多链路移动终端安全通信路径优化方法

廖智勇

（北京诚公管理咨询有限公司，北京 100176）

0 引言

目前，网络信息数据量飞速增长，电力通信业务也日渐繁杂，移动终端已经开始使用多个数据传输口进行数据传输，实现多链路协同工作模式。多链路移动终端能够高效利用移动网洛，实现高水平的通信质量。然而在多链路移动终端进行通信的过程中，使用传统的链路路径通信方法进行信息数据的传输，并不能满足数据量大的传输要求，信息传输的可靠性没有保障，极易出现传输速率不稳定、掉线和数据丢失等情况，影响用户实际的通信感受，为此，该文提出多链路移动终端安全通信路径优化方法。

该文通过3个方面设计了新的多链路移动终端安全通信路径优化方法，在使用动态自适应方法调整链路流量，建立移动终端UDP多链路通信模型，使用负载均衡方法分配链路进行数据传输的优先级，最后进行了试验，试验结果证明，该文设计的多链路移动终端安全通信路径优化方法，能够保证在网络波动状态下较为稳定的传输速度，实现数据的稳定传输，在保证多链路移动终端安全通信的稳定性方面具有极高的应用价值。

1 多链路移动终端安全通信路径优化方法设计

使用传统SCDMA方法进行网络通信数据传输，极易出现移动终端移速，进而导致出现通信路径传输数据不稳定的问题，极大降低了通信的可靠性，为此，该文设计了一种新的多链路移动终端安全通信路径优化方法，对通信网络的传输路径进行优化，具体方法如下。

1.1 动态自适应调整链路流量

对多链路移动终端安全通信路径优化工作来说，对链路流量进行调整，实现流量最优分布是最重要的。该文使用网络管理线程的方法，使其能够独立进行通信链路的选择，合理调整链路内流量分布，并完成对日常链路堵塞的维护任务。具体流程如图1所示。

图1 传输路径链路维护流程图

如图1所示，为了保证多链路在信息传输过程中的安全性，该文将多链路进行了加锁设置。所有的链路在获得数据流量方面是同时进行流量输入工作的，其中还并行着对链路的线程维护工作，以保证链路在数据传输过程中的流量稳定。在对链路进行加锁后，系统会自动对相关连接设备进行遍历工作，包括数据输入端与输出端，同时还会对链路状态进行读取，分析相应链路的流量速率参数、数据来回时延参数以及信息的丢失率参数等。在读取分析的基础上，判断该链路的应用状态，对其阈值进行分析判断，将可用的链路加入网络列表中，实现动态自适应调整链路。

该文判断阈值的具体方法为判断传输流量速率与链路总数量的对比数值。假设目前所需要传输的通信数据流量为5 Mbps，当网络链路数量为、、共3个时，那么相应的阈值参数就为1.43 Mbps，分析3个链路各自的传输速率，假设为4.5 Mbps，为3.5 Mbps，为5 Mbps，确定这3个链路都能够完成数据传输任务；如果为4.5 Mbps，为3.5 Mbps，c为0.5Mbps，那么系统就会关闭链路的数据传输，改为安排其他链路进行数据传输，以保证数据流量的稳定。

在调整流量分布的基础上，该文还使用算法对链路拥塞进行控制，如公式（1）所示。

式中：为链路拥塞控制函数；为数据流量的平均值；为流量往返时间；为在传输过程中平均时间的数据丢失率；为反馈数据最终确定的传输数据量；t为再次进行丢失数据传输所用的时间。

这种算法能够实现在实际的网络信息数据传输过程中计算网络信息的传输出入率，反馈信息传输的实际速率，进而控制链路的相关传输速率大小，缓解网络链路的拥塞状况。具体流程如图2所示。

图2 调整传输路径链路拥塞流程图

该文通过对传输路径链路进行维护，以及调整传输路径链路拥塞情况，实现对多链路通信路径流量的自适应调整，能够保证流量传输过程中的状态稳定。

1.2 建立移动终端UDP多链路通信模型

在对链路通信路径流量进行自适应调整的同时，建立移动终端的UDP多链路通信模型，提高网络信息传递速率。在该模型中，链路通信过程中的数据信号在某一链路a中的传播时间如公式（2）所示。

式中：T为相应的传递时间；为网络整体传输的数据量；为相应的传输信号长度。可以求得该路径中的数据传输速度，如公式（3）所示。

同时还要计算该路径中需要进行传输的数据量，如公式（4）所示。

将公式（2）、公式（3）、公式（4）进行处理，得出公式（5）。

假设在移动终端的通信网络中各个链路都是有规则的排序组合，那么将数据进行均分，计算出在第个链路中该路径的通信数据，如公式（6）所示。

式中：W为通信数据数量参数；F为该路径的宽度参数；ω为数据传输速率的参数；e为数据准确传输的概率参数；为通信数据路径的参数。

该文通过上述算法建立了移动终端的UDA多链路通信模型，该模型能够稳定进行多链路间节点的数据传输。能在不大量占用网络流量的基础上，对信息数据的传递速率进行改善，提高了移动终端收发信息的可靠性。

1.3 链路负载均衡优化

在建立了多链路通信模型后，该文对通信路径进行优化处理，方法为确定负载均衡方法，在此基础上选择最优链路参与传输，使移动终端安全通信得到最稳定的传输保障。该文使用负载均衡技术建立链路连接，具体步骤如图3所示。

图3 负载均衡优化路径流程图

在各个链路与收发端连接后，记录各个链路的传输状态，当出现链路传输速率下降、传输通道断开的情况时，系统会进行重连操作，频次为1次/10 s，在尝试5次都未能成功的情况下，就会选择闭合该链路。针对传输速率不同，当链路在5G网络中无法连接传输端，那么系统将会启动下一级别的网络传输，如果降至最低，则关闭最低链路。

通过负载均衡技术确定挑选最优链路进行信息传输，链路传输速率越高，就会有越高的传输优先级，其传输的信息数据也就越多，反之，则分配越小，甚至关闭。这样做能够在保证传输数据在移动终端的传输过程中，择取最优路径进行传输工作，避免低速率链路对数据流量的占用，提高信息整体的传输效率。

2 试验论证

为了验证文设计的多链路移动终端安全通信路径优化方法的有效性，该文进行了试验，具体的试验准备与试验结果如下。

2.1 试验准备

试验的网络环境设置为Wi-Fi网络、5G网络和4G网络3种。试验设备为2个SIM移动终端和一台多网卡PC设备，PC设备用于将信息数据传输到移动端上，使用相关软件记录传输流量数据状态，并且将移动终端返馈的数据进行分析处理。具体设备参数见表1。

表1 设备参数表

该次试验设备的IP均为标准的移动终端链路，UL、DL分别表示上、下2种行进的链路频带，2个移动终端设备构成了整体通信路径的多链路连接。

该次传输对象为3张不同分辨率的图像，同时，该文使用了Mininet平台搭建虚拟网络，便于进行不同的网络负载测试，并在多链路移动终端在通信过程中，对数据传输反馈结果进行记录。

2.2 试验结果

在试验过程中，记录了在3种网络环境下多链路传输过程中的往返数据的反馈结果，具体反馈结果见表2、表3、表4。

表3 5G网络数据传输反馈结果表

从表2～表4可以看出，在不同的网络环境下，传输的3种分辨率图像虽然随着网络等级的下降，数据传输的时延、码率以及丢包率都有所增加，但是变化幅度并不大，可见使用该文设计的路径优化方法在数据传输的过程中具有稳定性，能够保证数据传输过程的流畅度。

表2 Wi-Fi网络数据传输反馈结果表

表4 4G网络数据传输反馈结果表

分析3种网络状态下传输3种分辨率图像的不稳定性情况可以看出，网络变化对数据传输的影响虽然依旧存在，但已经控制在了较小的范围内。Wi-Fi网络下数据传输效果极好，几乎可以视为无损传输；5G网络下虽然仍有0.2的丢包率，但也同样处在极小值范围内，同样可视为无损传输；在网络层级降为4G时，虽然稳定性受到了影响，丢包率也比前两者高，但是仍能实现较好的数据传输工作。

为了验证该文设计方法的实际意义，该文进行传统方法与该文设计方法的对比试验。传统方法为SCDMA方法，该方法计算的通信路径存在很大的网络波动与延迟。该文记在两种方法和不同网络负载率情况下分别进行数据传输的时延数据的详细对比结果如图4所示。

由图4可以看出，随着网络负载率的增加，2种方法都有不同程度的传输时延，然而该文设计的方法在数据传输过程中，其传输性能明显优于SCDMA方法，整体的时延均低于SCDMA方法时延参数。在图4中，当网络负载率在50%左右时，数据传输的时延发生巨大转折，SCDMA方法上升趋势变大，且时延参数不断增加，几乎为每10%负载率增加0.05 s的时延，网络数据传输状态极差，最高时延可达0.3 s，是该文设计方法时延的3倍多。该文设计的方法中，虽然随着网络负载的增加，时延有所增加，但能够适应较大幅度的网络负载，保证传输的效率，时延控制在0.05 s左右，最大也不超0.1 s，具有极高的稳定性。

图4 2种方法传输时延对比图

从上述试验结果可以看出，该文设计的多链路移动终端安全通信路径优化方法在移动终端进行信息传输的过程中，能够保证在网络波动状态下传输速度的稳定性，并且丢包率也控制在很小的范围内，能够实现数据的稳定传输，在保证多链路移动终端安全通信的稳定性方面具有极高的应用价值。

3 结语

该文通过3个方面设计了新的多链路移动终端安全通信路径优化方法，使用动态自适应方法调整链路流量，建立移动终端UDP多链路通信模型，采用负载均衡方法分配数据传输链路的优先级，实现通信路径优化。试验结果证明，该文设计的方法在移动终端进行信息传输的过程中，能够保证在网络波动状态下具有较为稳定的传输速度，在保证多链路移动终端安全通信的可靠性方面具有极高的应用价值。希望该文的研究能够为多链路移动终端的安全通信提供一定的理论依据。