面向部分可靠和智慧協(xié)同的多徑傳輸技術綜述

余丹丹 黃明和 曾歷

摘 ?要： 多徑傳輸協(xié)議以其透明地利用多路徑特點，讓用戶可以反向多路復用冗余的信道資源，從而提高網絡的整體吞吐量和可靠性。而隨著AI、AR、物聯網、大數據、量子計算機等新興技術的發(fā)展，原有傳輸層的協(xié)議已經難以滿足用戶對高帶寬網絡的需求，因此多徑傳輸技術將被進一步研究和發(fā)展，并成為學術工作者們未來研究的重要方向。然而，現有研究方案大多傾向于數據調度，路徑管理，數據分配和擁塞控制等方面，但是網絡緩沖區(qū)的動態(tài)變換、帶寬延遲變化以及實時流媒體時間敏感性問題又亟待解決，所以本文從部分可靠，智慧協(xié)同，公平性方向出發(fā)，分析多徑傳輸協(xié)議的研究成果和限制，并對未來多徑傳輸技術的研究趨勢進行展望。

關鍵詞： 多路徑數據傳輸;部分可靠性;智慧協(xié)同;公平性;MPTCP;SCTP

中圖分類號： TP393.0 ? ?文獻標識碼： A ? ?DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.01.060

本文著錄格式：余丹丹，黃明和，曾歷，等. 面向部分可靠和智慧協(xié)同的多徑傳輸技術綜述[J]. 軟件，2020，41（01）：276282

【Abstract】： The multipath transmission protocol uses the multipath feature transparently to allow users to reverse multiplex redundant channel resources， resulting in improved overall throughput and reliability of the network. With the development of emerging technologies such as AI， AR， Internet of Things， big data， and quantum computers， traditional transport layer protocols have been difficult to meet the needs of users for high-bandwidth networks， so multipath transmission technology will be further researched and developed， and it will be an important direction for future research of academics. Most existing research solutions tend to be in data scheduling， path management， data distribution and congestion control， but the dynamic transformation of network buffers， bandwidth delay changes and real-time streaming time sensitivity issues need to be solved. Therefore， this paper analyzes the research status of multipath transmission protocol from the perspective of partial reliability， intelligent collaboration and fairness， and forecasts its future research trends.

【Key words】： Multi-path data transmission; Partial reliability; Smart cooperation; MPTCP; SCTP

0 ?引言

隨著網絡的搭建和運用，眾多設備都逐漸配置多種不同的網絡接口，就日常使用的智能手機來說，一個終端設備就同時具有WIFI、藍牙、LTE、3G/4G 甚至是5G蜂窩網絡?；ヂ摼W的普及使其在日常生活中突出重要作用。傳統(tǒng)的TCP協(xié)議是面向連接的、單一的可靠性傳輸協(xié)議，且只假定一個數據流在現有網絡中流通，網絡資源得不到充分利用。多路徑傳輸技術的出現具有必然性，其原因有兩方面：一是高標準、高要求的帶寬需求迫使互聯網工程任務組（IETF）發(fā)展和研究多路徑傳輸技術;二是多路徑傳輸技術可以聚合多條可用帶寬資源，并在發(fā)展TCP的同時又極大地保留了TCP協(xié)議的穩(wěn)定性和可靠性。近年來，流控制傳輸協(xié)議（SCTP）[1]、多路徑傳輸控制協(xié)議（MPTCP）[2]相繼出現，極大地緩解了帶寬緊張的局面。圖1展示了多路徑傳輸場景中異構網絡的多種可用帶寬被多宿主終端設備納入可利用資源，大大地減少了TCP中可靠性傳輸的數據重傳和數據確認引起的一系列問題。

事實上，現有的關于數據重傳策略和應對丟包方法往往針對已經發(fā)生丟包的特殊情況，而多路徑的優(yōu)化方案也局限于延遲響應、數據調度和分組重排等方面.， 端與端之間、各子流之間的協(xié)同合作極少涉及。多路徑傳輸協(xié)議作為傳統(tǒng)傳輸協(xié)議的拓展協(xié)議，還存在以下問題：

（1）帶寬延遲和接收緩沖區(qū)動態(tài)變化容易引起接收端的阻塞;

（2）實時流媒體服務在網絡阻塞情況下堅持完全可靠傳輸勢必會降低用戶的體驗質量（QoE）;

（3）多路徑流和單路徑流等價定義模糊，難以公平地分配帶寬資源;

（4）網絡各節(jié)點自行運作，缺乏協(xié)同合作能力。

目前，關于網絡中的多徑TCP協(xié)議的綜述類的文章有很多。文獻[3]綜合討論了近幾年來關于物理層、鏈路層、網絡層以及應用層等跨層優(yōu)化方案。文獻[4]是研究MPTCP的體系結構，路由和擁塞控制，希望能夠提高鏈路利用率和魯棒性。文獻[5]總結和闡述了MPTCP實際部署、亂序控制、聯合擁塞控制、能耗管理、安全以及關于路徑選擇、移動性和QoS、數據中心中的應用等其他方面的研究。上述研究對數據調度，路徑選擇，能耗管理和擁塞控制的分析已經相當完善了，但卻很少有研究涉及到多徑傳輸領域內部分可靠，公平性，智慧協(xié)同的應用綜述。這為我們研究路徑傳輸關于部分可靠性、智慧協(xié)同、公平性綜述可行性提供了重要依據。

1 ?多徑數據傳輸

隨著多媒體服務遍布日常生活中，人們對高帶寬，低延遲的網絡質量要求也越來越迫切。如何利用多網絡接口接入技術提高端對端的網絡傳輸服務質量成為重中之重。為了方便讀者理解什么端對端的多路徑傳輸，現在簡單的介紹目前在學術界和工業(yè)界廣泛流行的兩種多路徑傳輸技術：SCTP技術和MPTCP技術。

1.1 ?流控制傳輸協(xié)議（SCTP）

2000年因特網工程任務組定義了SCTP協(xié)議，其目的是為不可靠的傳輸服務提供可靠的數據報傳輸協(xié)議。SCTP是一個面向連接的流傳輸協(xié)議，可以為端和端之間提供穩(wěn)定、有序的數據傳遞業(yè)務。雖然，它由TCP協(xié)議改進而得并繼承了較為完善的TCP擁塞控制，但卻同TCP連接支持單流不同。SCTP能夠在一個連接中支持多流機制，如圖2所示，SCTP端點A、B之間可以同時在路徑1和路徑2進行傳輸，以此形成支持多流、多宿主的數據傳輸服務。

1.2 ?多路徑傳輸控制協(xié)議（MPTCP）

MPTCP的設計必須遵守應用程序兼容性和網絡兼容性兩個原則，其核心思想（如圖3）是定義一種在兩個主機之間建立連接的方式，而不是在兩個接口之間（標準TCP）。在標準TCP中，連接應在兩個IP地址之間建立。每個TCP連接由標志著源和目的地的地址和端口的四元組來標識。鑒于此限制，應用程序只能通過單個連接創(chuàng)建一個TCP連接，因此會出現兩個主機之間雖然可能同時建立了多個連接，但同一時刻只有單個連接被某個應用利用，而 MPTCP則允許同時連接使用多個路徑。

2 ?主要研究分類

傳統(tǒng)TCP協(xié)議主要用于網絡應用和各種文件數據的傳輸，而流媒體應用突飛猛進的發(fā)展使得TCP技術不能滿足文字、數據、圖形、圖像、視像和聲音夾雜的多媒體數據傳輸要求。如何緩解日益增長的流媒體需求同落后傳輸技術的矛盾，早已成為現今學術界和工業(yè)界密切關注的問題。

2.1 ?面向部分可靠性的研究

多路徑傳輸協(xié)議和TCP協(xié)議都提供完全可靠的數據傳輸，但多路徑傳輸協(xié)議在性能改進、帶寬聚合以及實時性流媒體容錯方面具有更加優(yōu)異的表 ? 現[6]。提供可靠性傳輸可以為用戶帶來良好體驗，但過于追求可靠性將會大大降低網絡性能。如圖4所示，用紅色叉和不同顏色區(qū)域分別表示接收緩沖中各數據塊的不同狀態(tài)，當數據傳輸過程中出現缺失數據塊時，接收端不會將其它已接收緩存數據塊遞交給上層使用，直至缺失的數據塊接收成功，由此提供的完全可靠的數據傳輸時延代價大。因此，研究人員在多路徑傳輸技術上提出了部分可靠性的概念，希望能夠最大化利用帶寬資源，極大地提高整體網絡平均吞吐量，盡可能的為網絡用戶提供高效快捷的服務質量。

當網絡出現嚴重擁塞和傳輸時延大等差環(huán)境時，為了確保用戶對流媒體服務的良好體驗，學術工作者們將“部分可靠”概念應用到多路徑數據傳輸。但是，這些解決方案很少考慮到多媒體幀壽命受限的特點。部分可靠的多路徑傳輸有PR_MPTCP[7]和PR_SCTP[8]，其研究目的是在有數據丟失情況下，仍能達到預定的可靠性傳輸效果。多徑傳輸技術的部分可靠性主要有三個方面：內容重要度、有效幀和時間約束。

2.1.1 ?基于內容重要度

將多路數據傳輸協(xié)議運用到實時多媒體傳輸時，過期數據段的重發(fā)是不必要且效率低下的。在空間不足情況下，多路傳輸發(fā)送緩沖區(qū)的堆棧會放棄一些用戶消息，這些消息能被其他具有相同關聯度且優(yōu)先級高的消息代替（即根據內容重要度判定消息的優(yōu)先級）。

雖然PR_SCTP在人為損失情況下明顯優(yōu)于TCP，但大部分工作考慮的是沒有競爭流量的人為損失情景，若PR_SCTP與競爭流量共享瓶頸時，其傳輸性能增益并不明顯。文獻[9]指出了導致共享網絡資源時性能降低的原因是：小消息（內容重要度不高的消息）導致的非必要開銷和較高的字節(jié)流丟失率。文獻[10]研究了面向數據流的優(yōu)先級調度策略，為重要的數據分配高優(yōu)先級并使用最好質量的路徑，優(yōu)先保證重要數據的提交和傳輸。

隨著多媒體應用的激增，使用會話發(fā)起協(xié)議（SIP）來進行會話管理的SIP業(yè)務[11-12]變得越來越重要。文獻[13]就因特網傳輸SIP流量的類型和要求，引入了不可靠的PR_SCTP傳輸發(fā)送，并且適當地協(xié)調應用和重傳機制（傳輸層），確保有效、低次重傳丟失信息。為了提高接近3G蜂窩網絡路徑上視頻傳輸質量，文獻[14]試圖通過選擇性地丟棄最不重要的包來配合發(fā)送端，減輕通信量，促進最重要信息的優(yōu)先級排序。多媒體應用對服務質量的要求隨著移動網絡的發(fā)展越來越高，文獻[15] 研究了基于H.264編解碼器的交互式視頻應用中實現MPTCP的“部分可靠性”概念所帶來的QoS效益，在可用的網絡資源內動態(tài)地執(zhí)行和調整丟棄不重要信息，為移動網絡和應用程序提供自配置和自適應機制。

2.1.2 ?基于有效幀

隨著網絡視頻、直播等多媒體應用（如：抖音、斗魚、虎牙）的發(fā)展，視頻信息在網絡傳輸過程中擔當了不可或缺的角色。如果單純地傳輸和儲存所有多媒體信息肯定能保證視頻質量，但現有的網絡帶寬和存儲空間負擔不了傳輸過程中產生的巨大數據為了解決這一問題，人們發(fā)現如果在發(fā)送端去掉大量的重復信息，保留部分可靠的有效信息，傳輸壓力就會大大降低。

流媒體數據由眾多I、P、B幀組成，在傳輸過程中，所有幀的有效性不同。如圖5所示，多媒體數據由應用層交付到傳輸層時，由于最大報文段長度的限制，它們會被重新分配成不同報文段（報文1、2、3）。當報文2丟失時，即使能夠正確傳輸，由于有效幀I的不完整使得報文1也不能被解碼。因此，如何確保有效幀的傳輸對部分可靠的多路傳輸具有十分重要的意義。

對于實時視頻，有時需要放棄一些丟失的數據包，而不是盲等重新傳輸。文獻[16]將來自應用層的有效幀作為消息并記錄其邊界，每當一個報文段過期時，根據消息邊界確定最合理的丟棄范圍。文 ? 獻[17]就運動圖像文件幀具有不同優(yōu)先級和壽命特點，提出了一種用于多媒體流的部分可靠并發(fā)多徑傳輸協(xié)議，兼顧了并發(fā)多路傳輸的同時又優(yōu)先發(fā)送有效幀。文獻[18]聯合考慮了幀間優(yōu)先級、多媒體幀的壽命限制性質和網絡的動態(tài)變化，為動態(tài)變化的流媒體網絡條件下實現“定時可靠服務”。

H.264/AVC是一種高度壓縮數字視頻編解碼器標準。一些研究人員[19]評估了PR_SCTP用于運動圖像文件和H.264 / AVC視頻序列的實時流傳輸，其工作表明通過允許有限數量的I幀重傳，可以為其提供TCP友好性和可靠性，同時提供較TCP更低的延遲。文獻[20]在基于H.264/AVC的MPTCP交互式視頻應用程序中，選擇性丟棄和消除發(fā)送方的每一個不是其他幀的解碼幀，實現“部分可靠性”概念所帶來的QoS效益。為了區(qū)分視頻傳輸中每個幀的可靠性，文獻[21]根據幀類型和重傳剩余時間，差分重傳次數來限制最大重傳次數，并保證無效幀的丟失對視頻流質量無重大影響。

2.1.3 ?基于時間約束

多路傳輸協(xié)議是一種廣泛使用的傳輸層協(xié)議，它可以利用多條子路徑來緩解帶寬壓力。但這些子路徑因其不同的特性，使得多路傳輸無法做到地公平公正的利用各條路徑，當網絡出現擁塞時極易造成失序想象。作為完全有序的協(xié)議，多徑傳輸協(xié)議（MPTCP和SCTP）將會一直緩存已經接收的未排序數據包，直到重新接收到丟失的數據包才會將傳輸數據交付給下一層。而多徑傳輸由于長期處于丟包重傳的等待時間，其他緩沖數據包就有可能會過時，這給網絡用戶造成了不必要的網絡時延，大大降低了網絡傳輸性能。因此，有人通過考慮時間感知機制，為部分可靠的傳輸協(xié)議提供了另一種設計思路。

實時流媒體中數據傳輸與時間敏感的應用息息相關，端對端的延遲和抖動是多路徑數據傳輸必須要考慮的問題。文獻[22]指定了定時可靠性約束，給MPTCP的丟失數據包定義重傳等待時間，超時后放棄重傳數據，并將其否定確認給發(fā)送方，確保接收方將不再接收相應的用戶消息。文獻[23]通過“定時可靠服務”概念，實現部分可靠的CMT和PR_SCTP的數據傳輸，利用PR_CMT的數據與生命周期密切關系和錯誤傳輸的確認時間，使得所有可用路徑根據時間要求具有不同的可靠性級別。

隨著無線網絡全球性覆蓋和鋪設，有損網絡上幾乎每時每刻都在下載、上傳、傳輸文件，但是嚴格有序的數據傳輸將會導致有損網絡性能下降。文獻[24]提出了一種使用PR_SCTP和SCTP的多數據流超時減少方法，該方法在不更改SCTP超時策略的前提下，在有限時間內重新傳輸丟失的數據包，并將丟失數據作為應用層的部分請求來保證有損網絡的較高吞吐量。

2.2 ?融合智慧協(xié)同的研究

為了解決互聯網僵化的工作模式，學術界和工業(yè)界將研究焦點逐漸轉移到自適應型智慧網絡的發(fā)展，例如：“智能家居”、“智慧城市”以及“智慧協(xié)同網絡”等概念層出不窮，如何協(xié)調網絡中各元素的分工合作是未來智慧型網絡服務的工作重點。為了推動智慧型流媒體傳輸服務的發(fā)展，當前學術工作者提出了跨層智慧協(xié)同和節(jié)點智慧協(xié)同。其中文獻[3]已經很好地對跨層智慧協(xié)同進行了綜合性總結，本節(jié)的工作重心在節(jié)點智慧協(xié)同。

近年來，MPTCP在網絡容量方面雖然有了顯著的提高，但由于延遲傾向于與最差的執(zhí)行路徑對齊，因此可能會出現延遲性能差的情況：通過短延遲子流傳輸的數據包必須在重新排序的緩沖區(qū)中等待通過長延遲子流傳輸的數據包。文獻[25]以接受器為中心最大限度的減少MPTCP流媒體的應用級延遲，建立了一個考慮網絡排隊延遲和多個子流之間相互作用的分析框架。文獻[26]將發(fā)送速率估計作為切入點，建立以一個接收器輔助路徑切換觸發(fā)器以及重傳感知的快速重傳模塊。然而，多徑傳輸協(xié)議有序的調度和路徑間差異容易導致分組重排和緩沖器阻塞，這將加重發(fā)送方的調度壓力。因此，文獻[27]提出了一種用于CMT的接收機驅動的多徑數據調度策略，用以緩解分組重新排序問題、提高CMT性能以及平衡發(fā)送者和接收者之間的開銷和共享負載。

圖6表示的是接受端-發(fā)送端之間的智慧協(xié)同示意圖，數據流總是在發(fā)送端和接收端之間傳遞，該圖對應的是多徑傳輸過程中接受端和發(fā)送端兩節(jié)點之間的協(xié)同。其主要功能描述如下：主要致力于計算接收器側的每路徑發(fā)送速率，并向發(fā)送方提供路徑發(fā)送速率值的反饋;在接收器處選擇適當的主路徑并向發(fā)送器提供關于所選擇的主路徑信息的反饋以用于切換決定;快速重傳模塊致力于幫助發(fā)送方及時檢測丟包并觸發(fā)快速重傳以實現丟包恢復。

在異構無線環(huán)境中，執(zhí)行“發(fā)送器 - 接收器”協(xié)作驅動的數據傳送同傳統(tǒng)的多徑數據傳輸相比，確實有較大優(yōu)勢來解決開銷平衡和和共享負載。但 “接收端-發(fā)送端”智慧協(xié)作的數據調度方案的關注點是兩個節(jié)點之間的協(xié)同合作能力，而現實網絡中不會只存在接收端和發(fā)送端兩個節(jié)點。未來我們還可以考慮多節(jié)點協(xié)作，如圖7所示，多個網絡節(jié)點之間通過協(xié)同計算，互通有無緩解非對稱網絡技術瓶頸帶來的緩沖區(qū)內阻塞。

2.3 ?兼顧公平性的研究

多徑傳輸可以同時利用終端的多個接口，最大限度得提高傳輸吞吐量。但是，單路徑流與多路徑流共享同一瓶頸鏈路時，多徑流占用的網絡帶寬會更大。如圖8所示，當接收方收到來自發(fā)送方的第一個數據包后，慢啟動被觸發(fā)，這時單個子路徑吞吐量就高于TCP的吞吐量，這使得隨后接入的子路徑再也無法享有平等的吞吐量，并且這種不公平性隨著子路徑的不斷接入愈發(fā)明顯。為了確保網絡的綠色友好性，多徑傳輸在優(yōu)化傳輸性能的同時還應保證其公平性。文獻[28] 將公平性的概念從單路徑傳輸擴展到多路徑傳輸。但是同一系統(tǒng)的多條路徑可能同時存在多條共享瓶頸鏈路，不同角度（即用戶、網絡、業(yè)務流）分析得到的結果可能會不同。因此，多路徑傳輸公平性的研究意義如下：

（1）提高多路徑傳輸的吞吐量以及數據流的穩(wěn) 定性;

（2）保證多路徑傳輸連接對TCP 連接的友好性，不會導致TCP 連接吞吐量的下降;

（3）減少擁塞控制過程中因公平性引起的不必要的網絡延遲。

當MPTCP流與單路徑TCP流共享瓶頸鏈路時，將導致不公平的帶寬競爭，文獻[29]提出一種基于流體的MPTCP模型，以便實現公平性和擁塞平衡的目標。為了更方便的檢測共享瓶頸子流，文獻[30]基于瓶頸鏈路的公平性定義，以RTT和丟包信息設計了一種子流矩陣擁塞控制算法，對共享和非共享瓶頸鏈路執(zhí)行不同的擁塞控制策略。共享瓶頸鏈路的不同使得網絡傳輸中帶寬公平性變化趨勢不同，如何通過網絡帶寬占用情況提供公平性傳輸將成為資源高效利用的關鍵。

基于多路徑的傳輸控制技術被廣泛運用到移動視頻傳輸中，而無線信道的動態(tài)變化以及較低層的不確定性，造成視頻傳輸過程中帶寬消耗過多，從而導致網絡資源的共享不公平。文獻[31]提出了傳輸層和鏈路層聯合優(yōu)化方法，目的是解決多跳隨機接入無線網絡中的速率控制問題，實現端對端會話之間的比例公平。文獻[32]著手于SCTP跨層公平驅動的CMT解決方案，利用窗口的流程控制機制平衡交付的公平性和效率，保證對TCP流的競爭公平。

近年來，網絡編碼的MPTCP技術開始流行起來，但網絡編碼的使用使得MPTCP擁塞控制方案的負載不均衡，并產生嚴重的不公平擁塞控制問題。為此，文獻[33]提出了一種端到端擁塞控制方案couple+，平衡編碼子流和非編碼子流之間的擁塞，保持TCP流與MPTCP流的友好。文獻[34]從網絡角度出發(fā)，根據多路徑子流與TCP流關系制定約束條件，若子流與TCP相同，則公平的獲取總帶寬的均勻份額;若多路徑的總吞吐量不小于最佳路徑上的單路徑流的總吞吐量，則激勵最終用戶啟用多路徑傳輸。以此來分配網絡帶寬保證多徑流和單徑流之間公平性。

3 ?研究趨勢和未來展望

隨著異構無線網絡和移動通信網絡的使用增加和5G、增強現實（AR）/虛擬現實（VR）技術大數據、深度學習等技術的興起和發(fā)展，人們的網絡生活將會發(fā)生翻天覆地的變化，但是多路徑數據傳輸對這些新技術的涉獵還相對較少。未來，還需要進一步加強多路徑傳輸技術與新興技術相互融合，具體方面包括以下幾個方面：

（1）面向5G

5G技術將以以超高的流量密度、連接密度和可移動性為廣大網絡用戶提供更加智能的移動網絡服務。與此同時，5G技術優(yōu)異的信號強度和無線覆蓋能力將會為實際應用程序提供一個更加智能型、友好型和綠色型的網絡環(huán)境，這也為未來無線終端業(yè)務的發(fā)展提供了更大的空間。雖然現在已經有少量研究將5G接入技術引入MPTCP[35].但是隨著5G基站的鋪設和運營，未來融合5G的多路徑傳輸技術一定會得到研究。

（2）AR/VR

AR/VR技術從最初的僅為三百六十度觀看視頻， 到發(fā)展學生的教育增強工具[36]以及醫(yī)學的渲染治療。雖然為用戶提供了全新的體驗，但AR / VR的普及必定會使現存的網絡設施壓力加劇。文獻[37]利用多路徑傳輸控制協(xié)議的多流程特點，使用固定子流的方法建立用于發(fā)送數據的虛擬專用信道，優(yōu)先傳遞AR/VR數據，并評估所有子流的傳送性能，動態(tài)的選擇最優(yōu)路徑。由此可見，AR/VR技術的應用將給多路徑傳輸帶來了新的優(yōu)化空間。

（3）大數據

隨著云時代的來臨，在線訪問數據每秒都已以驚人的速度在線產生、收集、存儲和分析，大數據受到了學術界和工業(yè)界的廣泛關注[38-39]，如何利用多徑傳輸和大數據實現擁塞控制是當今互聯網行業(yè)的一大難題。多路徑傳輸協(xié)議處理大數據應用是否具有可行性分析，支持MPTCP設備通過互聯網連接到大數據云接口，能不能獲取更高的吞吐量，聯合耦合擁塞控制能否公平地處理其他傳統(tǒng)TCP流。

（4）深度學習

多路徑TCP（MPTCP）協(xié)議以其跨多個鏈路的容量聚合能力和針對單路徑故障的連接維護等特點著稱。而深度學習是對復雜結構和大樣本的高維數據進行學習，其中包括計算機視覺、自然語言處理、生物信息學、自動控制，并在人臉識別、機器翻譯、自動駕駛等現實問題中取得了成功。目前開始有研究將深度學習方法納入到MPTCP協(xié)議當中去，例如文獻[40]用深度學習機制優(yōu)化了MPTCP的調度器，提高了非對稱路徑的數據調度性能.未來，深度學習機制與MPTCP的融合將會進一步加深。

4 ?總結

多路徑傳輸技術是傳輸層的重要研究方向之一。本文首先介紹了目前在學術界和工業(yè)界流行的兩種多路徑傳輸技術（MPTCP和SCTP），并分析了多徑傳輸的基本功能和其面臨的主要挑戰(zhàn)。本文主要考慮了多路徑傳輸技術的部分可靠性，公平性和智慧協(xié)同，對近年來利用這三個因素的多路徑傳輸相關研究進行較為全面和系統(tǒng)的分析和比較。通過比較發(fā)現，多路徑傳輸技術的優(yōu)化問題的基本出發(fā)點是提高網絡傳輸性能，但大部分研究都設定了特定鏈路條件，缺乏對實際網絡流量的考證。最后，結合當前研究熱點對未來趨勢進行了展望，希望能為相關人員的研究提供思路。

參考文獻

[1] Wu J， Cheng B， Wang M. and Chen J. Energy-Aware Concurrent Multipath Transfer for Real-Time Video Streaming Over Heterogeneous Wireless Networks[J]. IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology， 2018， 28（8）： 2007-2023.

[2] Khalili R， Gast N， Popovic M， et al. MPTCP Is Not Pareto- Optimal： Performance Issues and a Possible Solution[J]. IEEE/ACM Transactions on Networking， 2013， 21（5）： 1651-1665.

[3] 江卓， 吳茜， 李賀武， 吳建平. 互聯網端到端多路徑傳輸跨層優(yōu)化研究綜述[J].軟件學報， 2019， 30（02）：112-132.

[4] 王毅， 廖曉菊， 潘澤友.多路徑傳輸控制協(xié)議技術綜述[J]. 太赫茲科學與電子信息學報， 2011， 9（1）：7-11.

[5] 薛開平， 陳珂， 倪丹， 張泓， 洪佩琳.基于MPTCP的多路徑傳輸優(yōu)化技術綜述[J].計算機研究與發(fā)展， 2016， 53（11）： 2512-2529.

[6] Xue K.， Han J.， Zhang H.， Chen K.， Hong P. Migrating Unfairness among Subflows in MPTCP with Network Coding for Wired-Wireless Networks[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology， 2017， 66（1）： 798-809.

[7] Xu C.， Huang H.， Zhang H. et al. Multipath Transmission Control Protocol （MPTCP） Partial Reliability Extension[S]. IETF draft-xu-mptcp-prmp-04.txt， Dec. 2016.

[8] Ramalho M， Xie Q， Stewart R， et al. Stream Control Transmission Protocol （SCTP） Partial Reliability Extension[S]. RFC 3758， May， 2012.

[9] Mohammad R.， Brunstrom A. On the Effectiveness of PR-SCTP in Networks with Competing Traffic[C]// IEEE Symposium on Computers and Communications， 2011： 898-905.

[10] Lu W， Yu D， Huang M， and Guo B. PO-MPTCP： Priorities- Oriented Data Scheduler for Multimedia Multipathing Services[J]. International Journal of Digital Multimedia Broadcasting， 2018， 2018（12）： 1-9.

[11] 占桑. 基于SIP協(xié)議的異構無線傳感器網絡管理[J]. 軟件， 2012， 33（9）：67-69

[12] 方驊， 馬嚴. SIP應用中多宿主技術的研究現狀[J]. 軟件， 2012， 33（12）： 263-267

[13] Mohammad R.， Brunstrom A.， and Lindskog S. Priority Based Delivery of PR-SCTP Messages in a Syslog Context[C]// International Conference on Access Networks. Heidelberg， Berlin， 2010： 299-310.

[14] Wang X. and Leung V. Applying PR-SCTP to transport SIP traffic[C]// the IEEE Global Telecommunications Conference， St. Louis， MO， 2005： 1-5.

[15] Diop C.， Dugu G.， Chassot C. et al. QoS-oriented MPTCP extensions for multimedia multi-homed systems[C]// 26th International Conference on Advanced Information Networking and Applications Workshops， Fukuoka， 2012： 1119-1124.

[16] Qin J.， Xu C.， Huang H.， and L. Zhong. MO-PR：Message-Oriented Partial-Reliability MPTCP for Real-time Multimedia Transmission in Wireless Networks[C]// 14th International Wireless Communications and Mobile Computing Conference （IWCMC）， Limassol， Cyprus， 2018： 36-41.

[17] Fiore M， Casetti C， Galante G. Concurrent multipath communication for real-time traffic[J]. ?Computer Communications， 2007， 30（17）： 3307-3320.

[18] Huang M.， Lin S. Multimedia streaming using partially reliable concurrent multipath transfer for multihomed networks[J]. IET Communications， vol. 5， no. 5， pp. 587-597， March 2011.

[19] Cao Y.， Liu Q.， Luo G.， et al. PR-MPTCP+： Context-aware QoE-oriented multipath TCP partial reliability extension for real-time multimedia applications[C]//Visual Communications and Image Processing （VCIP）， Chengdu， 2016： 1-4.

[20] Connie T.， Nasiopoulos P.， Fallah P.， et al. A Sctp-based transmission of data-partitioned H.264 video[C]//4th ACM workshop on Wireless multimedia networking and performance modeling， New York， 2008： 32-36.

[21] Kim K， Jeong K， Kang C， and Seok S. A transmission control SCTP for real-time multimedia streaming[J]. Computer Networks： The International Journal of Computer and Telecommunications Networking archive， 2010， 54（9）： 1418-1425.

[22] Huang C.， Lin M. Partially Reliable-Concurrent Multipath Transfer （PR-CMT） for Multihomed Networks[C]//IEEE Global Telecommunications Conference， New Orleans， 2008： 1-5

[23] Diop C， DuguéG， Chassot C， et al. QoS-aware and autonomic- oriented multi-path TCP extensions for mobile and multimedia applications[J]. International Journal of Pervasive Computing and Communications， Ho Chi Minh City， 2012， 8（4）： 306-328.

[24] Funasaka J.， Katsube J. and Ishida K. Timeout Reduction Method for Multistream Segmented Download Using PR-SCTP[C]//33rd International Conference on Distributed Computing Systems Workshops， Philadelphia， PA， 2013： 380-385.

[25] Cao Y， et al. Receiver-driven Cooperation-based Concurrent Multipath Transfer over Heterogeneous Wireless Networks[J]. KSII Transactions on Internet and Information Systems， 2015， 9（7）： 2354-2370.

[26] Park S， Joo C， Park Y. and Bahk S. Minimizing Application- Level Delay of Multi-path TCP in Wireless Networks： A Receiver-Centric Approach[C]//IEEE 23rd International Conference on Network Protocols （ICNP）， San Francisco， CA， 2015： 245-255.

[27] Sarwar G， Boreli R， Lochin E， et al. Mitigating Receiver's Buffer Blocking by Delay Aware Packet Scheduling in Multipath Data Transfer[C]//27th International Conference on Advanced Information Networking and Applications Workshops， Barcelona， 2013： 1119-1124.

[28] Thorat M. and Deshpande V. Handling fairness in wireless sensor network[C]// 2012 World Congress on Information and Communication Technologies， Trivandrum， 2012： 922-924.

[29] Zhao J， Xu C， Guan J. and Zhang H. A fluid model of multipath TCP algorithm： Fairness design with congestion balancing[C]//2015 IEEE International Conference on Communications （ICC）， London， 2015： 6965-6970.

[30] Kou Lan， Liu Jianxing and Hu Min. A multiple-path TCP congestion control algorithm based on subflow correlation matrix[C]//2014 International Conference on Cloud Computing and Internet of Things， Changchun， 2014： 140-144.

[31] Wang X. and Kar K. Cross-layer rate control for end-to-end proportional fairness in wireless networks with random access[C]// 6th ACM international symposium on Mobile ad hoc networking and computing， New York， NY， USA， 2005： 157-168.

[32] Xu C， Li Z， Li J， et al. Muntean. Cross-Layer Fairness- Driven Concurrent Multipath Video Delivery Over Heterogeneous Wireless Networks [J]. IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology， 2015， 25（7）： 1175-1189.

[33] Xue K.， Han J.， Zhang H.， et al. Migrating Unfairness Among Subflows in MPTCP With Network Coding for Wired-Wireless Networks [J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology， 2017， 66（1）： 798-809.

[34] Zhou D.， Song W. and Cheng Y. A Study of Fair Bandwidth Sharing with AIMD-Based Multipath Congestion Control[J]. IEEE Wireless Communications Letters， 2013， 2（3）： 299-302.

[35] 高偉， 王昱霖， 吳倩蓮， 等. 基于VR技術的教育游戲在英語教學中的應用與發(fā)展前景[J]. 軟件， 2018， 39（5）： 60-65.

[36] Polese M， Jana R. and Zorzi M. TCP and MP-TCP in 5G mmWave Networks[J]. IEEE Internet Computing， 2017， 21（5）： 12-19.

[37] Silva F， Bogusevschi D， Muntean G. A MPTCP-based RTT-aware Packet Delivery Prioritisation Algorithm in AR/VR Scenarios[C]// 14th International Wireless Communications and Mobile Computing Conference （IWCMC）， Limassol， Cyprus， 2018： 95-100.

[38] 季芳， 陳立華， 孫浩， 等. 基于大數據的檢察院新媒體平臺稿件優(yōu)化方法[J]. 軟件， 2018， 39（10）： 250-253.

[39] 王剛. 基于云計算的大數據安全隱私保護研究[J]. 軟件， 2018， 39（10）： 60-63.

[40] Xu Z， Tang J， Yin C， Wang Y. and Xue G. Experience- Driven Congestion Control： When Multi-Path TCP Meets Deep Reinforcement Learning[J]. IEEE Journal on Selected Areas in Communications， 2019， 37（6）： 1325-1336.