CN101039310A - 链路共享服务装置以及通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种链路共享服务装置和通信方法。该链路共享服务装置包括：链路管理模块，用于探测该链路共享服务装置与通信网络连接的多条共享链路，并获得这些共享链路的传输状态；和数据管理模块，其包括：数据分割单元，用于在所述链路共享服务装置发送数据时，根据所述链路管理模块获得的共享链路的传输状态，对数据进行分割以及为分割的数据分配发送该数据的链路。

Description

链路共享服务装置以及通信方法

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种能够利用多条链路进行通信的链路共享服务装置以及通信方法。

背景技术

随着移动语音市场接近饱和，移动数据业务已经成为新的移动业务增长点。移动运营商已经在世界范围内搭建了巨大的2G无线网络，对此网络进行改造使其变成支持移动数据业务的2.5G和2.75G网络，已经成为市场主流，比如基于GSM网络实现的GPRS，基于CDMA网络的CDMA 1x。业界提出非常多的增强数据传输标准，比如WCDMA、CDMA2000、TDCDMA、B3G、WiMax等等，但是目前看来，由于运营成本太高，运营商向3G升级的速度非常慢。3G终端用户，不到总移动用户数的10％，而且增长缓慢。

目前，台式电脑带有有线接入功能，笔记本电脑除了带有有线接入功能之外带有WiFi、红外和WAN等接入功能。而且带有蓝牙或WiFi功能的手机也越来越普及，手机也普遍支持移动数据业务。手机一般可以通过某种形式，比如USB连接线或近距无线方式方便的和电脑连接。

虽然一个终端可以同时具备多个网络接口，但是由于操作系统、现有TCP/IP协议和网络拓扑的限制，现有终端一般仅能使用一个网络连接接入互联网，此时用户的网络访问速度仅由当前选择的网络的网络访问速度决定。用户必须自己有能力评估当前网络速度，而且可能需要通过复杂的操作(比如禁用、重启、设置缺省连接、设置网络地址等)才能设置当前访问网络的网络连接并使之正常工作。用户不能同时使用多个网络连接同时完成一个网络访问任务，以达到在现有网络条件下，显著提升终端接入带宽的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够利用多条链路进行通信的链路共享服务装置以及通信方法。

依照本发明的链路共享服务装置，包括：链路管理模块，用于探测该链路共享服务装置与通信网络连接的多条共享链路，并获得这些共享链路的传输状态；和数据管理模块，其包括：数据分割单元，用于在所述链路共享服务装置发送数据时，根据所述链路管理模块获得的共享链路的传输状态，对数据进行分割以及为分割的数据分配发送该数据的链路。

依照本发明的通信方法，其包括如下步骤：步骤a，探测通信设备与一通信网络相连的多条共享链路，并获得这些共享链路的传输状态；步骤b，根据共享链路的传输状态，对数据进行分割以及为分割的数据分配发送该数据的链路，步骤c，将通过步骤b分配的链路发送的数据进行重组。

在如上所述的链路共享服务装置和通信方法中，所述链路包括直接与所述通信网络相连的本地链路，和/或通过该通信设备与其它通信设备之间的近距离链路连接所述通信网络的虚拟链路。

在如上所述的链路共享服务装置和通信方法中，可以根据实际的数据传输情况，更新链路的传输状态，并根据更新的链路传输状态动态调节数据分割和链路分配策略。

依照本发明，可以利用多条链路与通信网络进行通信，并且可以根据各个链路的传输状态(描述)，对待发送数据进行有效分割并在相应的链路上传输，从而可以显著提高数据发送带宽。此外，在通过多条链路接收数据之后，在将数据重组的同时，反馈数据在不同链路的接收情况，从而可以实时更新链路的传输状态。此外，通过实时更新链路传输状态，可以动态调节数据分割和链路分配策略，从而进一步提高数据的发送效率。

附图说明

图1为两个具有依照本发明的链路共享服务装置的通信设备进行通信的示意图。

图2为具有依照本发明的链路共享服务装置的移动设备通过多条链路与互联网连接的示意图。

图3为具有依照本发明的链路共享服务装置的移动设备通过多条链路与互联网连接的示意图。

图4为依照本发明的链路共享服务装置的功能模块图。

图5为依照本发明的通信方法中建立本地共享链路的处理的流程图。

图6为依照本发明的通信方法中建立虚拟共享链路的处理的流程图。

图7为依照本发明的通信方法中链路断线时的处理的流程图。

图8为依照本发明的通信方法中发送数据时的处理的流程图。

图9为依照本发明的通信方法中接收数据时的处理的流程图。

具体实施方式

依照本发明，当用户从应用层发起一个网络访问请求，比如浏览网页、下载文件或视频点播时，链路共享服务装置将应用请求按照网络连接带宽或功耗等条件，将一路请求分解到多个网络连接中。由多个网络连接同时完成用户发起的网络请求，同时为了和现有应用配合，接收端也要将多个连接请求进行合并。如图1所示的例子中，两个通信设备之间通过多条网络连接实现视频点播应用，这两个通信设备中皆具有依照本发明的链路共享服务装置。链路共享服务装置可以实现多个网络连接同时为用户上网应用提供服务，显著提升应用带宽。

在如图1所示的通信系统中，发送端通信设备1发起一个视频点播请求，为了得到更高的视频下载带宽，链路共享服务装置1将视频请求提交接收端通信设备2的链路共享服务装置2，接收端的链路共享服务装置2统一管理这些网络连接，并将单路视频数据分解到不同网络连接中去。为了提高数据传输效率，接收端通信设备2的链路共享服务装置周期性的反馈链路传输状态，由发送端根据此状态信息动态调节每个网络连接负担的数据量。

链路共享服务装置可以由单台设备提供，此设备必须具有多个能够同时接入互联网的网络接口，应用程序通过链路共享服务装置提供的虚拟网络访问互联网。

链路共享服务装置也可以是一台独立的链路共享服务器，也可以是一个网络设备驱动程序，针对某一特定上网应用的代理，或驻留在某个终端(电脑、手机或其他移动终端)上的软件程序。

提供链路共享服务的网络接口速率、费率和传输方式可能具有非常大的差异，理论上来讲，它可以是任何可以接入互联网的有线和无线网络，可以包括以太网、WIFI、CDMA、GPRS、WiMax、HSDPA等多种方式。链路共享服务装置根据网络带宽、网络费率、功耗等因素将应用分解到不同的网络连接上。如图2所示，链路共享服务装置可以使移动设备同时通过三个不同的连接(WAN连接、WIFI连接和有线连接)和互联网通信来实现所需应用。

有时用户本机仅有很少的网络链路能够直接接入互联网，虽然每个用户具有WIFI、蓝牙等短距无线接口，但是这些接口无法直接接入互联网。但是用户有多个其它的移动设备可以提供互联网的访问能力，而且这些设备也普遍具备WIFI、蓝牙等短距无线接口，这些设备都可以通过这些高速近距无线网络实现互联。在这种情况下，用户通过某种短距接口与其它移动设备的互联网接入设备相关联，在关联后，这些互联网连接构建了一个共同的虚拟共享上网链路，由此虚拟链路共同完成用户上网请求。其它移动设备可以是用户的手机、带有移动接入功能的笔记本电脑。

举例来说，在用户手机通过蓝牙与笔记本电脑关联之后，带有WAN卡的笔记本电脑可以同时使用WAN卡和手机上网功能访问网络。或者，在多个笔记本电脑构成的临时会议场景，多个笔记本电脑可以通过无线共享WAN卡连接，然后由所有WAN卡连接共同完成一个需要较高数据带宽的业务，比如视频点播和在线会议。在不改变现有拓扑的情况下，通过由短距通讯协议连接的多个WAN链路共享带宽的方法，显著提升用户无线接入速度。图3显示了这种情况的一个例子。在该例子中，移动设备1仅有一个能够和互联网直接通信的接口，但是该移动设备可以通过其具有的蓝牙接口和WiFi接口和其它通信设备建立短距离连接，并通过这些通信设备的互联网接口与互联网执行通信。从而，移动设备1可以同时通过三条链路与互联网进行通信。

此时，通过多个链路共享服务装置，构成一个树形的链路共享网络，根链路共享服务装置拥有所有共享链路。其他设备发布的共享链路，作为单一虚拟链路接入根链路共享服务装置，并向根链路共享服务装置发布整理后的链路传输状态描述。通过近距连接方式连接的其他共享服务，管理连接在其上的互联网连接和其他链路共享服务装置。即，在如图3所示的例子中，链路共享服务装置2和链路共享服务装置3皆将其管理的链路传输状态发送给链路共享服务装置1，从而链路共享服务装置1可以根据各条链路的传输状态动态调节各个链路所承载的数据量。在本发明中，这些共享链路可以WIFI连接链路，蓝牙连接虚拟链路等，在此通称为异质链路。

下面，参照图4，描述链路共享服务装置的功能框图，其是完成异质链路共享的关键。该链路共享服务装置至少包含数据管理模块11、链路管理模块12和链路收发模块13。链路管理模块12主要对本地链路进行管理，负责接受其他终端的注册请求，对链路传输状态进行判定。数据管理模块11主要对应用层发来的数据协议进行判定，然后根据协议类型进行数据重组和分割，并根据链路管理模块12确定的链路传输状态调整不同链接传送的数据。链路收发模块13主要对收到的数据和信令进行发送和接收处理。

链路管理模块12包括近距链路连接单元121、链路注册单元122、和链路状态检测单元123。

近距链路连接单元121负责管理通过近距方式连接的高速链路，负责检测近距链路的连通性、负责建立/重建近距链路连接、根据电源管理策略对近距链路进行管理。

链路注册单元122负责管理连入和连出的多个网络链路，负责链路初始化、身份认证、链路加入和注销的管理。

链路状态检测单元123负责检测实时的链路传输状态，包括链路的丢包率、链路丢包原因、链路数据传输率、链路接入互联网的方式等。链路状态检测单元123可以根据每条链路发送数据时的链路状态以及从其它其它链路共享服务装置反馈回来的接收数据时的链路状态，来确定该链路的链路传输状态。从而，通过链路状态检测单元123实时地对链路传输状态进行更新，可以动态地改变数据管理模块11的数据分割和链路分配策略。

数据管理模块11包括协议判定单元111、应用处理单元114、数据重组单元112、数据分割单元115、TCP协议处理单元113、和UDP协议处理单元116。

协议判定单元111和应用处理单元114为应用层的处理单元。

协议判定单元111直接接收上层应用发送的网络访问请求，并根据网络协议类型、使用的网络端口和数据包头特定字段等信息对网络协议进行判定。其后的模块会对TCP、UDP和一些特定的应用协议根据预先设定采用不同的方式处理。

应用处理单元114负责与网络传输的协议类型和特定数据内容相关，对某些支持的特殊协议进行处理。它可以继续细分为HTTP、FTP、SMTP或RTP等协议的处理单元。

数据重组单元112负责对接收的数据进行应用重组，根据应用的需要，它可能包含一个较大的数据缓冲，保存不同链路接收的数据包，并将其转换为应用层可处理的数据并返回给上层应用。

数据分割单元115负责将应用层发送的数据进行分解，可以设置一个缓冲区保存上层传入的数据，以在一条链路失效、数据丢失或带宽显著变化时，重新进行数据分配，并由其他链路传递数据。同时，它也根据每个链路的数据分片，负责调度底层协议处理单元。

所述数据分割单元115根据可用链路的条数以及这些链路的传输状态，将数据分割，并为这些分割的数据分配链路，使得这些分割的数据通过不同的链路发送。例如，对于传输速率高、丢包率低的链路，可以分配较多的数据；而对于传输速率低、丢包率高的链路，可以分配较少的数据。从而，能够充分利用这些链路进行数据的发送。

TCP协议处理单元113和UDP协议处理单元116为传输层的处理单元。

TCP协议处理单元113负责在多链路条件下，对TCP链路进行特殊处理，包括在多链路条件下数据的重新排序，丢包重传，数据拥塞控制等，以使得应用层的一个可靠传输请求在多个链路上正确高效的完成。

UDP协议处理单元116负责在多链路条件下，对UDP链路进行特殊处理。

链路收发模块13包括数据收发单元131和信令收发单元132。

数据收发单元131负责应用层网络传输数据的接收和发送。

信令收发单元132负责对关联的其他链路共享服务装置发送控制信令，并取得其他链路共享服务装置发送的反馈信令以及发送/接收链路状态。

单台设备的共享网络建立过程发生在每次启动网络共享服务时，此时系统需要遍历所有的网络连接，并自动检测出能够接入互联网的网络连接，并建立此连接的初始描述由链路注册单元122进行管理。在每次新网络连接加入系统或原有网络连接断开时，需要重新进行网络连接探测过程，并将符合条件的连接统一管理。新链路加入或链路断开状态由链路状态检测单元123负责检测。

下面，参照图5和6，描述启动网络共享服务之后，链路共享服务装置建立共享关联链路的过程。图5描述了建立本地共享链路的处理流程。图6描述了建立虚拟共享链路的处理流程。

在启动网络共享服务之后，首先，在步骤S501中，链路管理模块12查找该通信设备可直接与互联网连接的所有本地网络连接。

接着，通过步骤S502，S503和S506的处理，逐个检测这些本地网络连接是否接入了互联网。如果某一本地网络连接没有接入互联网，则直接跳过该本地网络连接。对于那些接入了互联网的本地网络连接，在步骤S504中将其加入共享链路。

然后，在步骤S505中，链路注册单元122根据预存的链路信息初始化这些加入了共享链路的网络连接的描述，这些描述包括例如传输速率，传输时延，丢包率等。该预存的链路信息例如是理论上的基础带宽，功耗，或最后一次使用该链路时的传输状态等。

这样，通过上述处理，就完成了本地共享链路的建立。

执行了如图5所示的处理之后，执行如图6所示的处理，建立虚拟共享链路。虚拟共享链路是指：通过该通信设备与其它通信设备之间的近距离链路连接互联网的链路。在此，参照如图3所示的移动设备1的例子进行说明。

首先，在步骤S601中，链路管理模块12的近距离链路连接单元与其它通信设备建立短距离连接。在如图3所示的例子中，移动设备1中的链路共享服务装置1通过蓝牙连接和WiFi分别和链路共享服务装置2和链路共享服务装置3建立连接。

接着，在步骤S602中，与该通信设备建立了短距离连接的其它通信设备将其本地设备描述传递给其他通信设备。即，在图3所示的例子中，移动设备1的描述信息被分别发送给了链路共享服务装置2和链路共享服务装置3，并由这些设备进行其后的链路共享认证。

接着，在步骤S603中，链路共享服务装置1请求使用在步骤S602中获得的共享关联链路。

在步骤S604中，判断步骤S603请求的共享关联链路是否可以共享。如果确定某一共享关联链路可共享(即步骤S603中的“是”)，则在步骤S605相应的链路共享服务装置(链路共享服务装置2，3)将该关联链路的链路描述发送给链路共享服务装置1。从而，通过图5和6的处理，建立了包括本地共享链路和虚拟共享链路的共享关联链路。

当某一网络连接断线时，执行如图7所示的处理。该网络连接可以是通过如图5所示的处理建立的连接，也可以是通过如图6所示的处理建立的连接。

首先，在步骤S701中，判断是否是用户主动请求断开该连接。如果确定是用户主动请求断开，则执行步骤S708，直接清除该连接。

如果确定不是用户主动请求断开，则在步骤S702中将该连接断开的消息通知链路共享服务装置，并在步骤S703中判断该连接是否正在传输数据。当确定该连接正在传输数据，则在步骤S704中清除接收的无效数据，停止数据发送。当该连接没有在传输数据(步骤S703中的否)，或执行了步骤S704之后，执行步骤S705，等待重新拨号。

如果断线超时(步骤S706中的“是”)，则清除该连接(步骤S708)。如果在断线超时之前重新拨号(步骤S706中的“否”)，则用户重新建立关联(步骤S707)，恢复链路。

下面，参照图8和9，详细描述具有依照本发明的链路共享服务装置的通信设备发送和接收数据的处理。

如图8所示，描述了依照本发明的通信终端发送数据的流程图。

首先，在步骤S801中，链路管理模块12确定该网络请求是否首次发送。如果确定是首次发送，则执行步骤S802，建立链路传输状态描述结构并初始化。步骤S802的详细流程图如图5和6所示。如果确定不是首次发送，则执行步骤S808，取得链路传输状态描述。该取得的链路传输状态描述可能是按照如图5和6所示的处理而得到的初始化描述，也可能是上一次发送/接收数据之后更新的链路传输状态描述。执行步骤S808之后，确定本次数据发送是否是数据包重发。当确定是重发数据包时，直接执行步骤S810，根据数据发送缓冲重发。

当执行了步骤S802或确定不是包重发的情况(步骤S809中的“否”)时，进行至步骤S804，判断是否存在多个连接。当确定存在多个连接时，按照这些连接的描述，将数据进行分割。当确定仅存在一个连接时，则不许要进行数据分割，利用该仅有的网络连接发送数据。在步骤S805中，将根据各个链路的传输状态描述，可以确定每个链路需承载的数据量，并根据该确定的数据量进行数据分割，从而每条链路发送与其状态相匹配的数据。

然后，在步骤S806中建立数据发送缓冲以缓冲发送的数据，并在步骤S807中根据各个连接的状态，更新发送链路状态，此时发送链路状态主要用于记录已发送数据的顺序号，发送的起始时间等信息。然后，将数据通过这些链路发送出去。

如图9所示，描述依照本发明的通信终端接收数据的流程图。

首先，在步骤S901中确定该网络请求是否首次接收。如果确定是首次接收，则执行步骤S902，建立链路传输状态描述结构并初始化，步骤S902的详细流程图如图5和6所示。如果确定不是首次接收，则在步骤S907中取得链路传输状态描述。当执行了步骤S902或907获取了链路传输状态描述之后，通过多个连接接收数据，并在步骤S903中根据数据包报头进行数据重组。

接着，在步骤S904中，判断是否存在数据丢失。如果确定不存在数据丢失，则直接将该数据缓存，并更新接收链路状态，等待应用读取。此时接收链路状态主要记录数据的平均到达时间，接收数据的顺序号，累积到达数据量，数据乱序情况，数据传输率等信息。

如果确定存在数据丢失，则在步骤S905中向发送端发送数据重传请求，并在步骤S906中更新接收链路状态，等待发送端重传数据的到达。

此外，在执行了图8或图9所示的处理之后，更新的发送链路状态和接收链路状态在链路共享服务装置之间传递。该发送链路状态和接收链路状态的传递也可以定期进行。链路共享服务装置可以根据某一链路的发送链路状态(由图8所示的处理获得)和接收链路状态(由图9所示的处理获得)，更新该链路的传输状态。例如，根据发送链路状态中的已发送数据的顺序号和接收链路状态中的接收数据的顺序号，链路共享服务装置可以更新链路状态描述中的丢包率。关于根据发送链路状态和接收链路状态来确定传输链路状态的方法，存在很多现有技术，在此不再详细描述。

依照本发明，可以利用多条链路与通信网络进行通信，并且可以根据各个链路的传输状态(描述)，对待发送数据进行有效分割并在相应的链路上传输，从而可以显著提高数据发送带宽。此外，在通过多条链路接收数据之后，在将数据重组的同时，反馈数据在不同链路的接收情况，从而可以实时更新链路的传输状态。此外，通过实时更新链路传输状态，可以动态调节数据分割和链路分配策略，从而进一步提高数据的发送效率。

虽然本发明已以具体的方式进行了表达，但并不是用以限定本发明，任何熟悉该技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可以做各种改动和润饰，因此本发明的保护范围当视专利申请范围所界定者为准。

Claims (22)

1.一种链路共享服务装置，其包括：

链路管理模块，用于探测该链路共享服务装置与通信网络连接的多条共享链路，并获得这些共享链路的传输状态；和

数据管理模块，其包括：数据分割单元，用于在所述链路共享服务装置发送数据时，根据所述链路管理模块获得的共享链路的传输状态，对数据进行分割以及为分割的数据分配发送该数据的链路。

2.如权利要求1所述的链路共享服务装置，其中，

所述共享链路包括直接与所述通信网络相连的本地链路，和/或通过该通信设备与其它通信设备之间的近距离链路连接所述通信网络的虚拟链路。

3.如权利要求2所述的链路共享服务装置，其中，

所述链路管理模块包括：

链路注册单元，用于检测和管理与通信网络连接的所述共享链路，和

链路状态检测单元，用于检测共享链路的传输状态。

4.如权利要求3所述的链路共享服务装置，其中，

当所述链路注册单元首次探测到一共享链路时，所述链路注册单元根据预存的链路信息初始化该共享链路的传输状态。

5.如权利要求4所述的链路共享服务装置，其中，

在每条共享链路每次传输数据之后，链路状态检测单元对该共享链路的传输状态进行更新。

6.如权利要求5所述的链路共享服务装置，其中，

链路状态检测单元在所述链路共享服务装置接收到数据之后，更新接收链路的状态，并将接收链路的状态反馈给该数据的发送端。

7.如权利要求6所述的链路共享服务装置，其中，

所述链路状态检测单元根据发送数据时的发送链路状态和反馈的接收数据时的接收链路状态，更新该共享链路的传输状态。

8.如权利要求7所述的链路共享服务装置，其中，

所述链路管理模块进一步包括：

近距链路连接单元，用于管理近距离连接的链路。

9.如权利要求1-8任一项所述的链路共享服务装置，其中，

所述共享链路的传输状态包括链路的丢包率，链路传输时延和链路数据传输率。

10.如权利要求8所述的链路共享服务装置，其中，

数据管理模块对数据进行处理，使得链路传输状态好的共享链路传输较多数据，链路传输状态差的共享链路传输较少数据。

11.如权利要求8所述的链路共享服务装置，其中，

所述数据管理模块进一步包括：数据重组单元，用于在所述链路共享服务装置接收数据时，将通过多条链路接收的数据重组。

12.如权利要求11所述的链路共享服务装置，其中，

所述数据分割单元和数据重组单元分别包括用于缓冲数据的独立数据缓冲区。

13.如权利要求12所述的链路共享服务装置，其中，

所述数据管理模块进一步包括：应用层处理单元和传输层处理单元。

14.一种通信方法，其包括如下步骤：

步骤a，探测通信设备与一通信网络相连的多条共享链路，并获得这些共享链路的传输状态；

步骤b，根据共享链路的传输状态，对数据进行分割以及为分割的数据分配发送该数据的链路，

步骤c，将通过步骤b分配的链路发送的数据进行重组。

15.如权利要求14所述的通信方法，其中，

所述共享链路包括直接与所述通信网络相连的本地链路，以及通过该通信设备与其它通信设备之间的近距离链路连接所述通信网络的虚拟链路。

16.如权利要求15所述的通信方法，其中，

在步骤a中，当首次探测到一共享链路时，根据预存的链路信息初始化该链路的传输状态。

17.如权利要求16所述的通信方法，其进一步包括，

步骤d，在每条共享链路每次传输数据之后，对该共享链路的传输状态进行更新。

18.如权利要求17所述的通信方法，其中，

在步骤d中，数据的接收端将接收链路的状态反馈给该数据的发送端，数据发送端根据发送数据时的发送链路状态和反馈的接收数据时的接收链路状态，更新该共享链路的传输状态。

19.如权利要求18所述的通信方法，其进一步包括，

管理近距离连接的链路的步骤，该步骤包括建立近距离连接，连接电源管理，安全性认证，数据传输加密。

20.如权利要求14-19任一项所述的通信方法，其中，

所述共享链路的传输状态包括链路的丢包率，链路传输时延和链路数据传输率。

21.如权利要求20所述的通信方法，其中，

在步骤b中，对数据进行处理，使得链路传输状态好的共享链路传输较多数据，链路传输状态差的共享链路传输较少数据。

22.如权利要求21所述的通信方法，其中，

在步骤b和c中，进一步包括缓冲数据的步骤。

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