[发明专利]一种面向数据包截止时间的传输层控制方法

说明书

一种面向数据包截止时间的传输层控制方法，在发送端传输层进行主动丢包，准入控制，不发送会超时到达的数据包。传输层将应用层下发的不同优先级的数据包放在不同的发送队列中，根据网络的丢包率和包到达时间的要求来生成前向纠错的冗余包，丢弃无法在截止时间之前到达的数据包，然后调度器根据带宽、延迟以及包到达时间的要求，计算在截止时间之前可以到达的数据包的个数，选择对应个数的数据包发送。本发明通过在发送端的传输层进行准入控制来保证传输到接收端的都是在截至时间之前到达，避免因网络的随机丢包而引起重传，增大时延，无需再通过冗余编码来避免重传。

技术领域

本发明属于计算机网络技术领域，特别涉及一种面向数据包截止时间的传输层控制方法。

背景技术

TCP(Transmission Control Protocol传输控制协议)，UDP(User DatagramProtocol用户数据包协议)等已有的传输层协议为应用提供的非常初级的传输服务。TCP提供的服务是完全可靠的传输，时延上尽力而为；UDP提供的服务是不可靠的传输，时延上尽量低。但有很多应用需要的是介于两者之间的服务，需要数据在一定时间之内传到。现有的传输层协议均不能满足这个需求。

已有方案分为两类：第一类修改中间路由器，为某一大类的数据提供优先转发，准入控制等区分服务，控制这一类数据的传输时延。这种做法受限于路由器的性能，准入控制的粒度很粗，只能针对一大类应用的数据包做优化，没有办法针对每个流，而且修改中间路由器也不便于部署。第二类做法是修改应用层的发包速率，应用层实时监测网络带宽和延迟的信息，据此来调节自己的发包速率，这种做法增加了应用层代码的复杂度，需要应用的架构做很大的改动，给应用带来很大的负担。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种面向数据包截止时间的传输层控制方法，通过在发送端的传输层进行准入控制来保证传输到接收端的都是在截至时间之前到达，避免因网络的随机丢包而引起重传，增大时延，无需再通过冗余编码来避免重传。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种面向数据包截止时间的传输层控制方法，在发送端传输层进行主动丢包，准入控制，不发送会超时到达的数据包。

进一步地，可在应用层标记不同流的优先级，传输层根据优先级来有针对性的丢包。例如，可令应用调用API标记数据包的优先级和deadline，API的具体形式为对TCP BSD-socket API的拓展：write(int fd,void*buffer,int count,int priority,time_tdeadline)，send(int fd,void*buffer,int cout,int priority,time_t deadline)，其他API与BSD-socket API保持一致。

传输层将应用层下发的不同优先级的数据包放在不同的发送队列中，根据网络的丢包率和包到达时间的要求来生成前向纠错的冗余包，丢弃无法在截止时间之前到达的数据包，然后调度器根据带宽、延迟以及包到达时间的要求，计算在截止时间之前可以到达的数据包的个数，选择对应个数的数据包发送。具体地，若截止时间>2RTT，则认为重传不会导致超时，不生成冗余包；若截止时间<0.5RTT，则认为该数据包无法在截至时间之前到达，直接丢弃。

所述对应个数的数据包为优先级最高的相应个数的数据包，或者，记当前发送缓冲中待发送的数据包中离截止时间最近的数据包为P，该包的优先级为p，则调度器取出所有优先级高于p的数据包，按照当前带宽允许的发包速率，按照离deadline的紧迫程度依次模拟发包，若有数据包超时，则不发送P，否则可以发送P

所述调度器下发的数据包被拥塞控制模块接收，拥塞控制模块负责发送数据包到网络中，并接收ACK，根据发包和收到的ACK信息来估算网络的带宽、延迟和丢包率，同时负责做丢包的探测，将判定为丢失的数据包放入对应的重传队列中。