数据传输主要依赖基于网络层缺省路由的单一路径，上层网络协议没有选择传输路径的能力。然而，缺省路由路径在很多情况下并不是最优的，特别是当经过由不同ISP(Internet Service Provider，网络服务提供商)提供的网络时，ISP通常选择适合于本地策略需求的域间路由，而不是选择具有最好性能的路径，这将导致缺省路由通常具有较低的可靠性和可用性。另外，基于传统路由技术构建的单径传输模式，难以满足高带宽、高速率媒体传输应用的需求，已成为制约高清视频等高带宽业务需求应用的发展瓶颈。因此，终端用户通常在端到端延时、丢包率和吞吐量等方面获得不了最优性能。 

随着4G、光纤到户等接入网络技术的发展，具有高接入带宽的用户终端日益普遍，网络带宽瓶颈正逐渐由用户接入网络转移到骨干网络。因此，在通信端点之间并发使用多条路径即多径传输，将有助于突破单经传输的带宽约束，在一定程度上提升网络资源利用率，提高网络可靠性和吞吐量，同时增强用户的业务体验。多路径传输已被证明是一种可用于提高数据传送效率的有效方式。 

为了实现多径传输，关键问题之一是如何构建源端和目的端之间的多条路径。在网络层，目前传统的IP基础设施只能提供单一的默认路径；如果底层网络支持源路由(source routing)，源端可以发现到达目的端的所有可能的路由，然而每个数据包需要携带所有经由设备的地址信息，对于长路径来说这将导致较高的开销，而且需要对现有的网络架构进行重大变更，网络设备比如路由器需要执行特定的处理行为。在传输层，相关研究利用具有多个网络接口的终端设备(即多宿主机，multi-homed hosts)建立端到端的多条路径，具有多种无线网络和有线网络接口的终端设备逐步增多为此方面研究奠定了基础，然而这种传输层多径传输方法需要特定的终端设备网络环境，而且需要更新终端设备现有的网络协议栈，因此与网络层多径传输技术一样面临着大规模部署的问题。MPRTP(Multipath Realtime Transport Protocol，多径实时传输协议)草案定义了一种多径实时传输协议，虽然是应用层协议，但是仅限于实时媒体的多径传输应用，而且也限制于多宿主主机的网络条件。 

总的来说，虽然多径传输近年来受到越来越多的关注，但是目前所有的多径传输方法存在以下的一种或多种缺点：1)只适用于一种特定类型的应用程序，比如多媒体数据的实时传输或者数据流的可靠传输；2)对终端设备的网络设置有一定要求，比如多宿主设备；3)对网络设备比如路由器的处理行为有一定要求。 

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种基于应用层中继的多径传输系统及方法。 

本发明的技术方案： 

一种基于应用层中继的多径传输系统，包括：用户代理和中继服务系统； 

所述用户代理为位于终端设备的逻辑实体，处在网络协议栈的应用层，用于基于传输层用户数据报协议UDP，为上层应用提供多径数据传输；所述用户代理划分为作为发送端的用户代理和作为接收端的用户代理； 

所述中继服务系统置于作为发送端的用户代理和作为接收端的用户代理之间，包括一个或多个中继服务控制器，以及一个或多个中继服务转发器；所述中继服务系统用于为用户代理之间的数据传输提供中继路径；所述中继路径为用户代理之间经由一个或多个中继服务转发器的路径； 

所述作为发送端的用户代理：用于根据从中继服务控制器获得的一条或多条中继路径的路径信息，将从上层应用接收的原始数据流封装为子流多径传输数据包，并沿着一条或多条中继路径发送至作为接收端的用户代理； 

所述作为接收端的用户代理用于将接收到的子流多径传输数据包重组为原始数据流，并传递至上层应用； 

所述中继服务控制器用于管理所述中继服务转发器和所述中继路径； 

所述中继服务转发器用于基于传输层用户数据报协议UDP转发用户代理之间所传输的数据。 

根据所述的基于应用层中继的多径传输系统，所述用户代理：包括：路径管理模块、特定应用传输处理模块、子流划分模块、子流封装与解封装模块、子流重组模块和子流传输质量报告模块；