端到端多路径传输关键技术研究

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1、文参未交博士学位论文端到端多路径传输关键技术研究ResearchontheKeyTechnologiesofEnd-to--EndMultipathTransfer作者：薛淼导师：张思东教授北京交通大学2012年6月学位论文版权使用授权书I掣III12I14112I119IIoII19II必II本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(

2、保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：备淼签字日期：2DJ2年∥月J2日⋯多签字日期：2D72年乡月段日中图分类号：TP393UDC：学校代码：10004密级：公开北京交通大学博士学位论文端到端多路径传输关键技术研究ResearchontheKeyTechnologiesofEnd--to--EndMultipathTransfer作者姓名：薛淼导师姓名：张思东学位类别：工学学科专业：通信与信息系统学号：07111023职称：教授学位级别：博士研究方向：下一代信息网技术北京交通大学北尿父逋大字2012年6月致谢本论文的工

3、作是在我的导师张思东教授的悉心指导下完成的，张思东教授严谨求实的治学态度、勤勉务实的工作作风和对科学孜孜不倦的追求精神令我在博士阶段的学习中受益匪浅。张老师的言传身教和关怀帮助让我的学业和研究工作得以顺利完成。值此论文完成之际，首先谨向尊敬的张老师对我的关心和指导表示衷心的感谢!张宏科教授敏锐的科学洞察力、勇于创新的科研精神和严谨的治学态度给我极大的帮助和影响。张老师的言传身教使我的学业和研究工作不断进步；张老师对科学的热情、对信念的执著对我影响深刻。在此衷心感谢张老师对我的关心和指导。在实验室工作及撰写论文期间，罗洪斌教授、秦雅娟教授、

4、高德云教授、周华春教授、董平老师、宋飞老师、杨冬老师、陈佳老师、苏伟老师、刘颖老师、郜帅老师、潘志丽老师对我的科研工作和论文提出了宝贵的指导意见，在学习和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此表示衷心的谢意。在实验室的学习和生活中，王洪超、李世勇、吴恒奎、江海舁、黄道超、孙亮、朱世佳、曾宇晶、张萌等博士研究生同学给予我很多建议和帮助，在此向他们表达我的感激之情。感谢在百忙之中评审本论文的各位专家学者。最后，特别要感谢我的父母和家人，多年来他们的理解、鼓励和无私的支持使我能够在学校专心完成学业。谨以本文献给所有关心、帮助和支持我的亲人、老师

5、、同学扣朋友们!中文摘要随着Internet的快速发展、新兴接入技术的不断涌现以及异构网络的重叠覆盖，当前网络的终端正在呈现多宿化的趋势。终端多宿为用户提供了随时、随地及以任意一种或多种方式接入网络的可能。但是由于Internet对多宿使用的原始设计缺陷，终端的多宿特性难以被有效利用。现有技术在使用多宿特性的同时又带来网络路由与传输性能等方面的问题。因此，如何在不为网络带来额外负担的情况下有效利用终端的多宿特征进行数据传输，成为近年来研究人员关注的热点。本文在深入分析现有网络多宿技术和多路径传输的基础上，设计了一种基于端到端的多路径传输方

6、法，以提高多宿终端的聚合带宽、网络资源利用率、服务可靠性、数据隐私性及实施网络边缘处的流量工程。本文按照自顶向下的顺序，主要从数据传输、路径选择和路径发现三个方面对端到端多路径传输相关关键技术进行深入研究，具体工作如下：1．对现有端到端多路径传输方案进行比较，归纳了端到端多路径传输的设计原则，在SCTP的基础上提出了一种新的端到端多路径传输方案一E2EMPT。E2EMPT采用双层序列空间映射机制、发送调度和接收缓冲区管理等措施来减少数据包乱序引发的不必要的快速重传，提高多宿终端应对数据包乱序的健壮性，从而有效提高了终端的聚合带宽。2．建模

7、分析E2EMPT的稳态吞吐量和数据隐私性。结合SCTP拥塞控制算法的特点，建立基于弃尾队列的E2EMPT传输模型；通过分析传输过程中拥塞避免和超时重传两个阶段的平均吞吐量，建立E2EMPT稳态吞吐量模型，并推导得出E2EMPT稳态吞吐量关于路径丢包率和路径时延的函数关系；建立E2EMPT数据隐私性与所使用端到端路径数目的数学模型；在折衷考虑保证E2EMPT的吞吐量性能的内存资源需求和数据隐私性的基础上，启发性的建议了在E2EMPT中使用的最优的路径数目。3．建模分析E2EMPT产生接收缓冲区阻塞的原因，提出了一种路径选择算法。建模分析在E

8、2EMPT使用差异化路径的情况下，需要缓存的最大量的乱序数据与路径丢包率及路径时延的函数关系；根据建立的模型，设计了路径选择算法，以得到具有相近路径时延及较小路径丢包率的路径集合，进而消除路径