基于多宿主特性的新型网络多路径传输机制的研究

在下一代网络系统中，越来越多的主机拥有多个网络接口，在一对源、目的主机间存在多条可用路径。如何利用这种多宿主特性，最大限度地满足快速增长的业务需求，是数据传输领域中极具挑战性的新课题。本项研究拟提出一新型的，基于多宿主特性的多路径并发传输理论及其机制。在传统方式中，一个会话仅仅允许使用一条路径，相应的网络资源没有得到充分利用。不同于传统机制，我们提出的方案让多条路径同时参与到一个会话中，共同承担数据传输的任务。这一新型机制将传统的单队列数据传输模型转化为多队列数据协作传输模型，从而提高系统传输吞吐量，增强系统的可靠性，提高传输资源的利用率；同时我们将对多路径流量和丢包特性进行深入的理论分析和全面的性能评价，考虑多条路径间网络特性的差异，提出一套适用于多路径传输的系统理论架构，包括传输协议、路径选择算法、数据分割调度机制等等。研究成果将为高效、合理利用网络传输资源提供理论指导和解决方案。

随着支持多宿主特性终端设备的普及，通信对端间存在多条可用传输路径，由于传统网络仅支持路径传输，无法充分发挥多路径带来的好处，如何实现并发多路径传输成为了近年来国内外学术界研究的热点。本项目作为国内首个专项从事并发多路径传输研究的基金项目，较为系统性地提出了一套基于多宿主特性多路径并发传输理论及其机制，包括多路径流量调度、多路径并发探测、多路径选择，多路径系统框架及其应用等。经过项目组全体成员的共同努力，圆满实现了预定计划和总体目标，并已获批本项目青年连续面上基金项目的资助。具体成果如下：.（1）提出了一种被称为“乱序发送顺序到达（OSIA）”的多路径流量协同调度策略，从源头解决了由于多路径异构性给多路径传输所造成的数据包乱序等诸多问题，并发展了网络流理论在多路径环境下的流量控制技术；.（2）网络中的某个拥塞点对途径多条路径的性能会造成同质化的影响，为探测这种路径间性能的动态变化规律特征，本项目扩展了传统网络测量领域对于单路径性能探测的Packet-Pair经典方法，设计了N-Packets-Pair的新型探测包结构，并提出了一种适合多路径的并发探测机制，从数据丢包和拥塞特性入手建立了多路径间相关性模型。.（3）考虑多条路径间并不完全独立，论证了多路径并行传输情况下路径间相关性对系统传输性能的影响，首创性的引入了研究多路径选择问题的必要性，提出了一种面向路径相关性的多路径选择机制，尽量选择没有共享瓶颈的多条路径来实际传输数据；.（4）探讨了支持多路径传输的业务网络构建原则，提出了一种支持各技术竞争共存、功能完备的业务网络多平面体系框架，支持多路径传输、多连接共存、多业务集成以及多用户互助等特征，有利于促进多路径传输在网络中的应用； .（5）提出了一种在多路径传输中提前资源预留的机制，保证在路径切换过程中上层业务的平滑性，并考虑群组移动用户在多路径传输中的行为特点与资源共享的潜在需求，提出群组聚合的QoS信令控制模型，同时从故障诊断角度对多路径传输的故障建模。.（6）将多路径机制应用于叠加网络，Ad hoc和IMS网络中，并建立了支持多路径传输的数据分发平台，基于OPNET搭建了仿真环境验证新型机制的可行性与实用性；.本项目在多路径传输方向上形成了一整套创新性研究成果，已在国际知名学术期刊发表SCI索引论文22篇，在流量控制相关领域产生了一定的学术影响力。