基于時延差控制的有效吞吐量提高方法

陶 洋，李加成，歐晗琪

(重慶郵電大學(xué) 通信與信息工程學(xué)院，重慶 400065)

0 引 言

隨著互聯(lián)網(wǎng)和相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)終端可使用的接入技術(shù)越來越多，如3G、4G、WIFI、藍牙等。多路徑并行傳輸(concurrent multipath transfer，CMT)就是在這樣的環(huán)境下發(fā)展而來?，F(xiàn)有研究成果多集中在數(shù)據(jù)包重傳策略、數(shù)據(jù)包丟失恢復(fù)及數(shù)據(jù)包的路徑選擇上。文獻[1]提出一種優(yōu)化的數(shù)據(jù)包重傳路徑選擇方案，通過采用最小時延路徑重傳策略，提高了發(fā)生數(shù)據(jù)包重傳情況下的有效吞吐量；文獻[2]中提出一種多路徑傳輸協(xié)議MPLOT(multi-path loss-tolerant)，可以在高丟包率的異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中提高多路徑并行傳輸?shù)膶嶋H吞吐量；文獻[3,4]通過路徑的實時狀態(tài)來建立路徑質(zhì)量模型，然后根據(jù)質(zhì)量模型的評價結(jié)果，來決定分組在哪條鏈路上傳輸；文獻[5,6]通過卡爾曼濾波算法及其改進算法對各條路徑的帶寬、時延進行準確的估計，從而降低了接收端數(shù)據(jù)亂序的程度。

從以上分析可以看出，現(xiàn)有的相關(guān)研究雖然能夠有效提高多路徑并行傳輸?shù)挠行掏铝?，但也存在著一些問題，無法使多路徑并行傳輸系統(tǒng)在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中達到最優(yōu)的性能。文獻[7]進行了大量的仿真實驗得出結(jié)論，多路徑并行傳輸系統(tǒng)在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下性能低于預(yù)期的原因包括：不正確的端到端往返時延(round-trip time，RTT)估計和路徑間的不對稱性等。不正確的RTT估計使得數(shù)據(jù)包分流、數(shù)據(jù)包重傳等算法的執(zhí)行結(jié)果出現(xiàn)誤差，而路徑間的不對稱性則是導(dǎo)致傳輸過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)包亂序、有效吞吐量降低的根本原因之一。本文將分別針對這兩個因素，針對SCTP-CMT協(xié)議，提出基于卡爾曼濾波的傳播時延估計算法和基于時延差控制的有效吞吐量優(yōu)化方法。

1 基于卡爾曼濾波的端到端時延估計

1.1 時延估計的重要性

在異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，多路徑并行傳輸系統(tǒng)中使用的傳輸鏈路往往屬于不同的接入網(wǎng)絡(luò)，鏈路之間具有非對稱性，不同鏈路之間在時延、帶寬、丟包率等參數(shù)上存在較大差異，限制了多路徑并行傳輸系統(tǒng)的吞吐性能。此外，無線網(wǎng)絡(luò)帶寬低、時延抖動大和丟包率高等特點，同樣會對多路徑并行傳輸系統(tǒng)的吞吐性能造成不利影響。為了避免這些不利的影響，需要對不同鏈路上的時延、帶寬、丟包率等參數(shù)進行準確估計，并根據(jù)估計的結(jié)果對傳輸策略進行自適應(yīng)的調(diào)整。

SCTP協(xié)議中保留了TCP協(xié)議所使用的平滑的往返時延估計算法(smoothed RTT，SRTT)，式(1)為SRTT的計算公式，其中一般取經(jīng)驗值1/8。每當發(fā)送端接收到一個SACK報文，就對SRTT的值進行一次更新。在SCTP-CMT協(xié)議中，對于多路徑并行傳輸中使用到的每一條并發(fā)路徑分別維護一個SRTT的值

SRTT=(1-α)SRTTlast+αRTTnew

(1)

文獻[8]中通過實驗發(fā)現(xiàn)，在不同路徑間時延差異較大的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，SRTT估計算法的準確性并不高，特別是對于時延較小的路徑，SRTT的估計值有可能是實際往返時延的6倍甚至更多。原因在于SRTT估計的是較長一段時間內(nèi)端到端往返時延的加權(quán)平均值，其更新速度遠遠無法跟上異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中傳播時延的變化頻率。錯誤的時延估計將會影響到擁塞控制算法、數(shù)據(jù)重傳算法、數(shù)據(jù)分流算法的性能，從而間接影響了多路徑并行傳輸系統(tǒng)的有效吞吐量。因此，對異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中各鏈路上的傳播時延進行準確估計是提高多路徑并行傳輸有效吞吐量的前提。

1.2 基于卡爾曼濾波的時延估計算法研究

卡爾曼濾波算法可以對離散系統(tǒng)的狀態(tài)進行最優(yōu)估計，該算法假設(shè)離散系統(tǒng)可表示成線性隨機微分方程的形式

X(k)=AX(k-1)+BU(k-1)+W(k-1)

(2)

而系統(tǒng)狀態(tài)的測量值可以描述為

Z(k)=HX(k)+V(k)

(3)

式(2)和式(3)中，X(k)、X(k-1)分別表示k、k-1時刻系統(tǒng)的狀態(tài)，U(k-1)是k-1時刻系統(tǒng)的控制量。A、B均為系統(tǒng)的系數(shù)，若目標系統(tǒng)是多模型系統(tǒng)，則A和B是矩陣的形式。Z(k)是k時刻系統(tǒng)狀態(tài)的測量值，H是測量系統(tǒng)的參數(shù)，若是多測量系統(tǒng)，則同理H是矩陣的形式。W(k-1)是系統(tǒng)過程的噪聲，而V(k)表示測量的噪聲，兩者均為高斯白噪聲，方差分別是Q和R?？柭鼮V波器對于任何滿足以上條件的系統(tǒng)來說都是最優(yōu)的信息處理器，可以估算出系統(tǒng)的最優(yōu)化輸出。

本文利用卡爾曼濾波思想對端到端時延進行估計。從較長一段時間來看，多路徑并行傳輸系統(tǒng)各條鏈路上的端到端傳輸時延是一個相對穩(wěn)定的值，因此假設(shè)端到端傳輸時延是一個常量信號與一個高頻變化的分量之和，該高頻分量是一個高斯白噪聲，則端到端時延可以用下面的式子表示

X(k)=X(k-1)+W(k-1)

(4)

Z(k)=X(k)+V(k)

(5)

其中，X(k)和Z(k)分別表示端到端時延的真實值和通過SACK報文測量得到的測量值。W(k)代表端到端時延的高頻噪聲分量，滿足方差為Q的高斯分布，即W(k)～N(0,Q)。V(k)表示端到端時延測量值的噪聲，滿足方差為R的高斯分布，即V(k)～N(0,R)。

基于卡爾曼濾波的時延估計算法可以劃分為兩個不斷循環(huán)的階段：更新時延估計值(預(yù)測狀態(tài))和更新估計誤差(修正狀態(tài))，兩個階段之間的狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程如圖1所示。

圖1 基于卡爾曼濾波的端到端時延估計

卡爾曼濾波算法的兩個階段可以分別用以下兩組公式描述：

更新時延估計值

X(k|k-1)=X(k-1|k-1)

(6)

P(k|k-1)=P(k-1|k-1)+Q

(7)

更新估計誤差

(8)

X(k|k)=X(k|k-1)+Kg(k)(Z(k)-X(k|k-1))

(9)

P(k|k)=(1-Kg(k))P(k|k-1)

(10)

更新時延估計值階段根據(jù)前一時刻的時延最優(yōu)估計值和時延估計誤差完成對當前時刻的端到端時延的先驗估計。其中，X(k|k-1)是根據(jù)k-1時刻的狀態(tài)預(yù)測得到的k時刻端到端時延的先驗估計，X(k-1|k-1)是k-1時刻的最優(yōu)估計。P(k|k-1)是X(k|k-1)對應(yīng)的估計誤差，類似的，P(k-1|k-1)是X(k-1|k-1)對應(yīng)的估計誤差。而更新估計誤差階段根據(jù)當前時刻的時延估計值對先驗估計值及其估計誤差進行修正，得到當前時刻的時延最優(yōu)估計值，作為下一次估計的依據(jù)。Kg為卡爾曼增益(Kalman gain)，Z(k)是k時刻的時延測量值(由SACK報文中包含的信息計算得出)。

以上就是基于卡爾曼濾波的端到端時延估計算法的基本原理，在實際運用時，取最新的時延測量值作為時延估計初值X(0|0)，并輸入估計誤差的初值P(0|0)(可以取任意非零值)，算法就能夠自動循環(huán)運行，完成對端到端時延的預(yù)測。根據(jù)式(6)可以得到當前時刻的時延先驗估計值，該估計值被用于下節(jié)中的擁塞控制算法中。每當接收到一個SACK應(yīng)答報文則對當前時延估計值進行修正，并計算得出時延的最優(yōu)估計值，作為下一輪時延估計的依據(jù)。

2 基于時延差控制的擁塞控制算法

2.1 SCTP-CMT有效吞吐量分析

SCTP-CMT協(xié)議聚合不同的網(wǎng)絡(luò)資源，并進行統(tǒng)一管理，從而達到聚合不同網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬，提升業(yè)務(wù)QoS的目的[9,10]。然而，該協(xié)議并不適合于異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，由于路徑間的不對稱性導(dǎo)致不同路徑上的端到端傳輸時延差異巨大，在不同路徑上并行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包將無法按照發(fā)送時的順序有序地到達接收端，從而引起數(shù)據(jù)包亂序現(xiàn)象。只有當較小TSN的數(shù)據(jù)包全部到達后，才遞交到上層應(yīng)用，嚴重影響了網(wǎng)絡(luò)吞吐量性能[11]。特別的，對于實時視頻會議等對數(shù)據(jù)實時性要求較高的業(yè)務(wù)，即使最終數(shù)據(jù)包能夠成功遞交給上層應(yīng)用，數(shù)據(jù)包內(nèi)的數(shù)據(jù)也可能已經(jīng)超過了有效期限而被應(yīng)用丟棄，這將使得多路徑并行傳輸系統(tǒng)的有效吞吐性能進一步惡化。

本文定義SCTP-CMT有效吞吐量為：單位時間內(nèi)由傳輸層遞交到應(yīng)用層的數(shù)據(jù)包數(shù)量，即

(11)

下面將以一個最簡單的、只具有兩條并發(fā)路徑的多路徑傳輸場景為例進行分析，進一步說明不同路徑間的時延差和SCTP-CMT系統(tǒng)有效吞吐量之間的關(guān)系。具體參數(shù)說明如下：

τi是指數(shù)據(jù)包在各鏈路上的發(fā)送間隔，其中i為鏈路編號(i=1,2)。

di是指路徑i上的傳播時延，且d1

Δd是指路徑1和2的傳播時延差，Δd=|d2-d1|。

T是指接收到一個完整的有序的數(shù)據(jù)塊所經(jīng)歷的時間。

S是指在時間T內(nèi)共接收到有序數(shù)據(jù)塊的大小。

假設(shè)總共有4個傳輸序列號TSN連續(xù)的數(shù)據(jù)包等待發(fā)送，數(shù)據(jù)包的TSN分別為1、2、3和4。其中有3個數(shù)據(jù)包被分配到路徑1上進行傳輸，剩下的一個數(shù)據(jù)包通過路徑2傳輸。傳輸開始后，數(shù)據(jù)包1和數(shù)據(jù)包2分別由路徑1與路徑2發(fā)送出去，考慮以下兩種情形：

(1)當Δd>τ1時，如圖2(a)所示，當在路徑2上發(fā)送的數(shù)據(jù)包到達接收端時，接收端才會將排序好的數(shù)據(jù)包遞交到上層應(yīng)用，此時接收該有序數(shù)據(jù)塊所花費的時間T=Δd，故

(12)

(2)當Δd≤τ1時，數(shù)據(jù)包發(fā)送情況如圖2(b)所示。由于SCTP規(guī)定接收端完整地接收到一個有序數(shù)據(jù)塊后向發(fā)送端發(fā)送SACK應(yīng)答報文，發(fā)送端接收到該報文后開始下一輪的數(shù)據(jù)發(fā)送，故這種情況下接收端接收到一個完整有序數(shù)據(jù)塊所花費的時間可以近似地用路徑2上的數(shù)據(jù)包發(fā)送間隔代替，故

(13)

圖2 具有兩條并發(fā)路徑的多路徑傳輸場景

通過上述分析比較得知，當兩條路徑的傳輸?shù)臅r延差越大，接收端重排序的時間就越長，遞交給上層應(yīng)用就越慢，因此網(wǎng)絡(luò)的有效吞吐量就越小。同時，若路徑間時延差越大，傳輸過程中的數(shù)據(jù)包亂序越嚴重，增加了數(shù)據(jù)包的重排序時延，降低了傳輸?shù)挠行掏铝?。因此，我們可以通過在發(fā)送端對數(shù)據(jù)包發(fā)送速率進行調(diào)節(jié)，均衡不同路徑上的負載，間接地調(diào)控并發(fā)路徑間的最大時延差，減輕數(shù)據(jù)包亂序，提高多路徑并行傳輸系統(tǒng)的吞吐量。

2.2 基于時延差控制的擁塞控制算法研究

在多路徑并行傳輸過程中，可以通過調(diào)整發(fā)送端擁塞窗口的大小，將網(wǎng)絡(luò)負載由高負載鏈路向低負載鏈路轉(zhuǎn)移，減輕高負載鏈路的擁塞程度，從而減小不同鏈路上的最大時延差[12]。本文將根據(jù)這一結(jié)論對SCTP協(xié)議的擁塞控制算法進行改進。本文主要對擁塞控制部分的算法進行改進，保留了SCTP協(xié)議慢啟動、擁塞避免和快速重傳階段的擁塞控制算法。

定義時延系數(shù)θ為通過卡爾曼濾波法獲得的端到端時延估計值中最大值與最小值之比，即

(14)

在每次接收到SACK分組后，調(diào)用卡爾曼濾波算法進行新一輪的端到端時延估計，并根據(jù)最近時刻的時延先驗估計值更新時延系數(shù)θ。定義兩個閾值θ0和θmax，滿足0<θ0<θmax。當θ>θ0時，表示當前不同路徑上時延差距較大，有可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)亂序現(xiàn)象的發(fā)生；當θ>θmax表示當前路徑時延差異非常大，傳輸過程中數(shù)據(jù)亂序現(xiàn)象嚴重，很有可能會導(dǎo)致接收端緩存阻塞。當時延系數(shù)θ大于θ0或θmax時，需要對發(fā)送端擁塞窗口進行調(diào)整。此時，發(fā)送端即使沒有收到包含同一TSN丟失信息的SACK分組或數(shù)據(jù)包超時消息，也會根據(jù)時延系數(shù)θ的大小來調(diào)整最大傳輸時延路徑的擁塞窗口。本算法的具體描述如下：

(1)使用卡爾曼濾波算法更新時延估計值后，本策略開始執(zhí)行；

(2)根據(jù)最新的時延估計值，更新時延系數(shù)θ；

(3)若θ>θ0，查找當前傳輸時延估計值最大的路徑Pi；否則，算法終止；

(4)若0<θ0<θmax，則將Pi上的擁塞窗口cwndi減小為

(15)

(5)若θ>θmax，則將Pi上的擁塞窗口cwndi減小為

(16)

(6)比較減小后的cwndi和該路徑的慢啟動閾值SSthreshi，如果cwndi

圖3 基于時延差控制的擁塞控制算法偽代碼

在本算法中，當θ0<θ<θmax和θ>θmax時，分別采取不同的擁塞窗口控制策略，原因在于：θ0<θ<θmax時，傳輸過程中可能會發(fā)生數(shù)據(jù)包亂序，但是并沒有到達十分嚴重的地步，因此通過調(diào)整擁塞窗口的大小，有效避免了因擁塞窗口減小過快而引起的系統(tǒng)吞吐量性能大幅度下降；而θ>θmax時，由于很可能會引發(fā)接收端緩存阻塞，必須迅速減小發(fā)送端擁塞窗口的大小，以減慢數(shù)據(jù)包發(fā)送速率。此外，當調(diào)整后cwndi的值過小時，令SSthreshi=cwndi是為了保證執(zhí)行完本算法后，鏈路依然處于擁塞避免階段，以避免由于減小cwnd使鏈路處于慢啟動階段，從而cwnd將會快速增加并恢復(fù)到調(diào)整前的大小。

在執(zhí)行完上述算法之后，端到端時延最大的路徑上的擁塞窗口cwnd將會被減小，導(dǎo)致減小后的cwnd值加上目前已經(jīng)收到SACK確認的最大TSN序列號之和小于已經(jīng)被發(fā)送出去的最大TSN，這將使得該路徑上發(fā)生暫時性的阻塞，無法發(fā)送新的數(shù)據(jù)包。設(shè)阻塞的時長為ΔT，則最壞情況下ΔT的大小可以通過式(17)進行計算

ΔT=(cwndi-cwndi/θ)×τi

(17)

例如，θ=4，τi=2 ms，cwndi=100，則ΔT的值為150ms。經(jīng)過150ms后，該路徑將結(jié)束暫時性阻塞，重新開始發(fā)送數(shù)據(jù)包。雖然在該時間段內(nèi)時延最大的路徑會暫時性的阻塞，然而整個多路徑傳輸?shù)挠行掏铝繉⒌玫酱蠓鹊奶岣?，對于整個多路徑并行傳輸系統(tǒng)來說總體上的傳輸性能還是獲得了提高的。

在上述算法中，θ0和θmax這兩個閾值的選擇會對算法性能帶來重要的影響，如果閾值選擇過大，會使得算法執(zhí)行的頻率跟不上時延差的變化速度，導(dǎo)致路徑端到端時延差變大時得不到及時的調(diào)控，算法達不到預(yù)期的效果；如果閾值選擇過小，會使得擁塞窗口cwnd在短時間內(nèi)頻繁變化，提高了鏈路的抖動性。閾值θ0定義為當θ>θ0時，表示當前不同路徑上時延差距較大，有可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)亂序現(xiàn)象的發(fā)生，記d(i)為數(shù)據(jù)包i在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中經(jīng)歷的傳播時延；T(i)為數(shù)據(jù)包i離開發(fā)送端的時刻，T(i)=R(i)+S(i)，其中R(i)為數(shù)據(jù)包i到達發(fā)送端的時刻，S(i)為數(shù)據(jù)包i經(jīng)歷的發(fā)送時延； 記ΔT(i)為數(shù)據(jù)包i-1與數(shù)據(jù)包i離開發(fā)送端的時間間隔由式(18)得知，在多路徑并行傳輸系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)包i有序傳輸需要滿足數(shù)據(jù)包i與i-1在發(fā)送端的發(fā)送間隔大于等于所有并發(fā)路徑上的最大傳輸時延差，如式(19)所示

d(i)≥d(i-1)-(T(i)-T(i-1))=d(i-1)-ΔT(i)

(18)

ΔT(i)≥dmax-dmin

(19)

由于數(shù)據(jù)包i的發(fā)送路徑與所采用的數(shù)據(jù)分流策略有關(guān)，因此為了保證滿足數(shù)據(jù)包有序傳輸約束條件，要求所有路徑上的發(fā)送間隔都要滿足式(18)，因此有

(20)

而閾值θmax的定義是，當θ>θmax表示當前路徑時延差異非常大，傳輸過程中數(shù)據(jù)亂序現(xiàn)象嚴重，很有可能會導(dǎo)致接收端緩存阻塞，因此將接收端的緩沖區(qū)大小作為θmax計算的參考標準，記接收端緩沖區(qū)中能夠容納的數(shù)據(jù)包個數(shù)為NBuffer，通過式(21)可以計算出θmax

(21)

3 仿真實驗分析

3.1 仿真環(huán)境及參數(shù)設(shè)置

仿真實驗的拓撲設(shè)置采用異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中常見的兩種鏈路：HSDPA鏈路和WLAN鏈路。具體網(wǎng)絡(luò)拓撲如圖4所示，其中并發(fā)鏈路1模擬的是高速下行鏈路分組接入網(wǎng)(highspeeddownlinkpackagesaccess，HSDPA)，而并發(fā)鏈路2模擬的是無線局域網(wǎng)(wirelesslocalareanetwork，WLAN)，WLAN鏈路的平均時延、丟包率和帶寬分別為40ms、2.7%和3Mbps；HSDPA分別為80ms、0.8%和1Mbps。發(fā)送端和接收端均有兩個接口，分別接入HSDPA和WLAN網(wǎng)絡(luò)中進行并行傳輸。R1、R2、R3和R4為4個路由器。瓶頸鏈路的隊列長度設(shè)定為50個數(shù)據(jù)包，鏈路的排隊模型為DropTail。

圖4 仿真拓撲結(jié)構(gòu)

應(yīng)用層協(xié)議使用FTP協(xié)議，且選擇一個足夠大的文本作為輸入流，仿真時長設(shè)定為30s。發(fā)送端每次接收到SACK應(yīng)答報文后，使用本文提出的基于卡爾曼濾波的端到端時延估計算法，對各條傳輸路徑上的端到端時延估計值進行更新。然后，使用基于時延差控制的擁塞控制算法計算出當前時刻的時延系數(shù)θ，當θ的值過大時，對時延最大的鏈路上的擁塞控制窗口cwnd進行調(diào)整?？柭鼮V波算法中的參數(shù)設(shè)置為：Q=1，R=0.8，P0=1；數(shù)據(jù)包到達率設(shè)置為150 Packet/s，接收緩存大小為64 KB，SACK時延設(shè)置為200 ms，其它參數(shù)設(shè)置為默認值。仿真過程中，每0.1 s記錄一次兩條鏈路上的傳播時延以及它們之間的時延差。每收到50個連續(xù)TSN數(shù)據(jù)包時，計算一次吞吐量，并記錄當前緩沖區(qū)占用情況。每當接收端收到50個具有連續(xù)TSN的數(shù)據(jù)包時，計算一次有效吞吐量，并記錄下當前接收緩存的占用情況。

3.2 仿真結(jié)果分析

本文利用接收緩存的大小來表示當獲得K個連續(xù)傳輸序列號的數(shù)據(jù)包時所需要的存儲大小，該值與接收到的數(shù)據(jù)包亂序程度成正比。仿真結(jié)果如圖5和圖6所示，圖5是為SCTP-CMT、CMT-PF與本文提出的SCTP-CDD接收端緩存占用情況的比較，圖6是三者有效吞吐量的對比。

圖5 接收端緩存占用情況對比

圖6 有效吞吐量對比

從圖5中可以看出，在整個傳輸過程中，3種算法都只有在極少數(shù)時刻接收端緩存中是空的，在其余時刻接收端緩存中都存在亂序分組，這說明數(shù)據(jù)亂序現(xiàn)象時無法完全消除的，只能通過對協(xié)議的優(yōu)化盡可能地減少數(shù)據(jù)亂序現(xiàn)象的發(fā)生。SCTP-CMT和CMT-PF在傳輸過程中，大部分時候接收端緩存中都存放有5個到8個的亂序數(shù)據(jù)包，最多時甚至?xí)娣庞?0個亂序的數(shù)據(jù)包，可以看出，由于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中鏈路的不對稱性，導(dǎo)致這兩種算法存在明顯的數(shù)據(jù)亂序現(xiàn)象。相對的，本文所提出的SCTP-CDD算法的緩存占用情況要明顯優(yōu)于另外兩種算法。使用SCTP-CDD算法時，接收端緩存的占用率有了明顯的降低，大部分時候接收端緩存中只有一個，最多時也不超過3個亂序的數(shù)據(jù)包，說明數(shù)據(jù)包在達到接收端后都能夠及時地提交給上層應(yīng)用程序進行處理?？梢?，使用SCTP-CDD進行多路徑并行傳輸能夠大大減輕數(shù)據(jù)包亂序現(xiàn)象。

從圖6中可以看出，在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，SCTP-CMT和CMT-PF的聚合吞吐量較低，大部分時候維持在1.5 Mbps到2.5 Mbps之間，在某些時刻甚至僅僅等于慢路徑(HSDPA，1 Mbps)的帶寬；而本文所提出的SCTP-CDD的有效吞吐量相比另外兩種算法有了明顯的提高，大部分時候的有效吞吐量都保持在3 Mbps以上，且有效吞吐量的抖動范圍有了明顯減小。仿真結(jié)果說明SCTP-CDD能夠充分利用異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的帶寬資源，發(fā)揮出多路徑并行傳輸?shù)木酆喜煌溌穾挼膬?yōu)勢。

4 結(jié)束語

針對因為數(shù)據(jù)包亂序?qū)е碌亩嗦窂讲⑿袀鬏斚到y(tǒng)性能下降的問題，提出了一種多路徑并行傳輸有效吞吐量優(yōu)化算法SCTP-CDD，該算法通過卡爾曼濾波法對多路徑并行傳輸中各條路徑上的傳輸時延進行估計，然后根據(jù)時延估計值對擁塞窗口cwnd進行調(diào)整，以平衡各條路徑的負載，減小并發(fā)路徑間的最大時延差，從而達到減少數(shù)據(jù)包亂序，提高有效吞吐量的目的。NS-2仿真實驗表明，所提優(yōu)化算法能夠有效減小并發(fā)路徑間的最大時延差，減少亂序數(shù)據(jù)包的數(shù)量，優(yōu)化多路徑并行傳輸系統(tǒng)的有效吞吐量。

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