互联网端到端多路径传输跨层优化研究综述

作者:江卓;吴茜;李贺武;吴建平; 刊名:软件学报 上传者:周楚汉

【摘要】近年来,随着虚拟现实、物联网、云计算等新兴技术的发展,用户对网络带宽的需求迅猛增加,使用单一接入技术已经难以满足用户对网络带宽的需求.为了解决用户日益增长的带宽需求和有限的频率资源之间的矛盾,互联网端到端多路径传输技术应运而生.互联网端到端多路径传输协议,如MPTCP(multipath TCP),目前主要工作于传输层,能够利用终端已经具备的多块网卡(如WiFi网卡和4G网卡)同时进行数据的端到端并发传输,从而提高总的传输带宽和对网络动态性的适应能力.由于每条子流可以通过TCP协议及其优化算法实现端到端的可靠有序传输,因此端到端多路径传输的研究重点在于多条子流之间的智能协同,主要体现在子流选择、数据分配和调度、联合拥塞控制等方面.然而,底层链路的动态变化使得传输层所估计的链路参数无法及时地反映当前链路的状态,异构物理网络接口具有不同的资源分配特点,不同子流在网络层存在部分传输路径重合问题,上层应用的数据包在截止时间、重要性、失真率等方面存在差异,这些都将给端到端多路径传输中子流之间的智能协同带来影响.因此,仅仅依靠传统的传输层信息无法有效发挥多路径传输的优势,需要在传输层对其他层次的相关参数进行有效利用.为此,近年来有关研究着手利用物理层、链路层、网络层以及应用层的相关信息,通过跨层联合优化来有效地提升多路径传输的优势.比较了近年来利用跨层信息进行多路径传输优化的研究,分析了各层的功能特点及其与多路径传输的关系,并在最后对未来的研究趋势进行了展望.

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软件学报 ISSN 1000-9825, CODEN RUXUEW E-mail: jos@iscas.ac.cn Journal of Software,2019,30(2):302−322 [doi: 10.13328/j.cnki.jos.005678] http://www.jos.org.cn ©中国科学院软件研究所版权所有. Tel: +86-10-62562563 互联网端到端多路径传输跨层优化研究综述 ∗ 江 卓 1,2, 吴 茜 1,2, 李贺武 1,2, 吴建平 1,2 1(清华大学 网络科学与网络空间研究院,北京 100084) 2(北京信息科学与技术国家研究中心(清华大学),北京 100084) 通讯作者: 李贺武, E-mail: lihewu@cernet.edu.cn 摘 要: 近年来,随着虚拟现实、物联网、云计算等新兴技术的发展,用户对网络带宽的需求迅猛增加,使用单一接入技术已经难以满足用户对网络带宽的需求.为了解决用户日益增长的带宽需求和有限的频率资源之间的矛盾, 互联网端到端多路径传输技术应运而生.互联网端到端多路径传输协议,如 MPTCP(multipath TCP),目前主要工作于传输层,能够利用终端已经具备的多块网卡(如 WiFi 网卡和 4G 网卡)同时进行数据的端到端并发传输,从而提高总的传输带宽和对网络动态性的适应能力.由于每条子流可以通过 TCP 协议及其优化算法实现端到端的可靠有序传输,因此端到端多路径传输的研究重点在于多条子流之间的智能协同,主要体现在子流选择、数据分配和调度、联合拥塞控制等方面.然而,底层链路的动态变化使得传输层所估计的链路参数无法及时地反映当前链路的状态,异构物理网络接口具有不同的资源分配特点,不同子流在网络层存在部分传输路径重合问题,上层应用的数据包在截止时间、重要性、失真率等方面存在差异,这些都将给端到端多路径传输中子流之间的智能协同带来影响.因此,仅仅依靠传统的传输层信息无法有效发挥多路径传输的优势,需要在传输层对其他层次的相关参数进行有效利用.为此, 近年来有关研究着手利用物理层、链路层、网络层以及应用层的相关信息,通过跨层联合优化来有效地提升多路径传输的优势.比较了近年来利用跨层信息进行多路径传输优化的研究,分析了各层的功能特点及其与多路径传输的关系,并在最后对未来的研究趋势进行了展望. 关键词: 端到端多路径传输;跨层优化;链路状态感知;路由选择;SDN;视频传输;节能 中图法分类号: TP393 中文引用格式: 江卓,吴茜,李贺武,吴建平.互联网端到端多路径传输跨层优化研究综述.软件学报,2019,30(2):302−322. http://www.jos.org.cn/1000-9825/5678.htm 英文引用格式: Jiang Z, Wu Q, Li HW, Wu JP. Survey on Internet end-to-end multipath transfer research with cross-layer optimization. Ruan Jian Xue Bao/Journal of Software, 2019,30(2):302−322 (in Chinese). http://www.jos.org.cn/1000-9825/5678. htm Survey on Internet End-to-end Multipath Transfer Research with Cross-layer Optimization JIAN

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