[发明专利]一种时延约束感知的最小化端到端时延的流量分配方法

说明书

本发明涉及一种时延约束感知的最小化端到端时延的流量分配方法。现有流量分配方法没有考虑实时流媒体的时延约束特性，会传输无意义的超时数据。本方法首先动态监测获取端到端路径的状态，从数据传输过程出发，分析各路径完成所分配流量传输的端到端时延。本发明方法对实时流媒体的时延约束进行感知，若在时延约束内路径传输能力不足，则放弃部分数据传输，只对部分数据进行流量分配传输，避免带宽资源浪费；若在时延约束内路径传输能力充足，则对各路径进行流量分配使得完成数据传输的端到端时延最小。本发明方法综合考虑了并行多路传输中各条路径的状态参数，对实时流媒体的时延约束进行感知，避免无意义的数据传输，防止造成带宽资源的浪费。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种并行多路传输中，面向实时流媒体的基于时延约束感知的最小化端到端时延的流量分配方法。

背景技术

无线网络技术的发展使得现有的智能终端往往配备多个无线网络接口。智能终端可以通过不同的网络接口接入到不同类型的无线网络中，进而构成异构无线网络环境。人们可以在异构无线网络环境中随时随地的接入网络，享受各式各样的网络服务。在此背景下，全球移动网络数据流量获得了爆炸式的增长。而在丰富多样的移动网络业务中，实时流媒体业务目前已经成为移动网络中最流行的业务。

伴随着诸如高清、超清、4K等多媒体技术的发展，实时流媒体业务对网络的带宽提出了更高的需求。传统的传输协议(如TCP、UDP)仅能使用单一无线网络接口传输数据，已无法满足当今高质量实时视频流传输的带宽需求。并行多路传输(Concurrent MultipathTransfer,CMT)技术能利用多个无线网络接口，同时使用多条路径并行传输数据，实现网络带宽资源的整合，提升传输的吞吐量，是提高实时流媒体传输质量的有效手段。

实时流媒体传输除了吞吐量需求外，其另一个核心需求是时延需求。在并行多路传输中，由于各条路径之间在带宽、时延和丢包率等存在差异性，通过不同路径传输的数据其到达接收端的端到端时延也不一样。通过优化并行多路传输中各条路径的流量分配，能有效减少完成实时流媒体数据传输的端到端时延。

现有实现CMT的传输协议主要有多路径TCP协议(MPTCP)与流传输控制协议(Streaming Control Transmission Protocol，SCTP)。然而，传统的MPTCP与SCTP并没有进行流量分配，而是采用如时间片轮转的调度策略，将数据轮询分配至各条路进行径发送。在路径差异性较大时，该方法会导致完成数据传输的端到端时延过大，无法满足实时流媒体的时延需求。同时，实时流媒体具有时延约束特性，数据必须在应用的时延约束内到达接收端。对于那些超出时延约束到达的数据，即使其成功到达接收端，对实时流媒体的解码也没有意义。现有的流量分配方法主要基于路径的可用带宽、单向时延等信息，并没有考虑实时流媒体的时延约束特性，会无意义地传输那些超出时延约束到达的数据，进而造成带宽资源的浪费。因此，需要一种并行多路传输中的流量分配方法，以减少实时流媒体传输的端到端时延，避免无意义超时数据的传输，防止造成带宽资源的浪费，提升实时流媒体的传输质量。

发明内容

本发明针对现有主要多路径传输协议与流量分配方法应用于实时流媒体传输时存在的数据传输端到端时延过大，传输超时数据造成带宽资源的问题，结合实时流媒体时延约束特性，基于路径的可用带宽、单向时延、丢包率与发送缓存队列长度等路径状态信息，提出一种时延约束感知的最小化端到端时延的流量分配方法。

本发明方法的具体步骤是：

步骤1.设发送端与接收端之间存在N条路径，n表示一条传输路径，表示所有传输路径的集合；

步骤2.获取各条路径的可用带宽w_n，单向时延丢包率π_n以及发送缓存队列长度Q_n；通过pathChirp算法获取w_n，通过数据包中的时间戳信息获取通过统计丢失数据包个数与发送数据包个数获取π_n；