基於確認路徑選擇估計可用路徑比特率的方法

2023-06-17 04:58:51 2

專利名稱：基於確認路徑選擇估計可用路徑比特率的方法
技術領域：
本發明涉及多徑通信領域。更具體地說，本發明涉及一種用於基於確認路徑選擇來估計可用路徑比特率的方法。
背景技術：
多徑通信繼承了多宿主的支持多個IP位址到達給定的網絡端點的能力(IP是「網際網路協議(Internet Protocol)」的首字母縮略詞)。多徑技術中需要解決的問題和論點是眾所周知的。例如，當使用多個路徑從第一端點到第二端點傳輸信息分組時，第一端點必須使用分組分發策略以均衡連接第一和第二路徑的可用路徑中的數據分組。採用這種策略的目的是為了根據在這種端點上運行的應用(數據類型)和路徑特性/狀態選擇路徑。後者一定與實際網絡狀態一致，因此在若干連續的測量中保持更新。依賴於應用，至少對於視頻傳輸通常使用下面的參數來表徵路徑帶寬、抖動、延遲。可以通過端至端(end-to-end)測量方法測量這些參數。這可能不是不重要的，因為測量過程必須不能擾亂數據傳輸。在下文中，描述路徑在持續時間內傳送數據量能力的參數——帶寬是討論的主要興趣所在，並且下文將優選使用表述「比特率」而非被視為與之等效的表述「帶寬」。為了測量這些參數，像例如流控制傳輸協議(SCTP)或TCP這樣的端至端傳輸協議可以通過測量來回行程時間(RTT)測量可用比特率，來回行程時間被認為等於第一端點發送數據分組到第二端點的發送時間與第二端點發送確認分組到第一端點的到達時間之差，所述第二端點在其接收到所述數據分組後馬上發送所述確認。然而，示出發送數據分組的確認的策略可能影響整體傳輸，例如在SCTP中，其中通過最快的可用路徑發送數據分組的確認會提升整體傳輸速度。如果使用這種策略，那麼不能保證確認通過與數據分組本身使用的相同的路徑回傳。那麼，使用數據的確認來估計來回行程時間是不合適的。那麼，問題是如何在不產生較高過載的情況下結合確認路徑選擇的策略頻繁地測量路徑上的可用比特率以用於管理數據傳送？本發明的目標之一就是解決該問題。

發明內容
本發明想要解決的技術問題是通過強制第二端點在接收到第一端點通過路徑Pl發送的特定數據分組時通過相同的路徑Pi發回確認來測量連接第一端點和第二端點的路徑Pl上的可用比特率。在這樣的情況下，數據分組和確認都通過相同的路徑Pl傳輸。這可以通過使用放置在使得數據分組能夠特定化數據分組的專用信令/標誌達到。因此，根據第一方面，本發明涉及一種用於估計連接第一端點I和第二端點2的至少兩個路徑Pl、P2、P3中的一個的路徑Pl上的可用比特率BRl1的方法，所述路徑Pl被稱作估計路徑，所述第一端點I被配置用於發送數據分組到所述第二端點2，所述第二端點被配置用於在每次接收數據分組時通過所述第二端點2在每次接收數據分組時選擇的至少兩個路徑P1、P2、P3中的一個發送確認消息到所述第一端點I。根據本發明的一個實施例，在第一端點1，包括下列步驟-在將要通過估計路徑Pl發送到所述第二端點2的所述若干數據分組中的第一數據分組DPl中插入標誌A ；-通過估計路徑Pl發送所述第一數據分組DPl；-測量並記錄來自所述第一端點I的第一數據分組DPl的發送時間tl；-接收所述第二端點2通過所述估計路徑Pl發送的確認消息Ack以確認在所述第二端點2接收到所述第一數據分組DPl ；-測量並記錄所述確認消息Ack到達所述第一端點I的到達時間t2；-根據發送時間tl和到達時間t2之間的間隔和所述第一數據分組DPl的大小估算可用比特率BRl115根據第二方面，本發明涉及一種用於通過連接第一端點I和第二端點2的至少兩個路徑P1、P2、P3中的一個的路徑Pl發送確認消息Ack的方法，所述第一端點I發送數據分組到所述第二端點2，所述第二端點2在每次接收數據分組時都通過所述第二端點2在每次接收數據分組時選擇的路徑Pl、P2、P3中的一個發送確認消息到所述第一端點I。根據本發明的一個實施例，在第二端點2，包括下列步驟-接收所述第一端點I通過P1、P2、P3中的一個路徑Pl發送的數據分組；-檢測所述數據分組是否包括標誌A並確定所述第二端點2通過哪個路徑Pl接收所述數據分組；-當在所述數據分組中檢測到標誌A時，發送確認消息Ack到所述第一端點I以確認在所述第二端點2通過所述路徑Pl接收到所述數據分組。根據第三方面，本發明涉及一種用於估計連接第一端點I和第二端點2的至少兩個路徑Pl、P2、P3中的一個的路徑Pl的可用比特率BRl1的裝置，所述路徑被稱作估計路徑，所述第一端點I發送數據分組到所述第二端點2，所述第二端點2在每次接收數據分組時都通過在每次接收數據分組時選擇的所述數據分組使用的路徑Pl、P2、P3中的一個發送確認消息到所述第一端點I。根據本發明的一個實施例，該裝置包括-用於在通過估計路徑Pl發送所述數據分組到所述第二端點2之前在第一數據分組DPl中插入標誌A的部件；-用於測量並記錄來自所述第一端點I的所述第一數據分組DPl的發送時間tl的部件；-用於接收所述第二端點2通過所述估計路徑Pl發送的確認消息Ack以確認在所述第二端點2接收到所述第一數據分組DPl的部件；-用於測量並記錄所述確認消息Ack到達所述第一端點I的到達時間t2的部件；-用於根據發送時間tl和到達時間t2之間的間隔和所述第一數據分組DPl的大小估算可用比特率BRlJ^部件。根據第四方面，本發明涉及一種用於通過連接第一端點I和第二端點2的至少兩個路徑P1、P2、P3中的一個的路徑Pl發送確認消息Ack的裝置，所述第一端點I發送數據分組到所述第二端點2，所述第二端點2在每次接收數據分組時都通過在每次接收數據分組時所述數據分組選擇的確認路徑Pl、P2、P3中的一個發送確認消息到所述第一端點I。根據本發明，該裝置包括-用於接收所述第一端點I通過Pl、P2、P3路徑中的任何一個發送的數據分組的部件；-用於檢測所述數據分組是否包括標誌A並確定所述第二端點2通過哪個路徑P接收所述數據分組的部件；-用於當在所述數據分組中檢測到標誌A時通過所述路徑Pl發送確認消息Ack到所述第一端點I以確認在所述第二端點2接收到所述數據分組的部件。根據一個實施例，所述標誌插入對所述第一數據分組DPl的大小沒有影響。所有的數據分組都包括首標。根據一個實施例，標誌A被插入到第一或第二數據分組DPI、DP2的首標的保留位中。根據一個實施例，傳輸協議被用於通過所述路徑Pl、P2、P3將數據分組從第一端點I傳輸到第二端點2。根據一個實施例，所述傳輸協議是SCTP。根據一個實施例，所述標誌A被放置在所述第一數據分組DPl的首標的一個保留位中。本發明的第一個優點是它允許在發送側根據插入到數據分組中的單個標誌來測量可用路徑的比特率該單個標誌不會產生額外負載。這在高頻時實現可用比特率的估計的情形下尤其有利。本發明的第二個優點是它依賴被執行用於數據傳輸的確認機制。即使數據確認機制被用來改善整體傳輸性能，也可以對它進行簡單地修改以幫助估計可用比特率，並且不會對整體傳輸造成明顯的負面影響。第三個優點在於在執行一個以上的吞吐量測量時，它允許進行實際吞吐量的智能測量。


通過下面引用附圖描述非限制性的實施例和執行實例，可以更好地理解和示例本發明，其中圖I表示通過路徑Pl、P2、P3連接的第一和第二端點；圖2a展示了典型的SCTP數據分組(或數據塊)的細節；圖2b展示了適用於執行根據本發明的方法的SCTP數據分組的細節。
具體實施例方式應該理解的是，本說明書為了清楚地理解本發明對本發明的圖和描述進行了簡化以示出相關元素，同時為了表達清楚而省去了許多其它的可以在典型的數字多媒體內容傳送方法和系統中找到的元素。然而，由於這些元素在本技術領域廣為人知，所以本說明書不提供對這些元素的詳細討論。本說明書中的公開內容主要涉及本領域技術人員已知的所有這樣的變化和修改。圖I展示了通過三個路徑Pl、P2和P3連接的第一端點I和第二端點2。傳輸協議被用來通過所述路徑Pl、P2和P3將數據從第一端點I傳輸到第二端點2。希望在路徑Pl正在被用來從第一端點I向第二端點2發送數據的情況下測量路徑Pl上的可用比特率。讓我們考慮通過路徑Pl從第一端點I向第二端點2發送一定量的被分割成並以數據分組的形式傳輸的數據D。第一端點I通過路徑Pl相繼地發送數據分組。在接收每個數據分組時，第二端點2通常都會發送確認到第一端點I。該確認通過可用路徑P1、P2、P3中的一個而並不強制通過用於傳輸對應的數據分組的路徑Pl發送。從路徑Pl、P2、P3中選擇用於傳輸確認的路徑是為了達到諸如提升數據分組從第一端點I到第二端點2的整體傳輸速度的目的。下面將簡要描述一個用來達到此目的的策略的實例。具體地說，所述數據的確認不總是通過相同路徑Pl發送，尤其不總是通過與它們確認的對應的數據分組使用的相同的路徑Pl發送。在確認不一定在與對應的數據分組使用的相同的路徑上傳輸的情況下，不能使用所述確認估計來回行程時間。根據想要達到的目的，確定了第二端點2遵循的用於選擇傳輸所述數據確認的路徑的策略。例如，當目的是優化數據分組傳輸的整體速度時，對第二端點2來說合適的策略可能是在接收到數據分組的時候總是通過最快的路徑發送確認。由於擁塞問題或任何其它事件，最快的路徑隨時間變化可以是Pl、P2或P3。我們的想法是簡單地強制第二端點為了某些(特定的)數據分組中斷預定義策略。然後，第一端點I包括適用於例如通過在從第一端點I發送數據分組DPl之前在所述數據分組DPl中插入標誌A來特定化數據分組DPl的裝置。當第二端點檢測到它接收到通過所述路徑Pl傳輸的這種獨特的第一數據分組DPl時，它作為響應地發送對應的確認，並且該確認被強制地通過同一路徑Pl發送到第一端點。對該特定數據分組而言，第二端點並未遵守有關從可用路徑中選擇用於傳輸所述數據的確認的路徑的策略。有利地，插入標誌並未改變所述數據分組的開銷。開銷是被包括在數據分組內的數據大小和該分組的整體大小之間的比值。具體地說，插入標誌A並不改變數據分組的大小。頁面上部的圖I展示了相繼通過路徑Pl發送的信息的表示，其中暗色方框表示其中插入標誌的第一數據分組DPI。剩下的白色方框表示不包括任何由第一端點插入的標誌的數據分組。稍後將後面提到的這些數據分組稱為「常規數據分組」。第二端點2接收一個常規數據分組之後，所述第二端點作為響應地根據預定義策略通過可用路徑P1、P2或P3中的一個發送確認到第一端點I。第二端點2接收第一數據分組DPl (特定數據分組)之後，所述第二端點作為響應地通過與該數據分組被發送到該第二端點所用的路徑相同的路徑Pl發送確認Ack到第一端點。第二端點2通過檢查被插入到數據分組中且被設置為I的標誌是否存在來確定收到的數據分組是常規數據分組還是特定數據分組。第一端點I包括用於估計從所述第一端點發送該第一數據分組DPl的日期tl的部件、用於存儲所述發送該第一數據分組DPl的日期tl的部件、用於估計所述第一端點接收該特定的確認的日期t2的部件以及用於根據發送時間tl和到達時間t2之間的間隔和第一數據分組DPl的大小來估計可用比特率BR的部件。然後，在第一端點1，可以通過假定例如確認的傳輸持續時間等於O並根據發送時間tl和到達時間t2之間的間隔來估計可用比特率BR。當用於從第一端點I傳輸數據分組到第二端點2的協議是SCTP時，可以從技術文件「RFC 4960-Stream Control Transmission Protocol」(可以在網際網路上的下列地址找到"http://tools. ietf. org/html/rfc4960』 』)的 3· 3· I 節了解到什麼是 SCTP 數據塊(或SCTP數據分組)的有效載荷結構。該有效載荷結構表示在圖2a中。它詳細地展示了存在5個保留位的情形，默認設置為0，並且通常在接收到該數據分組時被忽視。在該特定實施例中，本發明提出使用這些保留位中的至少一位。圖2b展示了修改SCTP數據分組結構將5個保留位中的一個作為標誌A的示例性實施例。第一端點可以將該標誌設置為I。當端點2接收具有這種被設置為I的標誌A的數據分組時，所述第二端點停止運行選擇用於傳遞接收確認到第一端點I的路徑的策略，並強制地通過與之接收第一數據分組DPl使用的相同的路徑Pl發送該確認Ack。有利地，標誌插入的主要特徵在於將數據分組首標中的保留位設置為I。當第一數據分組DPl和第二數據分組DP2都相繼地從第一端點I發送到第二端點2並且當第一和第二數據分組DPI、DP2具有兩個不同的大小時，可以獲得與兩個不同的數據量對應的連續的傳輸持續時間測量值(t2-tl)。通過對數據分組大小與所述傳輸持續時間(t21-tl)進行線性回歸計算，可以獲得數據分組準備時間和估計路徑Pl上每單位數據分組大小的傳輸速度。根據一個實施例，當使用具有與第一數據分組DPl的大小不同的大小的第二數據分組DP2在所述估計路徑Pl上實現可用比特率BRl2的第二估計時，它進一步地包括估算數據分組準備持續時間和估計路徑Pl上每單位數據分組大小的傳送速度的步驟。在本說明書中引用的「一個實施例」或「實施例」是指與實施例聯繫在一起描述的某一特徵、結構、特性等可以被包括在本發明的至少一個實施例中。出現在說明書中各個位置的用語「在一個實施例中」並不一定都是指同一個實施例，獨立或替代性實施例也不一定與其它實施例相互排斥。
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權利要求
1.一種用於估計連接第一端點(I)和第二端點(2)的至少兩個路徑路徑(Pl，P2，P3)中的一個的路徑(Pl)上的可用比特率(BRl1)的方法，所述路徑(Pl)被稱作估計路徑，所述第一端點(I)被配置用於發送數據分組到所述第二端點(2)，所述第二端點(2)被配置用於在每次接收數據分組時通過在所述第二端點(2)每次接收數據分組時選擇的至少兩個路徑(P1，P2，P3)中的一個發送確認消息到所述第一端點(1)，其特徵在於，在第一端點(I)包括下列步驟-在將要通過估計路徑(Pl)發送到所述第二端點(2)的所述數據分組中的第一數據分組(DPI)中插入標誌(A)；-通過估計路徑(Pl)發送所述第一數據分組(DPI)；-測量並記錄來自所述第一端點(I)的第一數據分組(DPI)的發送時間(tl)；-接收所述第二端點(2)通過所述估計路徑(Pl)發送的確認消息(Ack)以確認在所述第二端點(2)接收到所述第一數據分組(DPI)；-測量並記錄所述確認消息(Ack)到達所述第一端點(I)的到達時間(t2)；-根據發送時間(tl)和到達時間(t2)之間的間隔和所述第一數據分組(DPI)的大小估算可用比特率(BRl1X
2.如權利要求I至2中任何一項所述的方法，其中當使用具有與第一分組(DPI)的大小不同的大小的第二數據分組(DP2)在所述估計路徑(Pl)上實現可用比特率(BRl2)的第二估計時，進一步地包括估算分組準備持續時間和估計路徑(Pl)上每單位分組大小的傳送速度的步驟。
3.如權利要求I至2中任何一項所述的方法，其中所述標誌插入對所述第一數據分組(DPI)的大小沒有影響。
4.如權利要求I至3中任何一項所述的方法，所述數據分組包括首標，其中標誌(A)被插入到第一或第二數據分組(DPI，DP2)的首標的保留位中。
5.如權利要求I至4中任何一項所述的方法，其中傳輸協議被用於通過所述路徑(P1，P2，P3)將數據分組從第一端點(I)傳輸到第二端點(2)。
6.如權利要求5所述的方法，其中所述傳輸協議是SCTP。
7.一種用於通過連接第一端點(I)和第二端點(2)的至少兩個路徑(Pl，P2，P3)中的一個的路徑(Pl)發送確認消息(Ack)的方法，所述第一端點(I)發送數據分組到所述第二端點(2)，所述第二端點(2)在每次接收數據分組時都通過在每次接收數據分組時所述第二端點(2)選擇的路徑(Pl，P2，P3)中的一個發送確認消息到所述第一端點(1)，其特徵在於，在第二端點(2)包括下列步驟-接收所述第一端點(I)通過路徑(Pl，P2，P3)中的任何一個路徑(Pl)發送的數據分組；-檢測所述數據分組是否包括標誌(A)並確定所述第二端點(2)通過哪個路徑(P)接收所述數據分組，所述路徑(P)被稱作估計路徑；-當在所述數據分組中檢測到標誌(A)時，發送確認消息(Ack)到所述第一端點以確認在所述第二端點(2)通過所述路徑(Pl)接收到所述數據分組。
8.一種用於估計連接第一端點(I)和第二端點(2)的至少兩個路徑(Pl，P2，P3)中的一個的路徑(Pl)的可用比特率(BRl1)的裝置，所述路徑被稱作估計路徑，所述第一端點(I)發送數據分組到所述第二端點(2)，所述第二端點(2)在每次接收數據分組時都通過在每次接收數據分組時所述數據分組選擇的路徑(Pl，P2，P3)中的一個發送確認消息到所述第一端點(I )，其特徵在於，所述裝置包括-用於在通過估計路徑(Pl)發送所述數據分組到所述第二端點(2)之前在第一數據分組(DPI)中插入標誌(A)的部件；-用於測量並記錄來自所述第一端點(I)的所述第一數據分組(DPI)的發送時間(tl)的部件；-用於接收所述第二端點(2)通過所述估計路徑(Pl)發送的確認消息(Ack)以確認在所述第二端點(2)接收到所述第一數據分組(DPI)的部件；-用於測量並記錄所述確認消息(Ack)到達所述第一端點(I)的到達時間(t2)的部件；-用於根據發送時間(tl)和到達時間(t2)之間的間隔和所述第一數據分組(DPI)的大小估算可用比特率(BRl1)的部件。
9.如權利要求8所述的裝置，其中它被放置在所述第一端點(I)中。
10.如權利要求8至9中任何一項所述的裝置，其中它進一步包括用於根據路徑(Pl)上可用比特率(BRl1, BRl2)兩個連續的估計的結果估算數據分組準備持續時間和估計路徑(Pl)上每單位數據分組大小的傳送速度。
11.如權利要求8至10中任何一項所述的裝置，其中所述第一端點(I)使用SCTP作為傳輸協議以發送數據分組到所述第二端點(2)。
12.如權利要求8至11中任何一項所述的裝置，其中所述標誌(A)被放置在所述第一數據分組(DPI)的首標的一個保留位中。
13.一種用於通過連接第一端點(I)和第二端點(2)的至少兩個路徑(P1，P2，P3)中的一個的路徑(Pl)發送確認消息(Ack)的裝置，所述第一端點(I)發送數據分組到所述第二端點(2)，所述第二端點(2)在每次接收數據分組時都通過在每次接收數據分組時所述數據分組選擇的確認路徑(Pl，P2，P3)中的一個發送確認消息到所述第一端點(1)，其特徵在於，所述裝置包括-用於接收所述第一端點(I)通過路徑(Pl，P2，P3)中的任何一個發送的數據分組的部件；-用於檢測所述數據分組是否包括標誌(A)並確定所述第二端點(2)通過哪個路徑(P)接收所述數據分組的部件；-用於當在所述數據分組中檢測到標誌(A)時通過所述路徑(Pl)發送確認消息(Ack)到所述第一端點(I)以確認在所述第二端點(2)接收到所述數據分組的部件。
14.如權利要求13所述的裝置，其中它被放置在所述第二端點(2)中。
全文摘要
本發明涉及多徑通信領域。更具體地，本發明涉及一種用於估計連接第一端點(1)和第二端點(2)的至少兩個路徑(P1，P2，P3)中的一個的路徑(P1)上的可用比特率(BR11)的方法，所述路徑(P1)被稱作估計路徑，所述第一端點(1)被配置用於發送數據分組到所述第二端點(2)，所述第二端點(2)被配置用於在每次接收數據分組時通過在每次接收數據分組時選擇的至少兩個路徑(P1，P2，P3)中的一個發送確認消息到所述第一端點(1)。根據本發明，在第一端點(1)，包括下列步驟-在將要通過估計路徑(P1)發送到所述第二端點(2)的所述數據分組中的第一數據分組(DP1)中插入標誌(A)；-通過估計路徑(P1)發送所述第一數據分組(DP1)；-測量並記錄來自所述第一端點(1)的第一數據分組(DP1)的發送時間(t1)；-接收所述第二端點(2)通過所述估計路徑(P1)發送的確認消息(Ack)以確認在所述第二端點(2)接收到所述第一數據分組(DP1)；-測量並記錄所述確認消息(Ack)到達所述第一端點(1)的到達時間(t2)；-根據發送時間(t1)和到達時間(t2)之間的間隔和所述第一數據分組(DP1)的大小估算可用比特率(BR11)。
文檔編號H04L29/08GK102918806SQ201180027530
公開日2013年2月6日 申請日期2011年4月14日 優先權日2010年4月21日
發明者S.古阿切, A.布西拉, G.比喬特 申請人:湯姆森特許公司