CN102957719B - 数据传输的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了数据传输的方法和装置，在发送端与接收端之间部署3G接入信元AE和3G中继信元RE，3G AE与3G RE之间建立了M个通路，用于供发送端通过3G接入到公网，M大于等于2；该方法包括：3G AE将来自发送端的数据封装成N个协议数据单元PDU，并通过与3G RE之间已建立的M个通路传输该N个PDU至3G RE；3G RE利用接收的PDU还原成所述数据，并发送至接收端。

Description

数据传输的方法和装置
技术领域
本发明涉及移动通信技术，特别涉及数据传输的方法和装置。
背景技术
第三代移动通信(3G)技术进一步促进了互联网的覆盖率，使得没有网络基础建设的地方也能够通过3G基站接入到互联网。在稳定的情况下，3G网络带宽能够达到1-2Mb/s，远小于有线网络(以以太接口和光纤接口为主)的带宽(在1Gb/s左右)、WIFI网络的带宽(在54Mb/s左右)。
目前，网络通信软件本身通常是构建在TCP、UDP之上，对基础网络环境无法做到自适应和动态调优，因此很多通信软件在有线网络和WIFI网络下能够提供很好的服务质量，但是在3G网络下则无法满足业务需求，根本原因在于3G网络环境的信号不稳定、带宽过窄(相对前述的两种网络来说)。一个典型的现象就是：在新闻直播的时候，由于没有WIFI接入点或者没有有限网络接入设备，只能通过窄带宽且信号不稳定的3G接入方式进行实时数据传输，这会导致传输的音视频数据延迟较大、丢包、画面不连续等现象。
因此，一种提高3G中数据传输质量的方法是当前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供了数据传输的方法和装置，以提高3G中数据传输的质量。
本发明提供的技术方案包括：
一种数据传输方法，在发送端与接收端之间部署3G接入信元(AE)和3G中继信元(RE)，3G AE与3G RE之间建立了M个通路，用于供发送端通过3G接入到公网，M大于等于2；该方法包括：
3G AE将来自发送端的数据封装成N个协议数据单元PDU，并通过与3G RE之间已建立的M个通路传输该N个PDU至3G RE；
3G RE利用接收的PDU还原成所述数据，并发送至接收端；
其中，N大于等于2，与M相同或不同；
3G AE将来自发送端的数据封装成的N个PDU包括：
3G AE将来自发送端的数据分成的N-1份PDU、以及这N-1份PDU进行异或运算得到的PDU；
所述3G RE利用接收的PDU还原成所述数据包括：
3G RE利用接收的任意N-1个PDU重组还原成所述数据。
一种数据传输装置，该装置包括：3G接入信元AE和3G中继信元RE，其中，3G接入信元和3G中继信元部署在发送端与接收端之间；
3G接入信元，与3G中继信元之间建立了M个通路，用于供发送端通过3G接入到公网，M大于等于2；
所述3G接入信元，用于将来自发送端的数据封装成N个协议数据单元PDU，并通过与3G RE之间已建立的M个通路传输该N个PDU至3G中继信元；其中，N大于等于2，与M相同或不同。
所述3G中继信元，用于利用接收的PDU还原成所述数据，并发送至接收端；
其中，所述3G接入信元将来自发送端的数据封装成的N个PDU包括：将来自发送端的数据分成的N-1份PDU、以及这N-1份PDU进行异或运算得到的PDU；
所述3G中继信元利用接收的任意N-1个PDU重组还原成所述数据。
由以上技术方案可以看出，本发明中，通过引入3G AE和3G RE，发送端发送的数据和接收端接收的数据并没有任何改变，只不过是数据在中间传输中进行了一些处理，达到业务通明的目的，这能够实现对多通路3G接入的黑盒处理，使得现有通信软件无需改变适应新的架构模型。
进一步地，3G AE和3G RE之间通过多通路并发传输PDU，提高原有单一通路的带宽、稳定性，降低数据延迟和丢包率。
附图说明
图1示出了客户端的3G接入示意图；
图2为本发明实施例提供的基本流程图；
图3为本发明实施例提供的发送端和接收端之间的传输模型示意图；
图4为本发明实施例提供的3G AE通过M个通路传输N个PDU至3GRE的流程图；
图5为本发明实施例1提供的示意图；
图6为本发明实施例2提供的示意图；
图7为本发明实施例3提供的示意图；
图8为本发明实施例提供的装置结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
本申请从端到端来抽象3G网络通信的模型。图1示出了客户端的3G接入示意图。从图1可以看出，之所以出现背景技术描述的诸多问题，主要原因在于3G接入带宽制约了3G通信软件的服务质量，即便是未来3G/4G进一步提升接入带宽，根据摩尔定律可以知道，接入带宽也远低于有线网络或者WIFI的宽带。
为了提高3G中数据传输的质量，本发明提供的方法中采用了多通路传输，通过多通路传输与控制，从业务逻辑层达到增加3G接入带宽、提高数据传输质量、降低传输延迟的目的。下面通过图2对本发明提供的方法进行描述：
参见图2，图2为本发明实施例提供的基本流程图。在执行图2所示的流程之前，首先需要在发送端与接收端之间部署3G接入信元(AE)和3G中继信元(RE两个业务透明设备。优选地，该3G AE可部署在发送端与3G之间，其可由WIFI接入点和/或有限接口比如普通双绞网线接口，以及若干个3G接入接口组成。而3G RE可部署在与接收端连接的运营商骨干网上。
其中，3G AE与3G RE之间建立了M个通路，用于供发送端通过3G接入到公网。该M个通路可由同一个运营商提供，也可由不同的运营商提供，本发明并不具体限定。其中，M大于等于2，以M取值为3、且该3个通路分别为移动、联通、电信三个不同的运营商提供为例，则发送端和接收端之间的传输模型如图3所示。
基于上面的描述，如图2所示，该图2所示的流程可包括以下步骤：
步骤201，3G AE将来自发送端的数据封装成N个协议数据单元(PDU)，并通过与3G RE之间已建立的M个通路传输该N个PDU至3G RE。
其中，N大于等于2，取值可与M相同，也可不同，本发明不具体限定。
至于通过与3G RE之间已建立的M个通路传输N个PDU至3G RE的具体操作，下文进行了描述。
步骤202，3G RE利用接收的PDU还原成所述数据，并发送至接收端。
可以看出，对于发送端和接收端而言，由于发送端发送的数据和接收端接收的数据并没有任何改变，因此，无需关心数据在中间经过怎么样处理，从而达到业务通明的目的，这能够实现对多通路3G接入的黑盒处理，使得现有通信软件无需改变适应新的架构模型。并且，3G AE和3G RE之间，通过多通路并发传输PDU，提高原有单一通路的带宽、稳定性，降低数据延迟和丢包率。
在本发明中，提供了三种实施例对图2所示的流程进行描述，下面分别进行描述：
方式1：
本方式1为高并发无冗余的分片算法，具体为：将来自发送端的数据拆分为N等份，分别被3G-AE转换为N个PDU，通过与3G RE之间已建立的M个通路传输该N个PDU至3G RE。
在该方式1中，3G AE通过与3G RE之间已建立的M个通路传输该N个PDU至3G RE可参照图4所示的流程，包括：
步骤401，将N个PDU作为当前PDU，并判断当前PDU的PDU数量是否大于等于M，是则执行步骤402，否则执行步骤403；
步骤402，按照顺序从当前PDU中选取M个PDU，分别通过所述M个通路传输该选取的M个PDU至3G RE，并将剩下的PDU作为当前PDU，返回步骤401中的判断；
步骤403，从所述M个通路中选取与当前PDU中PDU数量相等的通路，按照顺序将当前PDU中的各个PDU通过选取的各个通路传输至3G RE。
本方式1以N取值为3、3G AE与3G RE之间建立了3个通路：分别由移动、联通、电信三个不同的运营商提供为例，则如图5所示，3G-AE将来自发送端的数据拆分为3等份，记为data1至data3，并将该3份数据分别转换为3个PDU，分别为PDU1、PDU2和PDU3。通过移动、联通、电信三个不同的运营商提供的3个通路传输该PDU1、PDU2和PDU3至3G-RE。基于此，3G RE利用接收的PDU还原成发送端发送的数据(记为原始实据)为：3G-RE再根据拆分的逆过程将接收的PDU1、PDU2和PDU3进行重组还原成发送端发送的原始数据。之后3G RE发送原始数据至接收端。
本方式1的优点是最大带宽利用率(以3G AE与3G RE之间建立三个通路为例，则使得传输的带宽是原来的三倍)，在通路信号稳定的情况下，能够最大限度的提高传输的吞吐能力。
实施例2：
本实施例2为高冗余无并发的分片算法，具体为：3G AE将来自发送端的数据复制成N份，将N份数据转换为N个PDU，通过与3G RE之间已建立的M个通路传输该N个PDU至3G RE。
本实施例2中，3G AE通过与3G RE之间已建立的M个通路传输该N个PDU至3G RE可按照上述图4所示的流程执行，也可按照以下操作执行：由于N份PDU均相同，可随即选取一个或多个PDU传输至3G RE，或者根据实际情况选取一个或多个PDU传输至3G RE。
本实施例2以N取值为3、3G AE与3G RE之间建立了3个通路：分别由移动、联通、电信三个不同的运营商提供为例，则如图6所示，3G AE将来自发送端的原始数据复制封装成一样的三份PDU,分别通过联通、移动、电信三个运营商分别提供的三个通路传输给3G-RE。
基于此，在本实施例2中，3G RE利用接收的PDU还原成数据包括：3GRE利用先接收的PDU还原成所述数据，丢弃后接收的PDU。比如，以图6所示的模型为例，移动运营商提供的通路信号稳定，其传输的PDU先其他通路到达，则3G RE只是重组还原该通路传输的PDU为原始数据，其他的均丢弃。之后3G RE发送原始数据至接收端。
本实施例2的优点是能够最大限度的提升通路的稳定性(N个通路同时信号不好的概率远低于一个通路信号不好的概率)，从而确保在带宽满足需求的情况下最大限度的低延迟。
实施例3：
本实施例3为冗余并发兼顾的分片算法，具体为：3G AE将来自发送端的数据分成N-1份PDU、将这N-1份PDU进行异或运算得到第N个PDU，通过与3G RE之间已建立的M个通路传输该N个PDU至3G RE。
本实施例3中，3G AE通过与3G RE之间已建立的M个通路传输该N个PDU至3G RE可按照上述图4所示的流程执行。
本实施例3中，3G RE利用接收的PDU还原成数据包括：3G AE利用接收的任意N-1个PDU重组还原成数据。之后3G RE发送原始数据至接收端。
以N取值为3、3G AE与3G RE之间建立了3个通路：分别由移动、联通、电信三个不同的运营商提供为例，则如图7所示，3G AE将来自发送端的原始数据分成2个PDU(PDU-A和PDU-B)，对这2个PDU(PDU-A和PDU-B)进行异或运算，得到PDU-C，然后分别通过移动、联通、电信三个不同的运营商提供的3个通路传输该3个PDU至3G RE。
根据离散数学，异或计算满足：其中，表示异或运算。
由于上述那么3G-RE任意收到两个PDU则可以计算出PDU-A和PDU-B，进而可以还原重组成原始数据。
假设收到PDU-A和PDU-B，则必然可还原重组成原始数据。
假设收到PDU-A和PDU-C，则： 故而得到PDU-B，可还原重组成原始数据。
假设收到PDU-B和PDU-C，则： 故而得到PDU-A，可还原重组成原始数据。
本实施例3的优点在于对通路有冗余保障(N-1个通路同时信号不好的概率远低于单一通路信号不好)，通常信号不好的通路数据传输慢，接收方无需等待最慢的通路数据。
至此，完成上述三种实施例的描述。
需要说明的是，3G-AE与3G-RE之间的网络通道存在随机不稳定性，为了达到可靠、冗余、高效的目的，需要对超时、重传进行有效的设计。以3GAE与3G RE之间建立了3个通路、底层传输为TCP为例，简要说明3G-AE与3G-RE之间的传输控制：
每一个PDU都有序列号SeqNum，SeqNum是由3G AE确定的。3G AE会保留发送窗口，在在设定时间内收到3G RE针对该PDU发送的确认信号之前会保留发送的PDU，在收到确认信号后清除PDU。当在设定时间内未收到确认信号，会认为某个SeqNum的PDU超时(出现丢包)，会根据分片算法需要选择从所有通路(或者选取一个除之前传输该PDU通路之外的其他通路)里重发该PDU，3G RE仅处理先接收的重发PDU，丢弃其余的重发PDU。
至此，完成本发明提供的方法描述。下面对本发明实施例提供的装置进行描述：
参见图8，图8为本发明实施例提供的装置结构图。如图8所示，该装置包括：3G接入信元AE和3G中继信元RE，其中，3G接入信元和3G中继信元部署在发送端与接收端之间；
3G接入信元，与3G中继信元之间建立了M个通路，用于供发送端通过3G接入到公网，M大于等于2；
所述3G接入信元，用于将来自发送端的数据封装成N个PDU，并通过与3G RE之间已建立的M个通路传输该N个PDU至3G中继信元；其中，N大于等于2，与M相同或不同。
所述3G中继信元，用于利用接收的PDU还原成所述数据，并发送至接收端。
其中，所述3G接入信元，用于将来自发送端的数据封装成N个PDU，具体可包括：
3G接入信元将来自发送端的数据等分为N份，将N份数据转换为N个PDU。
或者，
所述3G接入信元将来自发送端的数据复制成N份，将N份数据转换为N个PDU；此时，所述3G中继信元利用接收的PDU还原成所述数据包括：利用先接收的PDU还原成所述数据，丢弃后接收的PDU。
或者，
所述3G接入信元将来自发送端的数据封装成的N个PDU包括：将来自发送端的数据分成的N-1份PDU、以及这N-1份PDU进行异或运算得到的PDU；此时，所述3G中继信元利用接收的PDU还原成所述数据包括：所述3G中继信元利用接收的任意N-1个PDU重组还原成数据。
优选地，3G接入信元进一步用于在向3G中继信元传输每一PDU时，保留发送该PDU的发送窗口；当在设定时间内收到3G中继信元针对该PDU发送的确认信号时，清除该PDU；当在设定时间内未收到3G中继信元针对该PDU发送的确认信号时，从所有通路或者选取一个除之前传输该PDU通路之外的其他通路重新传输该PDU至3G中继信元，3G中继信元E还用于仅处理先接收的重发PDU，丢弃其余的重发PDU。
由以上技术方案可以看出，本发明中，通过引入3G AE和3G RE，发送端发送的数据和接收端接收的数据并没有任何改变，只不过是数据在中间传输中进行了一些处理，达到业务通明的目的，这能够实现对多通路3G接入的黑盒处理，使得现有通信软件无需改变适应新的架构模型。
进一步地，3G AE和3G RE之间通过多通路并发传输PDU，提高原有单一通路的带宽、稳定性，降低数据延迟和丢包率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种数据传输的方法，其特征在于，在发送端与接收端之间部署3G接入信元AE和3G中继信元RE，3G AE与3G RE之间建立了M个通路，用于供发送端通过3G接入到公网，M大于等于2；该方法包括：
3G AE将来自发送端的数据封装成N个协议数据单元PDU，并通过与3G RE之间已建立的M个通路传输该N个PDU至3G RE；
3G RE利用接收的PDU还原成所述数据，并发送至接收端；
其中，N大于等于2，与M相同或不同；
3G AE将来自发送端的数据封装成的N个PDU包括：
3G AE将来自发送端的数据分成的N-1份PDU、以及这N-1份PDU进行异或运算得到的PDU；
所述3G RE利用接收的PDU还原成所述数据包括：
3G RE利用接收的任意N-1个PDU重组还原成所述数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过与3G RE之间已建立的M个通路传输该N个PDU至3G RE包括：
步骤A，将N个PDU作为当前PDU，并判断当前PDU的PDU数量是否大于等于M，是则执行步骤B，否则执行步骤C；
步骤B，按照顺序从当前PDU中选取M个PDU，分别通过所述M个通路传输该选取的M个PDU至3G RE，并将剩下的PDU作为当前PDU，返回步骤A中的判断；
步骤C，从所述M个通路中选取与当前PDU中PDU数量相等的通路，按照顺序将当前PDU中的各个PDU通过选取的各个通路传输至3G RE。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：
3G AE在向3G RE传输每一PDU时，保留发送该PDU的发送窗口；
当在设定时间内收到3G RE针对该PDU发送的确认信号时，清除该PDU；
当在设定时间内未收到3G RE针对该PDU发送的确认信号时，从所有通路或者选取一个除之前传输该PDU通路之外的其他通路重新传输该PDU至3GRE，3G RE仅处理先接收的重发PDU，丢弃其余的重发PDU。
4.一种数据传输装置，其特征在于，该装置包括：3G接入信元AE和3G中继信元RE，其中，3G接入信元和3G中继信元部署在发送端与接收端之间；
3G接入信元，与3G中继信元之间建立了M个通路，用于供发送端通过3G接入到公网，M大于等于2；
所述3G接入信元，用于将来自发送端的数据封装成N个协议数据单元PDU，并通过与3G RE之间已建立的M个通路传输该N个PDU至3G中继信元；其中，N大于等于2，与M相同或不同；
所述3G中继信元，用于利用接收的PDU还原成所述数据，并发送至接收端；
其中，所述3G接入信元将来自发送端的数据封装成的N个PDU包括：将来自发送端的数据分成的N-1份PDU、以及这N-1份PDU进行异或运算得到的PDU；
所述3G中继信元利用接收的任意N-1个PDU重组还原成所述数据。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，3G接入信元进一步用于在向3G中继信元传输每一PDU时，保留发送该PDU的发送窗口；当在设定时间内收到3G中继信元针对该PDU发送的确认信号时，清除该PDU；当在设定时间内未收到3G中继信元针对该PDU发送的确认信号时，从所有通路或者选取一个除之前传输该PDU通路之外的其他通路重新传输该PDU至3G中继信元，3G中继信元还用于仅处理先接收的重发PDU，丢弃其余的重发PDU。
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