CN102905319A

CN102905319A - 一种数据分流的方法及系统

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Publication number: CN102905319A
Application number: CN2012104070748A
Authority: CN
Inventors: 李文龙
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-10-23
Filing date: 2012-10-23
Publication date: 2013-01-30

Abstract

本发明公开了一种在无线广域网和无线局域网同时覆盖的场景下实现数据分流传输的方法以及相应的系统。网络设备根据估算的两条无线链路的数据速率将要发送的业务数据调度成两个由若干小数据包组成的序列，并分别在两个链路数据流上传输，两个数据包序列的传输速率与相应无线链路的数据速率相匹配；终端设备从接收缓存中读出数据包并进行合并。通过本发明，可以在终端接收缓存区有限的条件下充分利用两条链路的传输能力，提升传输效率，解决现有技术中由于两条链路数据速率不匹配所造成的拥塞、数据包重传的问题。

Description

一种数据分流的方法及系统

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体地来说，涉及一种利用广域无线接入网络和局域无线技术网络进行数据分流传输的方法，以及一种能够在广域网接入和局域网接入的双模工作模式下实现数据流分流传输的系统。

背景技术

随着移动通信的发展，数据业务逐渐取代语音业务成为电信业的支柱业务，根据行业报告的预测，最近几年间，语音业务已经日趋饱和而数据业务每年都在以翻翻的速率快速增长，并预计一直会保持这样的增长速率至少到2015年。

数据业务的特点是流量大，占用带宽也大，如果将数据业务都承载在无线广域网网络，比如2G的GPRS网络、3G的WCDMA、TD-SCDMA网络以及LTE网络，那么对于网络的承载能力将是巨大的考验。即使广域网能够承载下这么庞大的数据业务，其付出的成本也是高昂的，因为广域网所用的频谱是收费频谱，并且需要前期大量的基础设备投资，购买频谱、购买网络设备对运营商来说都意味着大量金钱付出。而无线局域网(WIFI网络)具有设备成本低、部署简单、频谱免费的特点，正好能弥补广域网的上述缺陷。因此站在运营商的角度最希望的是利用广域网实现对移动用户的覆盖和业务接入，同时又将用户业务的一部分数据流分流到无线局域网中，减轻广域网的负荷。

上面是从运营网络的角度来看，另一方面从用户终端的角度来看，随着终端集成能力的提高，现在的3G终端普遍搭载了多种无线通信接口，包括WCDMA/WIFI，或者是TD-SCDMA/WIFI以及LTE/WIFI等，这也就为数据业务在两种无线接入模式下分流提供了可能性。

现有技术已经实现业务数据流在两个网络之间的分流，但这种实现方式是相对简单的，即将总的数据包分成两个数据包，分别用两个物理层的数据流发送出去。然而，由于两个数据流所在的无线链路在传输带宽和性能上存在着差异，采用这种简单的分流方式很容易造成当其中的一条无线链路上已经将数据包都传送完毕了，另一条无线链路上的数据包还只传送了很少的一部分。站在接收终端的角度来讲，这样的效果是不佳的，因为业务层必须等收齐完整的数据包后才能进行操作(如音、视频编解码，网页浏览等)，而在之前接收到的数据包只能被放在缓存中，由于一条链路上的数据包过多地积累在缓存里，很容易就占满造成阻塞；退一步说，即使有了足够大的缓存，因为业务层不及时地提取数据，用户也不能及时地享受应用，用户体验没有得到提升。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的问题是如何合理的调度两个数据流使其能够适应两个无线链路的无线带宽等链路性能指标，从而保证业务层即是地收集数据包并处理后呈现给用户。并由此，本发明提供了一种利用广域无线接入网络和局域无线技术网络进行数据分流传输的方法，以及一种能够在广域网接入和局域网接入的双模工作模式下实现数据流分流传输的系统。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下。

根据本发明的第一方面，一种数据分流传输的方法，包括下列步骤

S201网络设备获取两个无线链路的信道质量、带宽，并估算相应的链路数据速率；

两个无线链路分别是无线广域接入链路和无线局域接入链路。

进一步地，网络设备有多种途径来获得上述链路的信道质量和带宽值，包括系统为该条链路所分配的传输带宽，终端向网络设备上报的链路下行信号测量报告以及网络设备自身对上行的接收信号进行接收时所做的信道估计结果等。

所述的估算两条无线链路的数据速率，具体地可以有两种实现方式，其一是，估算数据在每条无线链路上传输时实际能达到多少比特/秒，即实际的数据速率的绝对值，其二是，估算两条无线链路上数据传输速率的比值。

S202网络设备根据估算出的链路数据速率将整个业务数据按地分成两个数据包序列。数据包序列1对应广域网无线链路，数据包序列2对应局域网无线链路。并且，

数据包序列1的数据发送速率：数据包序列2的数据发送速率＝广域网无线链路的数据传输率：局域网无线链路的数据传输率。

进一步地，可以有两种数据包按比例调度发送的实现方式：

方式一，两个数据包序列中含有数量相同的数据包，序列一上每个数据包的数据量：序列二上每个数据包的数据量＝广域网无线链路的数据传输率：局域网无线链路的数据传输率；

方式二，两个数据包序列中含有不同数量的数据包，但两个数据包序列中的每个数据包大小都相同；序列一中的数据包的个数：序列二中的数据包的个数＝广域网无线链路的数据传输率：局域网无线链路的数据传输率。在具体实现时可以将业务数据首先分割成若干个大小相同的数据包，然后按照相应的比例调度到两个数据序列中。

进一步地，无论上述两种调度方式的那一种，在调度前，网络设备先对所有数据包进行编号，然后按照编号先后次序将数据包交叉地调度到序列中。

S203网络设备按照上述两个数据包序列组成两个流分别在两条无线链路上发送给终端，终端按顺序接收，在接收数据的同时终端的应用层从缓存中不断读取数据并合成。

针对具有反馈链路的网络，本法明的方法还提供优选的改进方式，即当终端对一个数据流反馈正确接收，而对另一个数据流没有反馈或者反馈不能正确接收的情况下，网络设备停止数据的发送，将剩余的数据合并为一个数据包，然后回到步骤S201，重新对链路的状态进行评估，然后对剩余的数据重新组包成新的数据序列并发送。

本发明通过基于估算的链路数据传输能力来调度数据流在两个无线接入网络中传输，能获得的有益效果是，可以在终端缓存空间有限的情况下保证数据流的有效到达和及时提出，从而避免了因为两条链路传输能力不匹配所产生的拥塞、接收端数据乱序从而导致的缓存溢出问题，同时提升了数据传输性能，实现终端的业务层在第一时间对数据包进行聚合。

根据本发明的第二方面，能够在广域网接入和局域网接入的双模工作模式下实现数据流分流传输的系统，包括网络设备和终端设备，具体地，

网络设备包括有如下模块：

数据发送缓存区模块，用于存储待发送的数据包，并不断将缓存区队列中的头数据包发送出去；

无线链路数据速率估计模块，用于对无线广域网的无线链路以及对无线局域网的无线链路的数据速率进行估算；

数据包调度模块，用于将业务数据调度成两个数据包序列，然后按照顺序放置到数据缓冲区中。

具体地，调度的方式如步骤上S202中所披露的具有两种方式，满足两个数据包序列的数据发送速率其比值等于两条无线链路的数据速率的比值。

终端设备包括有如下模块：

数据接收缓存区模块，用于接收从两个无线链路到达的数据包，数据被暂时存贮在接收缓存区的队首处，队尾的数据包不断地被业务层读出；

业务处理模块，用于实时从数据接收缓存区队尾中取出数据包并进行合并。

附图说明

图1是本发明中数据包序列发送和接收的数据流示意图一

图2是本发明中数据包序列发送和接收的数据流示意图二

图3是本发明所提供的系统的网络设备的示意图

图4是本发明所提供的系统的终端设备的示意图

具体实施方式

以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

为了充分利用3G/WIFI(或者是2G/WIFI、LTE/WIFI)双模终端在两个网络下共享两条链路的带宽资源，从而获得数据聚合效应，本发明提供了一种对数据进行分包调度、在无线广域网和无线局域网中同时分流传输的方法。

对某项业务数据，由物理层提供数据流的传送，这种传送具体是通过两条无线路径(即广域网的无线链路和局域网的无线链路)而提供的，在接收终端侧，物理层收到的数据包被暂时寄放在终端缓存区中，同时业务层不断地从缓存中读取出数据并合并。因此如果两个链路上的数据包能够按照一定规则有次序地到达缓存，业务层就能及时地取出再合并数据，避免了重传和拥塞并保证了业务向用户及时地呈现。本发明就是为了能实现上述目的。

本发明中，网络设备首先对两条无线链路的数据传输速率进行估计，然后按照估计结果对要发送的数据进行分包，并调度到两个数据包序列中，最后通过两个无线链路被发送给终端设备。实施例一、二具体描述了本法明所提供的数据分流的方法。

实施例一

步骤501，当有业务要从网络设备发送给终端，网络设备首先估算广域无线接入链路和局域无线接入链路上的数据速率。

通常在无线广域网络中，终端会向网络设备上报它的信道质量(比如接收信号功率)，网络设备也可以利用接收到的终端上行信号来对无线信道进行估计(通常可以估计出信道的信噪比，接收功率值等指标)；而对于无线局域网络，网络设备可以准确地知道信道的带宽。利用上述参数可以估算出链路的数据速率(比如香农公式揭示了带宽、信噪比和数据速率的关系等)，这方面有多种现有技术，此处不再赘述。

网络设备可以直接估计出两条无线链路的数据速率绝对值，或者也可以间接地估算出两条无线链路的数据速率的比值。

步骤502，网络设备根据估算出的链路数据速率将整个业务数据按比例地调度成两个数据包序列。具体地可以有两种实现方式：

方式一，首先，网络设备将待发送的业务数据分成两个数据包，并且数据包1大小：数据包2大小＝广域网无线链路的数据传输率：局域网无线链路的数据传输率。

然后分别将两个数据包分割成更小的N个数据包，并组成两个序列，两个数据包序列中的数据包个数相同。

在更优选的情况下，还可以对所有数据包按顺序进行编号，调度时按照编号次序将数据包交叉地放到两个数据序列中。

上述过程以及后续的数据包在无线链路上的发送和接收过程如图1所示意，其特点是，两个数据包序列中含有数量相同的若干数据包，数据序列一上每个数据包的数据量：序列二上每个数据包的数据量＝广域网无线链路的数据传输率：局域网无线链路的数据传输率；

方式二，首先，网络设备将待发送的业务数据分割成若干个数据包，每个数据包的大小相同，然后将这些数据包按比例地调度到两个序列上，序列1上的数据包个数：序列2上的数据包个数＝广域网无线链路的数据传输率：局域网无线链路的数据传输率。

在优选情况下，对所有数据包先按顺序进行编号，调度时按照编号次序交叉地放到两个数据序列中。

如示意图2所示，其特点是，两个数据包序列中含有不同数量的数据包，序列1上的数据包个数：序列2上的数据包个数＝广域网无线链路的数据传输率：局域网无线链路的数据传输率，但两个数据包序列中的每个数据包大小相同。

无论是采用上述两种方式的那一种，其效果都能使得在两条无线链路上数据的传输速率与该链路的实际传输能力相匹配。由于数据序列在无线链路上从网络设备被传送到终端的时间＝数据包大小*数据包的个数/链路的数据速率，因此通过方式一或二来调度数据包都可以使得数据包按对应顺序到达终端设备，如图1、2的接收示意图所示。

503网络设备按照上述两个数据包序列组成两个流分别在两条无线链路上发送给终端，终端按顺序接收，与此同时，终端的应用层不断地从接收缓存中不断读取数据并合成。

具体地，数据包序列1在广域网络的无线链路上传输，数据包序列2在无线局域网的无线链路上传输。

本发明的方法解决了在两条链路数据传输能力不匹配的情况下一条链路上数据发生拥塞、乱序、重传的问题。将整个业务数据分成若干数据包，有利于终端的业务层及时地从缓存区中取出，在接收缓存有限的条件下进一步地减少了拥塞、乱序、重传的概率。

实施例二

实施例二可看作是实施例一的进一步优化。针对具有反馈机制的网络，终端在一条无线链路上正确收到一个数据包时，会反馈一个ACK的应答给网络设备；反之则会反馈一个NACK的应答给网络设备。

如果网络设备在一条无线链路上连续收到终端发送的NACK应答或者在一定时间内一直没有收到ACK应答，那么网络设备停止数据发送，然后将这些没有被确认到的数据包以及剩余还没有发送的数据包重新合并，回到最初的步骤，即重新对两条无线链路的数据速率进行估算，然后再根据估算的结果对剩余的数据重新分包和发送。

实施例三

以下结合附图对本发明所提供的一种在无线广域网和无线局域网双重覆盖下实现数据分流传输的系统。如图2和图3所示，该系统包括有网络设备和终端。

其中，如图3所示，网络设备包括有：

M101数据发送缓存区模块，用于存储待发送的数据包，对于具有反馈功能的网络缓冲区中还保存着待确认发送成功数据包；另一方面，数据发送缓存区还不断地将缓存区队首的数据包发送到无线链路上去。

M102无线链路数据速率估计模块，用于对无线广域网的无线链路以及对无线局域网的无线链路的数据速率进行估算；

M103数据包调度模块，用于将业务数据分割成两个数据包序列，然后放置到数据缓冲区的队尾处。

数据包调度模块调度到两个无线链路上的数据序列的数据发送速率的比值等于两条无线链路的数据速率的比值。

进一步地，调度模块有两种调度方式，如实施例一步骤502所述。

如图4所示，终端设备包括有：

M201数据接收缓存区模块，用于接收从两个无线链路到达的数据包，数据被暂时存贮在接收缓存区中，另一方面接收缓存区队尾处的数据包不断地被业务层读出。

M202业务处理模块，用于实时从数据接收缓存区中取出数据包并进行合并，然后展现给终端用户。

Claims

1.一种数据分流传输的方法，其特征在于，包括：

网络设备获取广域网络的无线链路的数据传输速率和局域网络的无线链路的数据传输速率；

网络设备将业务数据分割成若干数据包，并调度到两个数据包序列，即数据包序列1和数据包序列2，对应地，在两个无线链路上进行发送。并且，数据包序列1的数据发送速率：数据包序列2的数据发送速率＝广域网无线链路的数据传输率：局域网无线链路的数据传输率；

终端设备从两个无线链路上分别接收数据包，将接收到的数据包放到接收缓存中，同时终端设备的业务层不断地从缓存中读出数据包进行合并。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络设备获取广域网络的无线链路的数据传输速率和局域网络的无线链路的数据传输速率，具体是指，

所述网络设备获取所述广域网络的无线链路的数据传输速率的绝对值，以及获取所述局域网络的无线链路的数据传输速率的绝对值，或者，

所述网络设备获取所述广域网络的无线链路的数据传输速率和所述局域

网络的无线链路的数据传输速率之间的比值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络设备将业务数据分割

成若干数据包，并调度到两个数据包序列，具体是指，

所述两个数据包序列含有相同数量的数据包，并且所述数据包序列1上每个数据包的数据量：所述数据包序列2上每个数据包的数据量＝广域网无线链路的数据传输率：局域网无线链路的数据传输率；

或者，

所述两个数据包序列中含有不同数量的数据包，但所述两个数据包序列中的每个数据包的数据量相同，并且，

数据包序列1上数据包的个数：数据包序列2上数据包的个数＝广域网无线链路的数据传输率：局域网无线链路的数据传输率。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述网络设备在调度所述数据包之前，先对所有数据包进行编号，然后按照编号次序交叉地将所述数据包调度到所述的两个数据包序列中。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，

对于具有反馈机制的无线网络，当所述终端在一个无线链路上没有反馈或者反馈不能正确接收时，网络设备停止数据的发送，将剩余的数据合并为一个数据包，然后重新对所述无线链路的数据速率进行估算，对剩余的业务数据重新调度成新的数据序列，发送。

6.一种在无线广域网和无线局域网的双模工作模式下实现数据流分流传输的系统，包括网络设备和终端设备，其特征在于，其中，

网络设备包括：

数据发送缓存区模块，用于存储待发送的数据包；

数据包调度模块，用于将业务数据调度到两个数据包序列上，然后按顺序将数据包序列放入数据缓冲区；

终端设备包括：

数据接收缓存区模块，用于接收从两个无线链路到达的数据包；

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述网络设备的数据包调度模块以下列两种调度方式之一将业务数据调度到所述两个数据包序列，调度方式一，所述两个数据包序列含有相同数量的数据包，并且所述数据包序列1上每个数据包的数据量：所述数据包序列2上每个数据包的数据量＝广域网无线链路的数据传输率：局域网无线链路的数据传输率；

或者，调度方式二，所述两个数据包序列中含有不同数量的数据包，但所述两个数据包序列中的每个数据包的数据量相同，数据包序列1上数据包的个数：数据包序列2上数据包的个数＝广域网无线链路的数据传输率：局域网无线链路的数据传输率。