本发明涉及网络通信技术领域，更具体地，涉及一种面向异构边缘网络的智能多链路传输控制的方法及其系统。
背景技术：
传统的以tcp(transmissioncontrolprotocol,传输控制协议)为代表的单子路径传输协议难以满足用户的传输需求。随着多种接入技术的发展，大多数的主机和移动装置都配置有lte接口和wifi两种接口，为多链路传输提供了可能。近年来，ietf工作组提出了对传统tcp协议的扩展协议，多路径tcp(multi-pathtcp，mptcp)。mptcp将单个tcp的数据分流到多个不同的子流，每一条子流会走不同的路径，从而形成多条链路。这样就可以充分利用设备的多个网络接口，实现最大的吞吐量和鲁棒性。
然而目前的多链路传输协议还并不完善，特别是面向对实时性要求较高的流媒体业务时，仍然存在若干问题。比如：mptcp的拥塞控制机制决定在每个子流上发送多少数据，这样做的目的是将流量从比较拥挤的路径转移到不那么拥塞的路径上，从而提高吞吐量。但是由于mptcp需要收到各个子流的数据并排序后才能交付到应用层，所以当mptcp的子流之间速率差异较大时，速度快的子流需要等待速度慢的子流；如果两者速度差异过大，则容易造成接收端的缓冲区溢出，导致来自快子流的数据包被丢弃，使得多链路传输性能下降。
同时，异构边缘网络中的各个链路差异大，容易受到干扰，如何进行高效地多链路传输，仍然具有挑战。
技术实现要素：
本发明为克服上述现有技术中存在传输效率受限，难以提升的问题，提出了一种面向异构边缘网络的智能多链路传输控制的方法及其系统，能有效的提高数据传输效率。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种面向异构边缘网络的智能多链路传输控制的方法，所述的方法包括如下步骤：
根据无线链路的性能，通过预设阈值对无线链路集合进行优选，从无线链路集合中选择性能大于阈值d1的链路作为快链路；选择性能小于阈值d1，且大于阈值d2的链路作为常规链路；选择性能小于阈值d2的链路作为慢链路，其中d1＞d2；
其中，所述的常规链路，用于对业务数据流进行传送；
所述的快链路，用于对ack和/或sack和/或重传数据进行传送，从而实现帮助常规链路快速完成重传操作；
所述的慢链路，不用于业务数据传输。
优选地，采用mptcp发送端，根据智能调度算法将业务数据流分配到常规链路上。
优选地，采用mptcp接收端，负责数据排序、缺失数据检测，并向应用层交付。
优选地，所述的无线链路的性能包括但不限于链路的平均吞吐量、平均拥塞窗口大小、平均往返时延、数据包错误率、累积未确认的数据包数量和累积重传的数据包个数。
进一步地，实时监测和采集现有链路的性能数据，基于最新的性能数据，定期更新快链路、常规链路和慢链路的选择。
再进一步地，基于常规链路的性能数据，利用强化学习算法优化常规链路中各链路的流量数据分配比例，对在常规链路中的各链路进行自适应流量分配。
再进一步地，在对常规链路中进行流量分配时，可结合启发式流量分配算法进行分配；所述启发式流量分配算法是指快链路在数据传完之后，帮助常规链路传输数据，以减少慢的常规链路的数据积压。
再进一步地，在mptcp接收端对接收缓冲区进行实时监测，计算非按序到达的数据对应的缺失数据编号，将缺失编号通过ack/sack快速反馈给mptcp发送端。
本发明还提供一种面向异构边缘网络的智能多链路传输控制的系统，所述的系统包括智能选路模块、补洞加速传输模块；
所述的智能选路模块，根据无线链路的性能，通过智能选路算法对无线链路集合进行优选，从无线链路集合中选择性能大于阈值d1的链路作为快链路；选择性能小于阈值d1，且大于阈值d2的链路作为常规链路；选择性能小于阈值d2的链路作为慢链路；
所述的补洞加速传输模块，将业务数据流采用常规链路进行传输；快链路对ack和/或sack和/或重传数据进行传送，帮助常规链路快速完成缺失数据的重传操作。
优选的，所述的系统还包括mptcp接收端、mptcp发送端、链路管理模块；
其中，所述的mptcp接收端，负责数据排序、空隙检测，并向应用层交付；
所述的mptcp发送端，根据智能调度算法将业务数据流分配到常规链路上；
所述的链路管理模块，实时监测和采集现有链路的性能数据，基于最新的性能数据，定期更新快链路。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明通过对无线链路集合进行优选，提高主要承载链路的性能一致性，减少积压，降低因链路间性能差异导致的慢交付。通过快链路为常规链路群提供丢包快速反馈和高速重传服务，加快因干扰链路群的滑动窗口整体平均移动速度，提高向应用层的交付效率。
附图说明
图1为本实施例的链路分类与数据传输示意图。
图2为本实施例mptcp接收缓冲区中的数据空隙示意图。
图3为本实施例所述的快链路协助常规链路的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
tcp子流缓冲区普遍存在不按序到达的数据，对于这些数据的处理，tcp标准并无明确规定。如果接收方把不按序到达的数据一律丢弃，虽然可以简化接收窗口的管理，但会增大传输时延、降低网络资源利用率(因为发送方需要重复传送较多的数据)。多链路环境下，如果能够利用少量快链路将因干扰而丢失的数据快速发现并补齐，则可以有效避免接收窗口的迟滞。
tcp子流的累积确认功能(tcpcumulativeacknowledgment)虽然可以减少ack(确认报文)引起的传输开销，但推迟确认的时间却很难确定。延迟太短起不到节省开销的效果，而过分推迟确认则容易导致发送方不必要的重传，降低传输效率、浪费网络资源。因此，及时给出ack/sack(selectiveack，注：sack是tcp选项，它使得接收方能告诉发送方哪些报文段丢失，哪些报文段重传了，哪些报文段已经提前收到等信息)，能够将链路状况反馈到发送端。在多链路环境下，如果能够利用快链路为tcp子流提供快速的ack/sack确认，可以有效避免上述情况。
基于上述考虑，如图1所示，本实施例提出了一种面向异构边缘网络的智能多链路传输控制方法，所述的方法具体如下：
基于无线链路存在性能差异的特点，根据无线链路的性能，对无线链路集合进行优选，从无线链路集合中选择性能大于阈值d1的链路作为快链路；选择性能小于阈值d1，且大于阈值d2的链路作为常规链路；选择性能小于阈值d2的链路作为慢链路，其中d1＞d2；
其中，所述的常规链路，用于对业务数据流进行传送；
所述的快链路，用于对ack和/或sack和/或重传数据进行传送，从而实现帮助常规链路快速完成空隙的填补；
所述的慢链路，不用于业务数据传输。
在一个具体的实施例中，采用mptcp发送端，根据流量调度算法将业务数据流分配到常规链路群上。采用mptcp接收端，负责数据排序、空隙检测，并向应用层交付。
在一个具体的实施例中，使用快链路传输ack、sack和重传数据进行加速，对tcp流量进行分类，业务数据通过常规链路群进行传输，sack和重传数据通过快链路传送，促进接收区滑动窗口的快速移动，尽早完成交付。
无线链路的干扰造成mptcp接收缓冲区中的空隙(如图2中以x表示)。其中，图2中的数字代表mptcp字节序号(示例)。对于每个子流而言，影响其交付效率的数据有两部分原因：一部分是处于接收窗口中但未收到的字节造成接收窗口移动缓慢或停滞，相当于在接收缓冲区中随机分布的一些空隙；另一部分是由于因接收窗口停滞导致在发送端积压的数据。
现有mptcp算法依靠每个子流的tcp重传机制，重传数据仍然由本tcp子流自行实现。假如此时该子流所遭受的外部干扰或多径衰落没有在短时间内消失，重传数据的效率就不会提高，重传过程中还有可能再次丢失数据，不能改善接收窗口滑动迟滞的状况，进而拖慢整个mptcp的交付效率。
现有方案把慢的链路因为滑动窗口迟滞而产生的积压数据移出一部分放到快链路上传输，只能减少慢链路的数据积压，对于改善当前接收窗口的迟滞则没有帮助，重传操作仍然依赖各个tcp子流自行完成。因此，提高整体接收缓冲区效率的方法，还需要通过快速重传尽快填补因干扰而产生缓冲区空隙。
本实施例所述的方法，利用性能较好的快链路完成ack/sack及重传数据的传送，帮助性能较差的链路快速完成填补空隙的操作，从而推动因干扰而迟滞的接收窗口结束等待、快速向前滑动，用于快速确认及重传的快链路相当于为性能较差的链路提供了瞬时的线路冗余。具体图3所示如下，图中的数字代表mptcp字节序号(示例)。由于这种冗余链路只传送少量因干扰而丢失的字节，因此，可以为多个子流所共享，从而提高线路冗余的效率。既可以避免现有remp算法因过分冗余带来的信道资源浪费，同时也通过快链路实现快速反馈与重传提高了窗口滑动效率。
在一个具体的实施例中，所述的无线链路的性能包括但不限于链路的平均吞吐量、平均拥塞窗口大小、平均往返时延、数据包错误率、累积未确认的数据包数量和累积重传的数据包个数。即无线链路的性能对现有链路进行聚类分析，将所有链路根据性能分为常规链路、快链路和慢链路。本实施例将常规链路组成链路群，用于业务数据的传送；将快链路用于快速确认/选择性确认及快速重传；所述的慢链路则不用于业务数据传输。
在一个具体的实施例中，实时监测和采集现有链路的性能数据，基于最新的性能数据，定期更新快链路、常规链路和慢链路。具体的，建立并维护常规链路列表，定期运行链路性能聚类分析算法、确认性能阈值的有效性，对常规链路群进行定期维护，以保证链路性能划分标准的有效性。本实施例通过实时监测和采集现有链路性能数据，实现辅助地可通过主动检测方式检测链路性能。更新链路，具体地，如果链路性能高于快链路的性能阈值d1，将其加入到快链路中；如果链路性能低于快链路的性能阈值d1且高于阈值d2，则这些链路加入常规链路群中；如果链路性能低于快链路的性能阈值d2，则该链路加入慢链路中；实现为多链路传输添加新子流，同时，相应地更新常规链路列表。
同时本实施例将低于常规链路性能阈值d2的子流关闭并移出常规链路群，保证常规链路群性能的整体稳定。同时，相应地更新常规链路列表。同理更新快链路，确保快链路的性能满足预设要求。
在一个具体的实施例中，基于常规链路的性能数据，利用强化学习算法优化常规链路中各链路的流量数据分配比例，对常规链路中的各链路进行自适应流量分配，有效地克服无线干扰对传输速率的影响。同时，在对常规链路中的各链路进行流量分配时，可结合启发式流量分配算法进行分配；所述启发式流量分配算法是指快链路在数据传完之后，帮助慢的常规链路传输数据，以减少慢的常规链路的数据积压，通过弥补常规链路群内部的性能差异，进一步改善整体传输性能。
在一个具体的实施例中，在mptcp接收端对接收缓冲区进行实时监测，计算非按序到达的数据对应的缺失数据编号，将缺失编号通过ack/sack快速反馈给mptcp发送端。
在本实施例中，对于常规链路的调度，mptcp链路集合采用基于强化学习的流量调度算法，调度算法输出为常规链路集合上各常规链路的流量数据分配比例{p1,p2,…pn}.(此时不考虑使用快链传输sack和重传数据进行加速)。
对于快链路的调度，使用一条快链路传输sack和重传数据进行加速，mptcp的链路集合采用基于强化学习的流量调度算法；快链启动后，为保障由于数据的涌入而使得快链路的数据太多而拥塞，应用“快速降低传输数据，慢速增加传输数据”的策略来调节流量的传输(将快链上传输的普通流量调减)。如一条快链拥塞，则增加快链路的数量进行sack和重传数据传输，实现加速传输。
实施例2
本实施例还提供一种面向异构边缘网络的智能多链路传输控制的系统，所述的系统包括智能选路模块、补洞加速传输模块；
所述的智能选路模块，根据无线链路的性能，通过智能选路算法对无线链路集合进行优选，从无线链路集合中选择性能大于阈值d1的链路作为快链路；选择性能小于阈值d1，且大于阈值d2的链路作为常规链路；选择性能小于阈值d2的链路作为慢链路；
所述的补洞加速传输模块，将业务数据流采用常规链路进行传输；快链路对ack和/或sack和/或重传数据进行传送，帮助常规链路快速完成缺失数据的重传操作。
在一个具体的实施例中，所述的系统还包括mptcp接收端、mptcp发送端、链路管理模块；
其中，所述的mptcp接收端，负责数据排序、空隙检测，并向应用层交付；
所述的mptcp发送端，根据智能调度算法将业务数据流分配到常规链路上；
所述的链路管理模块，实时监测和采集现有链路的性能数据，基于最新的性能数据，定期更新快链路、常规链路和慢链路的选择。
所述的链路管理模块主要操作包括：
(1)链路性能检测
实时监测和采集现有链路性能数据，辅助地可通过主动检测方式检测链路性能。
(2)添加新子流
如果链路性能高于快链路的性能阈值d1，将其加入到快链路中；如果链路性能低于快链路的性能阈值d1且高于阈值d2，则这些链路加入常规链路群中；如果链路性能低于快链路的性能阈值d2，则该链路加入慢链路中；实现为多链路传输添加新子流，同时，相应地更新常规链路列表。
(3)关闭/移除现有子流
将低于常规链路性能阈值d2的子流关闭并移出链路群，保证链路群性能的整体稳定。同时，相应地更新常规链路列表。
(4)快链路更新
基于最新的性能监测数据，定期更新快链路的选择，确保快链路的性能满足预设要求。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
1.一种面向异构边缘网络的智能多链路传输控制的方法，其特征在于：所述的方法包括如下步骤：
根据无线链路的性能对无线链路集合进行优选，从无线链路集合中选择性能大于阈值d1的链路作为快链路；选择性能小于阈值d1，且大于阈值d2的链路作为常规链路；选择性能小于阈值d2的链路作为慢链路，其中，d1＞d2；
其中，所述的常规链路，用于对业务数据流进行传送；
所述的快链路，用于对ack和/或sack和/或重传数据进行传送，从而实现帮助常规链路快速完成缺失数据的重传操作；
所述的慢链路，不用于业务数据传输。
2.根据权利要求1所述的面向异构边缘网络的智能多链路传输控制的方法，其特征在于：采用mptcp发送端，根据智能流量调度算法将业务数据流分配到常规链路上。
3.根据权利要求1所述的面向异构边缘网络的智能多链路传输控制的方法，其特征在于：采用mptcp接收端，负责数据排序、缺失数据检测，并向应用层交付。
4.根据权利要求1所述的面向异构边缘网络的智能多链路传输控制的方法，其特征在于：所述无线链路的性能包括但不限于链路的平均吞吐量、平均拥塞窗口大小、平均往返时延、数据包错误率、累积未确认的数据包数量和累积重传的数据包个数。
5.根据权利要求1～4任一项所述的面向异构边缘网络的智能多链路传输控制的方法，其特征在于：实时监测和采集现有链路的性能数据，基于最新的性能数据，定期更新快链路、常规链路和慢链路。
6.根据权利要求5所述的面向异构边缘网络的智能多链路传输控制的方法，其特征在于：基于常规链路的性能数据，利用强化学习算法优化常规链路中各链路的流量数据分配比例，对常规链路中的各链路进行自适应流量分配。
7.根据权利要求6所述的面向异构边缘网络的智能多链路传输控制的方法，其特征在于：在对常规链路中的各链路进行流量分配时，可结合启发式流量分配算法进行分配；所述启发式流量分配算法是指快链路在数据传完之后，帮助常规链路传输数据，以减少常规链路的数据积压。
8.根据权利要求7所述的面向异构边缘网络的智能多链路传输控制的方法，其特征在于：在mptcp接收端对接收缓冲区进行实时监测，计算非按序到达的数据对应的缺失数据编号，将缺失编号通过ack/sack快速反馈给mptcp发送端。
9.一种基于权利要求1、2、3、4、6、7、8任一项所述的面向异构边缘网络的智能多链路传输控制的方法的系统，其特征在于：所述的系统包括智能选路模块、补洞加速传输模块；
所述的智能选路模块，根据无线链路的性能对无线链路集合进行优选，从无线链路集合中选择性能大于阈值d1的链路作为快链路；选择性能小于阈值d1，且大于阈值d2的链路作为常规链路；选择性能小于阈值d2的链路作为慢链路；
所述的补洞加速传输模块，将业务数据流采用常规链路进行传输；快链路对ack和/或sack和/或重传数据进行传送，帮助常规链路快速完成缺失数据的重传操作。
10.根据权利要求9所述的面向异构边缘网络的智能多链路传输控制的系统，其特征在于：所述的系统还包括mptcp接收端、mptcp发送端、链路管理模块；
其中，所述的mptcp接收端，负责数据排序、空隙检测，并向应用层交付；
所述的mptcp发送端，根据流量调度算法将业务数据流分配到常规链路上；
所述的链路管理模块，实时监测和采集现有链路的性能数据，基于最新的性能数据，定期更新快链路的选择。
技术总结