[发明专利]一种车载异构网络的多径传输调度优化方法

权利要求书

1.一种车载异构网络的多径传输调度优化方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：估计无序数据包的数量和所需缓冲区大小；

所述步骤1中，在子流j的往返时间(RTT)期间，子流i中估计的无序数据包数量为：

此时，j＞i；为了快速地估计，假设往返时间(RTT)期间已经传输的数据包数量为一个传输单元，在这种假设下，L_i,j表示RTT_j期间在子流i中与无序数据包相关联的预期的传输单元数量；

为了避免过多的传输约束，当RTT_j期间的无序包数量小于RTT_i期间已传输的数据包数量时，令L_i,j＝0；

因为所提算法在每个数据包传输时都估计无序包的传输数量，因此RTT期间，未传输的数据包数量等于子流的拥塞窗口(cwnd)，在L_i,j的基础上，多路径传输控制协议同时使用所有可用路径传输时所需的缓冲区大小为：

R(N)＝{i∈Z|1≤i≤N} (3)

其中，PA_i是子流i中的未传输的数据包，MSS_i是子流i上的最大报文段，N是子流的数量，子流i表示的是正在使用的子流，L_i,N表示RTT_N期间在子流i中与无序数据包相关联的预期的传输单元数量；

假设所有子流的cwnd在子流的RTT期间是固定的；

步骤2：若预测所需缓冲区大于可用缓冲区，则启用Q学习，通过吞吐量预测和可用带宽的路径选择算法发现性能较差的子流，并停止通过这些子流进行传输；

所述步骤2中，具体的，基于RTT和丢包率的传统吞吐量模型为：

其中，RTT为路径的往返时间，p是丢包率，b是由接收到的ACK确认的分组数量，这里令b＝1，该公式可以预测标准传输控制协议协议下各个路径的吞吐量；

设I＝{1，2，......，n}代表所有的可用路径，这些路径的参数分别为path_i＝{RTT_i,P_i,BW_i}；

其中，RTT_i为可用路径i的来回往返时间，P_i为可用路径i的丢包率，BW_i为可用路径的i的可用带宽，T_i为路径i的吞吐量；最大的吞吐量为：

在最佳路径的可用带宽有限的情况下，则有：

T_k＝T_max且T_k＞BW_k (6)

其中，T_k为路径k的吞吐量，BW_k为路径k的可用带宽，路径k的吞吐量等于最大的吞吐量，并且其吞吐量大于其可用带宽；此时，集合S₀＝{k|T_k＝T_max且T_k＞BW_k}为初始路径选择方案；

假设BW_km是S₀中可用带宽的最大值，X_max是最佳路径的吞吐量，路径i不属于初始路径选择方案，X_i表示路径i的吞吐量，则有如下表达式：

X_max＝T_max＝T_k (8)

如公式(10)所示，当且j≠0，Δ_m,j表示T_max与其他路径的吞吐量之间的差值；当j＝0，Δ_m,j表示T_max和各个最佳路径的最大带宽之间的差值；

Δ_m,j＝X_max-X_j (10)

令δ_m,j表示X_max和X_j之间的相似性，则有：

Δ_max＝maxΔ_m,j,Δ_min＝minΔ_m,j (11)

δ_m,j越大，X_max与X_j越接近；其中，ζ∈[0,1]是一个区分系数，当Δ_max变得太大时，ζ能够削弱Δ_max的影响；这里，令ζ＝0.5；

δ_thr是决定一个路径是否被选择的阈值；当δ_m,i≥δ_thr时，该路径被选择；当X₀较大时，需要较少的路径来聚合带宽；当X₀较小时，则需要较多的路径来聚合带宽；因此，令

δ_thr＝δ_m,0 (13)

当X₀较大时，δ_thr也会较大，此时只会选择较少的路径；相反，当X₀较大时，则有更多的路径会被选择；

综上所述，总体的路径选择方案为：

S＝S₀∪S₁ (14)

S₁＝{i|δ_m,i≥δ_thr} (15)

步骤3：一旦拓扑结构变化，使得可用的接收缓冲区超过所需缓冲区大小的2.5倍时，则重新使用所有停止掉的子流发送数据。

2.根据权利要求1所述的一种车载异构网络的多径传输调度优化方法，其特征在于：所述步骤3中，一旦估计到所需缓冲区大小，基于路径选择和缓冲区预测的路径管理算法就可以预测缓冲区阻塞现象；如果预测到缓冲区阻塞现象，它会发现根据上节提出的路径选择算法发现性能较差的子流，并停止通过这些子流进行传输；由于车载异构网络的拓扑结构实时变化，当目的地的可用缓冲区大小超过所需的缓冲区大小的2.5倍时，定义可用的缓冲区大小足够大。