專利名稱：用于無線接口上tcp性能改善的雙重代理方法
用于無線接口上TCP性能改善的雙重代理方法
本申請是申請日為2002年2月13日，申請?zhí)枮?2805655. 8,發(fā)明名 稱為"用于無線接口上TCP性能改善的雙重代理方法"的中國發(fā)明專利申 請的分案申請。
相關(guān)申請
本發(fā)明要求2001年2月15遞交的序列號(hào)為No. 60/269， 024，名為 "用于無線接口上TCP性能改善的雙重代理方法"的美國臨時(shí)申請的權(quán)利。 該臨時(shí)申請通過在此引述而被合并于本文。本申請還要求2001年5月7 日遞交的序列號(hào)為No. 09/850,531，名為"用于無線接口上TCP性能改善 的雙重代理方法"的美國發(fā)明專利申請的權(quán)利。該臨時(shí)申請通過在此引述 而被合并于本文。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)，例如蜂窩分組網(wǎng)絡(luò)，特別涉及用于提髙這 類系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)吞吐量的設(shè)備和方法。
用于在終端用戶機(jī)和服務(wù)器之間傳輸數(shù)據(jù)分組的通信系統(tǒng)中，目前， 采用包括用戶單元和基站的無線鏈路很常見，用戶單元和基站用無線電相 互通信。用戶單元被耦合到終端用戶機(jī)，而基站被耦合到服務(wù)器。
無線數(shù)據(jù)路徑中的任何中斷都可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)分組丟失,這導(dǎo)致終端用 戶機(jī)和服務(wù)器之間丟失確認(rèn)信號(hào)(acknowledgment signal)或確認(rèn)信號(hào) 被延遲。無論分組的目的地是終端用戶機(jī)還是服務(wù)器，這都將發(fā)生。在TCP 連接延伸穿過無線鏈路的通常情況下，盡管無線環(huán)境中的分組丟失最經(jīng)常 是由信號(hào)丟失和暫時(shí)的斷開引起的，但是TCP把這些分組丟失視作網(wǎng)絡(luò)擁塞。這增大了在網(wǎng)絡(luò)連接的任一端的可用TCP協(xié)議將在服務(wù)器上調(diào)用避免 擁塞/慢啟動(dòng)模式，導(dǎo)致系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)吞吐量下降的可能性。
在一種緩解這些問題的嘗試中，已經(jīng)設(shè)計(jì)出涉及服務(wù)器和終端用戶機(jī) 之間的分段TCP連接的配置。這樣的配置，例如在南卡羅來那大學(xué)計(jì)算機(jī) 科學(xué)系的布朗等的"M-TCP: TCP for Mobile Cellular Networks" (1997 年7月29日) 一文中，起始自服務(wù)器的有線TCP連接終止于無線鏈路， 并且在該無線鏈路上實(shí)現(xiàn)了 (instantiate) —個(gè)單獨(dú)的TCP連接。由于 在無線鏈路上仍使用TCP,所以上述低效問題中的很多仍就存在。另外， 隨之的在這類鏈路上為TCP確認(rèn)不斷地分配信道容量的要求，以及為所傳 輸數(shù)據(jù)保持和TCP/IP頭相關(guān)聯(lián)的開銷的要求也沒有發(fā)生變化。這給使用 這種配置可獲得的吞吐量的改進(jìn)設(shè)置了幾個(gè)限制。

發(fā)明內(nèi)容
采用本發(fā)明的設(shè)備和方法，克服了在無線鏈路上使用TCP協(xié)議所導(dǎo)致 的問題，在本發(fā)明中，TCP連接被分段成由無線鏈路上的非TCP連接分隔 開的兩個(gè)TCP連接。第一TCP代理網(wǎng)關(guān)設(shè)無線鏈路的用戶單元一側(cè)，第二 TCP代理網(wǎng)關(guān)設(shè)在基站一側(cè)。第一網(wǎng)關(guān)響應(yīng)來自終端用戶機(jī)的TCP連接請 求，智能地識(shí)別該TCP請求中的目的地?cái)?shù)據(jù)，并在終端用戶機(jī)和用戶單元 (subscriber unit)之間建立第一 TCP連接，在從終端用戶機(jī)開來，第 一 TCP連接復(fù)制了終端用戶機(jī)和服務(wù)器之間的TCP連接。第一網(wǎng)關(guān)還起到 從TCP連接請求消息產(chǎn)生經(jīng)過修改的連接請求消息的作用，經(jīng)過修改的連 接請求消息是所選無線協(xié)議的格式，在無線鏈路上被傳輸?shù)降诙W(wǎng)關(guān)。第 二網(wǎng)關(guān)重新產(chǎn)生TCP連接請求消息來在第二網(wǎng)關(guān)和服務(wù)器之間建立第二 TCP連接。在服務(wù)器看來，這個(gè)第二TCP連接復(fù)制了到終端用戶機(jī)的TCP 連接。這樣的雙重分段代理配置對于終端用戶機(jī)和服務(wù)器來說是完全透明 的。
采用這個(gè)改進(jìn)的配置， 一旦建立起這種分段代理連接，則以任一方向 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組將僅僅在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的有線部分上采用TCP協(xié)議；TCP 協(xié)議被從無線鏈路中完全消除。在網(wǎng)絡(luò)無線部分上的傳輸期間，數(shù)據(jù)分組 使用所選無線協(xié)議。由于TCP協(xié)議僅在系統(tǒng)的有線部分中使用，所以不再有TCP的糾正機(jī) 制，否則，響應(yīng)在無線鏈路上發(fā)生的暫時(shí)斷開，糾正機(jī)制將被觸發(fā)。此外， 在無線鏈路上消除了 TCP確認(rèn)，從而免除了為此目的而分配反向信道的需 要。還消除了為了在無線鏈路上傳輸而用TCP/IP頭封裝數(shù)據(jù)分組的開銷， 否則這個(gè)開銷將是必要的。


結(jié)合附圖，本發(fā)明在下面的詳細(xì)描述中被進(jìn)一步說明，其中， 圖1是無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的方框圖，其中，可以包含本發(fā)明的雙重分 段代理網(wǎng)關(guān)配置；
圖2是示出加入了本發(fā)明的雙重分段代理網(wǎng)關(guān)配置之后的圖1的無線 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的方框圖3是本發(fā)明的第一網(wǎng)關(guān)被加入無線鏈路的用戶單元一側(cè)的實(shí)施例 的方框圖4是本發(fā)明的第二網(wǎng)關(guān)被加入無線鏈路的基站一側(cè)的實(shí)施例的方 框圖5是圖2的網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)部分中所采用的傳輸協(xié)議的示意性表示;和 圖6是表示圖2配置中，終端用戶機(jī)和服務(wù)器之間的消息傳輸?shù)牧鞒虉D。
具體實(shí)施例方式
參考附圖，圖1示出了用于終端用戶機(jī)12和服務(wù)器13之間的數(shù)字?jǐn)?shù) 據(jù)分組的雙向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)ll，例如蜂窩分組網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器13可 以是國際互聯(lián)網(wǎng)(Internet)服務(wù)器。系統(tǒng)11包括采用用戶單元16的無 線鏈路14，用戶單元16—般包括無線調(diào)制解調(diào)器，并通過常規(guī)的有線網(wǎng) 絡(luò)(未示出)耦合到終端用戶機(jī)12。終端用戶機(jī)可以是可被到處移動(dòng)的膝 上型計(jì)算機(jī)、便攜式計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理等。
鏈路14也可以包括和用戶單元16用無線電通信的基站17?；?7 通過另一個(gè)常規(guī)的有線網(wǎng)絡(luò)(未示出)耦合到服務(wù)器13。
終端用戶機(jī)12和服務(wù)器13之間的雙向數(shù)據(jù)分組通信傳統(tǒng)上是通過使用和機(jī)器12相關(guān)聯(lián)的適合的應(yīng)用軟件(未示出)來產(chǎn)生TCP請求消息而 建立，TCP請求消息帶有服務(wù)器13的IP目的地址。 一旦請求的結(jié)果是建 立了TCP連接，則可以使用常規(guī)的TCP協(xié)議，以雙向方式來實(shí)現(xiàn)作為結(jié)果 的TCP會(huì)話。當(dāng)這樣的TCP會(huì)話生效時(shí)，來自機(jī)器12和服務(wù)器13其中之 一的連續(xù)編號(hào)的數(shù)據(jù)分組， 一般是國際互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)數(shù)據(jù)分組，被按 常規(guī)用TCP頭、確認(rèn)位等封裝，并在TCP連接上被傳輸?shù)狡渌麢C(jī)器。
被傳輸?shù)膩碜园l(fā)送機(jī)的數(shù)據(jù)分組中的連續(xù)字節(jié)將進(jìn)一步根據(jù)可用 TCP協(xié)議觸發(fā)來自位于所建立的TCP連接的另一端的接收機(jī)的連續(xù)的確認(rèn) 信號(hào)。這些確認(rèn)信號(hào)在同一TCP連接上被傳輸?shù)桨l(fā)送機(jī)。
一般來說，例如鏈路14的無線傳輸路徑容易受到中斷、傳輸延遲、 誤碼等影響，這些因素比網(wǎng)絡(luò)的有線部分所表現(xiàn)出的那些要大得多。結(jié)果， 來自TCP連接的接收端的確認(rèn)信號(hào)可能不在預(yù)計(jì)時(shí)間內(nèi)按預(yù)期到達(dá)發(fā)送 機(jī)，如果它最終會(huì)到達(dá)的話。在這種情況下，管理所討論的連接的TCP協(xié) 議按常規(guī)觸發(fā)發(fā)送機(jī)處的擁塞控制和/或慢啟動(dòng)模式，這能大大削減來自 該機(jī)器的數(shù)據(jù)分組吞吐量。
在現(xiàn)有技術(shù)中進(jìn)行了幾種嘗試，采用通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)上的單個(gè)分段 把TCP連接分成兩個(gè)部分來緩解這些問題。在如上述布朗等人的文章中給 出的那樣的分段的典型實(shí)施例中，TCP連接在無線鏈路的基站一側(cè)被分段。 這種現(xiàn)有技術(shù)配置對吞吐量的影響受到嚴(yán)格地限制，因?yàn)閮蓚€(gè)TCP連接之 一延伸穿過無線鏈路。即使接收機(jī)準(zhǔn)備好接收正常的數(shù)據(jù)流，在這種連接 上可用的TCP協(xié)議仍將通過調(diào)用發(fā)送機(jī)處的擁塞控制機(jī)制來向反向無線鏈 路上的信號(hào)丟失和暫時(shí)斷開作出響應(yīng)。此外，與穿過無線鏈路的TCP連接 相伴的擴(kuò)展信道分配要求和巨大的頭開銷的的問題仍就存在，這是在終端 用戶機(jī)上加載特殊軟件來幫助實(shí)現(xiàn)分段連接所必不可少的。
根據(jù)本發(fā)明，雙重分段TCP代理性能被以下面結(jié)合圖2到圖4給出的 方式加入圖1中的網(wǎng)絡(luò)11中。在每個(gè)這樣的終端機(jī)看來，這種性能模擬 了終端用戶機(jī)12和服務(wù)器13之間的常規(guī)端到到連接，而同時(shí)消除了穿過 無線鏈路14的TCP協(xié)議的使用。 一對TCP代理網(wǎng)關(guān)21和22分別和用戶 單元16和基站17相關(guān)聯(lián)，將結(jié)合圖3和圖4在相關(guān)的部分中描述TCP代 理網(wǎng)關(guān)21和22。在圖2所示的配置中，網(wǎng)關(guān)21被表示為包含在用戶單元16內(nèi)，但是這樣的網(wǎng)關(guān)21也可以和用戶單元16—樣，是和鏈路14相關(guān) 聯(lián)并位于鏈路14的同一側(cè)的單獨(dú)的單元。以類似的方式，網(wǎng)關(guān)22被示為 基站17的構(gòu)成部分，但是它另外也可以被具體實(shí)施為和鏈路14相關(guān)聯(lián)并 位于鏈路14的同一側(cè)的單獨(dú)的單元，如同基站17那樣。(在圖中沒有具 體示出的多個(gè)間隔開的基站和特定的無線子系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的其他情況下，網(wǎng) 關(guān)22可以和所有這些基站相關(guān)聯(lián)。)
從終端用戶機(jī)12傳來的用于和服務(wù)器13建立TCP會(huì)話的TCP連接請 求分組被用戶單元16處的TCP流監(jiān)視器23截獲。如圖3所示，監(jiān)視器23 把TCP連接請求分組導(dǎo)向網(wǎng)關(guān)21中的代理和無線協(xié)議管理器26 (此后用 "PWPM 26"表示)。PWPM 26記錄進(jìn)入的請求分組中的TCP連接信息，連 接信息包括而不僅限于終端用戶機(jī)12和服務(wù)器13的IP地址,并且PWPM 26 建立被映射到這些地址的小的會(huì)話標(biāo)識(shí)符。PWPM 26利用這些信息來激活 本地TCP終結(jié)器單元27,為機(jī)器12所請求的連接建立TCP終結(jié)點(diǎn)。PWPM 26 把服務(wù)器IP地址分配給這種終結(jié)點(diǎn)，從而如此建立的TCP連接對終端用 戶機(jī)12來說好像是和服務(wù)器13之間的TCP連接的副本。由網(wǎng)關(guān)21建立 的TCP連接參與和終端用戶機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)的TCP協(xié)議交換，包括為連接請求消 息以及為隨后的源自機(jī)器12，并被監(jiān)視器23截獲的數(shù)據(jù)消息產(chǎn)生確認(rèn)信 號(hào)。
TCP終結(jié)器單元27去掉從機(jī)器12截獲的連接請求分組的TCP成幀 (framing),并把每個(gè)這種請求分組中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到PWPM 26。 PWPM 26 產(chǎn)生經(jīng)過修改的連接請求分組，其中，來自每個(gè)分組的被轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)被用頭 封裝，該頭適于用由PWPM 26選擇的無線協(xié)議格式，在無線鏈路14上傳 輸這些經(jīng)過修改的分組。這些無線協(xié)議頭包含上述會(huì)話標(biāo)識(shí)符、分配給這 種分組的序列號(hào)和其他根據(jù)所選無線協(xié)議來最佳地格式化分組時(shí)可能需 要的信息，所選無線協(xié)議例如可以是鏈路層協(xié)議或其他非TCP協(xié)議，諸如 UDP。(為了說明的目的，將假設(shè)根據(jù)鏈路層協(xié)議來格式化。)因?yàn)闀?huì)話標(biāo) 識(shí)符的尺寸較小，所以無線協(xié)議頭可以比在無線鏈路上傳輸TCP請求消息 時(shí)將會(huì)需要的頭小的相當(dāng)多。
PWPM 26把經(jīng)過修改的連接請求分組轉(zhuǎn)發(fā)到常規(guī)的鏈路層接收器28, 接收器28在無線鏈路14上把經(jīng)過修改的分組傳輸?shù)交?7中的對應(yīng)的鏈路層收發(fā)器31 (圖2)。如圖4所示，收發(fā)器31把經(jīng)過修改的分組轉(zhuǎn)發(fā) 到第二網(wǎng)關(guān)22中的第二代理和無線協(xié)議管理器32 (此后用"PWPM32"表 示)。PWPM 32從進(jìn)入的經(jīng)過修改的分組的無線協(xié)議頭中提取會(huì)話標(biāo)識(shí)符信 息，并命令本地TCP發(fā)起器單元33從分組中去掉這些頭。然后發(fā)起器單 元33用從所提取的會(huì)話標(biāo)識(shí)符中導(dǎo)出的TCP頭封裝分組數(shù)據(jù)，該TCP頭 帶有終端用戶機(jī)12和服務(wù)器13的IP地址，從而有效地重構(gòu)來自機(jī)器12 的原始TCP連接請求消息。發(fā)起器單元33，也即網(wǎng)關(guān)22被分配了終端用 戶機(jī)12的IP地址。
發(fā)起器單元33通過TCP流監(jiān)視器41 (圖2)把重構(gòu)的TCP連接請求 分組轉(zhuǎn)發(fā)到服務(wù)器13來建立網(wǎng)關(guān)22和服務(wù)器13之間的第二 TCP連接。 由于發(fā)起器單元33把終端用戶機(jī)12的IP地址展示給服務(wù)器13,所以網(wǎng) 關(guān)22和服務(wù)器13之間剛剛建立的TCP連接將是終端用戶機(jī)12和服務(wù)器 13之間的端到端連接的復(fù)制品。因此，類似在機(jī)器12和網(wǎng)關(guān)21之間建立 的上述第一 TCP連接，第二 TCP連接可以參與所有標(biāo)準(zhǔn)的TCP協(xié)議交換， 就如同在服務(wù)器13和機(jī)器12之間存在這樣的直接的端到端連接一樣。這 樣的交換包括在發(fā)起器單元33 (圖4)產(chǎn)生確認(rèn)信號(hào)，該確認(rèn)信號(hào)將由終 端用戶機(jī)12 (圖2)響應(yīng)來自服務(wù)器13的數(shù)據(jù)分組的傳輸而產(chǎn)生。
圖5的圖示意性地概括了剛剛結(jié)合圖2到圖4所描述的雙重分段代理 連接。
一旦圖2所示的系統(tǒng)已經(jīng)被配置為建立根據(jù)本發(fā)明的雙重分段代理 連接，數(shù)據(jù)分組可以通過第一和第二 TCP有線路徑和介于中間的無線鏈路 層在這樣的系統(tǒng)上以雙向方式流動(dòng)。為了下面說明的目的，數(shù)據(jù)流將被假 設(shè)為是從服務(wù)器13到終端用戶機(jī)12。
服務(wù)器13所傳輸?shù)腡CP格式的數(shù)據(jù)分組被基站17處的流監(jiān)視器41 截獲。如果流監(jiān)視器41檢測到來自服務(wù)器13的數(shù)據(jù)分組的IP目的地址 和由網(wǎng)關(guān)22展示給服務(wù)器的、終端用戶機(jī)12的IP地址匹配，則監(jiān)視器 41把這些分組導(dǎo)向網(wǎng)關(guān)單元22中的PWPM 32 (圖4)。 PWPM 32命令TCP 發(fā)起器單元33從這些數(shù)據(jù)分組中去掉TCP成幀。PWPM 32從發(fā)起器單元 33接收未封裝的數(shù)據(jù)，給這些數(shù)據(jù)附加上小的無線協(xié)議頭，并穿過收發(fā)器 31、無線鏈路14 (圖2)和收發(fā)器28，并穿過收發(fā)器31把這些如此轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)分組傳輸?shù)接脩魡卧?6中的網(wǎng)關(guān)單元21。在網(wǎng)關(guān)21處接收到這些 經(jīng)過轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)分組后，PWPM26 (圖3)從來自經(jīng)過轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)分組的無 線協(xié)議頭中提取相關(guān)的會(huì)話標(biāo)識(shí)符，并指示TCP終結(jié)器單元27去掉這些 無線協(xié)議頭。終結(jié)器單元27把分組數(shù)據(jù)封裝在TCP幀中，TCP幀包含由從 無線協(xié)議頭中提取的會(huì)話ID信息指定的源和目的IP地址。然后，如此轉(zhuǎn) 換的TCP分組在先前建立的TCP連接上被穿過流監(jiān)視器32路由到終端用 戶機(jī)12。
圖6示出了通過根據(jù)本發(fā)明的雙重分段代理配置的示意性消息序列 和數(shù)據(jù)。以帶有服務(wù)器13的地址的TCP (1) SYN消息的形式的TCP連接 請求最初從終端用戶機(jī)12傳來。這樣的連接請求是封裝在TCP幀中的分 組的形式。請求分組被網(wǎng)關(guān)21截獲，網(wǎng)關(guān)21建立第一 TCP連接，并把TCP
(1) SYNACK確認(rèn)信號(hào)發(fā)送回終端用戶機(jī)12。由于在網(wǎng)關(guān)單元建立的終 結(jié)點(diǎn)帶有服務(wù)器13的IP地址，所以機(jī)器12接收到的TCP (1) SYN ACK 信號(hào)就如同確認(rèn)是來自于服務(wù)器13 —樣。網(wǎng)關(guān)單元21從TCP (1) SYN 信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)新的流消息，該流消息在到網(wǎng)關(guān)單元21的無線鏈路上，以 經(jīng)過修改的用無線協(xié)議頭封裝的分組的形式被發(fā)送。鏈路層確認(rèn)被返回。 網(wǎng)關(guān)單元22也從經(jīng)過修改的連接請求分組中把無線協(xié)議幀去掉，把它用 TCP幀封裝，并把最終重新產(chǎn)生的TCP (2) SYN信號(hào)傳輸?shù)椒?wù)器13以建 立第二TCP連接。服務(wù)器把確認(rèn)指定的TCP (2) SYNACK返回給作為終端 用戶機(jī)12的代理的網(wǎng)關(guān)單元22。
假設(shè)雙重分段連接建立后，數(shù)據(jù)的初始數(shù)據(jù)流是從服務(wù)器13到終端 用戶機(jī)12，數(shù)據(jù)分組TCP (2) DATA被從這樣的機(jī)器施加給網(wǎng)關(guān)單元22。 網(wǎng)關(guān)單元22作為終端用戶機(jī)12的代理，把TCP(2) ACK返回給服務(wù)器 13。在網(wǎng)關(guān)單元22數(shù)據(jù)分組被轉(zhuǎn)換為無線協(xié)議形式，并被以會(huì)話數(shù)據(jù)消 息的形式發(fā)送到網(wǎng)關(guān)單元21。鏈路層確認(rèn)被返回。當(dāng)會(huì)話數(shù)據(jù)消息到達(dá)網(wǎng) 關(guān)21時(shí)，該網(wǎng)關(guān)把消息恢復(fù)為TCP格式，并作為服務(wù)器13的代理，把它 以TCP(l) DATA消息的形式發(fā)送到終端用戶機(jī)。然后終端用戶機(jī)返回TCP
(1) ACK。
可以理解，在相反方向上可以發(fā)生同樣的數(shù)據(jù)流。也可以理解，任一 終端機(jī)(例如服務(wù)器13)可以用常規(guī)方式來終結(jié)TCP會(huì)話。具體到掛6，服務(wù)器13開始一個(gè)終結(jié)消息，用TCP (2) FIN表示，該終結(jié)消息被作為 終端用戶機(jī)12的代理的網(wǎng)關(guān)單元22以TCP (2) FIN ACK信號(hào)確認(rèn)。該 消息在網(wǎng)關(guān)單元22被轉(zhuǎn)換為無線協(xié)議格式，并被作為數(shù)據(jù)關(guān)閉消息在無 線鏈路上轉(zhuǎn)發(fā)。還命令網(wǎng)關(guān)單元22中的TCP發(fā)起器單元33 (圖4)關(guān)閉 到服務(wù)器的TCP連接。
數(shù)據(jù)關(guān)閉消息分組在網(wǎng)關(guān)單元21被恢復(fù)為TCP格式，并在第一 TCP 連接上作為TCP (1) FIN分組(圖6)被路由到終端用戶機(jī)12。這種數(shù) 據(jù)關(guān)閉消息分組在機(jī)器12被用如所示的TCP .(1) FIN ACK來確認(rèn)，并且 網(wǎng)關(guān)21中的TCP終結(jié)器單元27 (圖3)被命令關(guān)閉到終端用戶機(jī)的TCP 連接。
本發(fā)明的雙重分段代理配置相對于如上述布朗等人的文章中描述的 現(xiàn)有技術(shù)分段連接配置的額外的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在終端用戶機(jī)12 (圖2)上不 需要特殊軟件或配置。任何所需特殊軟件被分別安裝在可用網(wǎng)關(guān)單元21 和22中。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是由可用PWPM所選的用于在無線鏈路上傳輸消息的無線 協(xié)議可被針對鏈路層單獨(dú)優(yōu)化，而無須考慮任何TCP參數(shù)。但是，可以理 解，這樣選擇的無線協(xié)議應(yīng)該仍將按常規(guī)適于在無線鏈路上丟失數(shù)據(jù)的情 況下支持重傳輸?？梢酝ㄟ^適當(dāng)?shù)拿顏砼渲迷趹?yīng)用超時(shí)時(shí)間機(jī)制之前要 嘗試的連續(xù)重新傳輸?shù)拇螖?shù)，該命令被可用PWPM提供給鏈路收發(fā)器之一。 如果在配置次數(shù)的重新傳輸之后確定分組不能被穿過無線鏈路傳輸，則可 命令鏈路層把適當(dāng)?shù)膫鬏斿e(cuò)誤指示發(fā)送到PWPM,該傳輸錯(cuò)誤指示指明了傳 輸失敗的消息的會(huì)話標(biāo)識(shí)符。該錯(cuò)誤指示可被PWPM以常規(guī)方式使用，通 過把適當(dāng)?shù)拿畎l(fā)送到相關(guān)聯(lián)的本地TCP發(fā)起器或終結(jié)器單元，并通過鏈 路層把對應(yīng)的消息發(fā)送到無線鏈路的另一側(cè)上的PWPM，用于終結(jié)數(shù)據(jù)流。 在這種情況下，第一PWPM可利用可配置定時(shí)器(未示出)，在預(yù)置時(shí)間內(nèi) 沒有從無線鏈路的另一側(cè)接收到鏈路層確認(rèn)的情況下取消該流。
前面已經(jīng)部分地結(jié)合本發(fā)明的示意性實(shí)施例描述了本發(fā)明?，F(xiàn)在，本 領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)想到很多的變化和修改。例如，本發(fā)明的雙重分段TCP 連接也可以從數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)11的相反一端建立。在這種情況下，第一TCP 連接將在服務(wù)器13和網(wǎng)關(guān)22之間延伸，而第二 TCP連接將在網(wǎng)關(guān)21和終端用戶機(jī)12之間延伸。形成后一種連接的結(jié)構(gòu)和前面描述的那些相同， 區(qū)別是(1)展示給服務(wù)器13的第一 TCP連接的終結(jié)點(diǎn)將由網(wǎng)關(guān)22中的 第二TCP終結(jié)器單元42 (圖4)實(shí)現(xiàn)，和(2)展示給終端用戶機(jī)12的第 二 TCP連接的起始點(diǎn)將由網(wǎng)關(guān)21中的第二 TCP發(fā)起器單元43 (圖3)實(shí) 現(xiàn)。因此希望所附權(quán)利要求的范圍不應(yīng)限于此處所揭示的具體內(nèi)容，也不 應(yīng)受其限制。
權(quán)利要求
1. 一種用戶單元，包括流監(jiān)視器，經(jīng)配置用于接收從終端用戶機(jī)所傳輸?shù)膫鬏斂刂茀f(xié)議(TCP)連接請求；代理網(wǎng)關(guān)，經(jīng)配置用于識(shí)別所述TCP連接請求內(nèi)所包含的目的地?cái)?shù)據(jù)，以在所述終端用戶機(jī)與所述用戶單元之間建立TCP連接終結(jié)點(diǎn)，其中所述TCP連接終結(jié)點(diǎn)于所述終端用戶機(jī)與服務(wù)器之間復(fù)制TCP連接；以及收發(fā)器，經(jīng)配置用于在無線鏈路上依據(jù)非TCP協(xié)議把經(jīng)過修改的TCP連接請求消息傳輸?shù)交緝?nèi)的收發(fā)器，其中所述經(jīng)過修改的TCP連接請求消息由所述代理網(wǎng)關(guān)產(chǎn)生，以使用非TCP協(xié)議與所述基站建立連接，并且從所述無線鏈路移除所述TCP協(xié)議。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶單元，其特征在于，于所述終端用戶 機(jī)與所述用戶單元之間所建立的所述TCP連接終結(jié)點(diǎn)使用標(biāo)準(zhǔn)的TCP協(xié)議 交換。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶單元，其特征在于，所述TCP連接請 求內(nèi)所包含的目的地?cái)?shù)據(jù)包括所述終端用戶機(jī)與所述服務(wù)器的國際互聯(lián) 網(wǎng)協(xié)議地址。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶單元，其特征在于，利用適用于所述 無線鏈路上以非TCP協(xié)議格式傳送所述經(jīng)過修改的TCP連接請求消息的無 線協(xié)議頭封裝所述經(jīng)過修改的TCP連接請求消息，所述無線協(xié)議頭包括會(huì) 話標(biāo)識(shí)符與序列號(hào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用戶單元，其特征在于，所述無線協(xié)議頭 包含依據(jù)所述非TCP協(xié)議格式最佳地格式化所述TCP協(xié)議連接請求消息所必需的信息。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶單元，其特征在于，所述非TCP協(xié)議 為鏈路層協(xié)議。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶單元，其特征在于，所述非TCP協(xié)議 為用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議。
8. —種基站，包括接收器，經(jīng)配置用于依據(jù)非TCP協(xié)議以經(jīng)由無線鏈路從用戶單元內(nèi)的 接收器接收經(jīng)過修改的TCP連接請求消息，其中所述經(jīng)過修改的TCP連接 請求消息用于使用非TCP協(xié)議來建立與所述用戶單元的連接，其中所述 TCP協(xié)議從所述無線鏈路上被移除；代理網(wǎng)關(guān)，經(jīng)配置用于提取所述TCP連接請求消息內(nèi)所包含的目的地 數(shù)據(jù)，并且將所述TCP連接請求消息內(nèi)所包含的數(shù)據(jù)與無線協(xié)議頭封裝， 以重構(gòu)從終端用戶機(jī)所傳輸?shù)目刂茀f(xié)議連接請求；以及流監(jiān)視器，經(jīng)配置用于接收所述重構(gòu)的TCP連接請求，幷且在所述基 站與服務(wù)器之間建立TCP連接終結(jié)點(diǎn)，其中所述TCP連接終結(jié)點(diǎn)于所述終 端用戶機(jī)與所述服務(wù)器之間復(fù)制TCP連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基站，其特征在于，于所述基站與所述服 務(wù)器之間所建立的所述TCP連接終結(jié)點(diǎn)使用標(biāo)準(zhǔn)的TCP協(xié)議交換。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基站，其特征在于，于所述TCP連接請求 消息內(nèi)所包含而被提取的目的地?cái)?shù)據(jù)包括所述終端用戶機(jī)與所述服務(wù)器 的國際互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議地址。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基站，其特征在于，所述代理網(wǎng)關(guān)更配置 用于從所述TCP連接請求消息移除無線協(xié)議頭。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基站，其特征在于，所述無線協(xié)議頭適用 于所述無線鏈路上以非TCP協(xié)議格式傳送所述經(jīng)過修改的TCP連接請求消 息，所述無線協(xié)議頭包括會(huì)話標(biāo)識(shí)符與序列號(hào)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的基站，其特征在于，所述無線協(xié)議頭包 含依據(jù)所述非TCP協(xié)議格式最佳地格式化所述TCP協(xié)議連接請求消息所必 需的信息。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基站，其特征在于，所述非TCP協(xié)議為鏈 路層協(xié)議。
15. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基站，其特征在于，所述非TCP協(xié)議為用 戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議。
16. —種用于用戶單元的方法，包括 從終端用戶機(jī)接收TCP連接請求；識(shí)別所述TCP連接請求所包含的目的地?cái)?shù)據(jù)，以在所述終端用戶機(jī)與 所述用戶單元之間建立TCP連接終結(jié)點(diǎn)，其中所述TCP連接終結(jié)點(diǎn)于所述 終端用戶機(jī)與服務(wù)器之間復(fù)制TCP連接；產(chǎn)生經(jīng)過修改的TCP連接請求消息，以通過無線鏈路與所述基站建立 連接；以及依據(jù)非TCP協(xié)議通過所述無線鏈路傳輸所述經(jīng)過修改的TCP連接請求 消息到所述基站，其中所述經(jīng)過修改的TCP連接請求消息使用非TCP協(xié)議 與所述基站建立連接，幷且從所述無線鏈路移除所述TCP協(xié)議。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，于所述終端用戶機(jī) 與所述用戶單元之間所建立的所述TCP連接終結(jié)點(diǎn)使用標(biāo)準(zhǔn)的TCP協(xié)議交 換。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，于所述TCP連接請求所包含的目的地?cái)?shù)據(jù)包括所述終端用戶機(jī)與所述服務(wù)器的國際互聯(lián)網(wǎng) 協(xié)議地址。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，更包含利用適用于無線鏈路上以 非TCP協(xié)議格式傳送所述經(jīng)過修改的TCP連接請求消息的無線協(xié)議頭封裝 所述經(jīng)過修改的TCP連接請求消息，所述無線協(xié)議頭包括會(huì)話標(biāo)識(shí)符與序 列號(hào)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述無線協(xié)議頭包 含依據(jù)所選擇的協(xié)議格式最佳地格式化所述TCP連接請求消息所必需的信 息。
21. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述非TCP協(xié)議為 鏈路層協(xié)議。
22. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述非TCP協(xié)議為 用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議。
23. —種用于基站的方法，所述方法包括通過無線鏈路從用戶單元接收經(jīng)過修改的TCP連接請求，其中所述經(jīng) 過修改的TCP連接請求消息用于與所述用戶單元建立連接，其中所述TCP 協(xié)議從所述無線鏈路被移除；提取于所述TCP連接請求消息內(nèi)所包含的目的地?cái)?shù)據(jù); 將所述TCP連接請求消息內(nèi)所包含的數(shù)據(jù)與無線協(xié)議頭封裝； 重構(gòu)從終端用戶機(jī)所傳輸?shù)目刂茀f(xié)議連接請求；以及 在所述基站與服務(wù)器之間建立TCP連接終結(jié)點(diǎn)，其中所述TCP連接終 結(jié)點(diǎn)于所述終端用戶機(jī)與所述服務(wù)器之間復(fù)制TCP連接。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，于所述基站與所述 服務(wù)器之間所建立的所述TCP連接終結(jié)點(diǎn)使用標(biāo)準(zhǔn)的TCP交換。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述TCP連接請求 消息內(nèi)所包含而被提取的目的地?cái)?shù)據(jù)包括所述終端用戶機(jī)與所述服務(wù)器 的國際互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議地址。
26. 根據(jù)權(quán)利要求第23項(xiàng)所述的方法，更包含從所述TCP連接請求 消息移除無線協(xié)議頭。
27. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述無線協(xié)議頭適 用于所述無線鏈路上以非TCP協(xié)議格式傳送所述經(jīng)過修改的TCP連接請求 消息，所述無線協(xié)議頭包括會(huì)話標(biāo)識(shí)符與序列號(hào)。
28. 根據(jù)權(quán)利要求第27項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述無線協(xié)議 頭包含依據(jù)所述非TCP協(xié)議格式最佳地格式化所述TCP連接請求消息所必需的信息。 —
29. 根據(jù)權(quán)利要求第23項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述非TCP協(xié) 議為鏈路層協(xié)議。
30. 根據(jù)權(quán)利要求第23項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述非TCP協(xié) 議為用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議。
全文摘要
描述了一種用于提高包含無線鏈路的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)吞吐量的雙重分段TCP連接(圖1)。在無線鏈路的相反兩側(cè)，一對網(wǎng)關(guān)分別與用戶單元和基站相關(guān)聯(lián)。網(wǎng)關(guān)分別來自間隔開的用于一對諸如終端用戶機(jī)和服務(wù)器的終端機(jī)的TCP代理終端，在這對終端機(jī)之間，數(shù)據(jù)分組在系統(tǒng)上被交換。在無線鏈路上的傳輸自身采用優(yōu)化的無線協(xié)議或非其他TCP協(xié)議，如UDP。在無線鏈路上TCP的使用的消除使得延遲最小化，例如這些延遲可歸于在這類鏈路上的擁塞的錯(cuò)誤評價(jià)和隨后的TCP擁塞控制/慢啟動(dòng)機(jī)制的非必要的觸發(fā)。
文檔編號(hào)H04L29/12GK101442481SQ200810169060
公開日2009年5月27日 申請日期2002年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月15日
發(fā)明者霍華德·A·海勒 申請人:Ipr特許公司