多路径传输控制协议的数据传输方法、系统、设备及介质与流程

本发明涉及网络通信，特别是涉及一种多路径传输控制协议的数据传输方法、系统、计算机设备及存储介质。

背景技术：

1、多路径传输控制协议(multipath tcp，mptcp)是传输控制协议tcp的扩展，其传输层被划分成实现路径管理、数据包调度和拥塞控制等功能的mptcp层、以及含若干个tcp子流且每个子流使用标准tcp协议的tcp层。其中，mptcp层对于应用层透明，应用层看见的仍然是传统tcp接口，不需要进行任何修改就可以直接使用；mptcp层在多个tcp子流和网络路径上拆分单个传输层连接的字节流并为上层应用提供多径传输支持以提高吞吐量、可靠性和负载平衡能力。

2、无线链路通信环境中，不同无线链路的延时、抖动、丢包率等指标相差较大，且链路状态变化频次高、不确定性因素远高于固网链路，且mptcp中各子流在数据传输时也会存在某条子流突然掉线或者衰落的情况。然而，现有mptcp技术均是采用统一的子流使用规则进行数据传输，并未考虑基于子流性能差异分配数据传输任务，难以有效平衡冗余传输和带宽利用率，直接影响实际应用中的数据传输效率和传输可靠性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种多路径传输控制协议的数据传输方法，其不仅能通过监测子流传输性能动态调整常规数据和冗余数据的传输子流，有效平衡冗余传输效率和带宽利用率，而且能基于空口实时情况动态调节子流传输数据冗余度，进而有效提升数据的传输效率和传输可靠性。

2、为了实现上述目的，有必要针对上述技术问题，提供一种多路径传输控制协议的数据传输方法、系统、计算机设备及存储介质。

3、第一方面，本发明实施例提供了一种多路径传输控制协议的数据传输方法，所述方法包括以下步骤：

4、根据预设监测周期，获取各个tcp子流的传输时延和可用传输带宽；

5、根据各个tcp子流的传输时延和可用传输带宽，计算对应的子流性能价值；

6、根据所述子流性能价值，将所有子流划分为冗余子流集合和非冗余子流集合；

7、响应于目标通信数据的传输请求，根据预设规则分别从所述非冗余子流集合和所述冗余子流集合中选取对应的非冗余数据传输子流和冗余数据传输子流；

8、通过所述非冗余数据传输子流和所述冗余数据传输子流，分别传输所述目标通信数据中的常规数据和冗余数据。

9、进一步地，所述子流性能价值表示为：

10、

11、其中，xi和ri分别表示第i条tcp子流的可用传输带宽和传输时延；vi表示第i条tcp子流的子流性能价值。

12、进一步地，所述根据所述子流性能价值，将所有子流划分为冗余子流集合和非冗余子流集合的步骤包括：

13、将所有tcp子流的子流性能价值进行降序排列，得到对应的子流性能价值序列；

14、获取所述子流性能价值序列中最大值对应的tcp子流作为第一条非冗余子流，并将所述第一条非冗余子流加入所述非冗余子流集合；

15、按照所述子流性能价值序列对应的tcp子流排序依次进行非冗余子流筛选，并根据对应的子流筛选结果，更新所述非冗余子流集合和所述冗余子流集合。

16、进一步地，所述按照所述子流性能价值序列对应的tcp子流排序依次进行非冗余子流筛选的步骤包括：

17、根据所述子流性能价值序列中排序，依次获取对应的待筛选tcp子流；

18、根据预设目标函数，计算所述非冗余子流集合对应的当前集合子流性能，并计算将所述待筛选tcp子流加入所述非冗余子流集合后的更新集合子流性能；所述预设目标函数表示为：

19、

20、式中，

21、

22、其中，j(n)表示非冗余子流集合n的集合子流性能；xj、rj和ωj分别表示非冗余子流集合n中第j条tcp子流的可用传输带宽、传输时延和对应的传输时延权重；

23、根据所述更新集合子流性能与所述当前集合子流性能的大小关系，判定所述待筛选tcp子流是否作为非冗余子流。

24、进一步地，所述根据所述更新集合子流性能与所述当前集合子流性能的大小关系，判定所述待筛选tcp子流是否作为非冗余子流的步骤包括：

25、当所述更新集合子流性能大于所述当前集合子流性能时，判断所述待筛选tcp子流的周期内发包数目是否大于预设数据包阈值，若是，则将所述待筛选tcp子流作为非冗余子流，反之，则将所述待筛选tcp子流作为冗余子流；

26、当所述更新集合子流性能小于或等于所述当前集合子流性能时，将所述待筛选tcp子流作为冗余子流。

27、进一步地，所述方法还包括：

28、在所述预设监测周期内，根据预设丢包统计频率，统计所述冗余子流集合内各条冗余子流的丢包率，并根据所述丢包率和预设子流冗余比例调整模型，对各条冗余子流的传输冗余数据比例进行动态调整。

29、进一步地，所述预设子流冗余比例调整模型表示为：

30、rk∈m＝r0+(lrk∈m-lrth)*γ

31、其中，rk∈m和lrk∈m分别表示冗余子流集合m中的第k个冗余子流的传输冗余数据比例和丢包率；r0表示冗余子流基础冗余比例；lrth表示正常子流丢包率阈值；γ表示冗余比例调整因子。

32、第二方面，本发明实施例提供了一种多路径传输控制协议的数据传输系统，所述系统包括：

33、子流性能监测模块，用于根据预设监测周期，获取各个tcp子流的传输时延和可用传输带宽；

34、性能价值评估模块，用于根据各个tcp子流的传输时延和可用传输带宽，计算对应的子流性能价值；

35、子流集合划分模块，用于根据所述子流性能价值，将所有子流划分为冗余子流集合和非冗余子流集合；

36、子流选取模块，用于响应于目标通信数据的传输请求，根据预设规则分别从所述非冗余子流集合和所述冗余子流集合中选取对应的非冗余数据传输子流和冗余数据传输子流；

37、数据传输模块，用于通过所述非冗余数据传输子流和所述冗余数据传输子流，分别传输所述目标通信数据中的常规数据和冗余数据。

38、第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。

39、第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

40、上述本技术提供了一种多路径传输控制协议的数据传输方法、系统、计算机设备和存储介质，通过所述方法实现了根据预设监测周期，获取各个tcp子流的传输时延和可用传输带宽，并根据各个tcp子流的传输时延和可用传输带宽，计算对应的子流性能价值后，根据所述子流性能价值，将所有子流划分为冗余子流集合和非冗余子流集合，以及响应于目标通信数据的传输请求，根据预设规则分别从所述非冗余子流集合和所述冗余子流集合中选取对应的非冗余数据传输子流和冗余数据传输子流，并通过所述非冗余数据传输子流和所述冗余数据传输子流，分别传输所述目标通信数据中的常规数据和冗余数据的技术方案。与现有技术相比，该多路径传输控制协议的数据传输方法，不仅能通过监测子流传输性能将各子流动态划分为冗余数据传输子流和非冗余数据传输子流，并使用非冗余数据传输子流始终发送新数据包以获得带宽聚合性能，以及冗余数据传输子流发送冗余数据包来提高传输鲁棒性的方式，有效平衡冗余传输效率和带宽利用率，而且能基于空口实时情况动态调节子流传输数据冗余度，进而有效提升数据的传输效率和传输可靠性。