CN101267430A - Mac与tcp协调方法 - Google Patents

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CN101267430A CNA2007100886205A CN200710088620A CN101267430A CN 101267430 A CN101267430 A CN 101267430A CN A2007100886205 A CNA2007100886205 A CN A2007100886205A CN 200710088620 A CN200710088620 A CN 200710088620A CN 101267430 A CN101267430 A CN 101267430A
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Abstract

一种包括通信协议栈的移动设备，该通信协议栈包括由IP层分离的MAC层和TCP层。与该通信协议栈并行的跨层协调模块耦合到MAC层和TCP层。MAC层产生一个发送到跨层协调模块的消息，该消息指示该移动设备将要参与从第一基站到第二基站的通信切换。跨层协调模块将切换信息传递到TCP层，由此将所述通信切换告知TCP层。如果移动设备作为TCP发送方工作，那么TCP层在通信切换过程中冻结其连接和状态。如果移动设备作为TCP接收方工作，那么TCP层向TCP发送方发送一个通告窗口大小设置为零值的TCP ACK消息，由此促使TCP发送方在通信切换过程中冻结连接和状态。

Description

MAC与TCP协调方法
技术领域
本发明主要涉及移动宽带无线接入(BWA)系统。特别地，本发明涉及移动BWA通信系统中MAC与TCP协调方法，其改进了在由切换(HO(handover))而导致频繁和不可预知地出现暂时链路中断的移动环境中的TCP性能。
背景技术
在因为切换而导致出现不可预知的暂时断连的移动无线网络中，传输控制协议(TCP)并未被证实是有效的。在结合了IEEE 802.16e网络中的移动功能的移动环境中，需要优化的TCP。为了提出用以增强移动环境中TCP性能的建议，目前进行了大量研究工作。但是，这些建议存在很多缺陷。例如，这些建议有可能需要对现有通信基础架构实施无法接受的改动。此外，这些建议往往忽略了移动站同时充当TCP发送方和TCP接收方的一般情况。
对这些围绕移动环境中的TCP使用的问题来说，可接受的解决方案必须认识到移动站可以同时充当TCP发送方和TCP接收方。此外，针对这些问题的解决方案必须将基础架构变动减至最少，更优选的则是只改动移动站，而在远程发送方或接收方则仍旧使用现有TCP协议。
当前，作为下一代(4G)无线接入基础架构的一部分，出现了BWA。BWA旨在提供数据网络的高速无线接入。由此允许用户仅使用通过无所不在的访问门户(AP)连接的无线手持设备，与因特网保持连接，来使用各种应用，以及访问数字媒体。一种特别的BWA技术正在通过IEEE 802.16标准进行标准化，以便在城域网(MAN)中提供高数据速率的无线“第一英里/最后一英里”宽带接入。当前，IEEE 802.16标准族包括四个修正或更新：802.16、802.16a、802.16d(802.16-2004[1])以及802.16e(802.16-2005[2])。为了在BWA系统中使用无线媒体的固有移动性，新近发布的802.16e规范定义了在2～6GHz的许可波段中的移动操作，并且承诺在高达70～80mph的移动站速度支持移动性。
IEEE 802.16e是一种支持城内移动性的BWA标准。该标准可以填补固定无线局域网与移动蜂窝网络之间的空隙。为使用户能在移动时经由接入网络来使用广域网，IEEE 802.16e标准定义了切换(HO)处理，在该切换处理中，移动站(MS)从一个基站(BS)提供的空中接口迁移到另一个BS提供的空中接口。
协议栈中的媒体接入控制(MAC(Medium Access Control))层具有包含两个阶段的HO处理：第一个阶段是HO预注册阶段，第二个阶段则是真实HO阶段。在HO预注册阶段中，使用MS选择和预注册目标BS。但是，在预注册阶段中，与当前提供服务的BS之间的连接保持，并且与当前提供服务的BS继续进行分组交换。在真实HO阶段中，MS释放当前提供服务的BS并且重新连接目标BS。然后，分组交换针对目标/新提供服务的BS进行。
依据IEEE 802.16e标准，MS或当前提供服务的BS都可以启动HO预注册阶段。在MS或当前提供服务的BS启动了HO预注册阶段之后，当前提供服务的BS可以与其相邻BS就执行HO的意向进行协商(通过所交换的干线通信)。这些协商涉及是否每一个相邻BS都具有为MS提供服务的能力。此外，当前提供服务的BS还可以把即将进行的HO通知到选定的相邻BS。
图1显示的是由MS启动的MAC层HO处理的一个实例。该MS参与这样的处理，该处理对相邻BS进行扫描、以找到优于使用当前提供服务的BS所提供的通信，并且该MS可做出需要HO的决定。然后，MS向当前提供服务的BS发送一个HO请求(MOB_MSHO_REQ消息)(该请求可以推荐一个或多个候选目标BS)。之后，当前提供服务的BS(在本范例中是BS#1)向每一个候选目标BS(例如BS#2和BS#3)发送一个HO-通知消息。该消息包含了MS标识以及与所要提供的通信服务有关的信息(BW、QoS、连接参数)。每一个被通知的目标BS都会评估是否可以提供服务，并且会用HO-通知-响应消息来做出回应，该消息包含针对接收该MS的可能HO的肯定(ACK)或否定(NACK)表示。更具体地，目标BS表示其是否可以(或无法)参与该HO和服务该MS。该消息还可以描述与目标MS所能支持的一类QoS相关的确认。此后，服务中的BS将会选择一个或多个可为所述HO所接受的目标BS，并且会向MS发送一个切换响应(HO-RSP)消息。该消息包含了每一个可接受的目标BS的标识。然后，MS会从可接受列表中选择目标BS，并且向服务中的BS传送一个HO-IND消息。该消息标识的是MS在可接受列表上为所述HO选择了哪些BS。另外，该消息还为提供服务的BS提供了表明其将要执行真实HO的最终指示。然后，服务中的BS释放其与MS的通信，MS则以本领域已知的方式来与选定的目标BS同步(参见Fast_Ranging_IE、RING REQ和RINGRSQ)。在完成了针对选定目标BS的重新授权和重新注册之后(参见HO之后的完成初始网络进入)，可以通过新提供服务的BS来与MS重新建立通信服务流。
对通过电缆调制解调器、xDSL和/或T1/E1的传统有线线路服务的使用来说，BWA的IEEE 802.16e标准预期将会是非常有吸引力的替代品，此潜在无线系统的用户，在能够使用与他们在有线网络中使用的相同应用的同时，将要求该无线通信的不同链路特性保持透明。这意味着在IEEE 802.16网络中，有线网络中的主要传输协议TCP仍旧是传输层的重要组件。
但是，随着移动性在IEEE 802.16e标准中的引入，MAC层中的MS切换有可能导致暂时断连以及TCP层中的分组丢失。由于TCP协议在一开始是为有线网络开发的，因此，TCP协议对MAC层中的HO可能性或实施是无能为力的。一旦因为HO导致分组丢失，那么TCP层将会错误地断定网络拥塞，并且将会立即启动已知的TCP拥塞控制算法。由此，在MS的HO导致的暂时断连过程中，TCP层将会最小化其拥塞窗口。然后，在结束HO继而重新连接了链路之后，TCP层将会调用慢启动算法。在TCP层中，该处理是一个相对较慢的处理，在这个处理过程中，拥塞窗口返回其先前值(也就是HO之前)。由此，对于在HO之后MS与目标BS重新连接之后的通信，会有一段时间浪费。由此，由MS的HO导致的暂时断连将会降低TCP吞吐量以及无线电资源利用率。
用以解决上述某些问题的已知尝试包括以下提出的解决方案：(1)Rhee等人发表于Proc.IEEE INFOCOM，1999第1265～1273页的“MTCP：Scalable TCP-like congestion control for reliablemulticast”；(2)Balakrishnan等人于1995年12月发表于ACMWireless Network第469～481页的“Improving reliable transportand handoff performance in cellular wireless networks”；(3)Goff等人发表于IEEE INFOCOM，2000第1537～1545页的“Freeze-TCP：A true end-to-end TCP enhancement mechanism formobile environments”。这些解决方案规定了两类用以改进移动环境中的TCP性能的TCP优化方法：第一类是如Rhee和Balakrishnan参考文献中描述的基于中间(例如BS)辅助的TCP优化；第二类则是不涉及任何中间物的端到端TCP优化，例如在Goff参考文献中描述的Freeze-TCP。
第一类解决方案存在于中间主机(例如基站)。此类解决方案需要由中间主机缓存来自发送方的分组并且检查其TCP报头。通过使用从通信中探听到的信息，如果中间主机确定分组丢失，那么它会向移动节点重传一个缓存的拷贝(所述重传是在一条或多条链路上进行的本地重传)。在该处理中，中间主机保持其自身的定时器来进行缓存分组的重传，并且实施选择性重传等。
第二类解决方案在流控制中并未涉及任何中间物。相反，此类方案是一种端到端方案，它只适用于MS是TCP接收方的环境。其主要思想是将发信号通知紧急断连的责任转移至客户机。毫无疑问，移动节点可以监视无线天线中的信号强度，并且可以检测迫近的HO的需求。在某些情况下，移动节点甚至能够预测暂时断连(例如在信号强度正减弱的情况下)。在这种情况下，移动节点可以规定一个零窗口大小，由此迫使发送方TCP进入零窗口探测(ZWP)模式，这样做可以防止移动节点因为切换导致的分组丢失而减小其拥塞窗口。
如上所述，可用的TCP优化方法都是尝试在TCP层的内部改善HO切换过程中TCP的性能。但是，这些解决方案全都存在某些弱点。第一类解决方案需要BS监视TCP业务量，并且辅助性能增强。因此，此类解决方案要求在BS和MS处都进行修改。BS必须解析经其路由的所有分组，然后决定该分组是否为TCP分组。该解决方案不兼容IEEE 802.16e标准的现有基础架构。此外，如果IP有效载荷是经过加密的，那么该方法将无法工作。
第二类方法关注的是在MS充当TCP接收方的情况下的性能增强。此类解决方案忽视了由于BWA系统所提供的高数据速率MS可以同时充当TCP发送方的一般情况。
由此，在本领域中需要一种更好的解决方案，将HO对TCP性能的不利影响减至最小并且易于实施和管理。
发明内容
本发明的实施例提出了一种基于MAC-TCP协调模型的跨层交互方法。该方法提高了IEEE 802.16e网络中的TCP端到端吞吐量。该解决方案将MAC层的HO与TCP层的拥塞控制组合在一起，从而以一种易于实施和管理的方式来将HO对TCP性能的不利影响减至最小。
在一个实施例中，一种方法包括：从用于移动设备的通信协议栈的MAC层向该通信协议栈的TCP层发送第一消息，该消息表明移动设备将要参与从第一基站到第二基站的通信切换；响应于该第一消息，由通信协议栈的TCP层冻结TCP层的连接和状态；从用于移动设备的通信协议栈的MAC层向该通信协议栈的TCP层发送第二消息，该消息表明移动设备已经完成了从第一基站到第二基站的通信切换；以及响应于第二消息，终止TCP层连接和状态的冻结。
在另一个实施例中，一种方法包括：从用于移动设备的通信协议栈的MAC层向该通信协议栈的TCP层发送第一消息，该消息表明移动设备将要参与从第一基站到第二基站的通信切换；响应于该第一消息，由该通信协议栈中的TCP层产生第一TCP ACK消息，其中通告窗口(advertised window)大小设置为零值；从用于移动设备的通信协议栈中的MAC层向该通信协议栈中的TCP层发送第二消息，该消息表明移动设备已经结束了从第一基站到第二基站的通信切换；以及响应于该第二消息，由该通信协议栈中的TCP层产生第二TCP ACK消息，其中通告窗口大小设置为非零值。
在另一个实施例中，提供了一种用于移动设备的方法，该移动设备具有包含了由IP层分离的MAC层和TCP层的通信协议栈，该方法包括：从MAC层产生一个消息，该消息表明移动设备将要参与从第一基站到第二基站的通信切换；由与该通信协议栈并行并且与MAC层和TCP层相耦合的跨层协调模块来接收该消息；以及将切换信息从所述跨层模块传递到TCP层，由此将这个从第一基站到第二基站的通信切换通知到TCP层。
在另一个实施例中，一种移动设备包括：包含了由IP层分离的MAC层和TCP层的通信协议栈，以及并行于该通信协议栈并与MAC层和TCP层相耦合的跨层协调模块。所述MAC层产生一个发送到跨层模块的消息，该消息表明该移动设备将要参与从第一基站到第二基站的通信切换。该跨层模块将切换信息传递到TCP层，由此将这个从第一基站到第二基站的通信切换通知到TCP层。
附图说明
通过参考下文中结合附图的详细描述，可以更完整地理解本发明的方法和设备，其中：
图1是描述根据现有技术，由MS发起的MAC层切换处理的信号流图；
图2是依照本发明的实施例使用的MAC-TCP层间协调模块的框图；
图3是描述根据本发明实施例，在BS与MS中实施的MAC与TCP协调处理步骤的详细流程图；
图4是描述根据本发明另一个实施例，在BS与MS中实施的MAC与TCP协调处理步骤的详细流程图。
具体实施方式
本发明涉及一种MAC与TCP协调方法，其减轻了在IEEE 802.16e移动BWA系统中蜂窝HO的吞吐量降低效应。
如上所述，如果向TCP层隐瞒HO情况，那么TCP层有可能恶化。为了解决TCP拥塞控制与MAC层HO之间的这种不良交互，在这里建议引入跨层设计思想，以使某一层的可用信息可以用于另一层。由此，每一个协议都具有信息并且可以确定如何以最佳方式来应对通信情况。
在IEEE 802.16e系统中，HO过程完全由MAC层控制。本解决方案建议MAC层与TCP层通信HO事件，以使TCP层可以应用最佳解决方案。举例来说，当TCP层接收到来自MAC的明确HO通知时，它可以使用这里描述的某些优化。
现在参考图2，该图显示的是依照本发明的实施例使用的MAC-TCP层间协调模块的框图。并行于传统的TCP、IP以及MAC通信协议栈，引入了一个新的移动性管理模块(移动性管理器)。如图2所示，移动性管理模块充当与MAC层以及TCP层交换信息的并行层。通过使用这个跨层协调模型，MAC层将其移动性状态周期性地通知给该移动性管理模块。另一方面，TCP层与该移动性管理模块进行联系，以请求并获取HO信息。基于从MAC层收集的HO信息，TCP层决定其认为当时将要采取的最佳操作。
MAC层可以与移动性管理模块共享其关于迫近的HO的信息。当MS将要释放当前提供服务的BS时，该MS向移动性管理模块发送HO_NOTIFICATION消息。由此，移动性管理模块知道现有链路会因为迫近的HO而断连。在这种情况下，认识到可能发生分组丢失，并且可以响应于移动性管理模块收集的信息在TCP层中采取步骤，来防止在HO过程中出现分组丢失。然后，当MS在HO之后重新连接新提供服务的BS时，MAC层向移动性管理模块发送LINK_OK通知。之后，可以响应于移动性管理模块收集的信息在TCP层采取步骤，来恢复全部通信服务。
如果MS充当TCP发送方，那么在超时情况下，TCP层将会询问移动性管理模块。当TCP层从移动性管理模块接收到明确的HO信息时，该TCP层在HO过程中冻结其连接和状态。举例来说，TCP连接的所述冻结包括：例如，暂时阻拦发送应用，以及冻结RTO定时器，就好像停止了TCP时钟一样。RTO定时器的冻结意味着TCP层不减小其拥塞窗口，并且不回退其重传定时器。
这样，在结束了HO之后，TCP层可以恢复与其在HO断连之前所具有的相同的拥塞窗口值。由此，TCP连接可以在HO之后更快恢复，并且由此可以避免吞吐量降低。
如果MS充当TCP接收方，那么可以使用端到端的信令机制，该机制将在上述Goff等人的参考文献中公开的方法与跨层协调模型相结合。该解决方案只需要变动接收端(移动站)，而在远程发送方则继续使用现有的TCP协议。在这种情况下，TCP层在预备发送TCPACK消息的时候询问移动性管理模块。当TCP层从移动性管理模块接收到明确的HO信息时，TCP层在TCP ACK消息中将“通告窗口大小”设置成用零值来填充。这样做会使TCP发送方在接收到TCP ACK消息时进入冻结状态，并且防止减小发送方的拥塞窗口。当TCP层从移动性管理模块接收到链路重连信息时，它会将“通告窗口大小”设置成一个非零值(也就是可用于支持通信的实际值)，以便将TCP发送方恢复到其正常通信状态。由此，当在HO之后重新建立连接时，由于TCP发送方的拥塞窗口没有发生变化，因此TCP吞吐量可以增加到与发生HO之前相同的程度。
概括的说，这里推荐的解决方案是一种跨层设计，该设计使用了经由并行于协议栈的移动性管理模块的、来自MAC层的HO通知，从而迫使发送方的TCP层在从一个BS到另一个BS的MS的HO所导致的断连期间进入冻结状态。
现在参考图3，该图显示的是用于描述根据本发明实施例在BS与MS中实施的MAC与TCP协调处理步骤的详细流程图。MS与当前提供服务的BS(在本范例中是BS#1)进行正常通信。然后，MS进入上文所述的HO预注册阶段，并且确定需要执行HO。之后，MS向提供服务的BS发布MOB HO-IND消息。至此为止，这些操作都是依照已知的现有技术执行的。
如图3所示，在提供服务的BS释放MS之前，MS的MAC层向移动性管理模块发送明确的HO指示消息，且与HO有关的信息(例如在TCP层的请求下)传递到MS的TCP层。TCP层通过冻结其状态(相对于TCP发送方)来响应该HO指示。然后，TCP层在冻结状态中等待HO结束。当MS的MAC层完成HO之后的新提供服务的BS(在本范例中是BS#3)的初始网络进入时，LINK_OK通知被发送到移动性管理模块。现在完成了HO之后MAC层的重新连接，所述HO的结束在HO信息中从移动性管理模块传递到MS的TCP层。响应于此，TCP层终止TCP冻结周期。
现在参考图4，该图显示的是根据本发明实施例在BS与MS中实施的MAC与TCP协调处理步骤的详细流程图。MS与当前提供服务的BS(在本范例中是BS#1)进行正常通信。然后，MS进入上文所述的HO预注册阶段，并且确定需要执行HO。之后，MS向提供服务的BS发布MOB HO-IND消息。至此为止，这些操作都是依照已知的现有技术执行的。
如图4所示，在提供服务的BS释放MS之前，MS的MAC层向移动性管理模块发送明确的HO指示消息，并且与该HO有关的信息(例如响应于TCP层的请求)传递到MS的TCP层。TCP接收方的TCP层则通过产生传递到TCP发送方的TCP ACK消息来响应所述HO指示。这个TCP ACK消息的“通告窗口大小”则被设置为零值。一旦接收到这个消息，那么该消息就迫使TCP发送方进入冻结状态，并且防止其拥塞窗口丢掉。然后，TCP发送方的TCP层在冻结时段中等待HO结束。在HO之后，当MS的MAC层完成新提供服务的BS(在本范例中是BS#3)的初始网络进入时，LINK_OK通知被发送到移动性管理模块。现在HO之后的MAC层重新连接已经完成了，HO的结束在HO消息中从移动性管理模块传递到MS的TCP层(同样，例如响应于请求)。响应于此，TCP接收方的TCP层会发送另一个TCP ACK消息，其中“通告窗口大小”设置为实际可用通信值(即非零值，执行通信时的先前值)。一旦接收到这个消息，TCP发送方将会终止冻结并且由此恢复其正常状态。
应该指出的是，大多数现有技术解决方案关注的是在接收端提高无线移动网络中的TCP吞吐量。由此，当MS在HO处理过程中充当TCP发送方时，它们是无法防止TCP退化的。本发明的解决方案则是从MS既可以充当TCP发送方又可充当TCP接收方的角度，将TCP性能增强作为目标的。通过在MS的TCP/IP/MAC通信协议栈中引入MAC-TCP跨层协调模块(移动性管理器)，有助于实现MAC层的HO与TCP层的拥塞控制之间的交互。基于这种跨层模型，TCP发送方实体和TCP接收方实体都可以应用最佳解决方案，由此避免与HO相关的性能恶化。
现在提供与常规TCP相比较的本发明的性能评估。
假设RTT表示正常链路状态下的平均往返时间。此外，假设TCP在HO之前工作于稳定状态中，W是TCP发送方(它可以是移动站或远程服务器)的窗口值。
在由HO导致的暂时断连时段中，正常的TCP层一旦检测到分组丢失，那么会将其拥塞窗口减至最小值(始终设置为1)。由此，当在HO处理末尾重新连接链路时，TCP发送方将会通过启动慢启动算法来增大其窗口。在其每次接收到ACK消息时，它会将窗口值增加为原来的2倍。然后，在窗口值达到W/2后，TCP发送方将会进入拥塞控制阶段，并且会在每次接收到ACK消息时将窗口值加1。在结束这两个阶段之后，拥塞窗口将会达到与其在HO断连之前相同的大小。
但是，当应用本发明时，TCP发送方的窗口在HO所导致的断连时段中不减小。由此，在重新连接链路之后，TCP发送方可以用与HO断连之前既已存在的相同的窗口大小来重新开始其传输。
现在将对本发明的益处进行详细描述。在HO之后的第一个RTT周期中，与正常TCP相比，所提出的解决方案传送了W-1个额外分组。在第二个RTT周期中，所提出的解决方案比正常TCP多传送了W-2个额外分组。在第三个RTT周期中，所提出的解决方案比正常TCP多传送了W-4个额外分组。类似的情况继续发生，直至正常TCP慢启动过程在经过了1g(W/2)轮使窗口达到W/2后结束为止。在这个时段中传送的额外分组总和可以如下(由等式1)给出：
Figure A20071008862000141
然后，正常TCP进入拥塞控制周期。在拥塞避免周期的第一个RTT周期中，与正常TCP相比，所提出的解决方案传送W/2-1个额外分组。在第二个RTT周期中，所提出的解决方案比正常TCP多传送W/2-2个额外分组。然后，相似的情况继续发生，直至正常TCP的拥塞控制过程在经过了W/2轮使窗口达到W之后结束为止。这个时段中的额外分组总和是如下(由等式2)给出的：
Figure A20071008862000142
通过组合等式(1)和等式(2)，与正常TCP相比，所提出的解决方案传送的额外分组总数是(等式3)：
Figure A20071008862000151
假设TCP分组的平均长度是1TCP，那么由所提出的解决方案传送的额外TCP吞吐量是(等式4)：
Figure A20071008862000152
上述理论分析显示，在由HO导致的暂时断连频繁发生的移动和无线环境中，这里公开的新的MAC与TCP协调方法提高了TCP吞吐量。对BWA系统来说，这种改进尤为显著。借助该解决方案，在执行了HO处理之后，作为TCP发射方或是作为TCP接收方，MS可以立即恢复稳定传输。同时，所提出的解决方案只限于变动MS端，并不需要改变远程的对应TCP端或BS端。
虽然在附图和以上的详细描述中描述了关于本发明的方法和设备的优选实施例，但是应该理解，本发明并不局限于所公开的实施例，在不脱离后续权利要求阐述和定义的发明实质的情况下，本发明是能够实施多种重新调整、修改和替换的。

Claims (21)

1. 一种方法，包括：
从用于移动设备的通信协议栈中的MAC层向该通信协议栈中的TCP层发送第一消息，该消息表示该移动设备将要参与从第一基站到第二基站的通信切换；
响应于第一消息，该通信协议栈中的TCP层冻结该TCP层的连接和状态；
从用于该移动设备的通信协议栈中的MAC层向该通信协议栈中的TCP层发送第二消息，该消息表示移动设备已经结束了从第一基站到第二基站的通信切换；以及
响应于第二消息，终止TCP层连接和状态的冻结。
2. 权利要求1的方法，其中所述冻结包括阻拦正发送通信的应用。
3. 权利要求1的方法，其中所述冻结包括冻结TCP层的RTO定时器。
4. 权利要求1的方法，其中TCP层在冻结之前的那刻具有某一拥塞窗口，在终止之后具有相同的拥塞窗口，并且不会在冻结期间减小该拥塞窗口。
5. 一种方法，包括：
从用于移动设备的通信协议栈中的MAC层向该通信协议栈中的TCP层发送第一消息，该消息表示该移动设备将要参与从第一基站到第二基站的通信切换；
响应于第一消息，由该通信协议栈中的TCP层产生第一TCP ACK消息，其中通告窗口大小设置为零值；
从用于该移动设备的通信协议栈中的MAC层向该通信协议栈中的TCP层发送第二消息，该消息表示该移动设备已经结束了从第一基站到第二基站的通信切换；以及
响应于第一消息，由该通信协议栈中的TCP层产生第二TCP ACK消息，其中通告窗口大小设置为非零值。
6. 权利要求5的方法，还包括：
由TCP发送方接收第一TCP ACK消息；
响应于第一TCP ACK消息，TCP发送方冻结连接和状态；
由TCP发送方接收第二TCP ACK消息；以及
响应于第二TCP ACK消息，TCP发送方终止所述连接和状态的冻结。
7. 权利要求6的方法，其中所述冻结包括阻拦正发送通信的TCP发送方应用。
8. 权利要求6的方法，其中所述冻结包括冻结TCP发送方的TCP层的RTO定时器。
9. 权利要求6的方法，其中TCP发送方的TCP层在冻结之前的那刻具有某一拥塞窗口，在终止之后具有相同的拥塞窗口，并且在冻结期间不减小该拥塞窗口。
10. 一种用于移动设备的方法，该移动设备具有包含了由IP层分离的MAC层和TCP层的通信协议栈，该方法包括：
从MAC层产生一个消息，该消息指示该移动设备将要参与从第一基站到第二基站的通信切换；
与该通信协议栈并行且与MAC层和TCP层都耦合的跨层协调模块接收该消息；以及
将切换信息从该跨层协调模块传递到TCP层，由此将从第一基站到第二基站的通信切换通知给TCP层。
11. 权利要求10的方法，还包括：如果该移动设备是作为TCP发送方工作的，则TCP层通过在从第一基站到第二基站的通信切换期间冻结TCP层的连接和状态，来响应所传递的切换信息。
12. 权利要求11的方法，其中所述冻结包括阻拦正发送通信的应用。
13. 权利要求11的方法，其中所述冻结包括冻结TCP层的RTO定时器。
14. 权利要求11的方法，其中所述冻结包括在从第一基站到第二基站的通信切换期间，冻结TCP层的拥塞窗口值。
15. 权利要求10的方法，还包括：如果该移动设备是作为TCP接收方工作的，则TCP层通过向TCP发送方发送TCP ACK消息来响应所传递的切换信息，其中该TCP ACK消息具有设置为零值的通告窗口大小。
16. 权利要求15的方法，还包括：
由TCP发送方接收TCP ACK消息；以及
响应于TCP ACK消息，TCP发送方在从第一基站到第二基站的通信切换期间冻结连接和状态。
17. 权利要求10的方法，其中所述传递包括：响应于由TCP层向跨层协调模块发出的查询，从跨层协调模块向TCP层传递切换信息。
18. 一种移动设备，包括：
包含由IP层分离的MAC层和TCP层的通信协议栈；以及
与该通信协议栈并行且与MAC层和TCP层都耦合的跨层协调模块；
其中MAC层产生一个发送到该跨层协调模块的消息，该消息指示该移动设备将要参与从第一基站到第二基站的通信切换；以及
其中该跨层模块将切换信息传递到TCP层，由此将从第一基站到第二基站的通信切换通知给TCP层。
19. 权利要求18的设备，其中如果该移动设备是作为TCP发送方工作的，则TCP层通过在从第一基站到第二基站的通信切换期间冻结TCP层的连接和状态，对所传递的切换信息做出响应。
20. 权利要求18的设备，其中如果该移动设备是作为TCP接收方工作的，则TCP层通过向TCP发送方发送TCP ACK消息来响应所传递的切换信息，其中该TCP ACK消息具有设置为零值的通告窗口大小，从而使得TCP发送方在从第一基站到第二基站的通信切换期间冻结连接和状态。
21. 权利要求18的设备，其中该跨层协调模块响应于TCP层向该跨层协调模块发出的查询，将切换信息传递给TCP层。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101945488A (zh) * 2009-07-06 2011-01-12 华为技术有限公司 一种跨层信息保存的方法和设备
CN102186207A (zh) * 2011-04-06 2011-09-14 重庆大学 一种无线局域网络下跨层减少tcp重复应答方法
CN101646204B (zh) * 2009-08-24 2011-12-28 上海华为技术有限公司 数据传输方法和无线接入网元

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2084864A1 (en) * 2006-10-24 2009-08-05 Medianet Innovations A/S Method and system for firewall friendly real-time communication
US8737245B2 (en) * 2008-12-23 2014-05-27 Thomson Licensing Method for evaluating link cost metrics in communication networks
JP2010177996A (ja) * 2009-01-29 2010-08-12 Funai Electric Co Ltd 移動端末、サーバ及び通信システム
US20120106516A1 (en) * 2009-07-06 2012-05-03 Electronics And Telecommunications Research Institute Method and apparatus for transmitting neighbor base station information performed by macro base station in wireless communication system
US8780858B2 (en) * 2010-01-05 2014-07-15 Qualcomm Incorporated Controlling transmission control protocol (TCP) transmissions in handover
US8468225B2 (en) * 2010-12-16 2013-06-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Roaming TCP connections between changing physical networks
EP2498538A1 (en) * 2011-03-11 2012-09-12 Rayzon Technologies AG Mobile communication device
WO2012126509A1 (en) * 2011-03-21 2012-09-27 Nokia Siemens Networks Oy Method and apparatus to improve tcp performance in mobile networks
CN102869122B (zh) 2011-07-05 2018-08-28 北京三星通信技术研究有限公司 避免切换失败的方法
WO2014028423A1 (en) * 2012-08-13 2014-02-20 Apple Inc. Reducing packet loss at a wireless communication device due to a connection interruption
US9100236B1 (en) * 2012-09-30 2015-08-04 Juniper Networks, Inc. TCP proxying of network sessions mid-flow
US9191908B2 (en) 2013-03-05 2015-11-17 Qualcomm Incorporated Reducing impact of clock drift in wireless devices
EP2836006B1 (en) 2013-08-09 2018-02-21 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) Controlling Transmission Control Protocol Data
US9565716B2 (en) 2013-12-03 2017-02-07 At&T Intellectual Property I, L.P. Method and apparatus for closing a transmission control protocol connection for a wireless communications network
US9825828B2 (en) * 2014-08-26 2017-11-21 T-Mobile Usa, Inc. Cross-layer link failure alerts
KR102405403B1 (ko) 2015-08-11 2022-06-07 삼성전자주식회사 무선 통신 시스템에서 데이터를 송수신하는 장치 및 방법
EP3240310B1 (en) * 2016-04-01 2020-10-07 HTC Corporation Connection transfer handling devices
CN110708145B (zh) * 2019-09-30 2021-11-30 展讯通信（上海）有限公司 Harq进程管理方法、装置、终端及存储介质

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6876639B1 (en) * 2000-06-01 2005-04-05 Nortel Networks Limited Transmission control protocol handoff notification system and method
KR20040075962A (ko) * 2002-01-29 2004-08-30 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 클라이언트 디바이스와 이의 무선 동작 지원 방법,소프트웨어 제품 및 인터넷 프로토콜 기반 통신 시스템
US20070240209A1 (en) * 2006-04-05 2007-10-11 Lewis Adam C Session persistence on a wireless network

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101945488A (zh) * 2009-07-06 2011-01-12 华为技术有限公司 一种跨层信息保存的方法和设备
CN101646204B (zh) * 2009-08-24 2011-12-28 上海华为技术有限公司 数据传输方法和无线接入网元
CN102186207A (zh) * 2011-04-06 2011-09-14 重庆大学 一种无线局域网络下跨层减少tcp重复应答方法

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