專利名稱：用于提高通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)吞吐量的方法與設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于提高在經由通信網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸中的數(shù)據(jù)吞吐量的方法和設備。
特別是在具有低傳輸速率的通信網(wǎng)中，證明開發(fā)各種在發(fā)送機和接收機之間有效地利用低傳輸速率的方法是必要的。這類通信網(wǎng)包括諸如GSM(全球移動通信系統(tǒng))或GPRS(通用分組無線業(yè)務)的移動蜂窩網(wǎng)。
在伙伴實例之間(例如在發(fā)送機和接收機之間)的通信是通過一種協(xié)議棧而被實現(xiàn)。一個協(xié)議棧包括位于彼此頂端的好幾個協(xié)議層，因此通信在鄰接的協(xié)議層之間發(fā)生。可用于傳輸?shù)谋唤邮栈蛘弑划a生的數(shù)據(jù)從一層中被釋放到直接鄰接的層。一個層的其中一個任務是處理數(shù)據(jù)，因此它的分段是該處理的一部分。一個層的數(shù)據(jù)大小時常超過經物理連接可以被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組的大小。為此緣故，該數(shù)據(jù)被分成較小數(shù)據(jù)分組，其被連續(xù)地安排來用于傳輸。另外，在每一協(xié)議層上，數(shù)據(jù)被格式化。數(shù)據(jù)的格式化特別地包括每一協(xié)議層的控制數(shù)據(jù)特征的附加?？刂茢?shù)據(jù)通常在一個數(shù)據(jù)分組的開始處以所謂的報頭的形式和/或在最后以所謂的報尾的形式而被附加。實際的數(shù)據(jù)被包含在用戶字段中。
在下面，通過TCP/IP協(xié)議棧更詳細地解釋數(shù)據(jù)分組的處理。
TCP/IP(傳送控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議)協(xié)議棧是互聯(lián)網(wǎng)應用的標準化協(xié)議棧。所述協(xié)議棧包括五個協(xié)議層。最上一層，即應用層，包括直接由一個用戶使用的應用，例如WWW，F(xiàn)TP或電子郵件。應用層與安排在那下面的傳輸層通信。所述層的任務由諸如TCP(傳輸控制協(xié)議)或者UDP(用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議)的傳送協(xié)議來完成。在下面，將僅僅更密切地涉及TCP，因為此傳送協(xié)議被用于諸如WWW、FTP或電子郵件的非實時應用的通信。包括互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)的網(wǎng)絡層被安排在傳輸層下面。最底下的兩層，即鏈路層與物理層，能夠按術語面向網(wǎng)絡的層被合并，因為響應于在下面的網(wǎng)絡，它們被明確定義。
傳送協(xié)議TCP在兩個通信伙伴之間提供一種可靠的數(shù)據(jù)傳送業(yè)務。在這方面的可靠性是指差錯的避免、序列的保持以及避免數(shù)據(jù)丟失和拷貝。傳送協(xié)議TCP最初被起草用于固定網(wǎng)中的應用。為了符合固定網(wǎng)的情形，許多費力的算法在TCP中被執(zhí)行，例如，用于避免網(wǎng)絡節(jié)點中的擁塞事件或者網(wǎng)絡的超載情形。諸如所謂的滑動窗口機制、累積的確認方案、所謂的慢啟動算法或者所謂的擁塞避免算法的各個機制在此將不再更詳細地描述。所述方法的準確描述可以從W.Richard Stevens的″TCP/IP說明(TCP/IP.Illustrated)，卷1″中被推論出。
在下文中更嚴密地討論的一種方法是指分組丟失的檢測和校正。
檢測數(shù)據(jù)分組丟失的TCP的原則機制在于時限警報(所謂的超時)的利用。超時與被提供來用于實現(xiàn)某一任務的時間間隔有聯(lián)系。如果在所述時間間隔之內沒有實現(xiàn)該任務，則超時發(fā)生。在TCP中，例如，時間間隔--所謂的RTT(往返行程時間)--被定義，它規(guī)定了在TCP分組對IP層的傳送與從所述數(shù)據(jù)分組被正確接收的接收機中相關確認消息的接收之間逝去的時間。所述時間間隔允許對不同傳輸情形的調整。根據(jù)RTT的平均值和方差來計算出一個RTO(重發(fā)超時)。一個RTO與數(shù)據(jù)分組重發(fā)發(fā)生的時刻有關，在此期間沒有與所述數(shù)據(jù)分組的接收有關的確認消息已被接收。RTO的準確計算可以從RFC 793，Transmission Control protocol，(RFC 793，傳輸控制協(xié)議)(1981年9月)中被推論出?？紤]到基于超時的差錯識別，RTO計算的準確度極大地影響了吞吐量。如果超時已被估計太短，則將重發(fā)不必要的數(shù)據(jù)分組。另一方面，如果它太長，則直到一個數(shù)據(jù)分組的丟失被注意并且數(shù)據(jù)分組可以被重發(fā)之前，太多時間流逝了。一個RTT的計算在傳輸期間被動態(tài)地執(zhí)行以便捕獲傳輸中的偏移。特別有問題的是在數(shù)據(jù)傳輸中具有特別高差錯率從而以傳輸速率中的高偏移為特征的網(wǎng)絡。諸如GSM(全球移動通信系統(tǒng))、GPRS(通用分組無線業(yè)務)、UMTS(通用移動電信系統(tǒng))、EDGE(GSM演進增強型數(shù)據(jù)速率)或IMT-2000的移動蜂窩網(wǎng)是這些網(wǎng)絡的一部分。
在數(shù)據(jù)分組的傳輸中識別的差錯通過一種用于保護可靠業(yè)務的方法而被糾正。所述方法的一個示例是ARQ(自動重發(fā)請求)。通過這種方法，數(shù)據(jù)分組的一份拷貝被準備并被儲存在每個傳送數(shù)據(jù)分組的發(fā)送側上，直到接收機確認發(fā)送的數(shù)據(jù)分組的正確接收為止。接收機檢查接收數(shù)據(jù)分組并通過發(fā)送一個確認消息來確認正確接收，或者他丟棄該數(shù)據(jù)分組并通知發(fā)送機有關重發(fā)同一數(shù)據(jù)分組的必要性。所述信息或者通過發(fā)送一個消息而發(fā)生，或者當發(fā)送側肯定消息的接收的相應時間間隔已經期滿時而發(fā)生，例如RTO。在這種情況下，發(fā)送機從緩存器中獲得該數(shù)據(jù)分組的拷貝并重新傳輸它。因此，早先的差錯被糾正。
RTO的指數(shù)放大的策略，由TCP所使用的所謂指數(shù)后退導致傳輸吞吐量的惡化。所述策略被用于處理過載情形。由于在一般傳輸中，差錯很少出現(xiàn)在有線傳輸鏈路中(TCP最初為此被設計的)的事實，所有分組丟失的主要部分是由過載引起的網(wǎng)絡節(jié)點中的擁塞所引起的。為此緣故，用于避免諸如所謂的指數(shù)后退之類的擁塞事件的策略被使用在TCP中。通過此方法，一旦一個差錯發(fā)生，則以早先RTO數(shù)值的雙倍來設置RTO。假定非接收數(shù)據(jù)分組的第一重發(fā)在數(shù)據(jù)分組最初被發(fā)送之后的1.5秒發(fā)生。其后，通過使該數(shù)值加倍來增加RTO，即，重發(fā)在3、6、12、24、48和64秒之后發(fā)生。該數(shù)值然后保持恒定，即，總是在64秒之后，將進行一個新的嘗試來重發(fā)該未確認的數(shù)據(jù)分組。64秒是由伯克利(Berkley)的加州大學的計算機系統(tǒng)研究組在操作系統(tǒng)UNIX 4.3BSD中的TCP/IP實現(xiàn)中所規(guī)定的上限。
如上所述的示例證明如果好幾個連續(xù)的重發(fā)在傳輸路由上的暫時失敗期間被丟失則RTO快速地增長，因此在最不理想的情況中，一個數(shù)據(jù)分組的重發(fā)在64秒之后發(fā)生。換言之，一旦暫時的失敗已經被消除，則在重發(fā)發(fā)生之前可能逝去一段較長的時間。
為此緣故，掃描鏈路層上的一個不可用連接更有效。鏈路層負責所謂的點到點連接，即，負責兩個直接通信的網(wǎng)絡節(jié)點之間的連接。因此，在鏈路層上不需要提供機制來用于避免如TCP中的情況那樣的網(wǎng)絡節(jié)點中的過載情形。為此緣故，一個TCP分組(它在網(wǎng)絡層預先被格式化為一個IP分組并然后被釋放給鏈路層)立即被產生，在傳輸鏈路再次工作時可用于鏈路層上的傳輸。一個數(shù)據(jù)分組在其中被儲存在鏈路層上的時間取決于下面的通信網(wǎng)。可是，如果該時間相當長，以使一個數(shù)據(jù)分組在TCP層上被重發(fā)，則在一個持久故障的情況下，一個數(shù)據(jù)分組的多個復本被緩存在鏈路層上。
假定連接好幾分鐘未工作。例如，如果一個用戶處在無線連接不可能的一個環(huán)境中(例如在一家車庫中)，則這種情況可能發(fā)生。在這種情況下，TCP嘗試重發(fā)一個數(shù)據(jù)分組9分鐘。如果涉及一個重發(fā)發(fā)生的時間的上述示例被使用在這種情況中，則這指的是9分鐘發(fā)生了12個相同數(shù)據(jù)分組的重發(fā)。因此，同一數(shù)據(jù)分組的12份拷貝被緩存在鏈路層上。這是在數(shù)據(jù)分組被儲存在鏈路層上的時間相對長的假設基礎上發(fā)生。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種方法與設備，其為了在有關于面向分組應用的數(shù)據(jù)傳輸中的提高的吞吐量，而保證在發(fā)送側的一個更有效的數(shù)據(jù)供應。
按照本發(fā)明，通過權利要求1和17的教導以及通過權利要求20的教導來達到此目的。
已經藉此證明一個優(yōu)點是網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)吞吐量增加，這是由于冗余數(shù)據(jù)分組甚至拷貝的數(shù)量的減少，不需要通過通信網(wǎng)的同一數(shù)據(jù)分組的多次傳輸。
另外一個優(yōu)點關于發(fā)送側以及接收側的存儲空間的減少，這是通過丟棄發(fā)送機的鏈路層上的冗余數(shù)據(jù)分組而獲得的。
本發(fā)明另外的有利實施例被公開在權利要求2到16以及18與19中。
在下面，通過實施例和附圖更詳細地解釋了本發(fā)明，其中

圖1示出了本發(fā)明的方法流程圖，圖2示出了終端中的GPRS協(xié)議棧，圖3示出了TCP報頭，圖4示出了IP報頭。
在下面，通過附圖1和權利要求1來更詳細地解釋本發(fā)明。
在第一設備(例如，一個發(fā)送機)中，根據(jù)協(xié)議棧的分級結構從應用數(shù)據(jù)中產生數(shù)據(jù)分組，以便提供用于傳輸?shù)膽脭?shù)據(jù)。按照圖1，在第一步驟1中產生第一協(xié)議層的數(shù)據(jù)分組，這層將在下文中被規(guī)定為協(xié)議層A。所述數(shù)據(jù)分組通過相應的特征而被精確地識別。當數(shù)據(jù)分組產生時，它們被提供用于在下文中被規(guī)定為協(xié)議層B的至少另一協(xié)議層，2。如果沒有協(xié)議層A的數(shù)據(jù)分組已經存在于協(xié)議層B中，則從協(xié)議層A中釋放的數(shù)據(jù)分組被儲存，4?？墒?，如果發(fā)現(xiàn)在協(xié)議層B中，3，協(xié)議層A的所述協(xié)議層數(shù)據(jù)分組已經被提供，則在步驟5通過精確地識別每個數(shù)據(jù)分組的特征比較數(shù)據(jù)分組是否存在于協(xié)議層B中并且只有被釋放的數(shù)據(jù)分組是冗余的。因此所進行的比較數(shù)量取決于存在于協(xié)議層B中的協(xié)議層A的數(shù)據(jù)分組的數(shù)量。如果找到兩個數(shù)據(jù)分組的冗余，6，則一個數(shù)據(jù)分組被丟棄，7。如果數(shù)據(jù)分組沒有冗余則協(xié)議層A的數(shù)據(jù)分組被儲存在協(xié)議層B中，8。在這個方面，如果它們完全相同或者如果根據(jù)精確地識別每個數(shù)據(jù)分組的那些特征發(fā)現(xiàn)一個數(shù)據(jù)分組被包含在另外一個中，則數(shù)據(jù)分組被稱作冗余。在這種情況下，包含在另一個中的數(shù)據(jù)分組被丟棄。而且，協(xié)議層A的數(shù)據(jù)分組在被釋放到協(xié)議層B時可以被再分為協(xié)議層B的較小數(shù)據(jù)分組。在這種情況下，通過協(xié)議層A的數(shù)據(jù)分組與協(xié)議層B的數(shù)據(jù)分組(其以組合的形式導致協(xié)議層A的數(shù)據(jù)分組)的比較可發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)分組是冗余的。如果正好從協(xié)議層A中釋放的一個數(shù)據(jù)分組和被再分為協(xié)議層B上較小數(shù)據(jù)分組的協(xié)議層A的數(shù)據(jù)分組被發(fā)現(xiàn)是冗余的，則或者正好被釋放的協(xié)議層A的數(shù)據(jù)分組被丟棄，或者形成協(xié)議層A的冗余數(shù)據(jù)分組的協(xié)議層B的數(shù)據(jù)分組被丟棄。
在下面，將更詳細地解釋如權利要求17所述的本發(fā)明的設備(沒有圖)。在本發(fā)明的設備中，在第一協(xié)議層(協(xié)議層A)上利用用于產生數(shù)據(jù)分組的裝置產生協(xié)議層A的數(shù)據(jù)分組。用于提供數(shù)據(jù)分組的裝置為至少一個另外的協(xié)議層(協(xié)議層B)而釋放協(xié)議層A的數(shù)據(jù)分組。可利用用于緩存數(shù)據(jù)分組的裝置把所述數(shù)據(jù)分組儲存在協(xié)議層B上，除非一個冗余數(shù)據(jù)分組已經存在于協(xié)議層B上。利用用于比較數(shù)據(jù)分組的裝置來查找數(shù)據(jù)分組的冗余。利用精確地識別每個數(shù)據(jù)分組的特征來實現(xiàn)該比較。利用發(fā)送裝置來實現(xiàn)被提供來用于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組的傳送。通過發(fā)送一個確認消息來確認接收機對數(shù)據(jù)分組的接收。利用接收裝置來實現(xiàn)發(fā)送側的所述消息的接收。
本發(fā)明被使用在每個結構中，其中，在發(fā)送單元中用于提供可靠業(yè)務的至少兩個分開操作的方法被綜合在一個協(xié)議棧中。一個用于提供可靠業(yè)務的方法的任務例如是由ARQ方法的完成。在ARQ方法中，在發(fā)送側，每個被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組的拷貝被產生并被儲存。如果從接收機中收到有關消息正確接收的確認消息，則發(fā)送的數(shù)據(jù)分組的拷貝從緩存器中被刪除。如果沒有接收到確認消息或者如果一個否定確認消息被接收，則同一數(shù)據(jù)分組被重發(fā)。丟失的確認接收與數(shù)據(jù)分組的重發(fā)通過所謂的超時來控制。本發(fā)明被應用在一個結構中，其中，用于提供可靠業(yè)務的方法在一個協(xié)議棧中被綜合在形成不同協(xié)議一部分的不同協(xié)議層上，例如在一個協(xié)議棧中，在此，TCP可用在傳輸層上并且RLC(無線電鏈路控制)可用在鏈路層上，或者在此一個TCP被引入在另外一個TCP上。后一種情況應用到GPRS網(wǎng)絡中的GGSN節(jié)點。一個更詳細的描述可以從GSM 03.60版本6.3.0中被推論出。
在下面，將基于GPRS通信網(wǎng)通過一個實施例更詳細地解釋本發(fā)明。
與其中能使用本發(fā)明的一個網(wǎng)絡有關的一個示例是GPRS(通用分組無線業(yè)務)。GPRS是一種方向分組的網(wǎng)絡，其主要的任務在于互聯(lián)網(wǎng)應用的改良支持。為了描述本發(fā)明，在用戶終端中實現(xiàn)的GPRS協(xié)議棧在下文中通過圖2被說明。圖2的左手側示出了具有相應協(xié)議的一個協(xié)議棧。物理層上的協(xié)議(可以在圖2的右手側上被看到)被稱為Phy。物理層的協(xié)議將不會更詳細地被涉及。MAC，RLD，LLC和SNDCP構成鏈路層的協(xié)議。下列實施例基于所述協(xié)議。互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)表示網(wǎng)絡層的協(xié)議，并且TCP(傳輸控制協(xié)議)表示傳輸層的協(xié)議。應用層包括有效的應用。
在下面，將更詳細地解釋通過圖2說明的協(xié)議棧。
正如已經提及的，應用層形成最上層，各種應用在所述層上運行，比如，WWW(萬維網(wǎng))。所述層直接地與傳輸層通信，在TCP這種情況下，其任務是提供一個可靠的業(yè)務。為此目的，應用數(shù)據(jù)是首先被再分為TCP數(shù)據(jù)分組。一個TCP數(shù)據(jù)分組包括一個報頭和一個數(shù)據(jù)字段。數(shù)據(jù)字段包括應用數(shù)據(jù)的一部分。所述字段的大小取決于TCP分組的選擇的大小。一個TCP報頭的結構如圖3所示。一個TCP報頭包括其中用于分段和差錯識別所需要的數(shù)據(jù)。圖3說明了一個完整的TCP報頭，其具有包含在其中的控制數(shù)據(jù)。考慮到本發(fā)明，字段--源端口號碼、目的地端口號碼和序號特別重要并且將在下文中更詳細地描述。序號識別在相應數(shù)據(jù)流中數(shù)據(jù)分組的數(shù)據(jù)的位置。為此目的，當一個連接被建立時，各個數(shù)據(jù)流的序號的一個初始值被聲明。其后，每個字節(jié)的序號被增加一。在數(shù)據(jù)流中的字節(jié)位置由所述字節(jié)的序號和最初聲明的序號的差值所引起。序號從而允許以正確的順序在接收側合并接收數(shù)據(jù)分組。源和目的地端口號碼識別發(fā)送和接收應用。
而且，對于一個TCP數(shù)據(jù)分組起動不同的超時，例如，在數(shù)據(jù)分組的傳送到網(wǎng)絡層時，其中RTO(重發(fā)超時)被設置用于TCP層上的數(shù)據(jù)分組。數(shù)據(jù)的額外處理發(fā)生在網(wǎng)絡層上。
網(wǎng)絡層的任務通過互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(所謂的IP)來完成。IP具有數(shù)據(jù)交換不可靠的性質，即IP不擔保每個IP數(shù)據(jù)分組到達接收機。IP數(shù)據(jù)分組也可能以不正確的順序或重復地被接收機接收。TCP的任務是檢測錯誤傳輸并糾正錯誤。差錯可以以不同的方式被檢測，正如已經解釋的。差錯的糾正通過錯誤的數(shù)據(jù)分組的重發(fā)而被執(zhí)行。為此目的，釋放到網(wǎng)絡層的數(shù)據(jù)分組在中間被儲存在TCP協(xié)議層上。只有當已經被保證一個數(shù)據(jù)分組實際上被接收機正確接收時才在發(fā)送側從緩存器中刪去該數(shù)據(jù)分組，這在一個確認消息的接收之后發(fā)生。
IP的一個重要任務在于TCP數(shù)據(jù)分組的格式化，更精確地在于TCP數(shù)據(jù)分組打包到IP數(shù)據(jù)分組中。由IP產生的IP數(shù)據(jù)分組被稱作IP數(shù)據(jù)報。按照圖4，一個IP數(shù)據(jù)報由包含控制數(shù)據(jù)的一個報頭以及其中嵌入了一個TCP數(shù)據(jù)分組的一個數(shù)據(jù)字段所組成。本發(fā)明的可行性是以一個IP數(shù)據(jù)分組以及與另外一個IP數(shù)據(jù)分組的比較為基礎的。在這方面，特別地，保證每個分組的準確識別的一個IP數(shù)據(jù)分組字段被檢查。為此緣故，所述字段被稱為精確地識別每個數(shù)據(jù)分組的特征，并且將在下文中更詳細地論述它們。
一個IP報頭的結構與所使用的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本有聯(lián)系。在下面，IP、IP版本4(IPv4)、以及IP版本6(IPv6)將作為示例被檢查。圖4說明了一個IPv4數(shù)據(jù)報。
為了完整，圖4示出了IP報頭的所有字段。字段協(xié)議，源地址和目的地址特別地與本發(fā)明相關。協(xié)議字段表示正被討論的數(shù)據(jù)流的協(xié)議類型，例如TCP。當比較數(shù)據(jù)分組時，所述字段首先被檢查。在非一致的情況下，從那里可以直接地斷定所述數(shù)據(jù)分組不可能是冗余的并且不需要另外字段的一個比較。字段源地址和目的地址相應地包括接收機和發(fā)送機的地址。在所述字段彼此一致的情況下，考慮到要被比較的數(shù)據(jù)分組，在TCP報頭中不得不執(zhí)行另外一個檢查以便保證冗余甚至數(shù)據(jù)分組的識別。這是必需的，因為在大多數(shù)情況下，一個用戶在一次會話期間同時使用好幾個應用，例如，當同時使用電子郵件和在互聯(lián)網(wǎng)中沖浪時。由于兩個應用可能在請求訪問同一服務器的同一終端上被執(zhí)行的事實，在數(shù)據(jù)分組中要被比較的目的地地址和源地址彼此一致?？墒?，不同的端口號碼被分配用于不同的應用以及因此用于數(shù)據(jù)流。所述端口號碼識別在傳輸層上的一個相應數(shù)據(jù)流。考慮到端口號碼的信息被包含在一個TCP分組的報頭中，并且當區(qū)別數(shù)據(jù)流時它們彼此相比較以便精確地確定數(shù)據(jù)流之間的不同。只有當考慮到要被比較的數(shù)據(jù)分組，目的地端口號碼與源端口號碼一致時，數(shù)據(jù)流才完全相同。通過比較協(xié)議類型、目的地和源地址以及目的地和源的端口號碼來檢查數(shù)據(jù)流的識別。數(shù)據(jù)分組的冗余甚至識別是通過TCP報頭中的序號與IP報頭中具有總長度的字段的另外一種比較而被確定。字段總長度包括整個IP數(shù)據(jù)報，即，報頭和數(shù)據(jù)。當把數(shù)據(jù)劃分成為分組時，每個分組接收(正如已經被描述的)一個精確的連續(xù)序號。該序號對應于包含在數(shù)據(jù)字段中的第一數(shù)據(jù)字節(jié)，該數(shù)據(jù)字節(jié)指示相對于數(shù)據(jù)流中第一字節(jié)的該數(shù)據(jù)字節(jié)的位置。為此目的，當建立連接時，序號的一個初始值被聲明。其后，在數(shù)據(jù)流中的每個字節(jié)的序號被增加一。一個隨后的數(shù)據(jù)分組的序號通過序號和前一數(shù)據(jù)分組的總長度來確定，并且數(shù)據(jù)流中一個字節(jié)的位置由所述字節(jié)的序號和初始序號之間的差值產生。利用所述數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分組的冗余被確定，即，確定一個數(shù)據(jù)分組是否被包含在另外一個中以及它們是否完全相同。
所描述的用于識別數(shù)據(jù)分組冗余的方法在目前所使用的第四版本的IP(IPv4)中被實現(xiàn)。在下一版本的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議中，在互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本6(IPv6)中，所述方法基于同一原理，即基于由數(shù)據(jù)分組所包含的信息的比較。利用數(shù)據(jù)流標識符(所謂的流量標記)可以更有效地實現(xiàn)對一個數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)分組的分配。流量標記的主要目標在于數(shù)據(jù)分組對數(shù)據(jù)流的一個更快分配，例如，以便減少中間節(jié)點中的處理時間。除那以外，一個IPv6數(shù)據(jù)報的報頭同樣包含一個目的地和源地址，其可以被檢查。此外，IPv6分組包含一個TCP數(shù)據(jù)分組，其可以用與已經被描述的相同方式來被分析。
IP數(shù)據(jù)報一旦產生，后者就被傳送給直接在下面的層，鏈路層。鏈路層的結構取決于下面的網(wǎng)絡。按照圖2，GPRS中的鏈路層由包括相應協(xié)議的好幾個中間層組成。
SNDCP(子網(wǎng)相關型會聚協(xié)議)提供會聚功能以便在由存在于SNDCP下面的LLC(邏輯鏈路控制)支持的單個鏈路上映射不同的較高層協(xié)議。其中，所述SNDCP包括來自不同協(xié)議中的數(shù)據(jù)分組的多路復用以及例如TCP/IP報頭的報頭壓縮。數(shù)據(jù)分段成分組同樣地發(fā)生在所述層上。然而，通常SNDCP分組的大小對應于IP分組的大小。
只要沒有連接可用于一個傳輸(例如，由于一個暫時的失敗)，則IP分組被緩存在所述層上。如果該失敗的時間相對長以使RTO數(shù)值同時運行于TCP層，則一個未確認的TCP數(shù)據(jù)分組的新傳輸被啟動。為此目的，TCP從它的緩存器中獲得該數(shù)據(jù)分組并將它傳送到IP層，IP層從那里產生一個IP分組。所述分組再一次被傳送給SNDCP。SNDCP檢查IP分組，特別是IP和TCP報頭中的字段，并且把所述字段與存在于所述層上的數(shù)據(jù)分組的相應字段進行比較。如果發(fā)現(xiàn)同一IP分組已經存在于SNDCP層上，則兩個分組之一被丟棄。如果IP分組不是一個已經存在的數(shù)據(jù)分組的一個冗余數(shù)據(jù)分組，則它被提供給SNDCP層并被保持在所述層上直到連接再一次準備一個傳輸為止。
按照協(xié)議棧的分層結構，數(shù)據(jù)分組從SNDCP層被傳送到直接在下面的層，并且按照圖2，這是LLC(邏輯鏈路控制)層。由于在下面的網(wǎng)絡其特征在于傳輸中的高差錯率，所以在鏈路層上開發(fā)協(xié)議，其通過一個物理連接提供一個可靠的傳輸。LLC協(xié)議可以以所謂的不可靠模式(其中分組丟失未被考慮)來操作或者以所謂的可靠模式(其通過重發(fā)錯誤的數(shù)據(jù)分組來保證數(shù)據(jù)分組的可靠傳送)來操作。本發(fā)明主要以可靠的模式而被使用，其中，數(shù)據(jù)分組被緩存用于在一個傳輸差錯已經出現(xiàn)的情況下能夠把它們從緩存器取出并重新傳輸它們。類似于SNDCP層，本發(fā)明同樣地可以被使用在所述層上，在其上SNDCP分組在中間被儲存。所述層把SNDCP數(shù)據(jù)分組保存在緩存器中，直到保證所述數(shù)據(jù)分組已經被正確地傳輸和接收為止。如果在此期間在傳輸層上發(fā)生一個重發(fā)，則所述數(shù)據(jù)分組被傳送給IP層、傳送給SNDCP層以及因此傳送給LLC層。利用精確地識別每個數(shù)據(jù)分組的特征，接收的數(shù)據(jù)分組與存在于LLC層上的數(shù)據(jù)分組相比較，并且如果檢測到一個冗余，則一個冗余數(shù)據(jù)分組被丟棄。
LLC數(shù)據(jù)分組因此被傳送給RLC(無線電鏈路控制)層。首先，數(shù)據(jù)分組在所述層上再一次被再分成較小分組，所謂的幀。根據(jù)這些幀，在RLC以可靠的模式操作的情況下，在ARQ方法中實現(xiàn)該糾錯。像LLC，兩種模式被提供----可靠的模式，其中所發(fā)生的傳輸差錯被糾正；以及不可靠的模式，其中，分組丟失沒有被考慮。為了糾正RLC層上的差錯的目的，LLC分組以可靠的模式被緩存。因此如果一個分組被重發(fā)，也可執(zhí)行用于查找和丟棄RLC層上的冗余LLC分組的LLC分組的比較。
在本發(fā)明中描述的實施例涉及GPRS網(wǎng)絡?？墒牵景l(fā)明可以被使用在任何其它網(wǎng)絡中，其中，由于一個連接的不可用而未送出的數(shù)據(jù)分組被緩存足夠長，以使存在于鏈路層中的一個數(shù)據(jù)分組的重發(fā)同時在較高層上發(fā)生。由于同時不可用連接的掃描可以最好地在鏈路層上被執(zhí)行的這個事實，正如在最壞情況中由于所謂的指數(shù)后退算法在TCP層上的掃描每64秒發(fā)生一次，或者正如由于TCP是一個端到端協(xié)議的事實因而在傳輸路由的中間掃描甚至是不可能的，因此使用本發(fā)明是最好的，特別是對于丟棄也是在鏈路層上的冗余數(shù)據(jù)分組，因為一旦連接再一次可用時保證在所述層上一個數(shù)據(jù)分組直接被發(fā)送。
可是本發(fā)明可以被使用于具有第一和至少一個另外的協(xié)議層的任何其它網(wǎng)絡中。在這方面，決定性的是各個層裝備有用于提供可靠業(yè)務的分開操作的方法，并用于把一個數(shù)據(jù)分組緩存在至少一個另外的協(xié)議層上的時間間隔足夠長至允許在第一協(xié)議層上啟動一個數(shù)據(jù)分組的重發(fā)，導致至少一個另外的協(xié)議層上冗余數(shù)據(jù)分組的形成。
在說明書中描述的基于GPRS網(wǎng)絡的實施例中，第一協(xié)議層的任務由TCP來完成而至少一個另外的協(xié)議層的任務由鏈路層來完成。兩層都裝備有用于提供可靠業(yè)務的方法，其通過ARQ方法來完成。其中能夠使用本發(fā)明的其他網(wǎng)絡示例有GSM(全球移動通信系統(tǒng))，UMTS(通用移動電信系統(tǒng))，EDGE(GSM演進增強型數(shù)據(jù)速率)或者一個IMT-2000通信網(wǎng)。
權利要求
1.一種用于提高在具有第一和至少一個另外協(xié)議層的一個發(fā)送機和一個接收機之間通過一個通信網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)吞吐量的方法，-其中，具有精確地識別的特征的數(shù)據(jù)分組在第一協(xié)議層中被產生(1)，-其中，數(shù)據(jù)分組被提供用于至少一個另外的協(xié)議層(2)，-其中，利用精確地識別每個數(shù)據(jù)分組的特征把在所述至少一個另外的協(xié)議層中的數(shù)據(jù)分組與已經存在的數(shù)據(jù)分組相比較(5)，-其中，如果一個冗余數(shù)據(jù)分組存在于所述至少一個另外的協(xié)議層中，則所述冗余數(shù)據(jù)分組之一被丟棄(7)，-其中，如果一個數(shù)據(jù)分組不存在于所述至少一個另外的協(xié)議層中，則所述數(shù)據(jù)分組被儲存(4)，(8)。
2.如權利要求1所述的方法，其中，所述精確地識別的特征是源地址、目的地地址、源的端口號碼、目的地的端口號碼、分組的序號以及分組的長度。
3.如權利要求1或2所述的方法，其中，所述精確地識別的特征被包含在至少一個報頭中。
4.如前面權利要求的任何一個所述的方法，其中，報頭被加到一個協(xié)議層上的一個數(shù)據(jù)分組中。
5.如前面權利要求中的一個所述的方法，其中，在每個協(xié)議層上，數(shù)據(jù)分組中的數(shù)據(jù)被訪問。
6.如權利要求1所述的方法，其中，通過發(fā)送一個確認消息來確認接收機對數(shù)據(jù)分組的接收。
7.如權利要求1到6中的一個所述的方法，其中，一個丟失的確認消息或者一個否定確認消息的接收導致發(fā)送機對同一數(shù)據(jù)分組的重發(fā)。
8.如權利要求7所述的方法，其中，通過被發(fā)送數(shù)據(jù)的拷貝的在先產生使得同一數(shù)據(jù)分組的重發(fā)是可行的。
9.如權利要求1、6、7或8之一所述的方法，其中，數(shù)據(jù)分組的所述拷貝被緩存在一個協(xié)議層上直到有關數(shù)據(jù)分組正確接收的一個確認消息被接收或者一個超時發(fā)生時為止。
10.如權利要求6到9之一所述的方法，其中，一個數(shù)據(jù)分組的重發(fā)由超時來控制。
11.如權利要求6到10之一所述的方法，其中，數(shù)據(jù)分組的拷貝的所述產生、確認消息的所述接收以及數(shù)據(jù)分組的所述重發(fā)被利用一種用于提供可靠業(yè)務的方法來保證。
12.如權利要求10所述的方法，其中，利用用于提供可靠業(yè)務的所述方法來執(zhí)行數(shù)據(jù)分組的錯誤傳輸?shù)募m正。
13.如權利要求10、11或12之一所述的方法，其中，用于提供可靠業(yè)務的所述方法是一個ARQ(自動重發(fā)請求)方法。
14.如權利要求1或6到13之一所述的方法，其中，用于把數(shù)據(jù)分組緩存在至少一個另外的協(xié)議層上的所述時間間隔足夠長以在第一協(xié)議層上啟動一個數(shù)據(jù)分組的重發(fā)，導致在所述至少一個另外的協(xié)議層上冗余數(shù)據(jù)分組的形成。
15.如前面權利要求中的一個所述的方法，其中，第一和至少一個另外的協(xié)議層是一個協(xié)議棧中的協(xié)議層。
16.如權利要求1所述的方法，其中，通信網(wǎng)是GSM(全球移動通信系統(tǒng))，GPRS(通用分組無線業(yè)務)，UMTS(通用移動電信系統(tǒng))，EDGE(GSM演進增強型數(shù)據(jù)速率)或者一個IMT-2000通信網(wǎng)。
17.一種用于提高在具有第一和至少一個另外協(xié)議層的一個發(fā)送機和一個接收機之間通過一個通信網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)吞吐量的設備，包括-裝置，用于產生第一協(xié)議層的數(shù)據(jù)分組，-裝置，用于提供數(shù)據(jù)分組給至少一個另外的協(xié)議層，-裝置，用于比較數(shù)據(jù)分組，-裝置，用于把第一協(xié)議層的數(shù)據(jù)分組緩存在所述至少一個另外的協(xié)議層上，-裝置，用于丟棄冗余數(shù)據(jù)分組。
18.如權利要求17所述的設備，包括用于通過通信網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)分組的發(fā)送裝置。
19.如權利要求18所述的設備，包括用于接收確認消息的接收裝置。
20.如權利要求1所述的用于提高協(xié)議棧的數(shù)據(jù)吞吐量的方法的使用，提供至少兩種用于提供可靠業(yè)務的分開操作的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于提高經通信網(wǎng)在數(shù)據(jù)傳輸中的數(shù)據(jù)吞吐量的方法和設備。在這個方面，為了鏈路層上的冗余數(shù)據(jù)分組，數(shù)據(jù)分組被檢查(5)。在暫時傳輸失敗的情況下，未確認數(shù)據(jù)分組的傳輸在傳送層被重復(1)。所述數(shù)據(jù)分組被提供給鏈路層(2)。鏈路層的任務是檢查被釋放的數(shù)據(jù)分組是否是已經存在于鏈路層上的數(shù)據(jù)分組的一個冗余數(shù)據(jù)分組(5)。如果數(shù)據(jù)分組的冗余被發(fā)現(xiàn)，則冗余的數(shù)據(jù)分組被丟棄(7)。如果沒有數(shù)據(jù)分組已經存在于鏈路層(4)或者如果數(shù)據(jù)分組沒有冗余(8)，則數(shù)據(jù)分組被存儲在鏈路層。
文檔編號H04L1/16GK1425237SQ00818477
公開日2003年6月18日 申請日期2000年10月31日 優(yōu)先權日1999年11月18日
發(fā)明者S·鮑克, R·盧德維格, M·梅耶爾 申請人:艾利森電話股份有限公司