CN103001727A - 一种无线网络的数据传输控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线网络的数据传输控制方法和系统，在传输网络的中间节点上对TCP数据传输进行控制，使TCP发送端的实际TCP传输数据能力逼近无线网络带宽，实现RLC层与TCP层之间很好的衔接，同时避免传输环回时延的大幅波动。本发明可以根据无线资源的底层传输能力来控制上层的TCP数据传输，使RNC上缓存数据量保持一个合理的范围内，从而避免无线网络层带宽资源的浪费。

Description

一种无线网络的数据传输控制方法和系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种无线网络的数据传输控制方法和系统。

背景技术

在无线网络中，用户进行高速业务的FTP(File Transfer Protocol，文件传输协议)下载或HTTP(hypertext transfer protocol，超文本传送协议)下载时，常常由于无线资源分布不均匀而导致下载速率不稳定。无线用户数据下载行为一般是通过TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)/IP(InternetProtocol，互联网协议)来控制数据传输。TCP是一种可靠面向连接的字节流控制协议，用于控制Internet上数据传输，但并不适用于环回时延(Round Trip Time，简称RTT)波动比较大的无线通信网络，因为相对于有线网络，TCP数据传输的性能大大降低。

TCP容量是指一个TCP连接上发送的最大非确认数据长度，取TCP接收端(即客户端)通告窗口(Advertised Window，简称AWND)与TCP发送端(即服务端)发送缓存这两者中的最小值，TCP发送端发送的最大非确认数据长度由拥塞窗口(Congestion Window，简称CWND)控制，CWND小于等于TCP容量。当发送缓存不受限情况下，TCP数据的最大发送量等于AWND，通过灵活改变AWND大小可以改变TCP数据的发送量。TCP发送端的TCP数据发送速率＝CWND/RTT，减小RTT或增大CWND都可以增加TCP数据发送速率。

目前在无线网络中对于TCP数据传输控制是在中间节点上让TCP发送端发送更多数据报文给中间节点，而没考虑无线网络传输能力。当无线网络传输能力比较弱时，导致大量数据就积压在中间节点，会使TCP连接的RTT增加，降低TCP数据发送速率，如果再发生切换，就会使得缓存在中间节点的数据全部丢失。

例如，在图1的无线网络的TCP数据传输控制拓扑结构图中，PDSN(PacketData Service Node，分组数据服务节点)为TCP发送端，PC(Personal Computer，个人电脑)与UE(User Equipment，用户设备)可以看成一体，为TCP接收端，RNC(Radio Network Controller，无线网络控制器)为中间节点。PC通过无线UE进行数据下载业务时，分为有线网络传输与无线网络传输两部分。从PDSN到PC的数据传输控制都是通过TCP协议来控制，由于TCP并不适用无线部分数据传输控制，故无线传输部分的带宽是从PDSN到PC传输的瓶颈，而且随着用户移动其传输带宽变化非常大。

在UMTS(Universal Mobile Telecommunications System，环球移动通信系统)协议中无线数据传输部分由无线链路控制(Radio Link Control，简称RLC)层完成，在图1中，RNC基于RLC协议封装TCP数据报文，向UE发送RLC报文并接收UE返回的RLC ACK报文。当RNC的RLC层发送数据能力很差时，PDSN的TCP层无法感知，使得RNC上的缓存数据量增加，从而使大量数据缓存在RNC上，导致PDSN测量到的RTT增加，PDSN在发送TCP数据时主要依据历史RTT值，当RTT增加后，会降低其后一段时间内的TCP数据发送速率；当RNC的RLC层传输能力很强时，RNC没有得到更多数据，不能充分利用RLC层的能力发送数据，又会导致无线资源的浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种无线网络的数据传输控制方法和系统，在传输网络的中间节点上对TCP数据传输进行控制，避免发生RTT波动过大，实现RLC层与TCP层之间很好的衔接。

本发明采用的技术方案是，所述无线网络的数据传输控制方法，含有TCP发送端的有线网络与含有TCP接收端的无线网络之间通过中间节点相连，该方法包括：中间节点实时监测TCP发送端的TCP传输数据能力，然后根据本端RLC层的传输数据能力来控制TCP发送端后续的TCP传输数据能力。

进一步的，作为一种可选的技术方案，所述TCP传输数据能力为TCP发送速率；

所述中间节点实时监测TCP发送端的TCP传输数据能力的过程如下：

中间节点在设定的时间内测量出TCP发送端的TCP发送数据量，用测量出的TCP发送数据量除以设定的时间得到TCP发送速率。

进一步的，所述中间节点在设定的时间内测量出TCP发送端的TCP发送数据量，具体包括：

在设定的时间内记录TCP发送端发往TCP接收端的TCP数据报文中最大发送序列号SNmax和最小发送序列号SNmin；

用最大发送序列号SNmax减去最小发送序列号SNmin得到TCP发送端的TCP发送数据量。

进一步的，所述设定的时间为TCP发送端到TCP接收端的回环时延，所述TCP发送数据量为当前TCP发送窗口；

所述TCP发送端到TCP接收端的回环时延为，中间节点到TCP接收端之间的回环时延与中间节点到TCP发送端之间的回环时延的和。

进一步的，作为另一种可选的技术方案，所述TCP传输数据能力为TCP发送数据量。

进一步的，所述根据本端RLC层的传输数据能力来控制TCP发送端的TCP传输数据能力，具体包括：

中间节点实时测量出本端RLC层的传输数据能力；

当本地缓存量超出正常范围时，中间节点通过修改TCP接收端返回的通告窗口将TCP发送端的TCP传输数据能力向中间节点的RLC层的传输数据能力的方向调整。

本发明还提供一种无线网络的数据传输控制系统，含有TCP发送端的有线网络与含有TCP接收端的无线网络之间通过中间节点相连，其中：

中间节点，用于实时监测TCP发送端的TCP传输数据能力，然后根据本端RLC层的传输数据能力来控制TCP发送端后续的TCP传输数据能力。

进一步的，作为一种可选的技术方案，所述TCP传输数据能力为TCP发送速率；

所述中间节点具体包括：

TCP发送速率监测模块，用于在设定的时间内测量出TCP发送端的TCP发送数据量，用测量出的TCP发送数据量除以设定的时间得到TCP发送速率；

RLC发送速率监测模块，用于实时测量出本端RLC层的发送速率；

TCP发送速率调整模块，用于当本地缓存量超出正常范围时，通过修改TCP接收端返回的通告窗口将TCP发送端的TCP发送速率向中间节点的RLC层的发送速率的方向调整。

进一步的，所述设定的时间为TCP发送端到TCP接收端的回环时延，所述当前TCP发送数据量为当前TCP发送窗口；

所述TCP发送端到TCP接收端的回环时延为，中间节点到TCP接收端之间的回环时延与中间节点到TCP发送端之间的回环时延的和。

进一步的，作为另一种可选的技术方案，所述TCP传输数据能力为TCP发送数据量；

所述中间节点具体包括：

TCP发送速率监测模块，用于在设定的时间内测量出TCP发送端的TCP发送数据量；

RLC发送速率监测模块，用于实时测量出本端RLC层的发送数据量；

TCP发送速率调整模块，用于当本地缓存量超出正常范围时，通过修改TCP接收端返回的通告窗口将TCP发送端的TCP发送数据量向中间节点的RLC层的发送数据量的方向调整。

采用上述技术方案，本发明至少具有下列优点：

本发明所述无线网络的数据传输控制方法和系统，在传输网络的中间节点上对TCP数据传输进行控制，使TCP发送端的实际TCP传输数据能力逼近无线网络带宽，实现RLC层与TCP层之间很好的衔接，同时避免传输环回时延的大幅波动。本发明可以根据无线资源的底层传输能力来控制上层的TCP数据传输，使RNC上缓存数据量保持一个合理的范围内，从而避免无线网络层带宽资源的浪费。

附图说明

图1为现有技术中无线网络的TCP数据传输控制拓扑结构图；

图2为本发明无线通信网络的拓扑结构示意图；

图3为本发明第一实施例无线网络的数据传输控制方法流程示意图；

图4为本发明第二实施例无线网络的数据传输控制方法流程示意图；

图5为本发明第三、四实施例无线网络的数据传输控制系统结构示意图；

图6为本发明应用实例1的中间节点的具体结构示意图；

图7为本发明应用实例1在RNC上对PDSN的TCP发送窗口监测的实现过程示意图；

图8为本发明应用实例1中判决出PDSN速率如何调整的具体决策过程示意图；

图9为本发明应用实例2的中间节点的具体结构示意图；

图10为本发明应用实例2中调整PDSN的TCP发送数据量的具体决策过程示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。

本发明介绍一种无线网络的数据传输控制方法和系统，适用于如图2所示的无线通信网络的拓扑结构，含有TCP发送端的有线网络与含有TCP接收端的无线网络之间通过中间节点相连，在传输网络的中间节点上来实现。例如，在WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址)与TD-CDMA(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，时分同步码分多址)的无线通信网络中，在RNC上实施本发明，RNC上解析出TCP数据报文，并测量出TCP发送端的发送窗口CWND与回环时延RTT，RNC上就知道TCP发送端的当前发送能力即当前实际的TCP传输数据能力，RNC再计算RLC层的发送数据能力，将RLC层的发送数据能力与TCP发送端的当前发送能力进行比较，根据比较结果来调整TCP发送端的发送能力，从而实现通过RLC发送能力来控制TCP发送能力，使TCP发送能力尽量达到RLC的最大发送能力，避免无线资源的浪费。

本发明第一实施例，一种无线网络的数据传输控制方法，在中间节点上实现从TCP发送端到TCP接收端的TCP传输数据能力控制，本实施例中所述TCP传输数据能力为TCP发送速率，如图3所示，该方法包括以下具体步骤：

步骤S101，中间节点实时监测TCP发送端的TCP发送速率；

具体的，中间节点在最近一段时间内测量出TCP发送端的TCP发送数据量，用测量出的TCP发送数据量除以最近一段时间得到TCP发送速率，这一步将周期性的完成，以实时的得到TCP发送速率。

所述最近一段时间可以根据实际需要灵活设定，中间节点在设定的最近一段时间内测量出TCP发送端的TCP发送数据量，具体包括以下步骤：

A1，在设定的时间内记录TCP发送端发往TCP接收端的TCP数据报文中最大发送序列号SNmax和最小发送序列号SNmin；

A2，用最大发送序列号SNmax减去最小发送序列号SNmin得到TCP发送端的TCP发送数据量。

可选的，设定的最近一段时间为经测量得到的TCP发送端到TCP接收端的回环时延，则中间节点在回环时延内测量出TCP发送端的TCP发送数据量为当前TCP发送窗口，用测量出的TCP发送窗口除以回环时延也能得到TCP发送速率。所述TCP发送端到TCP接收端的回环时延为，中间节点到TCP接收端之间的回环时延与中间节点到TCP发送端之间的回环时延的和。

步骤S102，中间节点根据本端RLC层的传输数据能力来控制TCP发送端后续的TCP发送速率。步骤S102具体包括：

B1，中间节点实时测量出本端RLC层的发送速率。因为随着无线用户设备UE的移动，UE与基站之间的距离也在随时发生变化，信号的强弱也不同，所以RLC的传输数据能力也是在实时变化，故中间节点须实时测量本端RLC层的发送速率以反映出RLC层实时的传输数据能力。测量的具体内容是中间节点本身应具备的现有功能，故此处不详述。

B2，当本地缓存量超出正常范围时，中间节点通过修改TCP接收端返回的通告窗口，将TCP发送端的TCP发送速率向中间节点的RLC层的发送速率的方向调整，直到本地缓存量回到正常范围时，停止修改TCP接收端返回的通告窗口。

现有的TCP数据传输过程是，TCP发送端向TCP接收端发送TCP数据报文，TCP接收端需要向TCP发送端返回TCP确认报文，这两个过程均须经过中间节点传递，本发明在现有技术的基础上，中间节点解析出TCP确认报文中的通告窗口，经过上述修改后发送给TCP发送端，TCP发送端本身就具有根据TCP确认报文中携带的通告窗口调整自身后续TCP传输数据能力的功能，由此，实现了根据中间节点RLC层的传输数据能力来控制TCP发送端后续的TCP传输数据能力的目的。

本发明第二实施例，一种无线网络的数据传输控制方法，在中间节点上实现从TCP发送端到TCP接收端的数据传输控制，本实施例与第一实施例大致相同，区别在于，本实施例中所述TCP传输数据能力为TCP发送数据量，如图4所示，该方法包括以下具体步骤：

步骤S201，中间节点实时监测TCP发送端的TCP发送数据量；

具体的，中间节点在最近一段时间内测量出TCP发送端的TCP发送数据量，这一步将周期性的完成，以实时的得到TCP发送数据量。

所述最近一段时间可以根据实际需要灵活设定，中间节点在设定的最近一段时间内测量出TCP发送端的TCP发送数据量，具体包括以下步骤：

C1，在设定的时间内记录TCP发送端发往TCP接收端的TCP数据报文中最大发送序列号SNmax和最小发送序列号SNmin；

C2，用最大发送序列号SNmax减去最小发送序列号SNmin得到TCP发送端的TCP发送数据量。

步骤S202，中间节点根据本端RLC层的传输数据能力来控制TCP发送端后续的TCP发送数据量。步骤S202具体包括：

D1，中间节点实时测量出本端RLC层的发送数据量。因为随着无线用户设备UE的移动，UE与基站之间的距离也在随时发生变化，信号的强弱也不同，所以RLC的传输数据能力也是在实时变化，故中间节点须实时测量本端RLC层的发送数据量，以反映出RLC层实时的传输数据能力。

D2，当本地缓存量超出正常范围时，中间节点通过修改TCP接收端返回的通告窗口，将TCP发送端的TCP发送数据量向中间节点的RLC层的发送数据量的方向调整，直到本地缓存量回到正常范围时，停止修改TCP接收端返回的通告窗口。

本发明第三实施例，一种无线网络的数据传输控制系统，如图5所示，含有TCP发送端的有线网络与含有TCP接收端的无线网络之间通过中间节点相连，在中间节点上实现从TCP发送端到TCP接收端的TCP传输数据能力控制，本实施例中所述TCP传输数据能力为TCP发送速率，该系统包括以下组成部分：

TCP发送端10，用于通过中间节点30向TCP接收端20发送TCP数据报文，根据TCP接收端20返回的TCP确认报文调整本端的TCP传输数据能力；

TCP接收端20，用于收到TCP数据报文时，通过中间节点30向TCP发送端10返回TCP确认报文；

中间节点30，用于实时监测TCP发送端10的TCP发送速率，然后根据本端RLC层的传输数据能力来控制TCP发送端10后续的TCP发送速率。中间节点30具体包括：

TCP发送速率监测模块31，用于在最近一段时间内测量出TCP发送端的TCP发送数据量，用测量出的TCP发送数据量除以最近一段时间得到TCP发送速率，这一步将周期性的完成，以实时的得到TCP发送速率。所述最近一段时间可以根据实际需要灵活设定。TCP发送速率监测模块31进一步用于在设定的最近一段时间内记录TCP发送端发往TCP接收端的TCP数据报文中最大发送序列号SNmax和最小发送序列号SNmin，然后用最大发送序列号SNmax减去最小发送序列号SNmin得到TCP发送端的TCP发送数据量。

可选的，设定的最近一段时间为经测量得到的TCP发送端10到TCP接收端20的回环时延，则中间节点30在回环时延内测量出TCP发送端10的TCP发送数据量为当前TCP发送窗口，用测量出的TCP发送窗口除以回环时延也能得到TCP发送速率。所述TCP发送端10到TCP接收端20的回环时延为，中间节点30到TCP接收端20之间的回环时延与中间节点30到TCP发送端10之间的回环时延的和。

RLC发送速率监测模块32，用于实时测量出本端RLC层的发送速率。

TCP发送速率调整模块33，用于当本地缓存量超出正常范围时，通过修改TCP接收端返回的通告窗口，将TCP发送端的TCP发送速率向中间节点的RLC层的发送速率的方向调整，直到本地缓存量回到正常范围时，停止修改TCP接收端返回的通告窗口。

本发明第四实施例，一种无线网络的数据传输控制系统，如图5所示，含有TCP发送端的有线网络与含有TCP接收端的无线网络之间通过中间节点相连，在中间节点上实现从TCP发送端到TCP接收端的TCP传输数据能力控制，本实施例与第三实施例大致相同，区别在于，本实施例中所述TCP传输数据能力为TCP发送数据量，该系统包括以下组成部分：

TCP发送端10，用于通过中间节点30向TCP接收端20发送TCP数据报文，根据TCP接收端20返回的TCP确认报文调整本端的TCP传输数据能力；

TCP接收端20，用于收到TCP数据报文时，通过中间节点30向TCP发送端10返回TCP确认报文；

中间节点30，用于实时监测TCP发送端10的TCP发送数据量，然后根据本端RLC层的传输数据能力来控制TCP发送端10后续的TCP发送数据量。中间节点30具体包括：

TCP发送速率监测模块31，用于在最近一段时间内测量出TCP发送端的TCP发送数据量，这一步将周期性的完成，以实时的得到TCP发送数据量。所述最近一段时间可以根据实际需要灵活设定。TCP发送速率监测模块31进一步用于在设定的最近一段时间内记录TCP发送端发往TCP接收端的TCP数据报文中最大发送序列号SNmax和最小发送序列号SNmin，然后用最大发送序列号SNmax减去最小发送序列号SNmin得到TCP发送端的TCP发送数据量。

RLC发送速率监测模块32，用于实时测量出本端RLC层的发送数据量。

TCP发送速率调整模块33，用于当本地缓存量超出正常范围时，通过修改TCP接收端返回的通告窗口，将TCP发送端的TCP发送数据量向中间节点的RLC层的发送数据量的方向调整，直到本地缓存量回到正常范围时，停止修改TCP接收端返回的通告窗口。

下面基于第一～四实施例中所述无线网络的数据传输控制方法和系统，介绍两个本发明在无线传输网络中的应用实例，无线网络的拓扑结构如图1所示，涉及的网元包括：

PDSN(Packet Data Service Node，分组数据服务节点)，在网络中能够提供数据服务节点，如FTP Server或Web Server等。

CN(Core Network，核心网络)，完成核心网的相关功能。

RNC(Radio Network Controller无线网络控制器)，3G网络的接入网的控制设备。

NodeB，3G网络中基站设备简称。

UE(User Equipment，用户终端)，如无线拨号数据卡、智能手机。

PC(Personal Computer，无线网络使用设备)，如个人电脑。

如图1所示，PDSN为TCP数据的发送端，PC为TCP数据的接收端，RNC为PDSN到PC数据传输的中间节点。从PDSN到PC的数据传输中对传输速率影响最大是无线传输部分，因此从RNC到UE的无线传输是整个传输瓶颈。本发明是在RNC上通过其无线传输能力来控制PDSN发送数据能力，从而达到快速准确的数据传输控制。

应用实例1

本实例是在中间节点RNC上根据RLC发送速率来调整PDSN上的TCP发送速率。如图6所示，中间节点具体包括如下模块：PDSN发送速率监测模块100，RLC发送速率监测模块101，RNC缓存量监测模块102，PDSN速率控制决策模块103和PDSN速率调整执行模块104。

PDSN发送速率监测模块100，用于在RNC测量出PDSN的当前TCP发送窗口CTW(Current Transmit Window)，再分别计算出RNC到PC回环时延RTT1、以及RNC到PDSN的回环时延RTT2，得到PDSN到PC的回环时延RTT，RTT＝RTT1+RTT2。最后RNC得出PDSN的TCP发送速率V1，V1＝CTW/RTT。在RNC上对PDSN的TCP发送窗口监测的实现过程如图7所示，描述如下。

S111：在图1中从PDSN到PC的TCP数据报文(即TCP Packet)途径RNC，在RNC上解析出接收到来自PDSN的TCP数据报文，记录PDSN到PC方向TCP数据报文中的发送序列号SN(Sequence Number)，记为SN1，以及接收时刻点T1，再转发送给PC。

S112：PC收到序列号为SN1的RNC的TCP数据报文后，会立即响应TCP确认报文(Acknowledgement，即TCP ACK)，其中含确认报文的序列号(Acknowledgement Number)为SN1_ACK，SN1_ACK＝SN1+报文长度。RNC上收到PC响应的TCP确认报文，记录时刻点T2。找出从T2到T1之间最大发送序列号SN_MAX，得出PDSN的当前TCP发送窗口CTW＝SN_MAX-SN1，也能得出RNC到PC的回环时延RTT1＝T2-T1。

为了得到RNC到PDSN的回环时延RTT2，RNC设置一个定时器Timer1，定时构造一个1Byte的ICMP Request报文发送到PDSN，其发送时刻点T3，RNC收到PDSN响应ICMP reply报文，其接收时刻点T4，得出RNC到PDSN的回环时延RTT2，RTT2＝T4-T3。由于从RNC到PDSN是有线传输，时延抖动不大，Timer1的时长可以在0.1～200秒得范围内设定，优选值为10秒、30秒、60秒。

RLC发送速率监测模块101，用于统计单位时间内RLC ACK的数据量，在一般无线网络设备均有实现，得到RLC发送速率为V2。RLC ACK是RNC向UE发送RLC报文后，UE返回给RNC的RLC确认报文。

RNC缓存量监测模块102，用于在RNC上会缓存一些PDSN到PC的数据，RNC上缓存数据量为BUF，为该缓存数据量设置一个低缓存门限Buf_Thresh1和一个高缓存门限Buf_Thresh2，当实时监测缓存量BUF低于Buf_Thresh1或高于Buf_Thresh2，均会生产不同的BUF事件结果，其作用是尽量使得RNC缓存数据量稳定在Buf_Thresh1与Buf_Thresh2之间。

PDSN速率控制决策模块103，用于综合TCP发送速率V1、RLC发送速率V2、BUF事件的结果，判决出PDSN速率如何调整，具体决策过程见流程控制结构图，如图8所示。

PDSN速率调整执行模块104，用于通过修改PC到PDSN的TCP确认报文中的通告窗口来实现速率调整。如果上调PDSN发送速率，则通告窗口改为U1×RTT×V2，此时U1＞1，U1为加速上调系数，U1＝k×V2/V1。如果下调PDSN发送速率，通告窗口改为U2×RTT×V2，此时U2＜1，U2为加速下调系数，U2＝k×V2/V1。k、U1和U2可以根据实际经验值设置，该系数k决定TCP数据传输控制过程的速率，即TCP层数据发送速率逼近于RLC层数据发送速率的快慢程度。

应用实例1在RNC上根据RLC发送速率来调整PDSN的TCP发送速率，具体决策过程如图8所示，描述如下。

一、PDSN的TCP发送速率上调流程是：

S150：由PDSN发送速率监测模块100计算在PDSN上TCP发送速率V1。

S151：RLC发送速率监测模块101得到RLC发送速率V2。

S152：由PDSN速率控制决策模块103判决V1与V2大小，当V1小于V2进入S153，否则进入S157。

S153：由PDSN速率控制决策模块103进行缓存判决，如果RNC缓存BUF小于缓存门限Buf_Thresh1，则进入S154，否则进入S152。

S154：PDSN速率控制决策模块103输出上调PDSN的TCP发送速率的判决。

S155：由PDSN速率调整执行模块104计算出加速上调系数U1，U1＝V2/V1。

S156：由PDSN速率调整执行模块104计算出TCP确认报文中修改后的通告窗口大小为U1×V2×RTT，将计算所得的通告窗口U1×V2×RTT写入从PC到PDSN方向的TCP确认报文中，向PDSN发送该TCP确认报文。

二、PDSN的TCP发送速率下调流程是：

S157：由PDSN速率控制决策模块103进行缓存判决，如果RNC缓存BUF大于缓存门限Buf_Thresh2，则进入S158，否则进入S152。

S158：由PDSN速率控制决策模块103输出下调PDSN上TCP发送速率的判决。

S159：由PDSN速率调整执行模块104计算加速下调系数U2，U2＝V2/V1。

S160：由PDSN速率调整执行模块104计算出TCP确认报文中修改后的通告窗口大小为U2×V2×RTT，将计算所得的通告窗口U2×V2×RTT写入从PC到PDSN方向的TCP确认报文中，向PDSN发送该TCP确认报文。

应用实例2

本实例是在RNC上根据收到RLC发送数据量修改发送到PDSN的TCP确认报文中的通告窗口大小，实现调整PDSN上TCP拥塞窗口CWND，控制PDSN的TCP发送数据能力。中间节点RNC主要包括以下模块：PDSN发送数据量监测模块200，RLC发送数据量监测模块201，RNC缓存量监测模块202，PDSN窗口调整决策模块203，PDSN窗口调整执行模块204，如图9所示。

PDSN发送数据量监测模块200，用于记录单位时间T内PDSN到PC方向TCP数据报文中的最大发送序列号SN1，记录PDSN到PC方向TCP数据报文中的最小发送序列号SN2，由此计算出在单位时间T内PDSN发送数据量Tx_data＝SN1-SN2，取最近L个T间隔平均值发送数据量为当前TCP发送数据量Tx_data。单位时间间隔T取值越小对TCP数据传输的控制越精确，单位时间T可以在1～1000毫秒的范围内取值，优选值为20毫秒、30毫秒、40毫秒。L的取值范围为1～200，优选值为5。

RLC发送数据量监测模块201，用于每隔单位时间T内收到RLC确认报文的数据数量Ack_Data，在一般无线网络设备均有实现，取最近L个T间隔平均值数据量为当前RLC的发送数据量。时间间隔T和L均与PDSN发送数据量监测模块保持同步。

RNC本地缓存量监测模块202，用于在RNC上会缓存一些PDSN到PC的数据，RNC上缓存数据量为BUF，为该缓存数据量设置一个低缓存门限Buf_Thresh1，一个高缓存门限Buf_Thresh2，当实时监测缓存量BUF低于Buf_Thresh1或高于Buf_Thresh2，均会生产不同缓存事件结果，其作用是尽量使得RNC缓存数据量控制在Buf_Thresh1与Buf_Thresh2之间。

PDSN窗口调整决策模块203，用于综合当前TCP发送数据量Tx_data、当当前RLC的发送数据量Ack_Data、RNC本地缓存事件结果判决PDSN窗口调整方向，即增大PDSN的TCP拥塞窗口还是缩小PDSN的TCP拥塞窗口，具体决策过程见图10。

PDSN窗口调整执行模块204，用于通过修改PC到PDSN的TCP确认报文中的通告窗口AW来实现PDSN拥塞窗口的调整。RNC收到从PC到PDSN的TCP确认报文，并解析出其中携带的通告窗口。如果判决结果为增大PDSN拥塞窗口，修改后的通告窗口设为U3×AW，此时U3＞1，U3为加速增大系数，U3＝k×Ack_Data/Tx_Data。如果判决结果为缩小PDSN拥塞窗口，修改后的通告窗口为U4×AW，此时U4＜1，U4为加速缩小系数，U4＝k×Ack_Data/Tx_Data。k、U3和U4可以根据实际经验值设置，该系数k决定TCP数据传输控制过程的速率。

应用实例2在RNC上根据RLC ACK数据量来调整PDSN TCP发送数据量，具体决策过程如图10所示，描述如下。

一、PDSN上TCP拥塞窗口扩大过程是：

S210：由PDSN发送数据量监测模块200计算出单位时间T内PDSN上的TCP发送数据量Tx_Data。

S211：由RNC发送数据量监测模块201计算出T单位时间的RLC发送数据量Ack_Data。

S212：由PDSN窗口调整决策模块203上比较Tx_Data与Ack_Data大小，当Tx_Data小于Ack_Date进入S213，否则进入S217。

S213：由RLC缓存量监测模块202比较当前缓存量BUF与缓存门限Buf_Thresh1的大小，如果RNC缓存BUF小于缓存门限Buf_Thresh1进入S214，否则进入S212。

S214：由PDSN窗口调整决策模块203输出扩大PDSN上TCP发送窗口的判决。

S215：由PDSN窗口调整执行模块204计算出加速增大系数U3。

S216：由PDSN窗口调整执行模块204获取从PC到PDSN方向的TCP确认报文中的通告窗口AW，计算出修改后的通告窗口大小为U3×AW，将计算所得通告窗口U3×AW写入从PC到PDSN方向的TCP确认报文中，向PDSN发送该TCP确认报文。

二、PDSN上TCP拥塞窗口缩小过程是：

S217：由RLC缓存监测模块比较当前缓存量BUF与缓存门限Buf_Thresh2的大小，如果RNC缓存BUF高于缓存门限Buf_Thresh2，进入S218，否则进入S212。

S218：由PDSN窗口调整决策模块就输出缩小PDSN上TCP发送窗口的判决。

S219：由PDSN窗口调整执行模块计算出加速缩小系数U4。

S220：由PDSN窗口调整执行模块获取从PC到PDSN方向的TCP ACK通告窗口AW，计算出修改后的通告窗口大小为U4×AW，将计算所得通告窗口U4×AW写入从PC到PDSN方向的TCP确认报文中，向PDSN发送该TCP确认报文。

本发明应用实例1根据RLC层发送速率来调整PDSN上TCP层数据发送速率，该方法能根据无线网络变化的带宽来实现对TCP数据传输的快速准确的控制，并使其传输速度逼近无线网络带宽，能够避免传输环回时延的大幅波动。本发明应用实例2根据RLC ACK数据量来调整PDSN上TCP发送窗口，该方法也能根据无线网络变化的带宽来实现对TCP数据传输的快速准确的控制，使RNC上缓存数据量保持一个合理的范围内，从而避免无线网络层带宽资源的浪费，还能避免TCP发送端到TCP接收端的环回时延的大幅波动。本发明实施例中还能通过调节控制参数(时间间隔T、U1、U2、U3、U4、k)大小来控制PDSN发送速率逼近于无线网络带宽的控制过程的精准度与速度。

通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

Claims (10)

1.一种无线网络的数据传输控制方法，其特征在于，含有传输控制协议TCP发送端的有线网络与含有TCP接收端的无线网络之间通过中间节点相连，该方法包括：中间节点实时监测TCP发送端的TCP传输数据能力，然后根据本端RLC层的传输数据能力来控制TCP发送端后续的TCP传输数据能力。

2.根据权利要求1所述的无线网络的数据传输控制方法，其特征在于，所述TCP传输数据能力为TCP发送速率；

所述中间节点实时监测TCP发送端的TCP传输数据能力的过程如下：

中间节点在设定的时间内测量出TCP发送端的TCP发送数据量，用测量出的TCP发送数据量除以设定的时间得到TCP发送速率。

3.根据权利要求2所述的无线网络的数据传输控制方法，其特征在于，所述中间节点在设定的时间内测量出TCP发送端的TCP发送数据量，具体包括：

在设定的时间内记录TCP发送端发往TCP接收端的TCP数据报文中最大发送序列号SNmax和最小发送序列号SNmin；

用最大发送序列号SNmax减去最小发送序列号SNmin得到TCP发送端的TCP发送数据量。

4.根据权利要求2所述的无线网络的数据传输控制方法，其特征在于，所述设定的时间为TCP发送端到TCP接收端的回环时延，所述TCP发送数据量为当前TCP发送窗口；

所述TCP发送端到TCP接收端的回环时延为，中间节点到TCP接收端之间的回环时延与中间节点到TCP发送端之间的回环时延的和。

5.根据权利要求1所述的无线网络的数据传输控制方法，其特征在于，所述TCP传输数据能力为TCP发送数据量。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的无线网络的数据传输控制方法，其特征在于，所述根据本端RLC层的传输数据能力来控制TCP发送端的TCP传输数据能力，具体包括：

中间节点实时测量出本端RLC层的传输数据能力；

当本地缓存量超出正常范围时，中间节点通过修改TCP接收端返回的通告窗口将TCP发送端的TCP传输数据能力向中间节点的RLC层的传输数据能力的方向调整。

7.一种无线网络的数据传输控制系统，其特征在于，含有TCP发送端的有线网络与含有TCP接收端的无线网络之间通过中间节点相连，其中：

中间节点，用于实时监测TCP发送端的TCP传输数据能力，然后根据本端RLC层的传输数据能力来控制TCP发送端后续的TCP传输数据能力。

8.根据权利要求7所述的无线网络的数据传输控制系统，其特征在于，所述TCP传输数据能力为TCP发送速率；

所述中间节点具体包括：

TCP发送速率监测模块，用于在设定的时间内测量出TCP发送端的TCP发送数据量，用测量出的TCP发送数据量除以设定的时间得到TCP发送速率；

RLC发送速率监测模块，用于实时测量出本端RLC层的发送速率；

TCP发送速率调整模块，用于当本地缓存量超出正常范围时，通过修改TCP接收端返回的通告窗口将TCP发送端的TCP发送速率向中间节点的RLC层的发送速率的方向调整。

9.根据权利要求8所述的无线网络的数据传输控制系统，其特征在于，所述设定的时间为TCP发送端到TCP接收端的回环时延，所述当前TCP发送数据量为当前TCP发送窗口；

所述TCP发送端到TCP接收端的回环时延为，中间节点到TCP接收端之间的回环时延与中间节点到TCP发送端之间的回环时延的和。

10.根据权利要求7所述的无线网络的数据传输控制系统，其特征在于，所述TCP传输数据能力为TCP发送数据量；

所述中间节点具体包括：

TCP发送速率监测模块，用于在设定的时间内测量出TCP发送端的TCP发送数据量；

RLC发送速率监测模块，用于实时测量出本端RLC层的发送数据量；

TCP发送速率调整模块，用于当本地缓存量超出正常范围时，通过修改TCP接收端返回的通告窗口将TCP发送端的TCP发送数据量向中间节点的RLC层的发送数据量的方向调整。

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