專利名稱：用于無線tcp連接的最優(yōu)化的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在保持?jǐn)?shù)據(jù)緩沖器的無線網(wǎng)絡(luò)和/或有線網(wǎng)絡(luò)中TCP連接 吞吐量的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
傳輸控制協(xié)議(TCP)是在網(wǎng)際協(xié)議(IP)數(shù)據(jù)傳輸中使用的主 要傳輸層協(xié)議。利用TCP的發(fā)送設(shè)備重傳數(shù)據(jù)，除非其從接收設(shè)備 接收到數(shù)據(jù)成功到達(dá)該接收設(shè)備的應(yīng)答。TCP還利用握手 (handshake)建立在通信設(shè)備之間的邏輯端到端連接，并將數(shù)據(jù)視 為連續(xù)流。因此其維持其中發(fā)送和接收字節(jié)/八位字節(jié)的序列以促進(jìn) 該字節(jié)流特征。不管連接開始還是發(fā)生超時，TCP總是使用緩慢起動過程。其以 小數(shù)據(jù)率開始，以確保連接可以至少適應(yīng)非常小量的數(shù)據(jù)。這么做 是為了避免網(wǎng)絡(luò)擁塞。然后TCP根據(jù)應(yīng)答消息到達(dá)速率逐漸增大其 數(shù)據(jù)率。在發(fā)送一窗口數(shù)據(jù)之后，在發(fā)送設(shè)備接收到任何應(yīng)答之前 其需要等待一個往返時間(RTT)。由于RTT的較大值，TCP發(fā)送 設(shè)備在其達(dá)到合理吞吐量之前要在緩慢起動階段中等待很長時間。但是在無線網(wǎng)絡(luò)中，連接的傳輸特性可以頻繁變化。由于移動終 端的運(yùn)動，尤其是當(dāng)接收設(shè)備在基于蜂窩的網(wǎng)絡(luò)中從第一小區(qū)移動 到第二小區(qū)時，傳輸特性可以變化。同樣，在無線網(wǎng)絡(luò)中的帶寬是 受限的，并在多個用戶中共享該受限帶寬，并且高誤碼率(乃至某 些情況下的失去連接)，導(dǎo)致對于連接的長往返時間(RTT)(乃至 超時)，而這需要再次開始緩慢起動過程。這意味著接收應(yīng)答消息 的速率是非常低的。同樣，在網(wǎng)絡(luò)中，處于緩慢起動階段中的連接
的所有分組和所有其他連接一起排隊(duì)。這意味著在緩慢起動期間的RTT具有來自其他連接的排隊(duì)延遲的強(qiáng)分量。已經(jīng)進(jìn)行了一些嘗試去增大在連接開始時的數(shù)據(jù)率或者減小連 接的RTT。但是，在緩慢起動階段之后如果TCP連接必須面對真實(shí) 網(wǎng)絡(luò)條件(排隊(duì)延遲等)，將失去加速的緩慢起動的好處，并且連 接的性能可能不會像期望的那么好。發(fā)明內(nèi)容簡要、概括地講，本發(fā)明優(yōu)選的和示例性的實(shí)施例解決了在無線 網(wǎng)絡(luò)中關(guān)于TCP連接在緩慢起動階段時間中的上述和其他問題。在 優(yōu)選實(shí)施例的第 一種情況中，其首先確定在無線通信網(wǎng)絡(luò)中從發(fā)送 設(shè)備到接收設(shè)備的TCP連接是否處于緩慢起動階段中。如果TCP連 接處于緩慢起動階段中，則在發(fā)送設(shè)備中對要在TCP連接中發(fā)送的 數(shù)據(jù)分配比對要由發(fā)送設(shè)備發(fā)送的其他數(shù)據(jù)分配的優(yōu)先級更高的優(yōu) 先級。發(fā)送設(shè)備可以是移動終端、服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)、 在WiMAX環(huán)境中的設(shè)備或其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，并且可以通過在網(wǎng)絡(luò)設(shè) 備上安裝并執(zhí)行的軟件實(shí)現(xiàn)優(yōu)選實(shí)施例的方法。


圖1示出了其中可以操作本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的示例性網(wǎng)絡(luò)； 圖2示出了可以用作TCP連接的發(fā)送設(shè)備或接收設(shè)備的示例性 服務(wù)器；圖3示出了可以用作TCP連接的發(fā)送設(shè)備或接收設(shè)備的示例性 移動終端；圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在具有各自不同優(yōu)先級 的多個隊(duì)列中的數(shù)據(jù)布置的圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在將介紹本發(fā)明的幾種優(yōu)選實(shí)施例。通過同時加速緩慢起動階
段并逐漸改進(jìn)TCP連接的RTT以匹配網(wǎng)絡(luò)中的條件，這些優(yōu)選實(shí)施 例改進(jìn)了無線網(wǎng)絡(luò)中TCP連接的性能。優(yōu)選實(shí)施例通過給予連接的 數(shù)據(jù)最高優(yōu)先級(在較低優(yōu)先級分組之前服務(wù)于/傳輸較高優(yōu)先級分 組)而快速服務(wù)于連接的數(shù)據(jù)來減少用于TCP連接的緩慢起動階段 的時間，同時基于要為該連接發(fā)送的數(shù)據(jù)量，逐漸減小TCP連接數(shù) 據(jù)的優(yōu)先級。通過逐漸減小優(yōu)先級，RTT也逐漸增加(基于網(wǎng)絡(luò)中 的排隊(duì))并且這導(dǎo)致連接的RTO值的平緩增加。在下文中將參考具 體網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行介紹，但是本發(fā)明并不限于下面的優(yōu) 選實(shí)施例，而是同樣可以在其他實(shí)施例中實(shí)行?？梢詤⒖紙D1中所示的示例性無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)行優(yōu)選實(shí)施例。如圖所 示，無線網(wǎng)絡(luò)100包括移動終端105、帶有路由器111 - 113的無線 接入網(wǎng)絡(luò)(RAN) 110、 SGSN 115、帶有路由器121和122的核心網(wǎng) 絡(luò)120、網(wǎng)關(guān)GPRS服務(wù)節(jié)點(diǎn)(GGSN) 135-1和135-1、因特網(wǎng)140 和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)150。移動終端105連接到無線接入網(wǎng)絡(luò)(RAN) 110, 并且可以包括任何能夠連接到例如無線接入網(wǎng)絡(luò)110的無線網(wǎng)絡(luò)的 設(shè)備。這樣的移動終端包括蜂窩電話、智能電話、尋呼機(jī)、射頻(RF) 設(shè)備、紅外(IR)設(shè)備、結(jié)合了上述設(shè)備的一個或多個的集成設(shè)備 等。移動終端105還可以包括具有無線接口的其他設(shè)備，例如個人 數(shù)字助理(PDA)、掌上計(jì)算機(jī)、個人計(jì)算機(jī)、多處理器系統(tǒng)、基 于微處理器的或可編程的消費(fèi)電子產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)PC、可穿戴計(jì)算機(jī)等。無線接入網(wǎng)絡(luò)(RAN) IIO管理無線資源并允許用戶接入核心網(wǎng) 絡(luò)120。無線接入網(wǎng)絡(luò)IIO傳送去往和來自例如移動終端105的能夠 無線通信的設(shè)備的信息。無線接入網(wǎng)絡(luò)IIO可以包括無線和有線電信部分。例如，無線接 入網(wǎng)絡(luò)110可以包括蜂窩塔、基站和/或基站控制器(未示出)。典 型地，基站支持去往和來自蜂窩電話、傳呼機(jī)和其他無線設(shè)備的無 線通信，并且基站控制器支持向核心網(wǎng)絡(luò)120的通信，用于隨后到 陸地線路電話、長途通信鏈路等的連接?？梢愿鶕?jù)大量不同的已知 蜂窩通信標(biāo)準(zhǔn)或?qū)拵o線數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中任何一種，例如由電氣和電子
工程師協(xié)會(IEEE )在他們的802.16標(biāo)準(zhǔn)族中發(fā)展的所謂無線MAN 或WiMAX技術(shù)，來執(zhí)行與基站的無線通信。如圖所示，RAN 110包括路由器111 - 113,其接收所傳輸?shù)南?息，并通過可用的路由將它們轉(zhuǎn)發(fā)到它們的正確目的地。路由器可 以是包含存儲器、處理器和網(wǎng)絡(luò)接口單元的復(fù)雜計(jì)算設(shè)備。路由器 121和122可以設(shè)置為用于基站控制器的內(nèi)部路由器，并計(jì)算它們的 通信負(fù)載以及關(guān)于其他基站控制器的通信負(fù)載。當(dāng)路由器的負(fù)栽超 過可配置閾值時，它可以向網(wǎng)絡(luò)中的其他路由器發(fā)送警告消息?？?以將路由器121和122的一個或多個連接到有線電信網(wǎng)絡(luò)并與例如 移動節(jié)點(diǎn)105的無線設(shè)備通信。核心網(wǎng)絡(luò)120是包含例如路由器121 - 122的路由器的基于IP分 組的主干網(wǎng)。在蜂窩環(huán)境中，某些節(jié)點(diǎn)可以是通用分組無線業(yè)務(wù) (GPRS)節(jié)點(diǎn)。例如，服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(SGSN) U5可以通過 RAN IIO發(fā)送和從例如移動節(jié)點(diǎn)105的移動臺接收數(shù)據(jù)。SGSN 115 還保持關(guān)于移動節(jié)點(diǎn)105的位置信息。SGSN 115通過路由器121和 122在移動節(jié)點(diǎn)105和網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(GGSN) 135-1和135-2 之間通信。GGSN 135-1和135-2連接到路由器121和122,并作為 通向例如因特網(wǎng)140和網(wǎng)絡(luò)150的外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)絡(luò)140 和150可以是公共因特網(wǎng)和專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。GGSN 135-1和135-2允 許移動節(jié)點(diǎn)105接入網(wǎng)絡(luò)140和150。在另一種例如包含WiMAX無 線連接的環(huán)境中，核心網(wǎng)絡(luò)120可以選擇性或補(bǔ)充性地包含其他適 于該環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。此外，例如服務(wù)器200的計(jì)算機(jī)和其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以連接到網(wǎng)絡(luò) 140和網(wǎng)絡(luò)150。盡管在圖l中未示出，但是在核心網(wǎng)絡(luò)120和服務(wù) 器200之間可以有一個或多個路由器。公共因特網(wǎng)本身可以由大量 這樣的互連網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)和路由器構(gòu)成。無線接入網(wǎng)絡(luò)110和核心 網(wǎng)絡(luò)120可以包括比圖1中所示的更多的部分。但是，所示出的部 分足以公開用于實(shí)行本發(fā)明的示意性實(shí)施例。圖2示出了用作因特網(wǎng)140或網(wǎng)絡(luò)150中數(shù)據(jù)分組的發(fā)送設(shè)備或
接收設(shè)備的示例性服務(wù)器計(jì)算機(jī)200，例如萬維網(wǎng)(WWW)服務(wù)器。 因此，服務(wù)器200可以使用TCP/IP協(xié)議將內(nèi)容傳輸?shù)皆诶缫苿咏K 端節(jié)點(diǎn)的請求設(shè)備上的瀏覽器。例如，服務(wù)器200可以在因特網(wǎng)或 其他某些通信網(wǎng)絡(luò)上傳輸頁、表格、流媒體、語音等的數(shù)據(jù)分組。月良務(wù)器計(jì)算機(jī)200可以包括比圖2中所示更多的部分。然而，所 示的部分足以公開用于實(shí)行本發(fā)明的示意性實(shí)施例。服務(wù)器計(jì)算機(jī) 200經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)接口單元260連接到通信網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)接口單元可以與 各種通信協(xié)議一起使用，該通信協(xié)議包括但不限于存儲在存儲器220 和TCP/IP分組存儲和隊(duì)列265中的TCP/IP協(xié)議223。存儲器可以存 儲應(yīng)用，例如JAVA虛擬機(jī)、用于傳輸和接收電子郵件的SMTP處 理機(jī)應(yīng)用、用于接收和傳遞HTTP請求的HTTP處理機(jī)應(yīng)用、用于 向在客戶計(jì)算機(jī)上執(zhí)行的WWW瀏覽器傳輸?shù)腏AVA applets和用于 處理安全連接的HTTPS處理機(jī)應(yīng)用。HTTPS處理機(jī)應(yīng)用可以用于和外部安全應(yīng)用(未示出)通信，用于以安全方式發(fā)送和接收專用信自服務(wù)器計(jì)算機(jī)200還包括中央處理器210、視頻顯示適配器230 和大容量存儲器220,所有都通過中央總線222連接。該服務(wù)器通常 包括用于和例如鼠標(biāo)、鍵盤、掃描儀等的外部設(shè)備通信的I/O接口 240，以及一個或多個永久大容量存儲設(shè)備250。大容量存儲器存儲 用于控制服務(wù)器計(jì)算機(jī)200操作的操作系統(tǒng)221、服務(wù)器軟件222 和其他軟件應(yīng)用224?？梢哉J(rèn)識到，OS 221可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人 員已知的例如UNIX、 LINUX或Microsoft WINDOWS等的通用服務(wù) 器操作系統(tǒng)。圖3示出了示例性移動終端300。移動終端300可以配置用于在 TCP/IP連接中發(fā)送和接收數(shù)據(jù)分組。例如，其可以和其他移動節(jié)點(diǎn)、 在核心網(wǎng)絡(luò)120中的SGSN115 (在GPRS環(huán)境中)或其他設(shè)備以及 例如服務(wù)器200的各種服務(wù)器發(fā)送和接收分組。分組的通信可以整 體或部分地發(fā)生在移動網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)(LAN)、城域網(wǎng)(MAN)、 廣域網(wǎng)(WAN)、因特網(wǎng)等中。在某些環(huán)境中，移動終端可以稱為
移動臺或用戶站。移動終端105可以包括比圖3中所示的更多的部分。但是，所 示的部分足以公開用于實(shí)行本發(fā)明的示意性實(shí)施例。如圖所示，移 動終端300包括處理單元310、用于與例如耳機(jī)、鍵盤、指示器、控 制器、調(diào)制解調(diào)器等的外部設(shè)備通信的輸入/輸出接口 320、顯示適 配器330和存儲器340，該存儲器包含用于控制移動終端105操作的 操作系統(tǒng)341、用于接收Web頁的瀏覽器342、 TCP/IP協(xié)議棧343 和當(dāng)移動終端105執(zhí)行其時發(fā)送和接收電子郵件、語音、文本消息、 流音頻、視頻等的其他軟件應(yīng)用344。可以在操作系統(tǒng)340控制下運(yùn) 行一個或多個這樣的軟件應(yīng)用。移動終端105還可以包括用于存儲 當(dāng)移動節(jié)點(diǎn)掉電或關(guān)閉時不會丟失的數(shù)據(jù)的ROM。存儲器340可以 是任何適當(dāng)結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，例如以任何方法或技術(shù)實(shí) 施的易失和非易失、可移除和不可移除介質(zhì)，用于諸如計(jì)算機(jī)可讀 指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其他數(shù)據(jù)的信息的存儲。這樣的計(jì)算 機(jī)存儲介質(zhì)的例子包括RAM、 ROM、 EEPROM、閃存卡或其他存儲 技術(shù)。還有各種大容量存儲器350和設(shè)置用于接收和產(chǎn)生聲音(即， 音頻信號)的音頻電路360。例如，音頻接口 354可以連接到揚(yáng)聲器 和麥克風(fēng)(未示出)，以實(shí)現(xiàn)用于電話呼叫的音頻通信。移動終端 300利用大容量數(shù)據(jù)存儲器350尤其存儲應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫和大數(shù)據(jù)文 件。大容量存儲器350可以包括閃存、迷你硬盤驅(qū)動器、CD-ROM、 數(shù)字通用盤(DVD)或其他光學(xué)存儲器、盒式磁帶、磁帶、磁盤存 儲器或其他磁存儲設(shè)備，或任何其他可以用于存儲所期望的信息并 可以由移動終端105訪問的介質(zhì)。移動終端105經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)接口 370連接到無線接入網(wǎng)絡(luò)110, 該無線網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)置為使用包括TCP/IP協(xié)議343的各種通信協(xié)議， 以執(zhí)行例如Web瀏覽、電子郵件、聊天會話、消息傳遞等的各種應(yīng) 用。無線網(wǎng)絡(luò)接口 370可以包括物理無線層(未示出)，設(shè)置該層 用于發(fā)送和接收一定無線頻率通信。無線網(wǎng)絡(luò)接口 370經(jīng)由通信載
體或服務(wù)提供商將移動終端105連接到外部網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。優(yōu)選實(shí)施例也可以在服務(wù)器200、在核心網(wǎng)絡(luò)120中的SGSN215 (在GPRS環(huán)境中)或其他設(shè)備、中間路由器或作為TCP連接中的 發(fā)送設(shè)備的移動終端105中實(shí)現(xiàn)。這些設(shè)備還可以設(shè)置用作TCP連 接中的接收設(shè)備。特別地，甚至是在存在多個TCP連接的時候也可 以執(zhí)行優(yōu)選實(shí)施例。例如，在網(wǎng)絡(luò)接口所使用的TPC/IP分組存儲和 隊(duì)列中，可以調(diào)節(jié)在TCP連接中緩慢起動階段期間要發(fā)送的數(shù)據(jù)的 優(yōu)先級。當(dāng)確定TCP連接處于緩慢起動階段中時，創(chuàng)建并保持表格或其 他監(jiān)視程序，跟蹤在TCP連接中發(fā)送的數(shù)據(jù)。眾所周知，當(dāng)建立TCP 連接(SYN/SYNACK/ACK)時或者當(dāng)接收到新端點(diǎn)并且創(chuàng)建所接收 分組的大小和在傳送日志中的相應(yīng)條目時識別每個TCP連接。如果 用于特定連接發(fā)送的字節(jié)數(shù)小于預(yù)定參數(shù)"Xmax"，則認(rèn)為該連接處 于緩慢起動階段中。選擇參數(shù)Xmax,使得發(fā)送Xmax數(shù)量的數(shù)據(jù)所 用的時間足以用于TCP連接以完全適應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)條件并從該緩慢起動 階段退出。作為例子，Xmax可以設(shè)置等于K*MIN—BUF,其中 MIN_BUF是從發(fā)送設(shè)備到接收設(shè)備的路由中最小緩沖長度，并且K 是預(yù)定系統(tǒng)參數(shù)。K的值可以由網(wǎng)絡(luò)操作者或?qū)?yīng)于TCP連接(TCP 窗口大小可以從不大于MIN_BUF)的通信服務(wù)的提供商設(shè)置。在緩慢起動階段中的每個數(shù)據(jù)分組分配有一個優(yōu)先級值，該值 存儲在表格中并在發(fā)送該數(shù)據(jù)時確定。對在TCP連接的緩慢起動階量。例如，如果Xi數(shù)據(jù)量已經(jīng)在TCP連接中發(fā)送，則要在該TCP 連接中發(fā)送的下 一數(shù)據(jù)分組的優(yōu)先級值是基于X=Xi/Xmax。優(yōu)選地，分配給TCP數(shù)據(jù)分組的優(yōu)先級值限制在0和1之間。 這樣，即使在數(shù)據(jù)量大于Xmax的情況下，則將X的值設(shè)為1,并且 相應(yīng)地優(yōu)先級值也設(shè)為1?？蛇x地，當(dāng)X的值達(dá)到1時，可以從表 格中除去分配的優(yōu)先級值。用于發(fā)送數(shù)據(jù)的優(yōu)先級根據(jù)多個層級 (tier)逐漸增大。例如，可以存在四個層級，XI、 X2、 X3和X4，
其中當(dāng)X的值在0到0.25之間時適用層級X1的優(yōu)先級，當(dāng)X的值 在0,26到0.5之間時適用層級X2的優(yōu)先級，當(dāng)X的值在0.51到0.75 之間時適用層級X3的優(yōu)先級，以及當(dāng)X的值在0.76到1或更高值 之間時適用層級X4的優(yōu)先級。當(dāng)然，可以有不同數(shù)量的具有不同范 圍的層級，連同分配給每個不同層級的不同優(yōu)先級?？梢杂迷S多方式應(yīng)用在緩慢起動階段中數(shù)據(jù)的不同優(yōu)先級。作 為第一例子，可以在例如服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)、網(wǎng)關(guān)GPRS 支持節(jié)點(diǎn)(GGSN)、路由器或在無線接入網(wǎng)絡(luò)(RAN)中的能夠支 持類似在有線網(wǎng)絡(luò)中Diffserv的用戶服務(wù)質(zhì)量(QoS )等級的多隊(duì)列 的設(shè)備的發(fā)送設(shè)備中實(shí)現(xiàn)本方法。盡管在圖中未示出SGSN、 GGSN 或路由器的一般結(jié)構(gòu)，但是這樣的設(shè)備也具有處理器、存儲器、網(wǎng) 絡(luò)接口和TCP/IP分組存儲和隊(duì)列。本領(lǐng)域公知的，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中 用戶的訂購狀態(tài)或根據(jù)用戶的各種通信服務(wù)的請求來應(yīng)用QoS等 級。例如，實(shí)時音頻、視頻或交互服務(wù)可以具有高QoS等級而電子 郵件服務(wù)可以具有低QoS等級，有時稱為"盡力而為，，等級?？梢詫?每個QoS等級的數(shù)據(jù)放置到專用于該QoS等級的唯一邏輯或物理緩 沖隊(duì)列中。這種情況下，可以在低QoS等級中的數(shù)據(jù)之前發(fā)送高QoS 等級的緩沖器中的數(shù)據(jù)，即使該數(shù)據(jù)在時間上比更低QoS等級中的 數(shù)據(jù)更晚到達(dá)。根據(jù)上述方法使用為在緩慢起動階段中數(shù)據(jù)分配的優(yōu)先級以將 數(shù)據(jù)放置在適當(dāng)?shù)姆?wù)質(zhì)量(QoS)等級和緩沖隊(duì)列中。如果如上所 述將X值和相應(yīng)的優(yōu)先級分成層級，則可以將這些層級映射到各個 QoS等級。圖4示出了這種方法，其示出了用于四個不同QoS等級 的各個緩沖隊(duì)列并且每個QoS等級具有各自的優(yōu)先級。所有的 SYN/ACK (這里AKC意味著純ACK，不帶附加數(shù)據(jù))分組可以視 為屬于在0到0.25之間的最高優(yōu)先級層級。例如，如果X的值是在X1層級中，則將數(shù)據(jù)分組存儲在隊(duì)列1 (優(yōu)先級l)的緩沖器中。如果X的值是在X2范圍中，則將數(shù)據(jù)分 組存儲在隊(duì)列2 (優(yōu)先級2)的緩沖器中，對于所有的優(yōu)先級值和層
級依次類推。盡管有許多不同可能的QoS配置，但是本方法具有優(yōu) 點(diǎn)，即其通過充分利用在發(fā)送設(shè)備中現(xiàn)有的邏輯和對QoS等級的支 持簡化了對分配給不同數(shù)據(jù)分組的優(yōu)先級的修改。
在本實(shí)施的一種變化中，在每個QoS等級下實(shí)現(xiàn)帶有不同加權(quán) 的多個隊(duì)列(子隊(duì)列)。首先服務(wù)于來自最低優(yōu)先級隊(duì)列的數(shù)據(jù)， 并將QoS等級中的較高加權(quán)分配給緩慢起動階段中TCP連接中的數(shù) 據(jù)分組?；跀?shù)據(jù)分組的所分配的優(yōu)先級和子隊(duì)列的加權(quán)選擇子隊(duì) 列。子隊(duì)列的加權(quán)越高，則優(yōu)先級就越低。然而，在特定QoS等級 中最高加權(quán)的子隊(duì)列的優(yōu)先級高于在下一更高QoS等級中最低加權(quán) 的子隊(duì)列的優(yōu)先級。假設(shè)在父QoS等級中多個子隊(duì)列帶有如Wl、 W2、 W3、和W4的不同加權(quán)，其中W1<W2<W3<W4。首先服務(wù)于 較低優(yōu)先級隊(duì)列，并且其可以包括SYN/ACK分組。
對于緩慢起動階段，X的值可以映射到適當(dāng)?shù)膶蛹壓妥訉蛹?。?根據(jù)X優(yōu)先級值給在緩慢起動階段中的數(shù)據(jù)分組分配QoS等級緩沖 隊(duì)列和QoS等級中的子隊(duì)列。這樣，可以有分配的16個不同的子隊(duì) 列和優(yōu)先級值。本實(shí)施具有充分利用現(xiàn)有的對QoS等級的支持的優(yōu) 點(diǎn)，并在實(shí)現(xiàn)各種優(yōu)先級中提供了更精確的精度。
不幸的是，某些類型的設(shè)備可能無法輕易實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例。例如， 在WiMAX標(biāo)準(zhǔn)中，在媒體接入控制(MAC)層中按適當(dāng)?shù)奶卣魈?供有所區(qū)分的QoS。這些特征包括帶有基于QoS的幀的隊(duì)列的MAC 調(diào)度器(scheduler)。使用這樣的特征在MAC層中調(diào)節(jié)QoS要比在 覆蓋在MAC上的控制層中這樣做更有效，但是不能用上述方式控制 在MAC層中的隊(duì)列。WiMAX協(xié)議棧包括在合適的MAC層上的會 聚子層，但是該標(biāo)準(zhǔn)不需要在會聚子層中存在可管理隊(duì)列。因此， 在本發(fā)明應(yīng)用在WiMax環(huán)境中的一個實(shí)施例中，發(fā)送設(shè)備將設(shè)置有 以上述方式控制的會聚子層中的可管理隊(duì)列。然而，盡管簡單利用 這樣的發(fā)送設(shè)備可能是優(yōu)選的，但是可能還需要在沒有這樣的在會 聚子層中的可管理隊(duì)列的其他WiMAX發(fā)送設(shè)備中實(shí)施本發(fā)明的實(shí) 施例。
申請人已開發(fā)了下面兩種實(shí)施方式，可以通過使用會聚子層在WiMAX環(huán)境中實(shí)施。會聚子層查看例如TCP/IP和RTP標(biāo)題的分組 標(biāo)題，并使用分類器將分組數(shù)據(jù)服務(wù)映射到多位連接標(biāo)識符(CID )。 移動終端和基站使用動態(tài)服務(wù)聯(lián)合(DSA)程序建立與CID的連接 和分類規(guī)則。可以對例如源和目標(biāo)IP地址等參數(shù)定義分類規(guī)則。D S A 程序還向CID分配服務(wù)流(QoS)參數(shù)。通信(traffic)優(yōu)先級是服 務(wù)流參數(shù)之一。通信調(diào)度器存在于MAC層中。在這兩個實(shí)施例的第一個中，在緩慢起動過程期間使用單獨(dú)的 高優(yōu)先級CID/CID，s傳輸TCP分組。通過設(shè)置比所分配的TCP連接 通信優(yōu)先級更高的通信優(yōu)先級來將高優(yōu)先級關(guān)聯(lián)到CID。在實(shí)現(xiàn)TCP 的服務(wù)連接之后，在基站中的會聚子層對DSA程序初始化。其分配 高的通信優(yōu)先級并向移動終端發(fā)送相關(guān)聯(lián)的CID。這些CID僅在緩 慢起動期間用于覆蓋(override)已經(jīng)建立的TCP連接的優(yōu)先級。通 過在將分組交付到MAC層之前使用Xi/Xmax比率作為標(biāo)準(zhǔn)在會聚 子層中保持分組來逐漸增大優(yōu)先級。盡管由于針對每個TCP連接的 附加DSA程序存在信令開銷，但是本實(shí)施例并不需要在會聚子層中 帶有可管理隊(duì)列的WiMax設(shè)備，并且這并不與WiMax標(biāo)準(zhǔn)矛盾。在這兩個實(shí)施例中的第二個中，會聚子層通過使用原語的MAC SAP向MAC層交付TCP分組和CID。會聚子層檢測緩慢起動條件， 并通過向MAC層發(fā)送帶有原語的覆蓋優(yōu)先級參數(shù)來標(biāo)記優(yōu)先級處 理的分組。MAC調(diào)度器使用覆蓋優(yōu)先級參數(shù)代替與CID相關(guān)聯(lián)的通 信優(yōu)先級。可以通過在將分組交付到MAC層之前^f吏用Xi/Xmax比 率作為標(biāo)準(zhǔn)在會聚子層中保持分組或者通過使用Xi/Xmax比率改變 每個分組的覆蓋優(yōu)先級參數(shù)來逐漸增大優(yōu)先級。盡管本實(shí)施例沒有 任何如前面的實(shí)施例中的信令開銷，但是額外的參數(shù)給調(diào)度器帶來 了額外的復(fù)雜度。本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例可以在作為發(fā)送設(shè)備的特定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中 沒有實(shí)現(xiàn)QoS的情況中工作。在這種不同的實(shí)施例中，不是使用具 有對于QoS等級的各自隊(duì)列的QoS等級，而是網(wǎng)絡(luò)接口計(jì)算并向數(shù)
據(jù)分組的不同X優(yōu)先級值分配各自的服務(wù)時間。計(jì)算的服務(wù)時間可 以是基于SGSN/MS/PDP內(nèi)容/TCP流。具體地，不是簡單地基于優(yōu) 先級值將數(shù)據(jù)分組放置到不同的隊(duì)列或子緩沖隊(duì)列中，而是網(wǎng)絡(luò)接 口使用根據(jù)在傳輸緩沖器中隊(duì)列的長度對服務(wù)時間的計(jì)算來確定發(fā) 送新分組需要的時間。傳輸緩沖器可以是簡單的先入先出(FIFO) 緩沖器。函數(shù)可以表示為FI (服務(wù)時間)=當(dāng)前系統(tǒng)時間+f (隊(duì)列 長度(Q)，服務(wù)率(R))。該函數(shù)根據(jù)發(fā)送Q數(shù)量的數(shù)據(jù)(該數(shù) 據(jù)已經(jīng)在系統(tǒng)中排隊(duì))要花費(fèi)的時間為新分組分配服務(wù)時間。為了 能夠比在系統(tǒng)中的現(xiàn)有分組更早地發(fā)送TCP連接(i)的新分組，函 數(shù)FI應(yīng)當(dāng)使用更低的Q值以反映分配到新分組的優(yōu)先級，因此，F(xiàn)I =當(dāng)前系統(tǒng)時間+f (P (i) *Q),其中P(i) =Xi/Xmax。Q可以是具體類型通信的(例如，PDP內(nèi)容)的數(shù)據(jù)量，或者 可以是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(例如，SGSN)中總的隊(duì)列長度。上述FI的計(jì)算 可以用于通過簡單地改變P (i)的計(jì)算來增加或減少任何類型數(shù)據(jù) 的服務(wù)時間例如，如果RTP分組要比TCP分組更早提供服務(wù)，則 RTP連接的P(i)總是低于用于TCP連接的參數(shù)。該實(shí)施例雖然沒 有充分利用和依賴不同的QoS等級，但是其具有優(yōu)點(diǎn)，即可以更直 接地(和準(zhǔn)確地)控制數(shù)據(jù)分組處于緩慢起動階段的時間，且代替 多個隊(duì)列，僅使用單獨(dú)的FIFO緩沖器。優(yōu)選實(shí)施例具有超過現(xiàn)有技術(shù)的許多優(yōu)點(diǎn)。由于優(yōu)先級獨(dú)立分 配給不同的分組，因此它們可以在所有通信類型上使用。在TCP連 接中，某些分組類型可以比其他分組類型更早被提供服務(wù)(例如， 在TCP連接中可以將所有ACK和或SYN分組的P (i)設(shè)為"0"， 而對于其他分組，可以使用函數(shù)Xi/Xmax)。盡管需要保持TCP連 接的一定信息，這些信息僅需要在緩慢起動中保持。因此，本方法 是可升級的，因?yàn)槠洳恍枰鳛橹С諸CP連接的總數(shù)的函數(shù)的存儲 器。交互式通信應(yīng)用(具有少量數(shù)據(jù))可以被加速并且交互式通信 可以保持單一的TCP連接。可以應(yīng)用該方法而不管TCP連接的方向。從前文中應(yīng)當(dāng)清楚，盡管已經(jīng)表示和介紹了優(yōu)選和示例性實(shí)施
例，但是在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種修改。 因此，不希望通過這些優(yōu)選和示例性實(shí)施例的詳細(xì)介紹限制本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種在無線通信網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送數(shù)據(jù)的方法，包括確定在無線通信網(wǎng)絡(luò)中從發(fā)送設(shè)備到接收設(shè)備的TCP連接是否處于緩慢起動階段中；以及如果所述TCP連接處于緩慢起動階段中，則在所述發(fā)送設(shè)備中對要在所述TCP連接中發(fā)送的數(shù)據(jù)分配比對要由所述發(fā)送設(shè)備發(fā)送的其他數(shù)據(jù)分配的優(yōu)先級更高的優(yōu)先級。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中逐漸減小要在所述TCP連 接中發(fā)送的數(shù)據(jù)的優(yōu)先級。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中基于為所述TCP連接發(fā)送 的數(shù)據(jù)量而逐漸減小要在所述TCP連接中發(fā)送的數(shù)據(jù)的優(yōu)先級。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中根據(jù)等式X = Xi/Xmax確 定要在所述TCP連接中發(fā)送的數(shù)據(jù)的優(yōu)先級，其中Xi是在所迷TCP 連接的緩慢起動階段中發(fā)送的數(shù)據(jù)量，Xmax是對于所述TCP連接 足夠適于在所述無線通信網(wǎng)絡(luò)中的條件的預(yù)定數(shù)據(jù)量，并且X可以 具有最大值"l"。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中將X的值分成多個不同層 級，并且給所述多個層級中的每一個分配唯一優(yōu)先級。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述優(yōu)先級包括服務(wù)質(zhì)量 (QoS)等級。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中在QoS中較高加權(quán)分配給 所述TCP連接的緩慢起動階段中發(fā)送的數(shù)據(jù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中基于所述優(yōu)先級將服務(wù)時 間分配給要在所述TCP連接中發(fā)送的數(shù)據(jù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述無線通信網(wǎng)絡(luò)在所述 發(fā)送設(shè)備和接受設(shè)備之間利用WiMAX無線連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中通過建立和/或使用多個 連接來給在所述TCP連接中要發(fā)送的數(shù)據(jù)分配更高的優(yōu)先級，所述多個連接僅在緩慢起動階段期間使用并且具有比所述TCP連接更高 的優(yōu)先級。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中通過從會聚子層向在 MAC層中的通信調(diào)度器發(fā)送帶有原語的參數(shù)，給要在所述TCP連接 中發(fā)送的數(shù)據(jù)分配更高的優(yōu)先級。
12. —種在無線通信網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)送設(shè)備，配置用于向在所述無線 通信網(wǎng)絡(luò)中的接收設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，所述發(fā)送設(shè)備包括處理器；存儲器，存儲由所述處理器執(zhí)行的軟件應(yīng)用，存儲在所述存儲器 中的所述軟件應(yīng)用包括通信軟件；網(wǎng)絡(luò)接口，適于通過TCP連接向在所述無線通信網(wǎng)絡(luò)中的接收 設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)；以及數(shù)據(jù)分組存儲和隊(duì)列，連接到所述網(wǎng)絡(luò)接口，存儲要通過所述網(wǎng) 絡(luò)接口發(fā)送的TCP數(shù)據(jù)分組，其中所述網(wǎng)絡(luò)接口確定所述TCP連接是否處于緩慢起動階段中， 并且如果所述TCP連接處于緩慢起動階段中，則對要在所述TCP連 接中發(fā)送的數(shù)據(jù)分配比對要發(fā)送的其他數(shù)據(jù)所分配的優(yōu)先級更高的 優(yōu)先級。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)送設(shè)備，其中要在所述TCP連接 中發(fā)送的數(shù)據(jù)的優(yōu)先級逐漸減小。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)送設(shè)備，其中要在所述TCP連接 中發(fā)送的數(shù)據(jù)的優(yōu)先級基于為所述TCP連接發(fā)送的數(shù)據(jù)量而逐漸減 小。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)送設(shè)備，其中根據(jù)等式X = Xi/Xmax確定要在所述TCP連接中發(fā)送的數(shù)據(jù)的優(yōu)先級，其中Xi 是在所述TCP連接的緩慢起動階段中發(fā)送的數(shù)據(jù)量，Xmax是對于 所述TCP連接足夠適于在所述無線通信網(wǎng)絡(luò)中的條件的預(yù)定數(shù)據(jù) 量，并且X可以具有最大值"l"。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)送設(shè)備，其中X的值分成多個不 同層級，并且給所述多個層級中的每一個分配唯一優(yōu)先級。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)送設(shè)備，其中所述優(yōu)先級包括服 務(wù)質(zhì)量(QoS)等級。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的發(fā)送設(shè)備，其中在QoS中較高加權(quán) 分配給所述TCP連接的緩慢起動階段中發(fā)送的數(shù)據(jù)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)送設(shè)備，其中基于所述優(yōu)先級將 服務(wù)時間分配給要在所述TCP連接中發(fā)送的數(shù)據(jù)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)送設(shè)備，其中所述發(fā)送設(shè)備是服 務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)送設(shè)備，其中所述通信軟件包括 WiMAX協(xié)議棧。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的發(fā)送設(shè)備，其中在WiMAX協(xié)議棧 中的會聚子層包括可管理隊(duì)列，可以控制所述隊(duì)列以向要在所述 TCP連接中發(fā)送的數(shù)據(jù)分配更高的優(yōu)先級。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的發(fā)送設(shè)備，其中通過在緩慢起動階 段期間建立和/或使用多個連接來給要在所述TCP連接中發(fā)送的數(shù)據(jù) 分配更高的優(yōu)先級，并且其中所述多個連接具有比為所迷TCP連接 建立的連接更高的優(yōu)先級。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中通過從會聚子層向在 MAC層中的通信調(diào)度器發(fā)送帶有原語的參數(shù)，給要在所述TCP連接 中發(fā)送的數(shù)據(jù)分配更高的優(yōu)先級。
25. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)送設(shè)備，其中所述發(fā)送設(shè)備還配 置用于作為接收設(shè)備。
26. —種存儲在有形介質(zhì)中的軟件程序，當(dāng)其在無線通信網(wǎng)絡(luò)上 的發(fā)送設(shè)備中執(zhí)行時，所述軟件程序使所述發(fā)送設(shè)備執(zhí)行在TCP連 接中向接收設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)的方法，該方法包括確定所述TCP連接是否處于緩慢起動階段中；以及 如果所述TCP連接處于緩慢起動階段中，則在所述發(fā)送設(shè)備中 對要在所述TCP連接中發(fā)送的數(shù)據(jù)分配比對要由所述發(fā)送設(shè)備發(fā)送 的其他數(shù)據(jù)所分配的優(yōu)先級更高的優(yōu)先級。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的軟件程序，其中要在所述TCP連接 中發(fā)送的數(shù)據(jù)的優(yōu)先級逐漸減小。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的軟件程序，其中要在所述TCP連接 中發(fā)送的數(shù)據(jù)的優(yōu)先級基于為所述TCP連接發(fā)送的數(shù)據(jù)量而逐漸減 小。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的軟件程序，其中根據(jù)等式X-Xi/Xmax確定要在所述TCP連接中發(fā)送的數(shù)據(jù)的優(yōu)先級，其中Xi 是在所述TCP連接的緩慢起動階段中發(fā)送的數(shù)據(jù)量，Xmax是對于 所述TCP連接足夠適于在所述無線通信網(wǎng)絡(luò)中的條件的預(yù)定數(shù)據(jù) 量，并且X可以具有最大值'T，。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的軟件程序，其中X的值分成多個不 同層級，并且給所述多個層級中的每一個分配唯一優(yōu)先級。
31. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的軟件程序，其中所述優(yōu)先級包括服 務(wù)質(zhì)量(QoS)等級。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的軟件程序，其中在QoS中較高加權(quán) 分配給所述TCP連接的緩慢起動階段中發(fā)送的數(shù)據(jù)。
33. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的軟件程序，其中基于所述優(yōu)先級將 服務(wù)時間分配給要在所述TCP連接中發(fā)送的數(shù)據(jù)。
34. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的軟件程序，其中所述發(fā)送設(shè)備使用 在所述無線通信網(wǎng)絡(luò)上的WiMAX無線連接。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的軟件程序，其中通過僅在緩慢起動 階段期間建立和/或使用多個連接來給在所述TCP連接中要發(fā)送的數(shù) 據(jù)分配更高的優(yōu)先級，所述多個連接具有比所述TCP連接更高的優(yōu) 先級。
36. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的軟件程序，其中通過從會聚子層向 在MAC層中的通信調(diào)度器發(fā)送帶有原語的參數(shù)，給要在所述TCP 連接中發(fā)送的數(shù)據(jù)分配更高的優(yōu)先級。
37. —種無線通信網(wǎng)絡(luò)，包括發(fā)送設(shè)備，配置用于在TCP連接中向在所述無線通信網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)；接收設(shè)備，所述接收設(shè)備配置用于在TCP連接中接收數(shù)據(jù)， 其中確定所述TCP連接是否處于緩慢起動階段中，并且如果所述TCP連接處于緩慢起動階段中，則在所述發(fā)送設(shè)備中對要在所述TCP連接中發(fā)送的數(shù)據(jù)分配比對要由所述發(fā)送設(shè)備發(fā)送的其他數(shù)據(jù)所分配的優(yōu)先級更高的優(yōu)先級。
38. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的無線通信網(wǎng)絡(luò)，其中要在所述TCP 連接中發(fā)送的數(shù)據(jù)的優(yōu)先級逐漸減小。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的無線通信網(wǎng)絡(luò)，其中要在所述TCP 連接中發(fā)送的數(shù)據(jù)的優(yōu)先級基于為所述TCP連接發(fā)送的數(shù)據(jù)量而逐 漸減小。
40. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的無線通信網(wǎng)絡(luò)，其中所述發(fā)送設(shè)備 包括服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)。
41. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的無線通信網(wǎng)絡(luò)，其中所述發(fā)送設(shè)備 還設(shè)置用于作為接收設(shè)備。
42. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的無線通信網(wǎng)絡(luò)，其中所述發(fā)送設(shè)備 使用在所述無線通信網(wǎng)絡(luò)上的WiMAX無線連接。
43. 根據(jù)權(quán)利要求42所迷的無線通信網(wǎng)絡(luò)，其中通過建立和/或 使用多個連接來給在所述TCP連接中要發(fā)送的數(shù)據(jù)分配更高的優(yōu)先 級，所述多個連接僅在緩慢起動階段期間使用并且具有比為所述 TCP連接建立的連接更高的優(yōu)先級。
44. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的無線通信網(wǎng)絡(luò)，其中通過從會聚子 層向在MAC層中的通信調(diào)度器發(fā)送帶有原語的參數(shù)，給要在所述 TCP連接中發(fā)送的數(shù)據(jù)分配更高的優(yōu)先級。
全文摘要
在優(yōu)選實(shí)施例中，首先確定在無線通信網(wǎng)絡(luò)中從發(fā)送設(shè)備到接收設(shè)備的TCP連接是否處于緩慢起動階段中。如果TCP連接處于緩慢起動階段中，則對要在TCP連接中發(fā)送的數(shù)據(jù)分配比對要由發(fā)送設(shè)備發(fā)送的其他數(shù)據(jù)分配的優(yōu)先級更高的優(yōu)先級。發(fā)送設(shè)備可以是移動終端、服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(SGSN)、在WiMAX環(huán)境中的設(shè)備或其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，并且可以通過在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上安裝并執(zhí)行的軟件實(shí)現(xiàn)優(yōu)選實(shí)施例的方法。
文檔編號H04L12/56GK101120571SQ200580048086
公開日2008年2月6日 申請日期2005年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月29日
發(fā)明者M·休奧莫, N·K·庫馬, S·馬赫什瓦里 申請人:諾基亞公司