專利名稱：基于arq信息的基站tcp代理確認(rèn)方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于ARQ(自動請求重傳)信息的基站TCP代理確認(rèn)方法及其系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
TCP/IP協(xié)議在Internet中廣泛使用，已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的首先協(xié)議。但當(dāng)前使用的TCP協(xié)議是為有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的，有線信道的誤幀率很低并且時延很小，當(dāng)TCP協(xié)議檢測到發(fā)送的報文段丟失時，即認(rèn)為在有線網(wǎng)絡(luò)上發(fā)生了擁塞，TCP協(xié)議進(jìn)入慢啟動，擁塞窗口變成等于1個最大報文段的大小，從而降低TCP的發(fā)送速率。無線網(wǎng)絡(luò)中無線信道的誤幀率較高并且時延較大，報文段丟失大部分是由無線信道的誤幀引起的，而TCP中還沒有機(jī)制來區(qū)分丟包是由誤碼造成的還是擁塞造成的，所以TCP協(xié)議檢測到發(fā)送的報文段丟失時就誤以為發(fā)生了擁塞從而進(jìn)入慢啟動，因而降低了無線信道的利用率。由于無線信道的時延較大，TCP協(xié)議的擁塞窗口從1個最大報文段的大小恢復(fù)到最大窗口大小需很長時間。在高速的無線網(wǎng)絡(luò)中，仿真顯示TCP協(xié)議的吞吐率只有20％到30％，因此需要改善無線IP接入網(wǎng)絡(luò)的TCP協(xié)議，提高在無線IP接入網(wǎng)絡(luò)中TCP協(xié)議的吞吐率。
目前國外提出的解決辦法主要有兩段TCP技術(shù)、SNOOP技術(shù)和通過數(shù)據(jù)鏈路層ARQ避免數(shù)據(jù)幀的丟失等解決辦法，兩段TCP技術(shù)存在產(chǎn)生TCP語義歧義的問題且實(shí)現(xiàn)難度相當(dāng)大，基站需同時為很多對邏輯TCP連接建立兩段TCP連接，對數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，對基站的CPU處理能力和存儲要求非常的高；SNOOP技術(shù)由于要求中間節(jié)點(diǎn)基站對移動主機(jī)和遠(yuǎn)端有線網(wǎng)絡(luò)上的固定主機(jī)間的分組進(jìn)行檢測及操作，在網(wǎng)絡(luò)層的IP業(yè)務(wù)流較密、發(fā)送窗口較小、丟失率較高的情況下，SNOOP技術(shù)的性能會惡化；通過數(shù)據(jù)鏈路層ARQ技術(shù)將不可靠、存在差錯的物理鏈路改造成可靠的數(shù)據(jù)邏輯鏈路，TCP連接不會因?yàn)闊o線鏈路上的丟失數(shù)據(jù)幀而進(jìn)入慢啟動，對TCP的性能有較大的提高，但數(shù)據(jù)鏈路層ARQ會增加傳輸時延造成TCP超時而進(jìn)入慢啟動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于ARQ信息的基站TCP代理確認(rèn)方法及其系統(tǒng)，本發(fā)明能夠改善無線接入網(wǎng)絡(luò)中TCP協(xié)議的吞吐率低的狀況，并可提高其反向無線鏈路的利用率。
本發(fā)明提供的一種基于ARQ信息的基站TCP代理確認(rèn)方法，包括下行數(shù)據(jù)處理和上行數(shù)據(jù)處理，其中下行數(shù)據(jù)處理包括下行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，其處理過程為(A)下行數(shù)據(jù)發(fā)送(A1)基站判斷上層數(shù)據(jù)包是否為TCP/IP包，如果是，進(jìn)入步驟(A2)，否則進(jìn)入步驟(A5)；(A2)基站判斷所述TCP/IP包是否已經(jīng)被確認(rèn)過，如果是，進(jìn)入步驟(A3)，否則進(jìn)入步驟(A4)；(A3)基站丟棄該TCP/IP包，該數(shù)據(jù)包處理完成；(A4)基站給該TCP/IP包編號，提取源IP地址、目的IP地址、發(fā)送序號、確認(rèn)序號、源端口號和目的端口號，并將信息存入幀記錄節(jié)點(diǎn)中，然后按序插入到幀記錄節(jié)點(diǎn)鏈表中；(A5)基站判斷該TCP/IP包是否需要分割或合并，如果需要，則進(jìn)行分割或者合并，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝和發(fā)送，否則基站直接對數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝和發(fā)送；(B)下行數(shù)據(jù)的接收(B1)移動站接收基站發(fā)送來的數(shù)據(jù)，判斷此數(shù)據(jù)是TCP數(shù)據(jù)還是鏈路層ACK信息，如果是鏈路層ACK信息則進(jìn)入步驟(B2)，否則進(jìn)入步驟(B3)；(B2)移動站根據(jù)鏈路層ACK信息移動發(fā)送窗口；(B3)移動站將接收的PDU放入接收窗口并對接收窗口的PDU進(jìn)行重組或解合并；(B4)移動站將重組后完整的數(shù)據(jù)提交給上層；上行數(shù)據(jù)處理包括上行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，其處理過程為(C)上行數(shù)據(jù)的發(fā)送(C1)移動站從上層接收數(shù)據(jù)包，并判斷該數(shù)據(jù)包是否為TCP/IP包，如果是，進(jìn)入步驟(C2)，否則進(jìn)入步驟(C8)；(C2)移動站判斷該TCP/IP包的ACK標(biāo)志位是否為1，如果是，進(jìn)入步驟(C3)，否則進(jìn)入步驟(C8)；(C3)移動站判斷該TCP/IP包中SYN，RST和FIN字段是否全部為0，如果是，進(jìn)入步驟(C4)，否則進(jìn)入步驟(C8)；(C4)移動站搜索現(xiàn)有的過濾跟蹤表項(xiàng)，判斷是否已為該TCP/IP包所在的TCP鏈路建立過濾跟蹤表項(xiàng)，如果是，進(jìn)入步驟(C5)，否則進(jìn)入步驟(C6)；(C5)移動站先檢查該TCP/IP包數(shù)據(jù)長度是否為零，長度不為零進(jìn)入步驟(C7)；對于數(shù)據(jù)長度為零的包再判斷是否需要進(jìn)行過濾，如果需要，移動站把該TCP/IP包所在的TCP連接對應(yīng)的過濾跟蹤表項(xiàng)中的過濾計數(shù)器加1，把無輸入數(shù)據(jù)的時間計數(shù)器清零，并丟棄該TCP/IP包，該數(shù)據(jù)包處理完畢；否則進(jìn)入步驟(C7)；(C6)移動站為該TCP/IP包建立相應(yīng)的TCP過濾跟蹤表，進(jìn)入步驟(C8)；(C7)移動站將該TCP/IP包所在的TCP鏈路對應(yīng)的過濾跟蹤表項(xiàng)中的過濾計數(shù)器和時間計數(shù)器清零；(C8)移動站判斷該TCP/IP包是否需要分割或合并，如果需要，則進(jìn)行分割或合并，再進(jìn)入步驟(C9)，否則直接進(jìn)入步驟(C9)；(C9)移動站對數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝和發(fā)送，該數(shù)據(jù)包處理完畢；(D)上行數(shù)據(jù)的接收(D1)基站接收移動站發(fā)送的數(shù)據(jù)，并判斷該數(shù)據(jù)是否為鏈路層ACK信息，如果是，進(jìn)入步驟(D7)，否則進(jìn)入步驟(D2)；(D2)基站判斷該數(shù)據(jù)包是否為TCP/IP包，如果是，進(jìn)入步驟(D3)，否則基站將該數(shù)據(jù)包交給上層，上行數(shù)據(jù)處理完成；(D3)基站根據(jù)TCP端口和IP地址，在TCP連接跟蹤表項(xiàng)中進(jìn)行查詢，判斷該TCP/IP包是否有相應(yīng)的TCP連接跟蹤表項(xiàng)，如果有，進(jìn)入步驟(D4)，否則，基站根據(jù)其TCP端口，IP地址等信息為這個TCP連接建立TCP連接跟蹤表項(xiàng)，進(jìn)入步驟(D6)；(D4)基站判斷該TCP/IP包的發(fā)送序號是否大于對應(yīng)的該TCP對應(yīng)的連接跟蹤表項(xiàng)中的發(fā)送序號，如果是，基站把該TCP/IP包對應(yīng)TCP連接跟蹤表項(xiàng)的發(fā)送序號替換為此TCP/IP包的發(fā)送序號，進(jìn)入步驟(D5)，否則直接進(jìn)入步驟(D5)；(D5)基站判斷該TCP/IP包的確認(rèn)序號是否大于對應(yīng)的該TCP對應(yīng)的連接跟蹤表項(xiàng)中的確認(rèn)序號，如果是，基站把該TCP/IP包對應(yīng)TCP連接跟蹤表項(xiàng)的確認(rèn)序號替換為此TCP/IP包的確認(rèn)序號，進(jìn)入步驟(D6)；否則，基站對該TCP進(jìn)行復(fù)位或直接進(jìn)入步驟(D6)；(D6)基站把此TCP/IP包交給上層，對上行數(shù)據(jù)處理完成；(D7)基站根據(jù)鏈路層ACK信息移動基站的發(fā)送窗口；(D8)基站判斷移出發(fā)送窗口的數(shù)據(jù)能否重組為一個完整TCP發(fā)送包或者能否解合并為數(shù)個TCP/IP包，如果是，進(jìn)入步驟(D9)，否則對此次上行數(shù)據(jù)處理完成；(D9)基站根據(jù)這個重組后的完整的TCP/IP包，或者解合并后的TCP/IP包的幀序號找到幀記錄節(jié)點(diǎn)；(D10)基站根據(jù)幀記錄節(jié)點(diǎn)的內(nèi)容判斷能否找到相應(yīng)的TCP連接跟蹤表項(xiàng)，如果能，進(jìn)入步驟(D11)，否則，釋放相應(yīng)的幀記錄節(jié)點(diǎn)；(D11)基站判斷此TCP發(fā)送包是否為順序包，如果是，基站根據(jù)此TCP/IP包的發(fā)送和確認(rèn)序號更新TCP連接跟蹤表，進(jìn)入步驟(D12)；否則，基站把這個TCP/IP包的幀記錄節(jié)點(diǎn)插入相應(yīng)的TCP連接跟蹤表項(xiàng)的亂序包記錄節(jié)點(diǎn)鏈表中，直到這個亂序包之前所有的包都正確接收了才能從亂序包記錄節(jié)點(diǎn)鏈表里面刪除它，此次上行數(shù)據(jù)接收處理完畢；(D12)基站根據(jù)更新過的TCP連接跟蹤表判斷亂序包記錄節(jié)點(diǎn)鏈表中是否有包可以成為順序包，如果是，把這些包的幀記錄節(jié)點(diǎn)從亂序包記錄節(jié)點(diǎn)中刪除，更新TCP連接跟蹤表項(xiàng)并生成相應(yīng)的TCP連接的ACK并發(fā)送，此次上行數(shù)據(jù)包處理完成；否則根據(jù)(D11)中為順序包的TCP發(fā)送包生成TCP/IP包的ACK進(jìn)行發(fā)送，此次上行數(shù)據(jù)處理完成。
上述步驟(A2)中，基站采用下述方法進(jìn)行判斷根據(jù)該包的發(fā)送序號與包長度之和同TCP連接跟蹤表項(xiàng)中的確認(rèn)序號相比較來判斷所述TCP/IP包是否已經(jīng)被確認(rèn)過。
上述步驟(C5)中，移動站按照下述步驟判斷該TCP/IP包是否需要進(jìn)行過濾①移動站判斷是否已經(jīng)過濾了n個該TCP/IP包所在的TCP連接的包，5≤n≤15，如果是，進(jìn)入步驟(C7)，否則進(jìn)入步驟②；②移動站判斷是否對該TCP/IP包所在的TCP鏈路連續(xù)過濾了kms，50≤k≤300，如果是，進(jìn)入步驟(C7)，否則進(jìn)入步驟③；③移動站把該TCP/IP包所在的TCP連接對應(yīng)的過濾跟蹤表項(xiàng)中的過濾計數(shù)器加1，把無輸入數(shù)據(jù)的時間計數(shù)器清零，并且丟棄該TCP/IP包，該數(shù)據(jù)包處理完畢。
上述基于ARQ信息的基站TCP代理確認(rèn)系統(tǒng)包括采用無線鏈路連接的基站和移動站，其鏈路層采用自動請求重傳機(jī)制(ARQ)；其中基站包括基站啟動控制模塊、發(fā)送分析模塊、基站分割重組模塊、代理確認(rèn)模塊和接收分析模塊；移動站包括移動站啟動控制模塊、移動站分割重組模塊和過濾模塊；基站啟動控制模塊用于完成用戶級的初始化與重置，并啟動選定的TCP連接的代理確認(rèn)過程；發(fā)送分析模塊用于對下行數(shù)據(jù)幀進(jìn)行分析，如果該幀中封裝的是TCP/IP包，則進(jìn)行分析過濾，否則給該數(shù)據(jù)幀賦予一個0值作為幀編號直接交給分割重組模塊發(fā)送；基站分割重組模塊根據(jù)PDU最大發(fā)送長度將下行的數(shù)據(jù)幀分割為多個PDU緩存于數(shù)據(jù)鏈路層發(fā)送窗口發(fā)送，它與移動站分割重組模塊采用自動請求重傳(ARQ)機(jī)制配合處理數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)收發(fā)；基站代理確認(rèn)模塊在TCP連接跟蹤表項(xiàng)為運(yùn)行狀態(tài)的時候，根據(jù)基站分割重組模塊發(fā)送的可確認(rèn)代理指示生成TCP連接的ACK幀并發(fā)送給上層；基站代理確認(rèn)模塊檢測到封裝RST或FIN報文段的數(shù)據(jù)幀發(fā)送到移動站，表明該TCP連接已經(jīng)重置或者斷開，基站代理確認(rèn)模塊清空連接跟蹤表中對應(yīng)該連接的表項(xiàng)，結(jié)束對該TCP連接的代理確認(rèn)；基站接收分析模塊用于分析通過基站的上行數(shù)據(jù)幀，負(fù)責(zé)對基站代理確認(rèn)模塊所管理的TCP連接跟蹤表項(xiàng)進(jìn)行修改，或者將上行數(shù)據(jù)幀直接交給上層；移動站啟動控制模塊負(fù)責(zé)控制移動站過濾模塊的開啟或者關(guān)閉；移動站分割重組模塊將下行的數(shù)據(jù)幀分割為多個PDU緩存于數(shù)據(jù)鏈路層發(fā)送窗口發(fā)送，它與基站分割重組模塊之間采用自動請求重傳機(jī)制配合處理數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)收發(fā)；移動站分割重組模塊將移動站過濾模塊給自己的數(shù)據(jù)按照PDU最大長度進(jìn)行分割，然后編號按照ARQ協(xié)議進(jìn)行發(fā)送，同時也對基站分割重組模塊發(fā)送的鏈路層ACK進(jìn)行分析進(jìn)行ARQ協(xié)議操作；移動站過濾模塊用于對從IP層來的所有封裝TCP/IP報文段的TCP/IP包進(jìn)行分析，對建立了過濾跟蹤表項(xiàng)并且狀態(tài)為運(yùn)行的TCP鏈接的TCP/IP包進(jìn)行過濾。
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的無線鏈路高誤碼引起的TCP協(xié)議的吞吐率降低的問題，具體而言，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果(1)本發(fā)明由基站基于ARQ信息來代理移動站發(fā)送TCP確認(rèn)報文段，省去了確認(rèn)應(yīng)答在無線鏈路上發(fā)送的時間，能夠大大降低有線上的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器發(fā)送TCP數(shù)據(jù)報文段到接收到確認(rèn)報文段的往返時延RTT。本發(fā)明一方面可以大大提高TCP發(fā)送窗口的移動速度，另一方面由于數(shù)據(jù)鏈路層ARQ增加傳輸時延造成TCP超時的概率大大降低，從而進(jìn)入慢啟動的次數(shù)大大下降，此外當(dāng)TCP進(jìn)入慢啟動，TCP協(xié)議的擁塞窗口從1個最大報文段的大小恢復(fù)到最大窗口大小需要的時間大大降低。
(2)基站對下行數(shù)據(jù)幀不是全部緩存，而是將源IP地址、目的IP地址、發(fā)送序號、確認(rèn)序號、源端口號、目的端口號、TCP標(biāo)志信息和該數(shù)據(jù)幀的編號等信息存入到一個幀記錄節(jié)點(diǎn)中緩存，通過數(shù)據(jù)幀的編號在幀記錄節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)幀之間建立一一對應(yīng)的關(guān)系，改善了SNOOP、兩段TCP技術(shù)對基站的CPU處理能力和存儲要求非常的高的問題。
(3)基站基于ARQ信息，僅在下行數(shù)據(jù)幀確實(shí)到達(dá)移動站后才會代理移動站發(fā)送TCP確認(rèn)報文段，避免了兩段TCP技術(shù)容易產(chǎn)生TCP語義歧義的問題。通過對移動站上行確認(rèn)報文段的過濾可以大大降低反向無線鏈路上的TCP連接的ACK報文段產(chǎn)生的數(shù)據(jù)負(fù)載。目前的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)絕大部分為TCP業(yè)務(wù)，而移動站的TCP報文段絕大部分又為TCP確認(rèn)報文段，通過對移動站確認(rèn)報文段過濾可以將移動站發(fā)送數(shù)據(jù)幀的數(shù)目減小到20％到40％，從而極大地提高反向無線鏈路的利用率，適應(yīng)無線IP網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)非對稱特性，留出上行數(shù)據(jù)帶寬以支持各種實(shí)時業(yè)務(wù)。


圖1、2為下行數(shù)據(jù)處理流程示意圖，其中圖1為基站數(shù)據(jù)發(fā)送流程，圖2為移動站數(shù)據(jù)接收流程；圖3、4為上行數(shù)據(jù)處理流程示意圖，其中圖3為移動站數(shù)據(jù)發(fā)送流程示意圖，圖4為基站數(shù)據(jù)接收流程示意圖；圖5為基于ARQ信息的基站TCP代理確認(rèn)方法的邏輯結(jié)構(gòu)圖；圖6為基站的代理狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖；圖7為移動站的代理狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
基站分析TCP/IP包，得到充分的信息后判斷可以啟動代理確認(rèn)，即將包括發(fā)送序號，確認(rèn)序號，源IP地址，目的IP地址，源端口，目的端口等當(dāng)前TCP連接的信息記錄在TCP連接跟蹤表中，每個連接對應(yīng)一個表項(xiàng)。并給移動站發(fā)送連接允許啟動指示信息，之后執(zhí)行代理確認(rèn)，而移動站在收到指示信息后開始過濾工作。
本發(fā)明由基站主控，移動站總是在基站執(zhí)行代理確認(rèn)后開始過濾工作，容易實(shí)現(xiàn)同步，而且由于不需要跟蹤TCP的連接建立過程，因而可以方便的隨時啟動。
本發(fā)明包括上行數(shù)據(jù)和下行數(shù)據(jù)處理二部分，下面分別對各部分作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
一、下行數(shù)據(jù)處理包括下行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，其處理過程為(A)下行數(shù)據(jù)的發(fā)送，如圖1所示，其過程為(A1)基站判斷上層數(shù)據(jù)包是否為TCP/IP包，如果是，進(jìn)入步驟(A2)，否則進(jìn)入步驟(A5)；(A2)基站判斷所述TCP/IP包是否已經(jīng)被確認(rèn)過，如果是，進(jìn)入步驟(A3)，否則進(jìn)入步驟(A4)；基站可以采用多種方式進(jìn)行判斷，其中比較簡單的方式是根據(jù)該包的發(fā)送序號與包長度之和同TCP鏈接跟蹤表項(xiàng)中的確認(rèn)序號相比較來判斷所述TCP/IP包是否已經(jīng)被確認(rèn)過。
(A3)基站丟棄該TCP/IP包，該數(shù)據(jù)包處理完成；(A4)基站給該TCP/IP包編號，提取源IP地址、目的IP地址、發(fā)送序號、確認(rèn)序號、源端口號和目的端口號，并將這些信息存入到一個幀記錄節(jié)點(diǎn)中，然后按序插入到幀記錄節(jié)點(diǎn)鏈表中。
(A5)基站判斷該TCP/IP包是否需要分割或合并(如根據(jù)PDU最大長度)，如果需要，則進(jìn)行分割或者合并，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝和發(fā)送，否則基站直接對數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝和發(fā)送。
(B)下行數(shù)據(jù)的接收，如圖2所示，其過程為(B1)移動站接收基站發(fā)送來的數(shù)據(jù)，判斷此數(shù)據(jù)是TCP數(shù)據(jù)還是鏈路層ACK信息，如果是鏈路層ACK信息則進(jìn)入步驟(B2)，否則進(jìn)入步驟(B3)；(B2)移動站根據(jù)鏈路層ACK信息移動發(fā)送窗口；(B3)移動站將接收的PDU放入接收窗口并對接收窗口的PDU進(jìn)行重組或解合并；(B4)移動站將重組后完整的數(shù)據(jù)提交給上層；二、上行數(shù)據(jù)處理包括上行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，其處理過程為(C)上行數(shù)據(jù)的發(fā)送，如圖3所示，其過程為
(C1)移動站從上層接收數(shù)據(jù)包，并判斷該數(shù)據(jù)包是否為TCP/IP包，如果是，進(jìn)入步驟(C2)，否則進(jìn)入步驟(C8)；(C2)移動站判斷該TCP/IP包的ACK標(biāo)志位是否為1，如果是，進(jìn)入步驟(C3)，否則進(jìn)入步驟(C8)；(C3)移動站判斷該TCP/IP包中SYN，RST和FIN字段是否全部為0，如果是，進(jìn)入步驟(C4)，否則進(jìn)入步驟(C8)；(C4)移動站搜索現(xiàn)有的過濾跟蹤表項(xiàng)，判斷是否已為該TCP/IP包所在的TCP鏈路建立過濾跟蹤表項(xiàng)，如果是，進(jìn)入步驟(C5)，否則進(jìn)入步驟(C6)；(C5)移動站先檢查該TCP/IP包數(shù)據(jù)長度是否為零，長度不為零進(jìn)入步驟(C7)；對于數(shù)據(jù)長度為零的包再判斷是否需要進(jìn)行過濾，如果需要，移動站把該TCP/IP包所在的TCP連接對應(yīng)的過濾跟蹤表項(xiàng)中的過濾計數(shù)器加1，把無輸入數(shù)據(jù)的時間計數(shù)器清零，并丟棄該TCP/IP包，該數(shù)據(jù)包處理完畢；否則進(jìn)入步驟(C7)。
移動站可以采用多種方式判斷該TCP/IP包是否需要進(jìn)行過濾，如根據(jù)已過濾個數(shù)進(jìn)行判斷，或根據(jù)已過濾時間進(jìn)行判斷，或采用過濾個數(shù)和時間相結(jié)合的方法進(jìn)行判斷。下面具體說明第三種方法①移動站判斷是否已經(jīng)過濾了n(n的取值范圍應(yīng)該在5到15之間，其中8到12比較理想，這里取10)個該TCP/IP包所在的TCP連接的包，如果是，進(jìn)入步驟(C7)，否則進(jìn)入步驟②；②移動站判斷是否對該TCP/IP包所在的TCP鏈路連續(xù)過濾了k(k的取值范圍應(yīng)該在50到300之間，其中80到120比較理想，這里取100)ms，如果是，進(jìn)入步驟(C7)，否則進(jìn)入步驟③；③移動站把該TCP/IP包所在的TCP連接對應(yīng)的過濾跟蹤表項(xiàng)中的過濾計數(shù)器(Filter_counter)加1，把無輸入數(shù)據(jù)的時間計數(shù)器(time_without_input)清零，并且丟棄該TCP/IP包，該數(shù)據(jù)包處理完畢；(C6)移動站為該TCP/IP包建立相應(yīng)的TCP過濾跟蹤表，進(jìn)入步驟(C8)；(C7)移動站將該TCP/IP包所在的TCP鏈路對應(yīng)的過濾跟蹤表項(xiàng)中的過濾計數(shù)器和時間計數(shù)器清零；(C8)移動站判斷該TCP/IP包是否需要分割或合并，如果需要，則進(jìn)行分割或合并，再進(jìn)入步驟(C9)，否則直接進(jìn)入步驟(C9)；(C9)移動站對數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝和發(fā)送，該數(shù)據(jù)包處理完畢；上述上行數(shù)據(jù)的發(fā)送步驟中，移動站也可以先判斷該TCP/IP包是否需要分割或合并再判斷該TCP/IP包是否需要過濾。
(D)上行數(shù)據(jù)的接收，如圖4所示，其過程為(D1)基站接收移動站發(fā)送的數(shù)據(jù)，并判斷該數(shù)據(jù)是否為鏈路層ACK信息，如果是，進(jìn)入步驟(D7)，否則進(jìn)入步驟(D2)；(D2)基站判斷該數(shù)據(jù)包是否為TCP/IP包，如果是，進(jìn)入步驟(D3)，否則基站將該數(shù)據(jù)包交給上層，上行數(shù)據(jù)處理完成；(D3)基站根據(jù)TCP端口和IP地址，在TCP連接跟蹤表項(xiàng)中進(jìn)行查詢，判斷該TCP/IP包是否有相應(yīng)的TCP連接跟蹤表項(xiàng)，如果有，進(jìn)入步驟(D4)，否則，基站根據(jù)其TCP端口，IP地址等信息為這個TCP連接建立TCP連接跟蹤表項(xiàng)，進(jìn)入步驟(D6)；(D4)基站判斷該TCP/IP包的發(fā)送序號是否大于對應(yīng)的該TCP對應(yīng)的連接跟蹤表項(xiàng)中的發(fā)送序號，如果是，基站把該TCP/IP包對應(yīng)TCP連接跟蹤表項(xiàng)的發(fā)送序號替換為此TCP/IP包的發(fā)送序號，進(jìn)入步驟(D5)，否則直接進(jìn)入步驟(D5)；(D5)基站判斷該TCP/IP包的確認(rèn)序號是否大于對應(yīng)的該TCP對應(yīng)的連接跟蹤表項(xiàng)中的確認(rèn)序號，如果是，基站把該TCP/IP包對應(yīng)TCP連接跟蹤表項(xiàng)的確認(rèn)序號替換為此TCP/IP包的確認(rèn)序號，進(jìn)入步驟(D6)；否則，基站根據(jù)具體情況對該TCP進(jìn)行復(fù)位或直接進(jìn)入步驟(D6)；如果基站發(fā)現(xiàn)該TCP/IP包的確認(rèn)序號小于對應(yīng)的該TCP對應(yīng)的連接跟蹤表項(xiàng)中的確認(rèn)序號，并且它們之間的差值大于某個值A(chǔ)時，對該TCP進(jìn)行復(fù)位(A一般達(dá)到256就應(yīng)該復(fù)位，我們系統(tǒng)使用的是2048)，否則把此TCP/IP包交給上層，對該上行數(shù)據(jù)處理完成。
(D6)基站把此TCP/IP包交給上層，對上行數(shù)據(jù)處理完成；(D7)基站根據(jù)鏈路層ACK信息移動基站的發(fā)送窗口；(D8)基站判斷移出發(fā)送窗口的數(shù)據(jù)能否重組為一個完整TCP發(fā)送包或者能否解合并為數(shù)個TCP/IP包，如果是，進(jìn)入步驟(D9)，否則對此次上行數(shù)據(jù)處理完成；(D9)基站根據(jù)這個重組后的完整的TCP/IP包，或者解合并后的TCP/IP包的幀序號找到幀記錄節(jié)點(diǎn)；(D10)基站根據(jù)幀記錄節(jié)點(diǎn)的內(nèi)容判斷能否找到相應(yīng)的TCP連接跟蹤表項(xiàng)，如果能，進(jìn)入步驟(D11)，否則，釋放相應(yīng)的幀記錄節(jié)點(diǎn)；(D11)基站判斷此TCP發(fā)送包是否為順序包，如果是，基站根據(jù)此TCP/IP包的發(fā)送和確認(rèn)序號更新TCP連接跟蹤表，進(jìn)入步驟(D12)；否則，基站把這個TCP/IP包的幀記錄節(jié)點(diǎn)插入相應(yīng)的TCP連接跟蹤表項(xiàng)的亂序包記錄節(jié)點(diǎn)鏈表中，直到這個亂序包之前所有的包都正確接收了才能從亂序包記錄節(jié)點(diǎn)鏈表里面刪除它，此次上行數(shù)據(jù)接收處理完畢；(D12)基站根據(jù)更新過的TCP連接跟蹤表判斷亂序包記錄節(jié)點(diǎn)鏈表中是否有包可以成為順序包，如果是，把這些包的幀記錄節(jié)點(diǎn)從亂序包記錄節(jié)點(diǎn)中刪除，更新TCP連接跟蹤表項(xiàng)并生成相應(yīng)的TCP連接的ACK并發(fā)送，此次上行數(shù)據(jù)包處理完成；否則根據(jù)(D11)中為順序包的TCP發(fā)送包生成TCP/IP包的ACK進(jìn)行發(fā)送，此次上行數(shù)據(jù)處理完成。
在移動站切換，偵測到RST或者FIN不為零的TCP/IP包，長時間沒有上下行數(shù)據(jù)這三種情況下停止TCP代理確認(rèn)。
基于ARQ信息的基站TCP代理確認(rèn)系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)圖如圖5所示，系統(tǒng)包括基站和移動站兩個部分，基站和移動站之間是無線鏈路，其鏈路層采用可靠的自動請求重傳機(jī)制(ARQ)?；纠肁RQ提供的確認(rèn)信息，對數(shù)據(jù)鏈路層的幀中封裝TCP報文段進(jìn)行分析處理來代理移動站發(fā)送TCP確認(rèn)報文段，過濾已經(jīng)被確認(rèn)過的下行數(shù)據(jù)包，而移動站負(fù)責(zé)過濾這些TCP確認(rèn)報文段?；景ɑ締涌刂颇K1、發(fā)送分析模塊2、基站分割重組模塊3、代理確認(rèn)模塊4和接收分析模塊5。移動站包括移動站啟動控制模塊6、移動站分割重組模塊7和移動站過濾模塊8。
下面對各模塊的功能作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
基站啟動控制模塊1用于完成用戶級的初始化與重置，并啟動選定的TCP連接的代理確認(rèn)過程。
當(dāng)移動站接入基站且移動站發(fā)送代理確認(rèn)允許信息時，基站初始化對應(yīng)于該移動站的連接跟蹤表，設(shè)置允許使用TCP代理，并根據(jù)接收到的上行TCP/IP包建立相應(yīng)的TCP連接跟蹤表項(xiàng)。每一個連接對應(yīng)連接跟蹤表中的一個表項(xiàng)，記錄了連接的代理狀態(tài)、源IP地址、目的IP地址、源端口號、目的端口號、發(fā)送序號、確認(rèn)序號等信息。
當(dāng)移動站PPP連接斷掉時，基站重置對應(yīng)該移動站的連接跟蹤表，釋放掉對應(yīng)于該移動站所有連接代理占用的資源，并禁止代理工作。
基站定時檢查移動站的歸屬情況，如果移動站切換到另一個基站，則原有基站將該移動站的代理確認(rèn)暫停，如果移動站已經(jīng)更新歸屬于其它基站，則原有基站結(jié)束對該移動站的所有TCP代理確認(rèn)。
移動站在切換前停止過濾上行確認(rèn)，切換到拜訪基站后再按代理確認(rèn)的啟動過程響應(yīng)新基站的TCP代理確認(rèn)。
圖6是基站對應(yīng)于某一個TCP連接的的代理狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，每一個TCP連接對應(yīng)的代理在基站代理確認(rèn)模塊4內(nèi)都有三個狀態(tài)，空閑，暫停，運(yùn)行。
初始狀態(tài)是空閑，當(dāng)收到一個指示接收窗口不為0且RST、FIN為0的上行TCP/IP包后，轉(zhuǎn)為暫停狀態(tài)，根據(jù)對該TCP/IP包的分析初始化跟蹤表中的該連接表項(xiàng)，并給此移動站發(fā)送一個啟動此連接TCP代理的指示。具體實(shí)施中啟動代理指示的結(jié)構(gòu)如表1。

表1基站啟動代理指示的結(jié)構(gòu)在暫停狀態(tài)內(nèi)，T_BS_PAUSE時間內(nèi)還未收到一個指示接收窗口不為0的上行TCP/IP包，轉(zhuǎn)移到空閑狀態(tài)。如果收到，轉(zhuǎn)移到運(yùn)行狀態(tài)。基站的代理確認(rèn)模塊4只會在TCP連接跟蹤表項(xiàng)為運(yùn)行狀態(tài)的時候工作。
在運(yùn)行狀態(tài)內(nèi)，如果持續(xù)T_BS_NO_DATA_TIMEOUT時間內(nèi)未收到任何上下行數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)移到空閑。如果收到指示接收窗口為0的上行TCP/IP包，轉(zhuǎn)移到暫停狀態(tài)。收到其他上行TCP/IP包，按照基站接收分析模塊5中生成TCP應(yīng)答策略來生成上行的TCP應(yīng)答。
如果在T_MIN_PURE_ACK時間內(nèi)連續(xù)收到對應(yīng)于某個TCP連接的指示接收窗口不為0且RST、FIN為0的TCP應(yīng)答報文段大于30個，則表明移動站沒有響應(yīng)基站的代理確認(rèn)對該TCP連接啟動過濾策略，需要再次給移動站發(fā)送一個啟動此連接TCP的代理確認(rèn)的命令。
基站發(fā)送分析模塊2用于對下行數(shù)據(jù)幀進(jìn)行分析，如果該幀中封裝的是TCP/IP包，則進(jìn)行分析過濾，否則給該數(shù)據(jù)幀賦予一個0值作為幀編號直接交給分割重組模塊3發(fā)送。
如果該幀中封裝TCP/IP包已經(jīng)被基站代理確認(rèn)，則該幀中封裝的是屬于不必要的重傳TCP數(shù)據(jù)報文段，可以進(jìn)行過濾不用發(fā)送。具體實(shí)施中，讀取該幀中封裝TCP報文段的發(fā)送序號和TCP報文段數(shù)據(jù)長度，如果發(fā)送序號和數(shù)據(jù)長度的和小于和等于連接跟蹤表中該連接表項(xiàng)的確認(rèn)序號，則過濾該下行數(shù)據(jù)幀不提交給分割重組模塊發(fā)送。
如果該幀中封裝不是重傳的TCP數(shù)據(jù)報文段，則給該數(shù)據(jù)幀賦予一個遞加的值作為幀編號，幀編號的范圍為1到65535，循環(huán)使用，相鄰兩個封裝TCP/IP包的數(shù)據(jù)幀的編號連續(xù)，發(fā)送給每個移動站的數(shù)據(jù)幀分別賦予幀編號。將分析得到的源IP地址、目的IP地址、發(fā)送序號、確認(rèn)序號、源端口號、目的端口號、TCP標(biāo)志信息和該數(shù)據(jù)包的幀編號等信息存入到一個幀記錄節(jié)點(diǎn)中，按序插入到記錄節(jié)點(diǎn)鏈表中。最后將該數(shù)據(jù)幀和賦予的幀編號一起提交給分割重組模塊發(fā)送。
基站分割重組模塊3用于根據(jù)PDU最大發(fā)送長度將下行的數(shù)據(jù)幀分割為多個PDU緩存于數(shù)據(jù)鏈路層發(fā)送窗口發(fā)送，它與移動站分割重組模塊8采用自動請求重傳機(jī)制(ARQ)配合處理數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)收發(fā)。
具體實(shí)施中采用將幀編號記錄于尾PDU中，當(dāng)基站收到移動站數(shù)據(jù)鏈路層發(fā)送的數(shù)據(jù)鏈路層確認(rèn)，判斷是否可以移動數(shù)據(jù)鏈路層發(fā)送窗口。如果可以移動發(fā)送窗口，則判斷是否移動了尾PDU，如果移動了且尾PDU中的幀編號非0則可斷定移動站已經(jīng)正確接收一個封裝TCP報文段的數(shù)據(jù)幀，基站分割重組模塊記錄各個移動站當(dāng)前已正確接收的幀編號。基站分割重組模塊定時檢查記錄的幀編號，如果幀編號有變化，則給基站代理確認(rèn)模塊發(fā)送可確認(rèn)代理指示消息。

表2可確認(rèn)代理指示基站代理確認(rèn)模塊4在TCP連接跟蹤表項(xiàng)為運(yùn)行狀態(tài)的時候，根據(jù)基站分割重組模塊3發(fā)送的可確認(rèn)代理指示生成TCP連接的ACK幀并發(fā)送?；敬泶_認(rèn)模塊4根據(jù)該可確認(rèn)代理指示可以知道已經(jīng)到達(dá)該移動站數(shù)據(jù)鏈路層的包含TCP確認(rèn)報文段的數(shù)據(jù)幀的最大編號，表明幀記錄鏈表中小于等于該最大編號的幀記錄節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的數(shù)據(jù)幀都已經(jīng)正確發(fā)送給移動站。將這些數(shù)據(jù)幀記錄節(jié)點(diǎn)依次從記錄鏈表中移出，并查找該數(shù)據(jù)幀中封裝TCP/IP包對應(yīng)的連接跟蹤表中連接表項(xiàng)記錄，判斷該數(shù)據(jù)幀中封裝TCP/IP包是否順序包。如果TCP/IP包的發(fā)送序號小于等于連接跟蹤表中記錄的確認(rèn)序號，則該TCP/IP包是順序包，否則是亂序包。
如果該TCP/IP包是順序包，可以根據(jù)已發(fā)送的順序TCP/IP包的幀記錄節(jié)點(diǎn)的記錄修正連接跟蹤表中該連接的記錄。如果該TCP/IP包的發(fā)送序號和TCP報文段長度的和值大于連接跟蹤表中記錄的確認(rèn)序號，修正連接跟蹤表中記錄的確認(rèn)序號為該和值，如果該TCP/IP包的確認(rèn)序號大于連接跟蹤表中記錄的發(fā)送序號，修正連接跟蹤表中記錄的發(fā)送序號為該TCP/IP包的確認(rèn)序號。
如果是順序包，在修正連接跟蹤表中該連接的記錄后可以發(fā)送代理確認(rèn)。封裝TCP的ACK報文段的TCP/IP包的源IP地址為移動站IP地址，目的地址為該連接的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器的IP地址，TCP源端口號為該TCP連接的移動站端口，TCP目的端口號為該TCP連接的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器端口，通告窗口大小等于移動站接收緩沖區(qū)的大小，發(fā)送序號等于被確認(rèn)TCP/IP包的確認(rèn)序號，確認(rèn)序號等于被確認(rèn)TCP/IP包的發(fā)送序號和發(fā)送數(shù)據(jù)大小值的和。
處理完上述順序包后，檢查連接表項(xiàng)中的亂序隊(duì)列，看目前是否有包成為順序包，如果有，則將該包從亂序隊(duì)列中刪除，并對其進(jìn)行TCP代理確認(rèn)。
如果幀中封裝TCP/IP包是亂序包，應(yīng)該將該亂序包的幀記錄節(jié)點(diǎn)插入到該連接表項(xiàng)的亂序隊(duì)列中去，同時發(fā)送對期望的順序包的確認(rèn)，以使基站快速重發(fā)丟失的位于該亂序包之前的數(shù)據(jù)包。在位于該亂序包序號前的數(shù)據(jù)包都被成功發(fā)送給移動站后，可以將該亂序包的幀記錄節(jié)點(diǎn)從該連接表項(xiàng)的亂序隊(duì)列中移出，按照對順序包的處理發(fā)送代理確認(rèn)。
基站代理確認(rèn)模塊4如果檢測到封裝RST報文段的數(shù)據(jù)幀發(fā)送到移動站，表明該TCP連接已經(jīng)重置，基站代理確認(rèn)模塊清空連接跟蹤表中對應(yīng)該連接的表項(xiàng)，結(jié)束對該TCP連接的代理確認(rèn)。
基站代理確認(rèn)模塊4如果檢測到封裝FIN報文段的數(shù)據(jù)幀發(fā)送到移動站，表明該TCP連接已經(jīng)斷開，基站代理確認(rèn)模塊可以代理對該FIN報文段的確認(rèn)，完成FIN過程后清空連接跟蹤表中對應(yīng)該連接的表項(xiàng)，結(jié)束對該TCP連接的代理確認(rèn)。
基站接收分析模塊5用于分析通過基站的上行數(shù)據(jù)幀，負(fù)責(zé)對基站代理確認(rèn)模塊4所管理的TCP連接跟蹤表項(xiàng)進(jìn)行修改，或者將上行數(shù)據(jù)幀直接交給上層。
如果該上行數(shù)據(jù)幀不封裝TCP報文段則直接將該數(shù)據(jù)幀提交給上層，否則對該包含TCP報文段的數(shù)據(jù)幀分析處理，可以修改代理生成的TCP確認(rèn)報文段的序號字段，或者發(fā)現(xiàn)極端情況下的錯誤并進(jìn)行恢復(fù)。
如果該封裝的TCP報文段的確認(rèn)序號字段大于對應(yīng)的連接跟蹤表中該連接表項(xiàng)的確認(rèn)序號字段，則將該TCP連接在TCP連接跟蹤表的表項(xiàng)的確認(rèn)序號修改為該TCP數(shù)據(jù)報文段的確認(rèn)序號字段的值。如果該TCP數(shù)據(jù)報文段的發(fā)送序號字段大于該TCP連接在TCP連接跟蹤表的表項(xiàng)的發(fā)送序號字段，則將該TCP連接在TCP連接跟蹤表的表項(xiàng)的發(fā)送序號修改為該TCP數(shù)據(jù)報文段的發(fā)送序號字段的值。該TCP連接跟蹤表的表項(xiàng)的發(fā)送序號和確認(rèn)序號將是下一次基站代理確認(rèn)的發(fā)送序號和確認(rèn)序號。
如果該封裝的TCP報文段的確認(rèn)序號字段小于對應(yīng)的連接跟蹤表中該連接表項(xiàng)的確認(rèn)序號字段，并且差值大于一定的數(shù)值，則可能有下行數(shù)據(jù)幀在分割重組模塊上丟失，應(yīng)該允許TCP協(xié)議使用原有恢復(fù)功能進(jìn)行恢復(fù)。當(dāng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)包丟失時，TCP協(xié)議重發(fā)功能可以進(jìn)行恢復(fù)。但是當(dāng)丟包發(fā)生在分割重組模塊時，基站發(fā)送分析模塊認(rèn)為數(shù)據(jù)幀已經(jīng)正確發(fā)送出去，并且過濾下行重發(fā)包，這就造成了丟包的不可恢復(fù)。改進(jìn)的方法是記錄該上行TCP報文段的確認(rèn)序號，并且不過濾下行重發(fā)數(shù)據(jù)報文段中發(fā)送序號等于該確認(rèn)序號的數(shù)據(jù)幀，這樣就允許了TCP協(xié)議對錯誤的恢復(fù)。
如果該封裝的TCP報文段的確認(rèn)序號字段小于對應(yīng)的連接跟蹤表中該連接表項(xiàng)的確認(rèn)序號字段，并且差值大于一定的數(shù)值，且該情況在一段時間持續(xù)，這種極端情況下表明出現(xiàn)了不可恢復(fù)的錯誤，就只能復(fù)位TCP連接。分別生成發(fā)往TCP連接的服務(wù)方和客戶方的封裝RST報文段的數(shù)據(jù)幀，發(fā)送給TCP連接的服務(wù)方和客戶方，復(fù)位兩邊的連接。
移動站啟動控制模塊6負(fù)責(zé)控制移動站過濾模塊8的開啟或者關(guān)閉。
移動站啟動控制模塊按照圖6描述的流程對過濾進(jìn)行控制，每一個TCP連接對應(yīng)的代理都有四個狀態(tài)空閑，準(zhǔn)備，暫停，運(yùn)行。
過濾連接跟蹤表項(xiàng)在收到第一個上行TCP/IP包之后被創(chuàng)建并且初始狀態(tài)為空閑，當(dāng)收到一個指示接收窗口不為0的上行TCP/IP包后，狀態(tài)轉(zhuǎn)為準(zhǔn)備。
在準(zhǔn)備狀態(tài)，移動站等待基站的啟動指示，如果過了T_LOCAL_PREPARE時間終端還沒有收到基站啟動代理的指示，轉(zhuǎn)到空閑狀態(tài)。收到基站代理確認(rèn)指示后，轉(zhuǎn)到暫停狀態(tài)。
在暫停狀態(tài)內(nèi)，如果在T_LOCAL_PAUSE時間內(nèi)未收到指示接收窗口不為0的上行TCP/IP包，轉(zhuǎn)到空閑狀態(tài)，否則轉(zhuǎn)移到運(yùn)行狀態(tài)。
在運(yùn)行狀態(tài)內(nèi)，如果持續(xù)T_LOCAL_NO_DATA_TIMEOUT時間內(nèi)未收到任何上下行的TCP數(shù)據(jù)包，轉(zhuǎn)移到空閑狀態(tài)。如果收到指示接收窗口為0的上行TCP/IP包，轉(zhuǎn)移到暫停狀態(tài)。收到純粹的上行TCP應(yīng)答包，移動站過濾模塊8按照過濾算法決定是否過濾。
移動站分割重組模塊7將下行的數(shù)據(jù)幀分割為多個PDU緩存于數(shù)據(jù)鏈路層發(fā)送窗口發(fā)送，它與基站分割重組模塊3之間采用自動請求重傳(ARQ)機(jī)制配合處理數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)收發(fā)。
移動站分割重組模塊7將移動站過濾模塊8給自己的數(shù)據(jù)按照PDU最大長度進(jìn)行分割，然后編號按照ARQ協(xié)議進(jìn)行發(fā)送。同時也對基站分割重組模塊3發(fā)送的鏈路層ACK進(jìn)行分析進(jìn)行ARQ協(xié)議操作。
移動站過濾模塊8用于對從IP層來的所有封裝TCP/IP報文段的TCP/IP包進(jìn)行分析，對建立了過濾跟蹤表項(xiàng)并且狀態(tài)為運(yùn)行的TCP鏈接的TCP/IP包按照下述規(guī)則進(jìn)行過濾。
移動站過濾模塊8對于那些沒有連接記錄或數(shù)據(jù)長度不為0的包不進(jìn)行過濾，直接通過；對于數(shù)據(jù)長度為0的包，通過過濾算法判斷是否可以過濾該TCP/IP包，如果封裝TCP報文段是確認(rèn)報文段，并且RST、SYN、FIN標(biāo)志為0，則按照時間和個數(shù)共同確定的策略過濾該TCP/IP包，并由基站的代理確認(rèn)模塊代理發(fā)送TCP的ACK報文段，對于其余的TCP/IP包則不過濾，提交給移動站分割重組模塊7發(fā)送。上述過濾算法具體說明如下filter_count字段記錄某個TCP連接連續(xù)過濾的數(shù)據(jù)幀個數(shù)，采用time_without_pass字段用于記錄某個TCP連接連續(xù)過濾包含TCP確認(rèn)信息的TCP/IP包的時間。time_without_input表示連續(xù)無TCP/IP包進(jìn)入時間，用于記錄連續(xù)沒有TCP/IP包進(jìn)入移動站過濾模塊8進(jìn)行分析的時間。只要有包含TCP確認(rèn)信息的TCP/IP包提交給移動站分割重組模塊7發(fā)送，就將filter_count字段和time_without_pass字段清0。只要有TCP/IP包進(jìn)入移動站過濾模塊8，就將time_without_input字段清0。
如果TCP報文段首部的標(biāo)志字段的ACK位不為1，表示連接還未建立，過濾跟蹤表中不會有該連接的表項(xiàng)，不對該TCP/IP包進(jìn)行過濾分析，直接通過移動站分割重組模塊7發(fā)送。
如果TCP報文段首部的標(biāo)志字段的ACK位為1，表示連接已經(jīng)建立，則在過濾跟蹤表中查找是否有該連接的記錄，如果沒有連接表項(xiàng)，則建立新的連接表項(xiàng)。如果過濾跟蹤表中有此表項(xiàng)存在，且TCP報文段數(shù)據(jù)部分的長度不為0，則不過濾該TCP/IP包，僅根據(jù)通告窗口的大小修改連接的狀態(tài)如果此TCP/IP包封裝的TCP報文段的通告窗口為0，并且該TCP報文段在過濾跟蹤表中對應(yīng)表項(xiàng)的狀態(tài)為運(yùn)行，則將狀態(tài)修改為暫停；如果收到TCP/IP包封裝的TCP報文段的通告窗口不為0，并且該TCP報文段在過濾跟蹤表中對應(yīng)表項(xiàng)的狀態(tài)為暫停，則將狀態(tài)改為運(yùn)行。
如果過濾跟蹤表中有此表項(xiàng)存在，且TCP報文段數(shù)據(jù)部分的長度為0，過濾算法首先需要考慮通告窗口變化的TCP報文段的處理。對通告窗口由非0變?yōu)?的TCP報文段和通告窗口由0變?yōu)榉?的TCP報文段都不應(yīng)該過濾。其次考慮那些不會改變連接狀態(tài)的TCP報文段，進(jìn)行如下操作如果RST、SYN、FIN標(biāo)志不全為0，則該TCP/IP包不過濾，提交給移動站分割重組模塊7發(fā)送；如果ACK為1，RST、SYN、FIN標(biāo)志全為0，除開不過濾處于連接建立過程和連接結(jié)束過程中的包，其他的TCP/IP包按照時間和個數(shù)共同確定的策略進(jìn)行過濾，即(1)如果該表項(xiàng)的filter_count字段的值大于等于10，則(1.1)將該TCP/IP包提交給移動站分割重組模塊8發(fā)送；(1.2)將filter_count、time_without_pass、time_without_input字段清0。
(2)如果該表項(xiàng)的filter_count字段的值小于10，則(2.1)查詢time_without_pass字段的值，如果該字段大于等于100ms，則將該TCP/IP包提交給移動站分割重組模塊8發(fā)送；且將filter_count、time_without_pass、time_without_input字段清0；(2.2)如果該字段小于100ms，則對time_without_input字段清0，filter_count字段增加1個單位，并對該TCP/IP包進(jìn)行過濾。
(3)定時查詢time_without_input字段的值，如果該字段大于500ms，則釋放出代理連接占用的資源。
權(quán)利要求
1.一種基于ARQ信息的基站TCP代理確認(rèn)方法，包括下行數(shù)據(jù)處理和上行數(shù)據(jù)處理，其中下行數(shù)據(jù)處理包括下行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，其處理過程為(A)下行數(shù)據(jù)發(fā)送(A1)基站判斷上層數(shù)據(jù)包是否為TCP/IP包，如果是，進(jìn)入步驟(A2)，否則進(jìn)入步驟(A5)；(A2)基站判斷所述TCP/IP包是否已經(jīng)被確認(rèn)過，如果是，進(jìn)入步驟(A3)，否則進(jìn)入步驟(A4)；(A3)基站丟棄該TCP/IP包，該數(shù)據(jù)包處理完成；(A4)基站給該TCP/IP包編號，提取源IP地址、目的IP地址、發(fā)送序號、確認(rèn)序號、源端口號和目的端口號，并將信息存入幀記錄節(jié)點(diǎn)中，然后按序插入到幀記錄節(jié)點(diǎn)鏈表中；(A5)基站判斷該TCP/IP包是否需要分割或合并，如果需要，則進(jìn)行分割或者合并，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝和發(fā)送，否則基站直接對數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝和發(fā)送；(B)下行數(shù)據(jù)的接收(B1)移動站接收基站發(fā)送來的數(shù)據(jù)，判斷此數(shù)據(jù)是TCP數(shù)據(jù)還是鏈路層ACK信息，如果是鏈路層ACK信息則進(jìn)入步驟(B2)，否則進(jìn)入步驟(B3)；(B2)移動站根據(jù)鏈路層ACK信息移動發(fā)送窗口；(B3)移動站將接收的PDU放入接收窗口并對接收窗口的PDU進(jìn)行重組或解合并；(B4)移動站將重組后完整的數(shù)據(jù)提交給上層；上行數(shù)據(jù)處理包括上行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，其處理過程為(C)上行數(shù)據(jù)的發(fā)送(C1)移動站從上層接收數(shù)據(jù)包，并判斷該數(shù)據(jù)包是否為TCP/IP包，如果是，進(jìn)入步驟(C2)，否則進(jìn)入步驟(C8)；(C2)移動站判斷該TCP/IP包的ACK標(biāo)志位是否為1，如果是，進(jìn)入步驟(C3)，否則進(jìn)入步驟(C8)；(C3)移動站判斷該TCP/IP包中SYN，RST和FIN字段是否全部為0，如果是，進(jìn)入步驟(C4)，否則進(jìn)入步驟(C8)；(C4)移動站搜索現(xiàn)有的過濾跟蹤表項(xiàng)，判斷是否已為該TCP/IP包所在的TCP鏈路建立過濾跟蹤表項(xiàng)，如果是，進(jìn)入步驟(C5)，否則進(jìn)入步驟(C6)；(C5)移動站先檢查該TCP/IP包數(shù)據(jù)長度是否為零，長度不為零進(jìn)入步驟(C7)；對于數(shù)據(jù)長度為零的包再判斷是否需要進(jìn)行過濾，如果需要，移動站把該TCP/IP包所在的TCP連接對應(yīng)的過濾跟蹤表項(xiàng)中的過濾計數(shù)器加1，把無輸入數(shù)據(jù)的時間計數(shù)器清零，并丟棄該TCP/IP包，該數(shù)據(jù)包處理完畢；否則進(jìn)入步驟(C7)；(C6)移動站為該TCP/IP包建立相應(yīng)的TCP過濾跟蹤表，進(jìn)入步驟(C8)；(C7)移動站將該TCP/IP包所在的TCP鏈路對應(yīng)的過濾跟蹤表項(xiàng)中的過濾計數(shù)器和時間計數(shù)器清零；(C8)移動站判斷該TCP/IP包是否需要分割或合并，如果需要，則進(jìn)行分割或合并，再進(jìn)入步驟(C9)，否則直接進(jìn)入步驟(C9)；(C9)移動站對數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝和發(fā)送，該數(shù)據(jù)包處理完畢；(D)上行數(shù)據(jù)的接收(D1)基站接收移動站發(fā)送的數(shù)據(jù)，并判斷該數(shù)據(jù)是否為鏈路層ACK信息，如果是，進(jìn)入步驟(D7)，否則進(jìn)入步驟(D2)；(D2)基站判斷該數(shù)據(jù)包是否為TCP/IP包，如果是，進(jìn)入步驟(D3)，否則基站將該數(shù)據(jù)包交給上層，上行數(shù)據(jù)處理完成；(D3)基站根據(jù)TCP端口和IP地址，在TCP連接跟蹤表項(xiàng)中進(jìn)行查詢，判斷該TCP/IP包是否有相應(yīng)的TCP連接跟蹤表項(xiàng)，如果有，進(jìn)入步驟(D4)，否則，基站根據(jù)其TCP端口，IP地址等信息為這個TCP連接建立TCP連接跟蹤表項(xiàng)，進(jìn)入步驟(D6)；(D4)基站判斷該TCP/IP包的發(fā)送序號是否大于對應(yīng)的該TCP對應(yīng)的連接跟蹤表項(xiàng)中的發(fā)送序號，如果是，基站把該TCP/IP包對應(yīng)TCP連接跟蹤表項(xiàng)的發(fā)送序號替換為此TCP/IP包的發(fā)送序號，進(jìn)入步驟(D5)，否則直接進(jìn)入步驟(D5)；(D5)基站判斷該TCP/IP包的確認(rèn)序號是否大于對應(yīng)的該TCP對應(yīng)的連接跟蹤表項(xiàng)中的確認(rèn)序號，如果是，基站把該TCP/IP包對應(yīng)TCP連接跟蹤表項(xiàng)的確認(rèn)序號替換為此TCP/IP包的確認(rèn)序號，進(jìn)入步驟(D6)；否則，基站對該TCP進(jìn)行復(fù)位或直接進(jìn)入步驟(D6)；(D6)基站把此TCP/IP包交給上層，對上行數(shù)據(jù)處理完成；(D7)基站根據(jù)鏈路層ACK信息移動基站的發(fā)送窗口；(D8)基站判斷移出發(fā)送窗口的數(shù)據(jù)能否重組為一個完整TCP發(fā)送包或者能否解合并為數(shù)個TCP/IP包，如果是，進(jìn)入步驟(D9)，否則對此次上行數(shù)據(jù)處理完成；(D9)基站根據(jù)這個重組后的完整的TCP/IP包，或者解合并后的TCP/IP包的幀序號找到幀記錄節(jié)點(diǎn)；(D10)基站根據(jù)幀記錄節(jié)點(diǎn)的內(nèi)容判斷能否找到相應(yīng)的TCP連接跟蹤表項(xiàng)，如果能，進(jìn)入步驟(D11)，否則，釋放相應(yīng)的幀記錄節(jié)點(diǎn)；(D11)基站判斷此TCP發(fā)送包是否為順序包，如果是，基站根據(jù)此TCP/IP包的發(fā)送和確認(rèn)序號更新TCP連接跟蹤表，進(jìn)入步驟(D12)；否則，基站把該TCP/IP包的幀記錄節(jié)點(diǎn)插入相應(yīng)的TCP連接跟蹤表項(xiàng)的亂序包記錄節(jié)點(diǎn)鏈表中，直到該亂序包之前所有的包都正確接收，再從亂序包記錄節(jié)點(diǎn)鏈表里面刪除它，此次上行數(shù)據(jù)接收處理完畢；(D12)基站根據(jù)更新過的TCP連接跟蹤表判斷亂序包記錄節(jié)點(diǎn)中是否有包可以成為順序包，如果是，把這些包從亂序包記錄節(jié)點(diǎn)鏈表中刪除，更新TCP連接跟蹤表項(xiàng)并生成相應(yīng)的TCP連接的ACK并發(fā)送，此次上行數(shù)據(jù)包處理完成；否則根據(jù)(D11)中為順序包的TCP發(fā)送包生成TCP/IP包的ACK進(jìn)行發(fā)送，此次上行數(shù)據(jù)處理完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(A2)中，基站采用下述方法進(jìn)行判斷根據(jù)該包的發(fā)送序號與包長度之和同TCP鏈接跟蹤表項(xiàng)中的確認(rèn)序號相比較來判斷所述TCP/IP包是否已經(jīng)被確認(rèn)過。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于步驟(C5)中，移動站按照下述步驟判斷該TCP/IP包是否需要進(jìn)行過濾①移動站判斷是否已經(jīng)過濾了n個該TCP/IP包所在的TCP連接的包，5≤n≤15，如果是，進(jìn)入步驟(C7)，否則進(jìn)入步驟②；②移動站判斷是否對該TCP/IP包所在的TCP鏈路連續(xù)過濾了kms，50≤k≤300，如果是，進(jìn)入步驟(C7)，否則進(jìn)入步驟③；③移動站把該TCP/IP包所在的TCP連接對應(yīng)的過濾跟蹤表項(xiàng)中的過濾計數(shù)器加1，把無輸入數(shù)據(jù)的時間計數(shù)器清零，并且丟棄該TCP/IP包，該數(shù)據(jù)包處理完畢。
4.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)包括采用無線鏈路連接的基站和移動站，其鏈路層采用自動請求重傳機(jī)制；其中基站包括基站啟動控制模塊(1)、發(fā)送分析模塊(2)、基站分割重組模塊(3)、代理確認(rèn)模塊(4)和接收分析模塊(5)；移動站包括移動站啟動控制模塊(6)、移動站分割重組模塊(7)和過濾模塊(8)；基站啟動控制模塊(1)用于完成用戶級的初始化與重置，并啟動選定的TCP連接的代理確認(rèn)過程；發(fā)送分析模塊(2)用于對下行數(shù)據(jù)幀進(jìn)行分析，如果該幀中封裝的是TCP/IP包，則進(jìn)行分析過濾，否則給該數(shù)據(jù)幀賦予一個0值作為幀編號直接交給分割重組模塊(3)發(fā)送；基站分割重組模塊(3)根據(jù)PDU最大發(fā)送長度將下行的數(shù)據(jù)幀分割為多個PDU緩存于數(shù)據(jù)鏈路層發(fā)送窗口發(fā)送，它與移動站分割重組模塊(8)采用自動請求重傳機(jī)制(ARQ)配合處理數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)收發(fā)；基站代理確認(rèn)模塊(4)在TCP連接跟蹤表項(xiàng)為運(yùn)行狀態(tài)的時候，根據(jù)基站分割重組模塊(3)發(fā)送的可確認(rèn)代理指示生成TCP連接的ACK幀并發(fā)送；基站代理確認(rèn)模塊(4)檢測到封裝RST或FIN報文段的數(shù)據(jù)幀發(fā)送到移動站，表明該TCP連接已經(jīng)重置或者斷開，基站代理確認(rèn)模塊(4)清空連接跟蹤表中對應(yīng)該連接的表項(xiàng)，結(jié)束對該TCP連接的代理確認(rèn)；基站接收分析模塊(5)用于分析通過基站的上行數(shù)據(jù)幀，負(fù)責(zé)對基站代理確認(rèn)模塊(4)所管理的TCP連接跟蹤表項(xiàng)進(jìn)行修改，或者將上行數(shù)據(jù)幀直接交給上層；移動站啟動控制模塊(6)負(fù)責(zé)控制移動站過濾模塊(8)的開啟或者關(guān)閉；移動站分割重組模塊(7)將下行的數(shù)據(jù)幀分割為多個PDU緩存于數(shù)據(jù)鏈路層發(fā)送窗口發(fā)送，它與基站分割重組模塊(3)之間采用自動請求重傳機(jī)制(ARQ)配合處理數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)收發(fā)；移動站分割重組模塊(7)將移動站過濾模塊(8)給自己的數(shù)據(jù)按照PDU最大長度進(jìn)行分割，然后編號按照ARQ協(xié)議進(jìn)行發(fā)送，同時也對基站分割重組模塊(3)發(fā)送的鏈路層ACK進(jìn)行分析進(jìn)行ARQ協(xié)議操作；移動站過濾模塊(8)用于對從IP層來的所有封裝TCP/IP報文段的TCP/IP包進(jìn)行分析，對建立了過濾跟蹤表項(xiàng)并且狀態(tài)為運(yùn)行的TCP鏈接的TCP/IP包進(jìn)行過濾。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于ARQ信息的基站TCP代理確認(rèn)方法及其系統(tǒng)。其方法包括上、下行數(shù)據(jù)接收和發(fā)送處理過程。系統(tǒng)包括采用無線鏈路連接的基站和移動站，基站包括基站啟動控制模塊、發(fā)送分析模塊、基站分割重組模塊、代理確認(rèn)模塊和接收分析模塊；移動站包括移動站啟動控制模塊、移動站分割重組模塊和過濾模塊。本發(fā)明提高了TCP發(fā)送窗口的移動速度，大大降低由于數(shù)據(jù)鏈路層ARQ增加傳輸時延造成TCP超時的概率，通過對移動站上行確認(rèn)報文段的過濾可以大大降低反向無線鏈路上的TCP連接的ACK報文段產(chǎn)生的數(shù)據(jù)負(fù)載。本發(fā)明極大地提高反向無線鏈路的利用率，適應(yīng)無線IP網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)非對稱特性，留出上行數(shù)據(jù)帶寬以支持各種實(shí)時業(yè)務(wù)。
文檔編號H04L12/56GK1753354SQ20051001966
公開日2006年3月29日 申請日期2005年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月25日
發(fā)明者吳偉民, 朱光喜, 王玲, 周楠 申請人:華中科技大學(xué)