CN101924625A - 数据包重传控制的方法和网络侧设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种数据包重传控制的方法和网络侧设备。该方法由网络侧设备执行，包括：接收来自服务器的数据包；从数据包中获取该数据包携带的序列号信息；根据序列号信息检测数据包的连续性；根据数据包的连续性进行数据包重传控制。本发明实施例能够更早更快速地检测到数据丢包，并提前进行相应的重传控制，降低重传时延，解决因重传时延过长造成的数据传输断流现象。

Description

数据包重传控制的方法和网络侧设备
技术领域
本发明实施例涉及数据通信领域，更具体地，涉及数据包重传控制的方法和网络侧设备。
背景技术
全球移动通信系统(Global System for Mobile Communication，简称“GSM”)是1992年欧洲标准化委员会统一推出的标准，它采用数字通信技术、统一的网络标准，使通信质量得以保证，并可以开发出更多的新业务供用户使用。
通用分组无线业务(General Packet Radio Service，简称“GPRS”)是在现有的GSM移动通信系统基础上发展起来的一种移动分组数据业务。GPRS通过在GSM数字移动通信网络中引入分组交换的功能实体，以完成用分组方式进行的数据传输。
增强型GPRS业务(Enhanced GPRS，简称“EGPRS”或者“EDGE”)系统可以看作是在GPRS系统上进行调制算法演进，使GPRS系统支持的速率更高。GPRS系统支持的理论速率可以达到171.2kbps，而EGPRS系统支持速率可以达到473.6kbps。目前商用网络能达到的最高速率为230kbps左右。
例如，FTP(文件传输协议；File Transfer Protocol)协议是GSM网络中数据传输常用的通信协议。数据终端通过GPRS拨号以后，网络设备会分配给拨号终端一个动态IP(因特网协议；Internet Protocol)地址。然后用户在数据终端侧，可以和使用因特网一样，通过各种应用客户端，经过GPRS传输网络，进行数据传输。GPRS网络中，用户使用最多的是从网络服务器获取数据，也就是下载业务。
但是，目前的GPRS网络布局中，BSS(基站子系统；Base StationSubsystem)和SGSN(服务GPRS支持节点；Servicing GPRS Support Node)，以及网络服务器经常位于不同城市或者区域，所以BSS(例如，包括BSC(BaseStation Controller；基站控制器))和2G(2nd Generation；第二代)SGSN之间的GB接口(Interface between BSS and 2G SGSN)的传输网络综合了各种传输介质，导致GB接口传输网络经常出现丢包现象。而FTP传输协议是严格的TCP(传输控制协议；Transmission Control Protocol)确认机制的传输协议，所有传输的数据块需要对端确认，一旦出现传输导致的丢包，因为TCP层的确认机制会导致后续产生一系列的重传。
因此，存在对下行数据包重传控制的需要。
发明内容
本发明实施例提供一种数据包重传控制的方法和网络侧设备，能够进行数据包重传控制，降低重传时延，避免重传时延过长导致的数据传输的断流现象。
本发明实施例提供了一种数据包重传控制的方法，该方法由网络侧设备执行，包括：接收来自服务器的数据包；从数据包中获取该数据包携带的序列号信息；根据序列号信息检测数据包的连续性；根据数据包的连续性进行数据包重传控制。
本发明实施例提供了一种数据包重传控制的网络侧设备，包括：接收模块，用于接收来自服务器的数据包；获取模块，用于从数据包中获取该数据包携带的序列号信息；检测模块，用于根据序列号信息检测数据包的连续性；控制模块，用于根据数据包的连续性进行数据包重传控制。
本发明实施例由网络侧设备获取数据包中的序列号信息从而检测数据包的连续性，在检测到的连续性的基础上进行相应的数据包重传控制。由于网络侧设备和服务器之间的有线传输速率相对较高，因此与由终端进行检测并请求重传的方式相比，本发明实施例能够更早更快速地检测到数据丢包，并提前进行相应的重传控制，降低重传时延，解决因重传时延过长造成的数据传输断流现象。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是可应用本发明实施例的网络的结构示意图。
图2是示出TCP滑窗机制的示意图。
图3A-C示出了由终端检测数据丢包并请求重传的场景示意图。
图4是根据本发明实施例的数据包重传控制的方法的流程图。
图5A-C示出了由BSC检测数据丢包并请求重传的场景示意图。
图6是根据本发明实施例的数据包重传控制的网络侧设备的示意框图。
图7是根据本发明另一实施例的数据包重传控制的网络侧设备的示意框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是可应用本发明实施例的网络1000的结构示意图。网络1000包括终端100、网络侧设备200、服务器设备300。以GPRS网络为例，终端100可以是PC(个人计算机；Personal Computer)或MS(移动台；Mobile Station)等。
网络侧设备200可包括BSC 210和SGSN 220。在本发明的一个实施例中，BSC 210可位于BSS(未示出)中。在本发明的另一实施例中，SGSN 220可以是SGSN和GGSN(Gateway GPRS Support Node；网关GRPS支持节点)的组合。在本发明的另一实施例中，网络侧设备200也可以是PCU(PacketControl Unit；分组控制单元)。在BSC 210和SGSN 220之间通过GB接口250连接和传输数据。GB接口250是有线方式的接口。
BSC 210和终端100之间通过无线接口150连接和传输数据。由于无线网络相对于有线网络的带宽问题，无线接口150的速率一般远远小于GB接口250的速率。例如，无线接口150的速率小于236.8bps(bit per second；比特每秒)，而GB接口的速率可以大于2Mbps。
SGSN 220和服务器设备300之间通过有线接口350连接和传输数据。有线接口350的速率较大，例如可以是大于10Mbps。
服务器设备300可以是采用FTP协议的FTP服务器或者其他类型的应用服务器。FTP服务器设备300发送数据包的机制为TCP滑窗机制。图2是示出TCP滑窗机制的示意图。在收到TCP ACK(确认)之前，只要滑窗中数据没有满，就可以继续下发数据块。在收到确认的TCP ACK消息后，滑窗移动，可以继续下发数据块。如图2所示，其中ACK为手机确认过的数据包，PACK为已经发送、等待确认的数据包。
在上述机制的作用下，大量的TCP数据包被集中在BSC 210(BSC/PCU)侧，等待排队下发。
现有的GPRS网络中，TCP层的数据在核心网和接入网是不做处理的，对于应用层发生的问题，只有终端和应用服务器做检测；如果在传输中，应用层数据发生了丢包等问题，核心网和接入网都不会做检测，丢包重传只有到了终端侧才能检测并触发。由于上述原因，导致在现有的TCP/IP协议下，会导致数据重传时延长，从而出现数据传输的断流。
图3A-C示出了由终端检测数据丢包并请求重传的场景示意图。在图3A-C的数据流中，下行TCP层丢包由终端检测发现，然后依据TCP/IP协议，发送请求重传消息到服务器侧，由服务器重传。由于GPRS网络的无线传输速率低于有线传输速率，在TCP协议滑窗作用下，重传的TCP包在BSC侧长时间排队下发，造成下载过程中业务断流。
具体而言，在图3A中，从FTP服务器940向下持续发送TCP数据包。为方便解释，将数据包依次编号为1、2、3、...。如图3A所示，在BSC 920和SGSN 930之间的GB接口上，编号为12的TCP数据包丢失。
如图3B所示，网元BSC 920和SGSN 930对TCP层数据不作处理。只在终端(如MS)910处检测数据包的连续性。此时终端910发现数据包12丢失。因此，终端910请求服务器940重传数据包12。此时，如图3B的状态所示，BSC侧和传输路径上已经缓存了许多TCP数据包，例如14、15、...、28。
由于终端910和BSC 920之间的空口速率的限制，从终端910发出的重传请求到达服务器940的速度较慢。当重传请求到达FTP服务器940时，假设如图3C所示，已经发送了数据包29。基于该重传请求，FTP服务器940对数据包12重新进行传送。重传的数据包12要在前面所有包(13-29)之后到达终端910。而在重传的数据包12到达终端910之前，终端910的应用层一直处于断流。
可见，如果在终端MS 910侧检测出TCP层丢包，再请求FTP服务器940重传，由于空口速率的限制，从MS 910发出来重传请求到MS 910收到重传的TCP包，要经过较长时间(＞500ms)，影响下载速率和用户感受。尤其是在GB OVER IP场景下，IP传输的QoS(服务质量；Quality of Service)无法保证时，频繁的丢包会造成用户感受急速下降。
图4是根据本发明实施例的数据包重传控制的方法2000的流程图。方法2000可以由图1中的网络侧设备200执行。例如，可以由BSC 210或SGSN 220执行。当然，方法2000也可以由网络侧设备200中其他的新增专用网元或已有网元执行。
在方法2000的S2100中，接收来自服务器(如图1的服务器设备300)的数据包。在S2200中，从数据包中获取数据包携带的序列号信息。在S2300中，根据序列号信息检测数据包的连续性。然后在S2400中，根据数据包的连续性进行数据包重传控制。
根据本发明实施例的方法2000由网络侧设备获取数据包中的序列号信息从而检测数据包的连续性，在检测到的连续性的基础上进行相应的数据包重传控制。由于网络侧设备和服务器之间的有线传输速率相对较高，因此与仅仅由终端进行检测并请求重传的方式相比，方法2000能够更早更快速地检测到数据丢包，并提前进行相应的重传控制，降低重传时延，解决重传时延过长造成的数据传输断流现象。
应注意，在本发明实施例中，“接收”、“发送”不仅仅包括在两个设备之间直接接收或发送，也包括通过其他中间设备进行接收或发送。
下面结合图4和图5A-C，以BSC 210作为执行上述方法2000的主体为例，解释本发明的实施例。图5A-C示出了由BSC检测数据丢包并请求重传的场景示意图。
在图5A中，从FTP服务器300(或者其他类型的应用服务器)向下持续发送TCP(TCP/IP)数据包，BSC 210接收来自服务器300的数据包(图4的S2100)。为方便解释，将数据包依次编号为1、2、3、...。如图5A所示，由于某种原因，在BSC 210和SGSN 220之间的GB接口上，编号为12的数据包丢失。应注意，图5A中数据包12在GB接口上丢失，这仅仅是示例性的，本发明实施例也可以应用于其他接口上的数据丢包。例如，如果数据包在SGSN 220和服务器300之间的接口上丢失，同样可以应用本发明。
然后，BSC 210从数据包中获取数据包携带的序列号信息(图4的S2200)，例如，BSC 210从数据包中获取数据包携带的TCP序列号(Sequence Number)SNi和TCP长度Lengthi等参数，并记录这些参数，其中i是数据包的编号。同样地，对于下一数据包i+1，BSC 210也记录其序列号SNi+1和TCP Lengthi+1等参数。
之后，BSC 210根据所获取的序列号信息(参数)检测数据包的连续性(图4的S2300)。在检测数据包连续性时，可校验数据包的TCP序列号。例如，采用公式SNi+1＝SNi+Lengthi检验数据包与前一数据包的连续性。
SGSN 220可以向BSC 210发送下行LLC PDU(Logic Link Control PacketData Unit；逻辑链路控制分组数据单元)数据，其承载TCP/IP报文或者报文分片。在对TCP数据包进行LLC分片时，SGSN会给分片分配传输非确认序列号N(U)(Transmitter unconfirmed sequence number)。此时，除了TCP SNi，TCP Lengthi之外，BSC 210还记录LLC PDU数据中携带的NUj等参数，其中j为LLC PDU数据的编号。如果一个TCP/IP报文分割为若干个LLC PDU数据，只有第一个LLC DPU数据携带TCP SN，TCP Length等参数，此时只记录NU，不记录TCP SN，TCP Length。同样地，在BSC 210接收到下一LLC DPU数据j+1时，记录其序列号NUj+1。此时，在S2300中，BSC 210可以校验NU和前一数据的连续性，即利用公式NUj+1＝NUj+1。当NU不连续时，其所在的TCP数据包必然不连续，即，出现丢包。
根据本发明实施例，也可以结合上述NU校验和TCP SN校验两种校验方式，检测数据包的连续性。
当BSC 210发现数据包12丢失时，进行数据包重传控制(图4的S2400)。在此情况下，BSC 210可以构造并向服务器300发送数据包重传请求消息。例如BSC 210模拟TCP ACK消息，请求服务器300重传丢弃的数据包，其中TCPACK SN(请求服务器发送的TCP包序列号)＝SNi+Lengthi。在本例子中，数据包重传请求信息包括数据包12的TCP SN。当然，BSC 210也可以利用除了TCP ACK之外的其他已有消息或新增专用消息，请求服务器300重传。
此后，如图5B所示，由于BSC 210和服务器300之间为速率相对较高的有线传输，RTT(Round TripTime)往返时间非常短(例如，50ms左右)，所以BSC 210发送的模拟TCP ACK消息可以很快到达服务器300。例如，如图5B的例子所示，服务器300此时刚刚传送了数据包20。当服务器300接收到该TCP ACK消息后，根据其中包含的TCP ACK SN，重传TCP数据包12。
同样，由于是有线传输，如图5C所示，重传的TCP数据包12很快就可以达到BSC侧。当终端检测到数据包12丢失时，向BSC 210发送真正的ACK SN重传请求。此时，BSC 210可以丢弃该重传请求。由于此时服务器300侧的滑窗已经移动，该ACK SN的丢弃对服务器无影响。此时，与图3C的场景相比，编号12的数据包已经在队列的更前端，能更快地发送给终端100，从而大大降低了TCP层丢包重传时间(例如，降低到100ms以下)，在无线传输上，基本避免了TCP传输断流。
图5A-C的例子中以BSC作为执行方法2000的主体。本发明实施例也可以采用其他网络侧的网元执行方法2000，如PCU或SGSN 220。例如，在利用SGSN 220的情况下，无需检测NU是否连续，只需检测TCP SN的连续性即可。另外，在此情况下，SGSN 220也可以在接收到来自终端的真正的ACK SN重传请求时丢弃该重传请求。
图6是根据本发明实施例的数据包重传控制的网络侧设备500的示意框图。如图6所示，网络侧设备500包括接收模块510、获取模块520、检测模块530和控制模块540。接收模块510接收来自服务器的数据包；获取模块520从数据包中获取该数据包携带的序列号信息；检测模块530根据序列号信息检测该数据包的连续性；控制模块540根据该数据包的连续性进行数据包重传控制。网络侧设备500可执行图4所示的方法2000，为了描述简洁，不再赘述。
网络侧设备500可以包括图1的BSC 210或SGSN 220，也可以是其他的新增专用网元或已有网元，如分组控制单元PCU，也可以按分布的方式被分别包括在这些网元中。
图7是根据本发明另一实施例的数据包重传控制的网络侧设备500’的示意框图。在图7中用相同或相似的附图标记表示与图6中相同或相似的组件，因此不再赘述。
图7中的网络侧设备500’的控制模块540’包括构造单元542和发送单元544。构造单元542在检测模块530检测出数据包不连续的情况下构造数据包重传请求消息。发送单元544向服务器发送该数据包重传请求消息。
图7中的网络侧设备500’还可包括重传请求接收模块550和重传请求丢弃模块560。重传请求接收模块550接收来自终端的重传请求，而重传请求丢弃模块560丢弃该重传请求。
根据本发明实施例的网络侧设备500和500’可以获取数据包中的序列号信息从而检测数据包的连续性，在检测到的连续性的基础上进行相应的数据包重传控制。由于网络侧设备和服务器之间的有线传输速率相对较高，因此与仅仅由终端进行检测并请求重传的方式相比，网络侧设备500和500’能够更早更快速地检测到数据丢包，并提前进行相应的重传控制，从而能够更快地实现丢失的数据包的重传，解决因为无线通信系统特性造成的断流现象。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
尽管已示出和描述了本发明的一些实施例，但本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可对这些实施例进行各种修改，这样的修改应落入本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种数据包重传控制的方法，其特征在于，所述方法由网络侧设备执行，所述方法包括：
接收来自服务器的数据包；
从所述数据包中获取所述数据包携带的序列号信息；
根据所述序列号信息检测所述数据包的连续性；
根据所述数据包的连续性进行数据包重传控制。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述数据包的连续性进行数据包重传控制包括：
如果所述数据包不连续，则构造数据包重传请求消息；
向所述服务器发送所述数据包重传请求消息。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据包是传输控制协议TCP数据包。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述从所述数据包中获取所述数据包携带的序列号信息包括：从所述数据包中获取所述数据包携带的传输控制协议序列号和/或传输非确认序列号；
所述根据所述序列号信息检测所述数据包的连续性包括：校验所述传输控制协议序列号和/或传输非确认序列号的连续性。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
接收来自终端的重传请求；
丢弃所述重传请求。
6.如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述网络侧设备为基站控制器BSC或服务通用分组无线业务支持节点SGSN或分组控制单元PCU。
7.一种数据包重传控制的网络侧设备，其特征在于，所述网络侧设备包括：
接收模块，用于接收来自服务器的数据包；
获取模块，用于从所述数据包中获取所述数据包携带的序列号信息；
检测模块，用于根据所述序列号信息检测所述数据包的连续性；
控制模块，用于根据所述数据包的连续性进行数据包重传控制。
8.如权利要求7所述的网络侧设备，其特征在于，所述控制模块包括：
构造单元，用于在所述检测模块检测出所述数据包不连续的情况下构造数据包重传请求消息；
发送单元，用于向所述服务器发送所述数据包重传请求消息。
9.如权利要求7所述的网络侧设备，其特征在于，所述网络侧设备还包括：
重传请求接收模块，用于接收来自终端的重传请求；
重传请求丢弃模块，用于丢弃所述重传请求。
10.如权利要求7至9任一项所述的网络侧设备，其特征在于，所述网络侧设备为基站控制器BSC或服务通用分组无线业务支持节点SGSN或分组控制单元PCU。
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