專利名稱：一種流控制傳輸協議多歸屬選路的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及通訊數據傳輸技術，尤其是指一種流控制傳輸協議 (SCTP，Stream Control Transmission Protocol)多歸屬選路的方法及裝置。
背景技術：
SCTP是目前通訊網絡中使用最廣泛的傳輸層協議，在很大程度上是因為SCTP具 有多歸屬功能，它允許一個SCTP連接可以在多個傳輸路徑之間進行選擇和切換，從而提高 了網絡容錯的能力。所謂多歸屬，是指一個SCTP連接可以通過多條IP層的邏輯鏈路進行數據傳輸， 這里，IP層的邏輯鏈路也可稱為通路；通路之間存在備份關系，也就是說，當一條通路中斷 后，數據會被切換到其他可達的備份通路上進行傳輸。在SCTP中，通路故障不僅僅表現為物理鏈路中斷或者路由不可達，而是更多的表 現為鏈路質量變差，比如擁塞丟包、誤碼丟包、時延增大、以及亂序等。現有技術中，SCTP 對鏈路質量變差情況的處理不夠理想。舉個例子來說，按照協議的要求，只有當報文連續重 傳達到一定次數時才會進行通路切換，這種條件下，當網絡出現時通時斷，或者出現較大丟 包率的時候，報文在多次嘗試后可能還會收到確認報文，此時，嘗試的次數可能還沒有達到 協議的要求，這種情況下，即使當前通路的網絡質量惡化，嚴重影響了業務傳輸，SCTP仍可 能堅持在原有通路上發送數據，而不會選擇質量較好的備用通路，進而影響數據的傳輸速 率禾口質量。另外，協議規定如果當前通路不是首選通路，那么當首選通路可達，即收到確 認報文或者心跳回應報文后，會立即將當前通路切換回首選通路；這里，所述首選通路是指 數據傳輸的默認通路。但是，收到確認報文或者心跳回應報文只能說明網絡通路可達，并不 能說明首選通路的網絡質量完全恢復。因此，如果此時首選通路雖然可達，但是仍出現網絡 故障，如此，便會嚴重影響SCTP偶聯的數據傳輸。這里，所述SCTP偶聯是指兩個SCTP端點 之間建立連接的對應關系，也就是說，網絡故障會嚴重影響建立偶聯的兩個SCTP端點之間 的數據傳輸。綜上所述可以看出，目前SCTP的多歸屬選路機制是依據通路通、斷的屬性設計 的，并沒有考慮到通路網絡質量的優劣對數據傳輸速率和質量的影響。

發明內容
有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種SCTP多歸屬選路的方法及裝置，以解 決現有SCTP的多歸屬選路機制沒有考慮到通路網絡質量優劣對數據傳輸速率和質量影響 的缺陷。為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的本發明提供了一種SCTP多歸屬選路的方法，包括啟動通路的質量評估，計算各個通路的質量評估值；
比較所述各個通路的質量評估值，選擇質量評估值最高的通路發送數據報文。上述方案中，所述方法進一步包括當兩條或兩條以上通路質量評估值相同時，網絡設備優先選擇首選通路發送數據報文，其次選擇當前通路發送數據報文，最后選擇其他 通路發送數據報文；質量評估值相同的通路中不包括首選通路時，優先選擇當前通路發送數據報文。上述方案中，觸發所述計算各個通路的質量評估值的因素，包括以下之一或任意 組合定時器超時、事件觸發、網絡擁塞、重傳達到一定次數。上述方案中，所述啟動通路的質量評估，計算各個通路的質量評估值的具體為當前通路的質量評估值Q(P) = (l-a)Q+a(R/S)；其中，S為發送數據包個數，定時器啟動后，每發送一個數據包加一 ；R為確認數據 包個數，每確認一個數據包加一；其他通路質量評估值Q(P)的計算具體為網絡設備每接收到一次有效的心跳回 應報文，則將Q(P)值更新為Q(P) = (l-a)Q+a;在規定時間內沒有收到心跳回應報文，則 將 Q (P)值更新為=Q(P) = (l-a)Q；根據心跳回應報文的接收情況，得到其他通路的Q(P)值；所述a在大于0. 01且小于0. 1之間取值。上述方案中，所述啟動通路的質量評估并計算各個通路的質量評估值H(P)，具體 為H(P) = PMTU/(SRTTX (Q) "0. 5+0. 001)；PMTU表示通路的最大傳輸單元；SRTT表示平滑往返周期；Q表示通路的丟包率； (Q) "0. 5表示丟包率的平方根；Q = (l-a)Q+a(R/S)；S為發送數據包個數，定時器啟動后，每發送一個數據包加一 ；R為確認數據包個 數，每確認一個數據包加一；其他通路Q值的計算具體為網絡設備每接收到一次有效的心跳回應報文，則將 Q值更新為Q = (l-a)Q+a;在規定時間內沒有收到心跳回應報文，則將Q值更新為Q = (l-a)Q ；根據心跳回應報文的接收情況，得到其他通路的Q值；所述a在大于0. 01且小于0. 1之間取值。上述方案中，所述啟動通路的質量評估并計算各個通路的質量評估值H(P)，具體 為H(P) = PMTU/ (TX (Q) "0. 5+0. 001)。上述方案中，所述Q的計算方法具體為定時器啟動后，向每條通路發送通路質量探測心跳報文；記錄每條通路上發送質量探測心跳報文的個數S和接收到對應質量探測心跳回 應報文的個數R ；定時器超時后，根據Q = R/S，計算通路的丟包率Q。上述方案中，所述T值的計算方法具體為STn = STn^1+(T2-T1)；定時器超時后，通路發送η個質量探測心跳報文，得到η個質量探測心跳報文的發送累計時延STn，根據T = STn/R，得到通路的T值。本發明還提供了一種SCTP多歸屬選路的裝置，包括計算模塊、比較模塊、以及選 路模塊；其中，計算模塊，用于在計算通路的質量評估值，計算完成后，觸發比較模塊；比較模塊，用于比較計算模塊計算得到的每條通路的質量評估值，并將質量評估值最高的通路發送給選路模塊；選路模塊，用于接收到比較模塊發送的質量評估值最高的通路后，選擇質量評估 值最高的通路發送數據報文。上述方案中，當兩條或兩條以上通路的質量評估值相同時，所述選路模塊優先選 擇首選通路發送數據報文，其次選擇當前通路發送數據報文，最后選擇其他通路發送數據 報文；質量評估值相同的通路中不包括首選通路時，優先選擇當前通路，再選其他通路 發送數據報文。本發明所提供的SCTP多歸屬選路的方法及裝置，計算并比較通路的質量評估值， 并由網絡選擇質量評估值最高的通路發送數據報文，只要通路故障影響傳輸效率，就會選 擇質量較好的其他通路進行傳輸，如此，能提高網絡應對各種通路故障的能力，進而提高數 據的傳輸速率和質量；另一方面，只有當首選通路的質量評估值在所有通路中達到最大時， 才會切回到首選通路進行數據的傳輸，因此，能避免現有SCTP中只要收到確認報文就要切 回到首選通路，從而有可能造成數據傳輸速率遲緩的問題。


圖1為本發明實現SCTP多歸屬選路的方法流程示意圖；圖2為實施例一的實現方法流程示意圖；圖3為實施例三中丟包率的計算方法流程示意圖；圖4為本發明實現SCTP多歸屬選路的裝置結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖及具體實施例對本發明再作進一步詳細的說明。本發明實現SCTP多歸屬選路的方法如圖1所示，包括以下步驟步驟101 啟動通路的質量評估，計算通路的質量評估值；這里，所述需要可以是定時器超時后，還可以是事件觸發后，比如接收到報文后； 如果是以定時器超時作為需要的條件，那么，應在啟動定時器前設置好定時器的時長以及 啟動觸發的時刻；所述需要還可以是傳輸質量變差，比如擁塞或者重傳達到一定次數。一般，定時器的啟動觸發以及定時器的時長可以采用現有SCTP中發送心跳報文 的定時器的觸發原則和定時器的時長，具體的，可以參照RFC2960、以及RFC4960中的規定； 所有通路可共用一個定時器。步驟102 比較每個通路的質量評估值，選擇質量評估值最高的通路發送數據報 文。這里，當幾條通路的質量評估值相同時，網絡設備優先選擇首選通路發送數據報文，再選當前通路發送數據報文，最后選其他通路發送數據報文；如果質量評估值相同的通路中不包括首選通路，則應當優先選擇當前通路發送數據報文；所述當前通路是指網絡當前發送數據報文所使用的通路。所述網絡設備包括路由器、網關、交換機、無線網絡控制器、基站以及移動終端等 各種通信網絡中的網元設備。通常，影響通路網絡質量的因素包括丟包率、時延大小及其變化趨勢、數據報文 收發的亂序程度、網絡帶寬、SCTP的收發隊列積壓程度、以及業務呼損等，用戶可以根據需 要選取部分因素，再根據選取的因素定義適合的評估函數，進行質量評估值的計算。實施例一本實施例中選取通路的丟包率作為影響通路網絡質量的因素，據此定義評估的函 數，從而使網絡選擇丟包率最小的通路作為數據發送的通路，網絡設備選擇丟包率最小的 通路作為數據發送的通路的實現方法如圖2所示，包括以下步驟步驟201 網絡設備啟動通路的質量評估；這里，SCTP可以具有多歸屬功能，也可以不具有多歸屬功能。一般，在實際應用中， 將SCTP配置為具有多歸屬功能，相應的，在SCTP被配置為具有多歸屬功能后，啟動通路的 質量評估；如果SCTP不具有多歸屬功能，則不需要啟動通路的質量評估。將通路P的質量評估值表示為Q(P)，對于已經確認的通路，將初始Q(P)值設為1， 對于未確認的通路，將初始Q(P)值設為0 ；所述確認的通路是指已經確認的可達的通路；所述未確認的通路是指已經確認的 不可達的通路。步驟202 觸發定時器，定時器超時后計算每條通路的Q (P)值，并比較各個通路的 Q(P)值，網絡設備選取Q(P)值最大的通路作為當前通路；這里，定時器的啟動觸發以及定時器的時長可以采用現有SCTP的發送心跳報文 的定時器的觸發原則和定時器的時長，具體的，可以參照RFC2960、以及RFC4960中的規定；當前通路的丟包率指的是數據報文的丟包率，其他通路的丟包率則指的是心跳報 文的丟包率；當前通路Q(P)值的計算具體為Q(P) = (l-a)Q+a(R/S)；其中，a為平滑參數，a的倒數可以近似理解為影響評估結果的發送報文數。舉個 例子來說，a = 0.01，則表示Q(P)值是從最近的100個報文的丟包率中獲得的。a的取值 范圍為0<a< 1，為了使Q(P)能比較正確、快速的反映通路的丟包率，因此，優選的，a可 以在0. 01 < a < 0. 1之間取值；S為當前通路上發送的數據包個數，在RFC4960文件中可以看到關于S的詳細的解 釋；定時器啟動后，每發送一個數據包，S加一；R為當前通路上確認的數據包個數，定時器啟動后，每確認一個數據包，R加一；接 收端每接收到一個數據包后，會給網絡返回一個對應的確認的數據包。定時器超時后，根據確定的S、R值計算當前通路Q(P)值；在計算出當前通路的 QO3)值后，則清除S和R值。其他通路Q(P)值的計算具體為啟動定時器后，網絡設備每接收到一次有效的心 跳回應報文，則將Q(P)值更新為=Q(P) = (l-a)Q+a;在規定時間內沒有收到心跳回應報文，則將Q(P)值更新為Q(P) = (l-a)Q。這里，a的取值與當前通路計算Q(P)值中a的取值相同；所述有效的心跳回應報 文是指在SCTP規定的時間內接收到心跳回應報文；其他通路的Q(P)值每發送一次心跳報 文后就更新一次，更新時，公式右側的Q值為上一次通路發送心跳報文后得到的Q值。定時器超時后，根據心跳回應報文的接收情況，得到其他通路的Q(P)值。
在計算通路的Q(P)值的過程中，如果出現某個通路中斷的情況，則將該通路的 Q(P)值設置為0;當幾條通路的質量評估值相同時，網絡設備優先選擇首選通路發送數據報文，再 選當前通路發送數據報文，最后選其他通路發送數據報文；如果質量評估值相同的通路中 不包括首選通路，則應當優先選擇當前通路發送數據報文；步驟203 網絡設備采用更新的當前通路發送數據報文，結束當前處理流程。實施例二 本實施例中，用戶可以選取通路的丟包率、時延大小、以及通路的最大傳輸單元 (PMTU, Path Maximum Transmission Unit)作為影響通路網絡質量的因素，定義評估的函 數為H(P) = PMTU/(SRTTX (Q) "0. 5+0. 001)；其中，H⑵可以表示為通路的最大傳輸能力；PMTU表示通路的最大傳輸單元，可 以參照RFC1191文件得到每條通路的PMTU值；SRTT表示平滑往返周期，用來衡量近期通路 的時延，是SCTP的基本參數之一，可以參照RFC4960文件得到每條通路的SRTT值；Q表示 通路的丟包率，(Q) 5表示丟包率的平方根。這里，當前通路Q值的計算具體為Q = (l-a)Q+a(R/S)；其中，a為平滑參數，a的倒數可以近似理解為影響評估結果的發送報文數，舉個 例子來說，a = 0. 01，則表示Q值是從最近的100個報文的丟包率中獲得的。a的取值范圍 為0<a<l，為了使Q能比較正確、快速的反映通路的丟包率，因此，優選的，a可以在0.01 <a<0. 1之間取值；S為當前通路上發送的數據包個數，在RFC4960文件中可以看到關于S的詳細的解 釋；定時器啟動后，每發送一個數據包，S加一；R為當前通路上確認的數據包個數，定時器啟動后，每確認一個數據包，R加一；接 收端每接收到一個數據包后，會給網絡返回一個對應的確認的數據包。定時器超時后，根據確定的S、R值計算當前通路Q值；在計算出當前通路的Q值 后，則清除S和R值。其他通路Q值的計算具體為啟動定時器后，網絡設備每接收收到一次有效的心 跳回應報文，則將Q值更新為Q= (l-a)Q+a;在規定時間內沒有收到心跳回應報文，則將Q 值更新為Q= (l-a)Q。這里，a的取值與當前通路計算Q值中a的取值相同；所述有效的心跳回應報文是 指在SCTP規定的時間內接收到心跳回應報文；其他通路的Q值每發送一次心跳報文后就更 新一次，更新時，公式右側的Q值為上一次通路發送心跳報文后得到的Q值。定時器超時后，根據心跳回應報文的接收情況，得到其他通路的Q值；定時器的啟 動觸發以及定時器的時長可以采用現有SCTP的發送心跳報文的定時器的觸發原則和定時器的時長。具體的，可以參照RFC2960、以及RFC4960文件的規定；分母中0. 001是為了防止丟包率為0時除法溢出設置的。上面描述的兩種得到質量評估值的方法，是借助通路上收發數據或者心跳回應報文測量得到通路的質量評估值，因此，可以認為是網絡設備被動得到通路的質量評估值。實施例三在本實施例中，網絡設備可以采用專門的探測心跳報文進行通路的質量評估值的 獲取，具體的講，用戶依然選取通路的丟包率、時延大小、以及通路的PMTU作為影響通路網 絡質量的因素，定義評估的函數為H(P) = PMTU/ (TX (Q) "0. 5+0. 001)；其中，H(P)可以表示為通路的最大傳輸能力；PMTU表示通路的最大傳輸單元；T表 示通路的時延；Q表示通路的丟包率，(Q) "0. 5表示丟包率的平方根。這里，Q值的計算方法如圖3所示，包括以下步驟步驟301 定時器啟動后，網絡設備向每條通路發送通路質量探測心跳報文；這里，定時器的啟動觸發以及定時器的時長可以采用現有SCTP中發送心跳報文 的定時器的觸發原則和定時器的時長，具體的，可以參照RFC2960、以及RFC4960中的規定；現有SCTP規定當有數據報文發送時不用發送心跳報文；與現有SCTP不同的是 本發明在所有通路上都發送通路質量探測心跳報文，以便每條通路都擁有相同的采樣模 型；所述通路質量探測心跳報文，可以定義新的心跳類型，以便區別原有SCTP中的心 跳報文，具體的，可以參照RFC4960中的規定格式定義新的心跳類型；所述通路質量探測心 跳報文的長度盡量選擇大報文，比如接近PMTU，以便保證得到H值的可靠性；所述通路質 量探測心跳報文的可達性不會影響通路的通斷計數；步驟302 記錄每條通路上發送質量探測心跳報文的個數S和接收到對應質量探 測心跳回應報文的個數R ；這里，為了保證探測結果的可靠性，S值應該是足量的探測報文，比如可以選擇 10到100之間的數值。步驟303 定時器超時后，根據公式Q = R/S，計算通路的丟包率Q。這里，定時器的啟動觸發以及定時器的時長可以采用現有SCTP的發送心跳報文 的定時器的觸發原則和定時器的時長，具體的，可以參照RFC2960、以及RFC4960文件中的規定。T值的計算方法具體為STn = SU(T2-T1)，其中，STn表示發送累計時延，T1表示發送質量探測心跳報文 中的時間戳，攜帶在所要發送的質量探測心跳報文中，T2表示接收到該質量探測心跳回應 報文的時間；定時器啟動后，初始的ST值選取初始的重傳超時值(Initial Retransmi ssionTimeout)，所述初始的重傳超時值可以從RFC4960文件中得到具體的數 值；定時器超時后，通路發送了 η個質量探測心跳報文，得到η個質量探測心跳報文的 發送累計時延，根據T = STn/R，得到通路的T值。
這里，計算出通路的Q值和T值后，則清除S、R、以及STn值，并根據計算出的Q值和T值，進一步計算得到通路的H(P)值。以上所述方案中的RFC是指請求評議(RFC，Request For Comments)，是一系列以 編號排定的文件。文件收集了有關因特網相關資訊，以及UNIX和因特網社群的軟件文件， 比如RFC1191是涉及PMTU的文件，在這里可以找到如何確定每條通路的PMTU值。為實現上述方法，如圖4所示，本發明還提供了一種SCTP多歸屬選路裝置，該裝置 包括計算模塊41、比較模塊42、以及選路模塊43 ；其中，計算模塊41，用于在需要比較通路的質量評估值時，計算通路的質量評估值，計算 完成后，觸發比較模塊42;比較模塊42，用于比較計算模塊41計算得到的每條通路的質量評估值，并將質量 評估值最高的通路發送給選路模塊43 ；選路模塊43，用于接收到比較模塊42發送的質量評估值最高的通路后，選擇質量 評估值最高的通路發送數據報文。其中，所述計算模塊41，可以根據選取的部分影響通路網絡質量的因素，定義適合 的評估函數，進行質量評估值的計算；當幾條通路的質量評估值相同時，所述選路模塊43優先選擇首選通路發送數據 報文，再選當前通路發送數據報文，最后選其他通路發送數據報文；如果質量評估值相同的 通路中不包括首選通路，則應當優先選擇當前通路，再選其他通路發送數據報文。以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍，凡在 本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護 范圍之內。
權利要求
一種流控制傳輸協議(SCTP)多歸屬選路的方法，其特征在于，該方法包括啟動通路的質量評估，計算各個通路的質量評估值；比較所述各個通路的質量評估值，選擇質量評估值最高的通路發送數據報文。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包括當兩條或兩條以上 通路質量評估值相同時，網絡設備優先選擇首選通路發送數據報文，其次選擇當前通路發 送數據報文，最后選擇其他通路發送數據報文；質量評估值相同的通路中不包括首選通路時，優先選擇當前通路發送數據報文。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，觸發所述計算各個通路的質量評估值的 因素，包括以下之一或任意組合定時器超時、事件觸發、網絡擁塞、重傳達到一定次數。
4.根據權利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述啟動通路的質量評估，計算各 個通路的質量評估值的具體為當前通路的質量評估值Q(P) = (l-a)Q+a(R/S)；其中，S為發送數據包個數，定時器啟動后，每發送一個數據包加一 ；R為確認數據包個 數，每確認一個數據包加一；其他通路質量評估值Q(P)的計算具體為網絡設備每接收到一次有效的心跳回應報 文，則將Q(P)值更新為Q⑵=(l-a)Q+a;在規定時間內沒有收到心跳回應報文，則將 Q(P)值更新為=Q(P) = (l-a)Q；根據心跳回應報文的接收情況，得到其他通路的Q(P)值； 所述a在大于0. 01且小于0. 1之間取值。
5.根據權利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述啟動通路的質量評估并計算各 個通路的質量評估值H(P)，具體為H(P) = PMTU/(SRTTX (Q) "0. 5+0. 001)；PMTU表示通路的最大傳輸單元；SRTT表示平滑往返周期；Q表示通路的丟包率； (Q) "0. 5表示丟包率的平方根； Q = (1-a)Q+a(R/S)；S為發送數據包個數，定時器啟動后，每發送一個數據包加一 ；R為確認數據包個數，每 確認一個數據包加一；其他通路Q值的計算具體為網絡設備每接收到一次有效的心跳回應報文，則將Q值更 新為Q= (1-a) Q+a;在規定時間內沒有收到心跳回應報文，則將Q值更新為Q = (l-a)Q； 根據心跳回應報文的接收情況，得到其他通路的Q值； 所述a在大于0. 01且小于0. 1之間取值。
6.根據權利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述啟動通路的質量評估并計算各 個通路的質量評估值H (P)，具體為H(P) = PMTU/(TX (Q) "0. 5+0. 001)； T表示通路的時延。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述Q的計算方法具體為 定時器啟動后，向每條通路發送通路質量探測心跳報文；記錄每條通路上發送質量探測心跳報文的個數S和接收到對應質量探測心跳回應報 文的個數R ；定時器超時后，根據Q = R/S，計算通路的丟包率Q。
8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述T值的計算方法具體為<formula>formula see original document page 3</formula>定時器超時后，通路發送η個質量探測心跳報文，得到η個質量探 測心跳報文的發送累計時延STn，根據T = STn/R，得到通路的T值。
9.一種SCTP多歸屬選路的裝置，其特征在于，該裝置包括計算模塊、比較模塊、以及 選路模塊；其中，計算模塊，用于在計算通路的質量評估值，計算完成后，觸發比較模塊；比較模塊，用于比較計算模塊計算得到的每條通路的質量評估值，并將質量評估值最 高的通路發送給選路模塊；選路模塊，用于接收到比較模塊發送的質量評估值最高的通路后，選擇質量評估值最 高的通路發送數據報文。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，當兩條或兩條以上通路的質量評估值相 同時，所述選路模塊優先選擇首選通路發送數據報文，其次選擇當前通路發送數據報文，最 后選擇其他通路發送數據報文；質量評估值相同的通路中不包括首選通路時，優先選擇當前通路，再選其他通路發送 數據報文。
全文摘要
本發明公開了一種流控制傳輸協議(SCTP)多歸屬選路的方法，包括啟動通路的質量評估，計算各個通路的質量評估值；比較每個通路的質量評估值，選擇質量評估值最高的通路發送數據報文。本發明同時公開了一種SCTP多歸屬選路的裝置，采用該方法和裝置，網絡選擇質量評估值最高的通路發送數據報文，只要通路故障影響了傳輸效率，就會選擇質量較好的其他通路進行傳輸，如此，能提高網絡應對各種通路故障的能力，進而提高數據的傳輸速率和質量。
文檔編號H04L12/56GK101808044SQ20101014750
公開日2010年8月18日 申請日期2010年3月19日 優先權日2010年3月19日
發明者劉建業, 吉曉威, 杜駿, 楊長江, 王愛民, 譚穎, 閆新成, 陳靜媛 申請人:中興通訊股份有限公司