CN103548296A

CN103548296A - 用于改进移动网络中的tcp性能的方法和装置

Info

Publication number: CN103548296A
Application number: CN201180071020.2A
Authority: CN
Inventors: P.齐拉格伊; Z.文切; C.武尔坎
Original assignee: Nokia Siemens Networks Oy
Current assignee: Nokia Solutions and Networks Oy; Nokia Solutions and Networks SpA
Priority date: 2011-03-21
Filing date: 2011-03-21
Publication date: 2014-01-29
Also published as: US20140050095A1; WO2012126509A1; EP2689549A1; JP2014513885A; US10057812B2; KR20140005300A; KR101564697B1

Abstract

本发明提供了用于改进移动网络中的TCP性能的方法、装置和计算机程序产品。本发明公开了：在中间网络节点处获得在内容服务器与用户设备之间的连接的质量测量；在中间网络节点处检测质量测量是否满足预定条件；以及如果质量测量不满足预定条件，则通过中间网络节点发送触发在内容服务器与用户设备之间的连接的冻结模式的确认消息。

Description

用于改进移动网络中的TCP性能的方法和装置

技术领域

本发明涉及移动网络中TCP性能的改进。

无线电接入技术正朝完全基于分组的、扁平架构（flat architectural）方案演进，以便改进系统容量、增加最终用户数据速率并减小时延。扁平架构和完全基于分组的技术是有成本效率的方案，其进一步增加了3GPP技术的竞争力。第一演进步骤是因特网-高速分组接入（I-HSPA），其精简从3G系统至长期演进（LTE）的演进路径。I-HSPA的目的是逐步淘汰并行电路交换基础设施并仅作为分组交换来操作，从而降低复杂度和成本。高速率、完全基于分组的无线电接入方案使能熟知的分组服务从因特网到移动环境的迁移，从而使移动网络用户能够访问因特网提供的应用。这些应用中的大部分（例如，文件传送、web浏览等）使用用于可靠数据传送的传输控制协议（TCP）。因此，从系统性能的观点来看，对I-HSPA/LTE网络中基于TCP的用户平面业务的有效处理具有高重要性。

在移动环境中，对有效TCP操作的要求引起若干问题，因为初始时TCP是针对其中拥塞导致分组丢失的有线网络而设计的。由于比特差错而导致分组丢失的可能性极低。因此，分组丢失被解释为拥塞的标志，其（除了重传之外）触发减小流的速率的TCP流控制动作。每当其重传超时（RTO）定时器期满或者针对比讨论中的分组的序号低的序号接收到三个重复确认（ACK）时，TCP源认为分组丢失。在无线环境中，在空中接口上发生的比特差错频繁地引起分组丢失。

因为TCP源不能在比特差错引起的分组丢失与拥塞引起的那些之间进行区分，所以在比特差错的情况中，其将错误地如存在拥塞时那样也减小连接的速率。每当通过无线链路来传输基于TCP的业务时，TCP是针对有线链路上的传输而开发和优化的事实可能成为严重的问题。已经引入了诸如自动重传请求（ARQ）和混合ARQ（HARQ）的UMTS和LTE无线电层特征，以便通过重传错过的数据来处理空中接口差错。尽管这些特征改进了整体性能，但是它们也可能增加TCP往返时间（RTT）。除了ARQ和HARQ引入的改进，TCP性能降级在以下情况中仍然发生：暂时覆盖问题；切换情况中由于通过X2（LTE）或Iur（I-HSPA）转发TCP分段而导致TCP RTT的突然增加；切换和网络不对称（在LTE中，可能发生在小区边缘附近仅存在DL覆盖）情况中数据的失序传递引起的TCP重传。在这些情况中，数据传送的效率受限，TCP的RTO定时器可能期满，从而引起TCP慢启动，这将导致用于TCP源的长恢复时间（恢复时间是达到发生问题之前经历的吞吐量所需的时间）。

根据本发明，防止在这些环境中TCP性能降级的可能方式是：每当检测或者预测到传输问题时冻结TCP源，并当系统能够再次有效操作时恢复TCP的操作。这将使不良无线电信道条件或者切换引起的TCP慢启动的可能性最小化，并且将允许在覆盖问题或切换结束之后TCP以相同的速度继续而非通过慢启动来复原。该方案是每当为高优先级连接服务的需要而要求严厉措施时经由掉话或者经由饥饿（starving）来终止低优先级连接的服务的有用替代。

然而，如果传输问题长时间持续，则最终将不得不丢弃一些呼叫。此外，从移动订户的观点来看，假设将在无限长的时间内忍受冻结的连接而不终止连接（即，手动取消web页面下载）是不现实的。然而，TCP冻结可以帮助防止短时间的传输问题对于订户逐步升级，并因此我们的发明帮助维持满意的体验质量。

本发明应用于LTE/I-HSPA无线电接入网络，其中附着到演进节点B（eNB）/I-HSPA基站收发机（BTS）的用户具有在TCP上的数据连接（上行链路或下行链路）。

此外，本发明还应用于宽带码分多址（WCDMA）/HSPA无线电接入网络，其中附着到BTS的用户通过使用HSPA承载具有在TCP上的数据连接。

对TCP性能具有负面影响的无线电接入网络特定的因素例如是：空中接口差错、不对称性、诸如覆盖孔的暂时覆盖问题、在切换期间的转发以及暂时空中接口拥塞。在这些因素的环境中，TCP源减小其数据速率，接着是相对长的复原时间，在此之后源能够以合理速率进行发送。

图1示出了以上概述的可能问题对TCP流的影响。作为比较，该图还描绘了如果将流冻结在其性能下降之前其所在的状态并然后在恶化条件已经过去之后流从该具体状态继续则将发生什么。在没有冻结的情况下，存在长复原时间，直到TCP流可以再次达到其原始吞吐量，同时具有严重降低的性能，这实际上为应用提供不可用的数据速率（在TCP超时的情况中，吞吐量甚至可能下降至接近于零）。另一方面，在冻结流的情况中，存在显著更短的复原时间，由此维持基于TCP的应用的响应性，并因此维持为移动订户提供的整体体验质量。

由于空中接口差错导致的TCP性能降级是TCP的固有问题，因为其操作基于传输介质上实际没有比特差错的假设。这在有线系统的情况中是正确的，但是在其中由于传输异常导致的分组丢弃量高的无线系统的情况中是不正确的。TCP源没有关于检测到的分组丢弃的原因的信息，即，其不能在由于拥塞和传输差错导致的分组丢失之间进行区分。

不管分组丢弃是何种原因，TCP源的反应都是相同的，即，减小连接的速率并重传假设为丢失的分组。这在传输网络拥塞的情况中是种良好的手段，但是在空中接口差错的情况中不是有效的，因为源的吞吐量不必要地减小，这降低了整体系统性能和用户体验到的服务质量。

位于eNB或I-HSPA BTS（DL）或UE（UL）中的HARQ功能性在空中接口差错的情况中重传错过的数据。在问题持续的情况中，重复进行重传直到成功传送数据或者达到最大允许重传量为止。在后一种情况中，位于RNC、eNB或I-HSPA BTS（DL）或UE（UL）协议中的RLC的ARQ功能性经由类似的机制来应对空中接口差错。在严重的空中接口问题时，最终达到最大允许RLC重传量并且丢弃数据。该机制在处理偶发的空中接口问题时是有效的，但是其仍然可能引起TCP超时，因为重传不断增加RTT，从而最终导致TCP RTO定时器期满。当源的速率剧烈减小时，TCP超时之后始终是慢启动。在更幸运的情况中，增加的RTT可能仅引起稍微减小的数据速率。

除了偶发的空中接口问题之外，仍然存在其中由于差无线电条件而导致分组丢失发生的情形。例如，在小区边缘的LTE用户可能遭受网络不对称现象，即由于eNB的更高发射功率，所以用户可以具有下行链路连接但是不能在上行链路方向发送数据。因此，接收机不能确认在下行链路中接收到的数据，因为确认将必须在上行链路中发送；这将引起多个连续超时。除了不必要降低的吞吐量，这还引起以下问题：由于多个超时和指数的TCP回退算法，在TCP源在任何情况下尝试重传数据的时间点之间可能经过长间隔（＞1分钟）。因此，可能发生这样的情况，即无线电条件刚好在不成功的重传之后复原，并且将不通知源该情况直到下一次重传发生。以该方式，TCP流将空闲不必要的长时间。每当在小区的覆盖区域中存在孔时出现相同的问题。

空中接口上的分组丢失不仅仅是对TCP性能有负面影响的无线电接入特定的问题。LTE和I-HSPA系统具有分布式架构，其具有在eNB或I-HSPA BTS处终止的负责切换决定的无线电协议。在LTE中，在切换期间（在LTE中仅存在硬切换），源eNB经由X2接口将DL分组转发至目标eNB（或者，在基于SI的切换的情况中，通过SI接口进行转发，与基于X2的切换相比，其通常导致更长的转发路径和传输延迟）。在UE已经能够附着到目标eNB之后，由目标eNB经由SI接口向SAE-GW发送UL数据。成功的附着触发SAE-GW处的路径切换，这可能导致以下的情形：诸如在针对给定时间的时，目标eNB将经由SI（从SAE-GW）和经由X2（从源eNB）接口二者接收以UE为目的地的分组。

与经由SI接口直接发送到目标eNB的那些分组相比，通过X2接口转发的分组越过不同的且可能更长的路径。拥塞可能在两个接口上发生。从TCP性能的角度来看，这些机制，即X2转发和后期路径切换，可能导致两个问题：第一，TCP源可能由于延迟的突然增加而转变成慢启动（因为转发的分组可能越过更长的路径，所以存在如下机会：由于RTT的突然增加，TCP源的RTO定时器将期满，从而而导致慢启动）；第二，由于TCP分组至目的地的无序传递，其可能引起不必要的重传（当连接源和目标eNB的X2接口上的延迟比连接SAE-GW和目标eNB的SI接口上的延迟高时，在路径切换之后通过SI接口发送的分组可能在通过X2接口转发的分组之前被接收，从而导致无序传输和重复ACK，这将误导地向TCP源指示分组丢失）。为了避免后面的问题，在LTE系统中引入了特殊的“结束标记”GTP分组。SAE-GW在路径切换之前将结束标记GTP分组发送给源eNB。该分组自己不包含用户数据；其唯一的目的是明确指示源eNB将不再转发包含用户数据的GTP分组。

结果，目标eNB将不向UE发送通过SI接口接收的分组，直到在X2接口上已经接收到结束标记为止。然而，结束标记分组可能在传输网络中丢失，这将阻止目标eNB向用户发送任何业务。为了避免这一点，在目标eNB中实现结束标记定时器，并且如果在定时器期满之前未接收到结束标记分组，则目标eNB将无论如何都开始向用户发送在SI接口上接收到的分组。结束标记定时器的不适当设置可能导致其中TCP源将错误地检测分组丢失的情形。如果将定时器设置为太高的值，则结束标记分组的丢失将使在SI接口上接收的新分组延迟长时间间隔，从而触发TCP RTO定时器的期满。如果将定时器设置为太低的值，则可能发生由于高X2延迟而导致结束标记定时器在接收到最后转发分组之前期满，并且这将引起触发重复ACK的无序传递。

在I-HSPA系统中，在切换期间，在涉及的I-HSPA BTS之间通过Iur接口来转发UL和DL业务二者。通过在适当位置进行转发，业务的路径突然增加，这将引起延迟与RTO定时器期满的可能性突然增加，并且TCP源进入慢启动。

如上面所描述的，在LTE和I-HSPA系统二者中，在切换期间的转发引起性能问题和容量有限的最后一英里链路（last mile link）必须负担的附加负载。根据本发明，对这些问题的良好方案是在切换开始时冻结TCP连接并在切换完成后恢复它们的操作。

由于用户的移动性，eNB或WCDMA/HSPA/I-HSPA BTS要服务的业务需求随着时间不断改变。因此，可能存在这样的情况，即为了服务较高优先级用户，较低优先级用户的吞吐量必须降低或者它们中的一些必须被完全丢弃。即使增加的业务需求仅保持短时间（即，一些用户离开eNB或者终止它们的连接），较低优先级TCP连接的吞吐量也将显著下降，并且将在相对长的复原时间之后达到受影响的连接的原始吞吐量。在其他情况中，当高优先级业务的服务有问题时，可能发生暂时空中接口拥塞。在这些情况中，冻结-恢复机制将导致更好的操作，因为其允许更短的连接复原并防止TCP慢启动。

在移动网络中，空中接口可以不是仅TCP连接的E2E路径中的无线链路，因为BTS经常经由微波无线电链路连接到有线移动回程。微波链路的误比特率（BER）在大多数操作时间中被认为与有线链路的误比特率类似，从而利用与在LTE或WCDMA空中接口的情况中使用的那些类似的检错和纠错机制。BER可能由于无线电条件的不利改变（例如，衰落、干扰等）而在短时间间隔内突然增加，这引起微波链路容量降低，因为当检测到空中接口差错时选择更冗余的编码和调制方案。这些突然改变可能使TCP连接的吞吐量显著降级。除了微波链路的改变的容量，传输链路上（尤其是容量有限的最后一英里链路上）的暂时拥塞可能引起QoS降级。

本发明提出了一种方案：当系统做出切换决定时或者当需要将较高优先级用户优先化在较低优先级用户之上以便保证服务的正确级别时，每当检测到或者预测到空中接口覆盖问题、暂时空中接口或传输拥塞时，冻结TCP连接。在系统看到安全操作的可能性之后，允许恢复选择为冻结的TCP流。

背景技术

已经在许多论文中研究了无线网络中的TCP性能问题。文档[3]和[2]提供了用于改进无线移动网络中的TCP性能的建议概览。

文档[1]还介绍了另一种TCP冻结原理。该论文的作者提出当UE预期发生切换时，通过使UE中的TCP接收机发送具有0通告窗口大小（零窗口通告-ZWA）的TCP ACK来针对切换期间“冻结”TCP源。ZWA迫使TCP源冻结所有重传定时器并进入留存模式（persist mode）。在结束切换之后，UE中的TCP接收机发送具有正窗口大小的三个ACK以使源离开留存模式，并继续使用留存模式操作之前使用的相同RTO定时器值和拥塞窗口大小来发送分段。

尽管文档[1]提出的方案和下面所描述的根据本发明的方案二者都使用TCP冻结原理，但是在关于负责发送ZWA的功能性的布置方面它们之间有很大的差异，因为文档[1]提出在UE中实现该功能性，而根据本发明则提出在无线电接入节点中实现该功能性。使冻结功能性在UE中的缺点是UE仅具有关于移动网络的有限信息，因此其不能适当地预测切换和网络覆盖孔，并且其不能处理由短期优先化和无线传输网络链路的降级无线电条件引起的问题。

而且，其要求UE实现应用协议栈的TCP层与RRC层之间的跨层功能性。此外，该方案不能受移动网络运营商的直接影响。

因此，相对于在UE中实现的TCP冻结机制，根据本发明的在无线电网络节点中实现的TCP冻结机制具有优势，因为其可以提供更广的范围和更准确的冻结触发，并且其对于UE是透明的，对于UE制造商没有标准化和实现影响。

文档[6]提出了使用简单冻结（PETS）框架来组合TCP冻结原理与持久TCP中的移动IP以防止移动网络中TCP断开连接的方案。该框架使用ICMP消息来监视链路状态并检测链路失效，在链路失效时通过ZWA在失效期间冻结TCP流。因此，可以通过PETS来避免TCP连接的终止。

然而，该方案并不能应对本发明所解决的问题（由于不良信道条件中增加的RTT和分组丢失等导致的假超时），因为基于ICMP的链路状态检测不适于该目的。此外，本发明不依赖于为其操作定义新ICMP消息。

文档[4]提出的方案使用与TCP冻结原理类似的手段。在该方案中，BTS在不良状态的无线链路上向驻留在固定网络中的TCP源发送显式反馈以重置所有超时定时器。为了该目的，文档[4]提出实现显式不良状态通知（EBSN）ICMP消息。然而，根据文档[4]的EBSN机制要求实现新ICMP消息，而根据本发明的方案不要求定义和实现任何种类的新消息类型。此外，EBSN要求扩展的TCP功能性，这限制了文档[4]中提出的方案的可用性。根据本发明的方案不要求附加的TCP功能性；其操作对于TCP层是透明的。

文档[5]使用与TCP冻结原理不同的手段来避免LTE网络中的切换期间的假TCP超时。取代冻结TCP源，该作者提出的两种方法基于降低转发的分组量的思想。

与根据本发明的方案相对的，这两种方法均要求修改标准化的切换消息序列（TS 23.401、TS.36.413），因为路径切换比目标eNB中的切换证实消息的接收更早完成。这些方案的附加缺点在于，在证实切换之前实行路径切换引入了在不成功切换时不一致的系统状态的风险。因为在切换和受限的无线电条件的情况中不停止TCP业务，所以这些方案不能减轻与拥塞不相关的分组丢失的影响。

现有技术的文档：

发明内容

根据本发明，提供有用于改进移动网络中的TCP性能的方法、装置和计算机程序产品。

根据本发明的一个方面，提供有一种方法，包括：

在中间网络节点处获得在内容服务器与用户设备之间的连接的质量测量；

在中间网络节点处检测质量测量是否满足预定条件；

如果质量测量不满足预定条件，

则通过中间网络节点发送触发在内容服务器与用户设备之间的连接的冻结模式的确认消息。

根据如在上面的方面下所定义的本发明的进一步的提炼

-在内容服务器与用户设备之间的连接是用于将内容从服务器下载到用户设备的下行链路，并且确认消息被发送到内容服务器；

-在内容服务器与用户设备之间的连接是用于将内容从用户设备上传到服务器的上行链路，并且确认消息被发送到用户设备；

-检测包括在中间网络节点处基于所获得的质量测量来预测质量测量是否将在即将到来的预定时间段内满足预定条件；

-该方法还包括

在连接冻结之后，在中间网络节点处检测质量测量是否满足预定条件，以及

如果质量测量满足预定条件，则向内容服务器或用户设备发送触发连接的解除冻结模式的另一确认消息；

-该方法还包括

在流逝预定时间段之后向内容服务器或用户设备发送触发连接的解除冻结模式的另一确认消息；

-质量测量涉及无线电信道质量、小区的整体负载、空中接口覆盖、暂时空中接口或传输拥塞或者切换决定或较高优先级用户的优先化。

-连接是传输控制协议TCP连接；

-中间网络节点是无线电接入节点。

根据本发明的另一方面，提供有一种装置，包括：

获得单元，被配置为获得在内容服务器与用户设备之间的连接的质量测量；

检测单元，被配置为检测质量测量是否满足预定条件；

冻结单元，被配置为如果质量测量不满足预定条件，则构成用于触发在内容服务器与用户设备之间的连接的冻结模式的确认消息；以及

收发机，被配置为转发确认消息。

根据如在上面的方面下所定义的本发明的进一步的提炼，

-在内容服务器与用户设备之间的连接是用于将内容从服务器下载到用户设备的下行链路，并且确认消息被转发到内容服务器；

-在内容服务器与用户设备之间的连接是用于将内容从用户设备上传到服务器的上行链路，并且确认消息被转发到用户设备；

-检测单元还被配置为基于所获得的质量测量来预测质量测量是否将在即将到来的预定时间段内满足预定条件；

-检测单元还被配置为在连接冻结之后检测质量测量是否满足预定条件，以及如果质量测量满足预定条件，则冻结单元被配置为构成用于触发连接的解除冻结模式的另一确认消息；

-冻结单元还被配置为在流逝预定时间段之后构成用于触发连接的解除冻结模式的另一确认消息；

-质量测量涉及无线电信道质量、小区的整体负载、空中接口覆盖、暂时空中接口或传输拥塞、或者切换决定或较高优先级用户的优先化；

-连接是传输控制协议TCP连接。

根据本发明的另一方面，提供有一种计算机程序产品，包括当加载到计算机的存储器中时适于产生如上所述的任何方法的步骤的代码装置。

根据本发明的再进一步的方面，提供有如上所定义的计算机程序产品，其中计算机程序产品包括其上存储软件代码部分的计算机可读介质。

根据本发明的再进一步的方面，提供有如上所定义的计算机程序产品，其中程序可直接加载到处理设备的内部存储器中。

根据如在上面的方面下所定义的本发明的进一步的提炼，处理设备是无线电接入节点。

对于以上和下面对本发明的实施例的描述，应当注意，在描述和图中使用的措辞“装置”和“单元”具有相同的意义并因此是可互换的。

附图说明

根据以下要结合附图来进行的对本发明的实施例的详细描述，这些及其他目的、特征、细节和优势将变得更加清楚，在附图中：

图1是示出根据本发明的实施例的TCP流的性能的图。

图2是示出根据本发明的实施例的冻结代理的操作的图。

图3是示出根据本发明的实施例的系统架构是eNB/I-HSPA BTS驻留冻结代理的情况的图。

图4是示出根据本发明的实施例的系统架构是SAE-GW/GGSN驻留冻结代理的情况的图。

图5是示出根据本发明的实施例的系统架构是RNC驻留冻结代理的情况的图。

图6是示出根据本发明的实施例的冻结代理的架构的图。

图7是示出根据本发明的实施例的ACK处理实体的操作的图。

图8是示出根据本发明的实施例的检测/预测实体的操作的图。

图9是示出根据本发明的实施例的内部冻结代理通信的流程图。

图10是示出根据本发明的实施例的网络不对称情况的仿真结果的图。

图11是示出根据本发明的实施例的中间网络节点的示例的图。

具体实施方式

在下文中，通过参照实施例的一般和具体示例来描述本发明的实施例。然而，应当理解，该描述仅以示例的方式给出，并且所描述的实施例决不应被理解为将本发明限制于此。

根据本发明的实施例，提出有一种方案，其与现有技术的不同之处在于其引入了位于无线电接入节点（eNB、I-HSPA BTS、SAE-GW、RNC）处的功能性，该功能性遵循用户平面连接的状态（无线电信道质量、传输拥塞、切换等）、小区的总体负载或任何其他相关质量测量并使用常规ACK消息来冻结选择的TCP连接，即，根据本发明的实施例的方案不要求使用专用的ICMP或其他命令以便冻结TCP源。因此，提出的功能性对于TCP层是透明的，并且在TCP源或接收机侧不需要附加的功能性。

后文中称为冻结代理（FA）的提出的功能性的范围是检测和/或预测由于无线电覆盖问题、传输拥塞或切换导致给定TCP流可能经历性能降级的情况，并冻结该TCP流以便防止性能降级。在暂时无线电覆盖问题结束之后或者当执行后期路径转换时（在切换的情况中），恢复该TCP流的数据传送。运送中的TCP数据分组由系统根据常规操作来转发。附加地，每当以适当的QoS来服务高优先级连接将要求丢弃低优先级连接或者优先化将给低优先级连接带来严重性能降级时使用FA。

根据本发明，有可能对网络服务的在几秒内结束的暂时扰乱或短期中断（诸如在LTE切换期间脱离服务eNB并成功附着到目标eNB之间所花费的时间）做出反应。在这些情况中，与曝露在恶化的信道质量的连接可能经历差级别服务、可能被系统丢弃或者甚至由于差的最终用户体验而被订户终止的当前情形相对的，冻结机制提供改进的QoS。在TCP冻结之后，该功能性继续监视相关的质量测量以便找到可以终止冻结和可以恢复数据传送的最优时间。在切换时，该测量是（在SAE-GW已经针对下行链路路径切换完成必要的承载修改之后）MME发送给目标eNB的路径切换请求Ack消息或者至目标eNB的成功附着。当传输质量降级（增加延迟和/或分组丢弃、降低的吞吐量、高负载、连接性问题等）或者增加的小区负载触发冻结时，该功能性保持收集和评估相关测量以便检测解除冻结的合适时间。

以类似的方式，如果已经由于LTE系统中的无线电覆盖问题而冻结了TCP流，则FA需要具有用于检测问题停止和可以安全恢复连接的时间的装置。如果不是UE的所有流都已被冻结（例如，还存在VoIP或者其他非基于TCP的流），则eNB可以从与所述UE的未冻结的流相对应的CQI报告收集关于无线电链路的质量的信息；这提供了评估质量是否变得好到足以恢复冻结的连接的可能性。如果所有流均已被冻结，则UE仍然监视小区特定的参考符号接收功率（RSRP）。这些参考符号在所有小区中的标准化资源元素中发送（即，这些符号的时间-频率调度是已知的），并因此每个UE可以具有对其无线电链路的质量的良好估计，即便是其根本未被eNB调度过。如果UE通过接收正常RSRP而检测到其无线电链路已经复原，则其在映射到随机访问信道（RACH）的SRB0信令承载上发送调度请求（SR）RRC消息，从而允许UE向eNB发送通知而不具有由eNB预先发出的调度授权。eNB的RRM实体接收SR消息，并且其向FA通知该复原，从而指示UE的身份。

在任何情况中，实现保护定时器（guard timer），其在连接已经冻结特定时间的情况下强制地恢复该连接，以便避免由于对保持连接冻结的条件不再维持的关注失效而导致连接陷入冻结过长时间。应当针对每个连接启动该定时器，而不管导致冻结决定的初始触发如何。替代地，可以基于触发的类型来将定时器设置为不同的值（即，与针对覆盖孔触发的冻结相比，可以针对切换触发的冻结将保护定时器设置为更低，因为切换是以合理的时间约束来控制的事件，但是不能预先知道UE将处于覆盖不足的区域中多长时间）。如果冻结一些流的触发是在预先已知的特定时间间隔内其他流的优先化，则可以将保护定时器设置为该规划的时间间隔（或者稍高）。

如上文所讨论的，检测和预测要求FA收集相关的无线电网络测量（例如，RRC事件A3测量）、传输网络管理信息（例如，MWR链路条件）、业务管理信息（例如，连接的QCI或SPI）以及切换管理信息（例如，HO决定）。基于这些信息片段，可以检测相关事件（可能导致性能降级的那些事件，例如，切换、降级的无线电条件等），或者可以做出预测。后文中将这些事件称为冻结触发。

从FA的角度来看，连接或者处于冻结状态（如果FA检测到冻结触发并采取了合适的动作）或者处于正常状态。FA具有用于每个连接的专用寄存器，其将越过节点的最后ACK拷贝到该寄存器中。该操作对于连接是透明的，因为在正常状态中，每个TCP ACK被系统接收、拷贝到FA寄存器中并无改变地转发。每当接收到冻结触发（例如，由切换事件生成）时，FA将相关的TCP连接设置为冻结状态以便通过当该事件存在时将源强制为留存模式来避免可能的性能降级。在为连接设置冻结状态时，该功能性代表TCP接收机重新发送所存储的该连接的具有零通告窗口大小（ZWA）的ACK（图2）。

在接收ZWA时，TCP源进入留存模式，其冻结RTO定时器和拥塞窗口大小并且其停止发送新数据。同时，由接收机发送的作为对源接收到ZWA之前其发送的分组的响应的进一步的ACK被拷贝到FA寄存器中（在检测到新ACK之后通过用新ACK替换存储的ACK来更新该寄存器的内容）并与修改后的内容（具有设置为零的通告窗口）一起发送。当连接处于冻结状态中时，FA保持监视相关测量以便决定是应当维持还是终止冻结状态。如果触发冻结状态的环境不再存在（即，当覆盖问题结束或者后期路径切换成功时），则将其当作引起连接转变到正常状态的解除冻结触发。

在切换回到正常状态时，FA代表接收机发送存储的具有非零通告窗口大小（NZWA）的TCP ACK。这将使TCP源离开留存模式并开始传输新数据。在ZWA和NZWA的接收之间所花费的时间期间处于留存模式的TCP源不受可能的分组丢失和增加的延迟的影响。因此，它们的速率没有不必要地减小，并因此解除冻结之后的复原将更快。FA将连续的ACK未改变地转发给源。如果包含ZWA的ACK丢失，则接收机将继续发送作为对接收到的数据分组的响应的ACK。这些ACK由FA捕获并与修改后的内容（即，零通告窗口）一起发送，最终能够强制源进入留存模式。另外，FA应当监视数据分组以便观察源是否已经恢复数据传送。如果没有业务，则在防护定时器（protection timer）结束之后重新发送具有NZWA的ACK。

可以在LTE/I-HSPA/WCDMA系统的eNB/I-HSPA BTS/RNC的每一个中或者选择的集合中和/或在SAE-GW/GGSN的全部中或选择的集合中实现FA，并且FA可以处理上行链路和/或下行链路TCP连接。该功能性是操控越过其中实现该功能性的一个或多个节点的TCP连接的全部还是仅子集取决于运营商的策略。例如，运营商可以仅为付费用户提供该特征。具有实现（开启）的FA的节点必须彼此通信以进行适当操作（例如，在具有FA功能性的eNB/I-HSPA BTS之间的切换的情况中，由源eNB/I-HSPA BTS发送ZWA，而由目标eNB/I-HSPA发送NZWA。然而，ACK由源eNB/I-HSPA BTS存储，即，相关信息必须在目标eNB/I-HSPA BTS处可用）。为了增强冻结触发检测和预测，还要求实现FA的节点之间的通信。

导致冻结触发的可能事件或条件包括但不限于以下各项：

（1）对指定流的短期优先化：在优先化的间隔内冻结非优先化的TCP连接，而非丢弃/延迟其分组或者丢弃整个连接；

（2）切换：如果预测或检测到UE的切换，则冻结属于其的TCP连接，直到切换结束为止；

（3）差无线电覆盖：如果针对UE检测或预测到差上行链路/下行链路无线电条件，则冻结其TCP连接，直到无线电条件已经复原为止；

（4）微波链路无线电条件的降级：当其微波链路遭受增加的BER和/或降低的链路容量时，冻结通过BTS的TCP连接的全部或部分；

（5）传输链路上的拥塞：可以通过将非常低优先级的连接强制为冻结来临时降低负载。

有效的实现由具有LTE、I-HSPA或WCDMA/HSPA系统上的数据呼叫的用户、SAE-GW、I-HSPA GW（GGSN）或RNC和eNB、I-HSPA BTS或WCDMA BTS构成。

冻结代理（FA）可以是在LTE eNB/I-HSPA BTS上运行或附着到LTE eNB/I-HSPA BTS的软件部件，该LTE eNB/I-HSPA BTS经由SI-U/Gn-U接口连接到SAE-GW/GGSN，而相邻eNB/I-HSPA BTS经由X2/Iur接口连接。FA收集相关的无线电网络测量（例如，RRC事件A3测量）、传输网络管理信息（例如，MWR链路状态）、传输网络测量（例如，单程延迟、RTT、分组丢弃率、吞吐量、负载）、业务管理信息（例如，连接的QCI、运营商策略等）以及切换管理信息（例如，HO决定）。使用该信息是为了检测和/或预测作为冻结或解除冻结触发的事件。存在仅能检测的事件：覆盖孔、链路中断等。在这些情况中，FA采取的动作是反应性的。

可以检测和/或预测其他事件：切换、无线电信道降级、拥塞等。在这些情况中，FA采取的动作是主动的（pro-active），而在前面的情况中，FA的动作是反应性的。与给定事件的预测（切换、无线电信道降级、拥塞等）和/或检测（即，覆盖孔、链路中断、切换、无线电信道降级、拥塞等）并行地，FA管理实体监视TCP业务并将经过eNB/I-HSPA BTS的最后ACK存储在ACK寄存器中。为每个连接维持有单独的寄存器。使用无线电测量是为了检测或预测覆盖问题和预测切换等；使用传输网络管理信息是为了检测MWR链路的暂时降级；可以使用传输网络管理信息和测量是为了检测/预测传输网络上的质量降级（然而，这限于这样的情况：与传输网络状态或传输链路上的负载有关的信息在没有显著时延的情况下就可获得，因此FA可以有效地检测和处理暂时问题）；使用切换决定是为了检测给定用户在进行切换，而需要业务管理信息是为了执行用户间的短期优先化，该短期优先化在通过调度机制进行的基于预订等级的长期优先化的范围之外。

可以在系统范围内按照QCI（LTE）或SPI（I-HSPA）来定义相关策略，并且相关策略可以从网络管理数据库（NetAct）下载到能够参与冻结动作的每个eNB/I-HSPA BTS。另外，可以提供选项来在局部使系统范围的策略超越（override）eNB/I-HSPA BTS级。这些策略可能包括要应用于给定连接的触发。如果针对具体QCI/SPI或者针对给定连接配置切换相关的触发，则涉及的eNB/I-HSPA BTS的FA应当能够通过X2/Iur接口交换相关信息。信息的格式可能是专用的或者标准化的（图3）。运送必要信息并不要求新消息的定义，可以将其作为可选信息元素（IE）添加到现有消息。例如，在LTE中，X2-AP资源状态更新消息可以用作可选IE的占位符以周期地将FA状态信息从一个FA报告给对等FA。在HO触发的冻结的情况中，X2-AP SN状态传送消息（其是标准HO信令的部分）可以用于将最后ZWA作为标准HO信令的部分从在切换下的UE的源eNB传送到目标eNB（如果UE的多个流遭受冻结，则必须传输用于所有各个流的ZWA）。

SN状态传送比初始切换请求消息优选的原因是：如果后者的许可控制未使UE执行切换，则其仍然可能被目标eNB拒绝，而SN状态传送消息是在已经接受HO之后从源eNB发送到目标eNB。下面详细描述包括这些消息和涉及的IE的FA过程。

对于给定连接，（为了检测或预测触发）FA仅监视与用户简档允许的冻结动作相关的具体数据。当检测到冻结触发时，FA通过重用存储在连接的寄存器中的ACK来发送ZWA。当检测到解除冻结触发时，FA通过重用存储在连接的寄存器中的ACK来发送NZWA。在这两种情况中，在重新发送存储的ACK之前，仅改变其的通告窗口字段。一种有效的替代是将NZWA内的通告窗口大小设置为比原始ACK中包含的值小的值。该选择是有用的，因为可能发生这样的情形，即，在接收机状态已经改变的同时，其不能处理在原始ACK中报告的数据量。NZWA将重启数据流，从而一旦这些分组到达接收机就触发具有正确通告窗口大小的新ACK。在冻结状态期间，转发具有设置为零的通告窗口的新ACK。

可替代地，FA可以是在SAE-GW/I-HSPA GW（GGSN）上运行或者附着到SAE-GW/I-HSPA GW（GGSN）的软件部件。该位置使FA能够处理连接到由SAE-GW/I-HSPA BTS服务的eNB/I-HSPA BTS的用户的每个基于TCP的数据流。可替代地，FA处理的多个流可以限于适合于运营商定义的业务管理策略的那些。然而，依赖于被允许触发TCP冻结的事件，FA也可能监视整个业务混合。FA的中央位置提供益处，诸如在切换的情况中处于完全控制的可能性，即，不需要与在另一无线电接入节点上运行的对等FA通信。继而，只有相关测量是从eNB/I-HSPA BTS收集的，无线电覆盖问题才可以由FA处理。由于其中央位置，可以更容易地检测移动回程和骨干上可能将引起严重性能降级或者将要求选择性丢弃低优先级连接的暂时传输网络问题（图4）。

在WCDMA/UMTS系统中，FA可以是在RNC上运行或者附着到RNC的软件部件。RNC是FA的仅有的可行位置，因为这是其中无线电层2协议终止的网络元件，因此FA可以具有对TCP分组的直接访问。FA的功能性与能力与LTE/I-HSPA系统的情况中描述的那些类似。当在RNC迁移期间应用FA以便改进HSDPA连接的性能时，方案应当具有在涉及的RNC之间交换信息的能力（图5）。

FA由四个主要实体构成：流分类实体、ACK处理实体、触发检测与预测实体以及最后的冻结管理实体（图6）。在SAE-GW、SGSN或RNC定位的FA的情况中使用类似的架构。当建立新连接时，流分类实体基于可用ID（IMSI、EPC承载ID、RAB ID、PDP上下文等）对其进行标识，并检查其是否在使用TCP进行数据传送。在肯定的情况中，冻结管理实体（基于从MME、RRM和NetAct接收的用户简档、QoS参数和配置）检查要应用的策略。在连接要由FA管理的情况中，通过冻结管理实体将该连接的状态设置为正常（该状态仅具有局部意义，即，TCP源对此并不知晓）。ACK处理实体为该连接创建专用ACK寄存器，并开始将最后ACK拷贝并存储到该连接的它的ACK寄存器中。

通过ACK处理实体来处理针对其开启FA的TCP连接的ACK（可以在连接的上行链路和下行链路方向上单独地开启FA）。取决于运营商的策略来指明针对连接的哪个方向开启/关闭该功能性。然而，这必须以一致的方式进行，例如，在针对切换而激活FA的情况中，涉及的eNB/I-HSPA BTS二者都应当支持FA。如果源eNB/I-HSPA BTS开启了FA功能性而目标没有，则当检测到冻结触发时冻结管理实体不应当采取动作（即，其不应当将连接的状态设置为冻结）。作为拦截ACK后的第一动作，将ACK存储在连接的ACK寄存器中（该寄存器仅包含一个ACK，即针对给定连接的最后ACK）。接着，检查连接的状态。如果状态为正常，则归还ACK，即，转发ACK而不进行进一步动作。如果状态为冻结，则归还新ACK以与设置为零的通告窗口一起转发。

如果从冻结管理实体接收到相关命令，则拷贝存储的ACK以便创建伪ACK。当命令是冻结时，ACK处理实体使用存储的ACK的内容创建具有ZWA的伪ACK。可替代地，在接收到冻结命令时可以启动等待定时器，而非基于存储的ACK的内容立即发送ZWA。如果在等待定时器期满之前接收到新ACK，则将该新ACK变换为ZWA。如果直到等待定时器期满都没有接收到ACK，则使用最后存储的ACK。在任何一种情况中，除了通告窗口大小，不改变ACK的内容。当命令是解除冻结时，ACK处理实体创建存储的ACK的拷贝并将其发送。在冻结管理实体中实现保护定时器以便处理在合理时间内未检测到解除冻结触发的情况。一旦定时器期满，冻结管理实体就发送解除冻结命令，其具有保持ACK的原始内容或者将通告窗口设置为小值（其应当至少等于最大分段大小，否则TCP源由于愚笨窗口综合症（Silly window syndrome）避免而不被允许发送新数据）的指示。后一种选项比前一种更安全，因为其防止具有数据突发的系统立即超限运转。接收机处的环境在冻结期间可能改变，因此其可能不能适应存储的ACK中指明的数据量，因此该选项使接收机经由作为对新数据分组的响应发送的ACK来指明实际通告窗口大小。可替代地，可以通过发送具有相同内容的三个ACK来减小恢复数据传送的速率，其中发送具有相同内容的三个ACK触发源处的快速重传和快速复原。在快速复原期间，源的速率减小（减半），其仍然比不应用FA的情况中具有慢启动更优。

另外，FA应当监视数据分组以便观察源是否已经恢复数据传送。如果没有业务，则在防护定时器结束之后重新发送具有NZWA的ACK。

触发检测/预测实体从RRM和从传输网络管理收集数据。可以收集的RRM测量的列表包括但不限于信号与干扰加噪声比（SINR）测量、HARQ失效报告、调度延迟、空中接口吞吐量、空中接口负载测量、HO决定以及A3测量（图8）。如果FA位于eNB/I-HSPA BTS处，则这些测量是局部可用的，因此，除了UE报告的测量之外，仅硬件或其他平台特定的约束可以限制测量报告的粒度和频率，在UE报告的测量中粒度由对应标准（对于LTE为RRC标准[36.331]）允许的最大报告周期性来约束。位于SAE-GW/GGSN或RNC中的FA可以收集少得多的关于空中接口条件的信息，测量的数据的粒度和测量报告的频率由传输网络的容量和预测/检测机构中的时延来限制。可以使用RRM测量以便检测或预测空中接口降级以及预测或检测切换决定。可以经由预定阈值来检测空中接口降级，即，如果超过阈值，则检测机构将发送冻结或解除冻结触发。

可能的实现可以使用自适应一阶不可约马尔可夫链，其中状态的数量是预先配置的；状态可能表示E-DPDCH信道质量间隔（quality interval），例如，SINR或误块率（BLER）间隔。一旦测量是可获得的，预测算法就开始通过更新状态转变可能性来学习信道属性。可以通过应用预测阈值来预测信道降级或改进。在错误预测的情况中，该算法可以自行纠正。可以通过与HO管理（位于eNB/I-HSPA BTS中的FA）通信或者接收相关的切换命令（位于SAE-GW/GGSN中的FA）来检测切换，同时可以根据UE发送的无线电测量来预测切换。可替代地，可以使用比A3触发定义的阈值更严格的阈值。当FA用于将高优先级连接优先化在低优先级连接之上时，可以使用负载信息、调度延迟和吞吐量。

传输相关的测量（延迟、接口利用、负载、分组丢弃、拥塞级别等）或者在点对点链路的情况中从传输接口直接收集，或者从传输管理实体收集（关于传输测量的触发的定义仅在至传输链路的直接接口的情况中是可行的，否则这些测量和报告应当仅用作决定时的方面）。为了检测应当设置FA触发的环境，方案应当使用可用的测量方法（例如，在Iub上可用的基于帧序号和延迟基准时间的测量）或者已知的技术（诸如在网络元件之间发送的单和双标记分组等）。检测/预测实体仅针对使FA开启的流收集测量。

网络运营商可以定义任意的FA事件；然而，最直接的FA事件是切换、无线电条件降级和UE的短期优先化。当检测/预测实体预测或检测到针对UE的FA事件时，其向冻结管理实体发送冻结或解除冻结触发，冻结管理实体继而从冻结事件规则数据库查找要采取的合适动作。该数据库是基于定义的运营商策略、配置数据和用户简档来创建的。该数据库由冻结管理实体来维持。

表1示出了该数据库的示例记录。基于RRC和HO管理数据来不断更新该数据库，即，基于UE在BTS处的连接/断开连接/切换来从数据库添加/删除IMSI，并基于数据RAB的激活/解激活来添加/删除RAB ID。如果FA未针对IMSI或RAB ID使能，则其或者未包括在数据库中或者合适动作被设置为无动作。在事件的情况中要采取的动作是基于运营商的策略来设置的。例如，在切换和无线电覆盖降级的情况中，付费用户的TCP连接可以被设置为冻结状态而非丢弃呼叫，但是其不由于短期优先化而被设置为冻结状态。以这样的方式冻结付费用户的连接有助于该用户的高QoS。以类似方式，为了给高优先级连接制造空间，可能将低优先级连接设置在冻结状态而非将其丢弃。冻结机制的该应用有助于参与动作的高和低优先级用户二者：高优先级用户可以获得低优先级用户的带宽，而如果冻结周期不延长则低优先级用户仍然有机会恢复数据传送（与完全丢弃相对）。还可能针对UE的不同RAB ID设置不同动作。

表1：冻结事件规则数据库的示例记录。

如果冻结管理实体在数据库中未找到针对检测到的[事件，IMSI]对的任何记录或者对应的条目是“无动作”，则实体忽略该事件。否则，其向ACK处理实体发出冻结/解除冻结命令。

如果针对切换而激活FA并且FA位于eNB处，则源和目标eNB中的FA应当能够交换适当操作所需的数据，因为一个或多个ZWA要由驻留在源eNB中的FA发送，而一个或多个NZWA要由驻留在目标eNB中的FA发送（图9）。因此，在针对UE的要求冻结动作的切换的建立期间，源eNB的FA应当询问目标eNB中的FA其是否支持该UE的流的FA功能性。可以通过为标准化的切换消息定义新的可选IE：冻结请求IE、冻结使能IE和ZWA IE，来使用该消息的序列实现相关的信息交换。当发送HO请求X2消息（步骤1）时，源eNB填充可选的冻结请求IE来指示（例如，通过列举对应的流ID）在HO下的UE的哪些流要求冻结动作。目标eNB通过插入可选的冻结使能IE来在HO请求Ack消息中回答该请求（步骤2），可选的冻结使能IE针对冻结请求IE中的每个流ID指示目标eNB中的FA是否支持该具体流的冻结动作。要求这一点是为了确保系统的一致操作，即使当eNB配置有不同的FA选项时也是如此。

如果当存在针对UE的HO决定时该UE的一个或多个流出于任何原因已经被冻结（例如，存在由于不良信道质量而导致的较早的冻结触发），则源eNB在接收到HO请求Ack消息之后应当通过针对对应流发送一个或多个NZWA来将目标eNB不支持其的冻结的所有已冻结流解除冻结（步骤3）。如果目标eNB支持已经处于冻结状态的流的冻结，则源eNB中的FA暂停保护定时器（以防止在HO期间由保护定时器期满而触发过早的解除冻结）并省略步骤4（对于这些已经冻结的流，不需要发送附加的ZWA）。

在要被冻结的流的集合已经得到解决之后（即，还未被冻结并且源和目标eNB二者都支持其的冻结动作的流），源eNB通过向它们中的每一个发送对应的ZWA来冻结（切换中的UE的）这些流（步骤4）。接着，源eNB向UE发送HO命令，其使UE从源eNB脱离（步骤5）。在UL数据流的情况中，源eNB不应当向UE发送HO命令消息，直到其HARQ过程证实一个或多个（N）ZWA至UE的成功传输为止，以便在UE完全脱离源eNB之前促进空中接口上可能的重传。

在已经发送了HO命令之后，源eNB（更准确地，附着到源eNB的FA实体）采取以下动作：在下行链路数据业务的情况中，其通过将与UE的冻结的流相对应的一个或多个ZWA插入SN状态传送消息的ZWA IE中来将它们传送到目标eNB（步骤6）；在上行链路数据流的情况中，其根据常规切换数据转发过程将从目的地接收的具有ZWA的ACK转发到目标eNB（步骤7），因此不需要使用SN状态传送消息。在任何一种情况中，当创建了一个或多个NZWA并将其发送给UE中的TCP源（UL数据流）或者发送给位于核心网络上或因特网上的TCP源（文件服务器、web服务器、内容服务器）（DL数据流）时，目标eNB将能够随后使用传送的最后一个或多个ZWA中的TCP序号来将流解除冻结（在步骤9a或9b中）。

作为站点内HO的可选优化，经由将信息元素插入到以上X2消息中的在FA之间的数据交换可以省略，因为在HO中仅涉及一个eNB，并且冻结和解除冻结动作二者均由该eNB中的相同FA处理。

因为在下行链路数据业务的情况中FA发送的一个或多个ZWA到达TCP源要花费一些时间，所以在检测到冻结触发之前，TCP源仍然可以同时（即，在FA已经发送了一个或多个ZWA以冻结UE的流之后）向接收机发送附加分组以作为对接收机发送的确认的响应（还参见图2）。如果这些数据分组在HO命令发送到UE之前到达，则UE中的TCP接收机将仍然针对这些分组发送ACK。这些附加ACK应当由源eNB中的FA来拦截、转换成ZWA并转发给TCP源。此外，应当将这些附加ZWA作为嵌入在后续SN状态传送消息中的ZWA IE经由X2接口运送到目标eNB中的FA。这将使目标eNB中的FA能够经由具有最后确认的序号的NZWA（步骤9a或9b）来执行解除冻结，从而改进方案的性能。

在上行链路数据业务的情况中，位于核心网络中或因特网上的接收机在其接收ZWA之前仍然可能发送ACK以作为对源（UE）发送的数据分组的响应。这些ACK用于在步骤8a中的成功UE附着或者步骤8b中的路径切换请求Ack的接收之后解除冻结TCP源。在后一种情况中，从源eNB接收的具有ZWA的ACK将由目标eNB经由空中无改变地传送到UE，直到接收到路径切换请求Ack为止。在解除冻结之后，从源eNB接收的具有ZWA的ACK与NZWA一起由目标eNB转发给UE。

当目标eNB遇到解除冻结触发（诸如步骤8a中的成功UE附着或者步骤8b中的路径切换请求Ack的接收）时，目标eBN通过发送一个或多个NZWA（步骤9a或9b）来解除冻结UE的流。还将NZWA发送给在HO决定时已经冻结的流；即，HO的完成充当所有其他触发的最终解除冻结触发。

用于将数据从源eNB中的FA传送到目标eNB中的FA的可选信息元素（冻结请求IE、冻结使能IE、ZWA IE）应当标准化，以便在多厂商环境中的eNB之间提供冻结动作的互操作性。标准化可以以这样的形式进行，即，不知道这些IE的旧有eNB应当在接收时忽略它们（既不发送响应，也不触发差错过程）。支持冻结动作的eNB应当将缺少对冻结相关的IE的响应视为否定指示，即，如同在目标eNB中根本未使能冻结一样，并相应地进行动作（通过针对已经冻结的流发送NZWA来取消冻结，并且不发送ZWA IE）。

尽管已经通过关注LTE讨论了冻结机制的实现，但是该实现可以针对I-HSPA或WCDMA/HSPA系统以类似的方式来实现。HO触发的冻结的情况已经作为特定示例在此进行了详细讨论；由于其他触发（降级的信道质量、短期优先化等）导致的冻结机制的操作不要求网络节点之间的通信，并且它们可以从该情况容易地得到。

如果TCP发送方是在UE中（即，从UE的观点来看，TCP业务为上行链路），则FA的操作与之前所讨论的完全相同，仅将ZWA和NZWA发送给UE（根据图2）。如果存在针对具有上行链路TCP业务的UE的HO，则源eNB中的FA以与具有下行链路TCP业务的UE的情况相同的方式进行动作。使UL情况稍微容易些的仅有的差异在于，源eNB将决不会必须通过X2在后续SN状态传送消息中将附加的一个或多个ZWA转发给目标eNB，因为这些分组无论如何都将作为标准X2切换业务转发的部分被转发给目标eNB。在SN状态传送消息中将最后ZWA发送给目标eNB（步骤6）当然仍是便利（expedient）的。

利用用户以文件传输协议（FTP）执行文件下载的情况中的仿真来评估提出的FA功能性的性能。关于LTE切换触发的冻结的结果表明在网络不对称的情况中（即，当UE在下行链路中具有足够覆盖而在上行链路中没有时）冻结可以有效地增强TCP性能。用于评估冻结功能性的性能的测量是在发送切换命令之后马上下载1024千字节的数据所需的时间。已经以不同数量的用户仿真了两种不同的业务建立，标记为ease1和case2，每个用户在仿真期间具有一个活动的FTP连接。在ease1和case2中分别有50和20个FTP用户，它们全部都服从冻结机制；除了FTP用户之外，存在不服从冻结机制的200个VoIP用户和90个HTTP用户。这些用户均匀地分布在7个eNB（每eNB 1个小区）间，并且根据随机路点移动性模型在以3km/h的速度移动。在ease1和case2二者中，针对HO断开时间（即，在UE脱离源eNB与附着到目标eNB之间的时间）仿真三个时间间隔（30、60和100ms）。图10示出了FA功能性通过消除多个超时引起的长空闲时间显著地降低了下载1024千字节数据所需的时间。在ease1中的增益约为50s，并且在case2中多于10s；时间上的该增益相当大地增加了用户的QoE，并且其可以足以防止用户由于不满意服务而换到另一移动网络运营商。

根据图11，根据本发明的实施例的中间网络节点110包括收发机111，中间网络节点110可以被视为如上面所描述的冻结代理或者包括冻结代理。该收发机能够与UE、内容服务器或者其他基站等进行通信，即，发送和接收消息。收发机111还适于获得在像例如FTP服务器的内容服务器与用户设备之间的连接的质量测量。冻结代理110还包括检测/预测单元112，其检测和/或预测质量测量是否满足预定条件或者是否将在即将到来的时间段内满足预定条件。检测/预测单元112连接到冻结单元113，如果质量测量不满足预定条件，则冻结单元113能够构成确认消息作为用于冻结连接的触发，该连接例如是在内容服务器与用户设备之间的TCP连接。经由收发机111将确认消息发送给内容服务器。此外，在冻结连接之后，检测/预测单元112检测质量测量是否再次满足预定条件。如果检测到满足预定条件，则冻结单元113通过经由收发机111发送触发连接的解除冻结模式的另一确认消息来使得TCP连接恢复。

冻结代理还可以包括定时器（未示出），并且当定时器流逝时，冻结单元可以经由收发机111使得TCP连接恢复。

注意，在内容服务器与用户设备之间的连接可以是用于将内容从服务器下载到用户设备的下行链路，或者可以是用于将内容从用户设备上传到服务器的上行链路。此外，可以存在用户设备与另一远程节点的、用于将像例如电子邮件附件等的内容从用户设备上传到该远程节点的连接。

在前面对冻结代理的示例性描述中，使用功能块仅描述了与理解本发明的原理有关的单元。冻结代理还可以包括对于其各个操作必要的单元。然而，在本说明书中省略了这些单元的描述。设备的功能块的布置不被解释为限制本发明，并且功能可以由一个块来执行或者被进一步划分成子块。

根据如上所述的本发明，提供有一种方案：当系统做出切换决定时或者当要求将较高优先级用户优先化在较低优先级用户之上以便保证正确服务级别时，每当检测或预测到空中接口覆盖问题、暂时空中接口或传输拥塞时冻结TCP连接。在系统看到安全操作的可能性之后，允许恢复选择为冻结的TCP流。本发明引入了位于无线电接入节点（eNB、I-HSPA BTS、SAE-GW、RNC）处的功能性，该功能性遵循用户平面连接的状态（无线电信道质量、传输拥塞、切换等）、小区的总体负载或任何其他相关质量测量并使用常规ACK消息来冻结选择的TCP连接，即，该方案不要求使用专门的ICMP或其他命令以便冻结TCP源。

在上面的描述中使用了以下缩写：

3GPP 第三代合作伙伴计划

ACK 确认

ARQ 自动重传请求

BER 误比特率

BLER 误块率

BTS 基站收发机

E-DPDCH E-DCH专用物理数据控制信道

eNB 演进的节点B

EPC 演进的分组核心

FA 冻结代理

GGSN 网关GPRS支持节点

GW 网关

HARQ 混合ARQ

HO 切换

I-HSPA 因特网-高速分组接入

IE 信息元素

IMSI 国际移动订户身份

LTE 3GPP长期演进无线电网络

NZWA 非零窗口通告

QCI 质量类别指示符

QoE 体验质量

QoS 服务质量

RAB 无线电接入承载

RNC 无线电网络控制器

RRC 无线电资源控制

RRM 无线电资源管理

SAE-GW 系统架构演进GW

SINR 信号与干扰和噪声比

TCP 传输控制协议

UE 用户设备

WCDMA 宽带码分多址

ZWA 零窗口通告。

对于如本文在上面所描述的本发明的目的，应当注意：

-可能被实现为软件代码部分且使用无线电接入节点或用户设备（作为设备、装置和/或其模块的示例，或者因此作为包括装置和/或模块的实体的示例）处的处理器而运行的方法步骤与软件代码无关，并可以使用任何已知或未来开发的编程语言而指明，只要保留了由这些方法步骤定义的功能性即可；

-一般地，在不在所实现的功能性方面改变实施例及其修改的思想的情况下，任何方法步骤适合于被实现为软件或由硬件实现；

-方法步骤和/或可能被实现为以上定义的装置或其任何一个或多个模块处的硬件部件的设备、单元或装置（例如，实行根据如上所描述的实施例的装置的功能的设备）与硬件无关，并可以使用任何已知或未来开发的硬件技术或这些的任何混合、使用例如ASIC（专用IC（集成电路））部件、FPGA（现场可编程门阵列）部件、CPLD（复杂可编程逻辑器件）部件或DSP（数字信号处理器）部件而实现，所述已知或未来开发的硬件技术或这些的任何混合诸如是MOS（金属氧化物半导体）、CMOS（互补MOS）、BiMOS（双极M0S）、BiCMOS（双极CMOS）、ECL（发射极耦合逻辑）、TTL（晶体管-晶体管逻辑）等；

-设备、单元或装置（例如，以上定义的装置和用户设备或者其任一个相应单元/装置）可以被实现为单独设备、单元或装置，但这不排除在整个系统中以分布式方式实现它们，只要保留了设备、单元或装置的功能性即可；

-装置可以由半导体芯片、芯片组或者包括这种芯片或芯片组的（硬件）模块表示；然而，这不排除以下可能性：装置或模块的功能性不是硬件实现的，而是被实现为（软件）模块中的软件，诸如包括在处理器上执行/运行的可执行软件代码部分的计算机程序或计算机程序产品;

-设备例如可以被视为装置或者多于一个装置的组件，而不论是在功能性上彼此协作还是在功能性上彼此独立但处于相同设备外壳中。

一般地，应当注意，如果其仅适于执行所描述的相应部分的功能，则可以在硬件和/或软件中通过任何已知手段来分别实现根据上述方面的各个功能块或元素。可以在单独功能块中或者通过单独设备来实现所提及的方法步骤，或者可以在单个功能块中或者通过单个设备来实现这些方法步骤的一个或多个。

一般地，任何方法步骤都适于被实现为软件或者通过硬件来实现，而不改变本发明的思想。设备和装置可以被实现为单独设备，但是这并不排除在整个系统中以分布式方式实现它们，只要保留设备的功能性即可。这种以及类似的原理被认为是本领域技术人员已知的。

本描述的意义上的软件包括本身包括用于执行各个功能的代码装置或部分或计算机程序或计算机程序产品的软件代码，以及体现在诸如计算机可读（存储）介质的其上存储有各个数据结构或代码装置/部分的有形介质上或者在其处理期间可能体现在信号中或芯片中的软件（或计算机程序或计算机程序产品）。

应当注意，上述实施例以及一般和具体示例仅出于说明目的而提供，并且决不意在将本发明限于此。相反，意图涵盖落在所附权利要求书的范围内的所有变型和修改。

Claims

1. 一种方法，包括：

在中间网络节点处检测质量测量是否满足预定条件；

如果质量测量不满足预定条件，

2. 根据权利要求1所述的方法，其中

在内容服务器与用户设备之间的连接是用于将内容从服务器下载到用户设备的下行链路，并且确认消息被发送到内容服务器。

3. 根据权利要求1所述的方法，其中

在内容服务器与用户设备之间的连接是用于将内容从用户设备上传到服务器的上行链路，并且确认消息被发送到用户设备。

4. 根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其中

检测包括在中间网络节点处基于所获得的质量测量来预测质量测量是否将在即将到来的预定时间段内满足预定条件。

5. 根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，还包括

如果质量测量满足预定条件，则向内容服务器或用户设备发送触发连接的解除冻结模式的另一确认消息。

6. 根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，还包括

在预定时间段流逝之后向内容服务器或用户设备发送触发连接的解除冻结模式的另一确认消息。

7. 根据权利要求1至6中任意一项所述的方法，其中

质量测量涉及无线电信道质量、小区的整体负载、空中接口覆盖、暂时空中接口或传输拥塞、或者切换决定或较高优先级用户的优先化。

8. 根据权利要求1至7中任意一项所述的方法，其中连接是传输控制协议TCP连接。

9. 根据权利要求1至8中任意一项所述的方法，其中中间网络节点是无线电接入节点。

10. 一种装置，包括：

检测单元，被配置为检测质量测量是否满足预定条件；

收发机，被配置为转发确认消息。

11. 根据权利要求10所述的装置，其中

在内容服务器与用户设备之间的连接是用于将内容从服务器下载到用户设备的下行链路，并且确认消息被转发到内容服务器。

12. 根据权利要求10所述的装置，其中

在内容服务器与用户设备之间的连接是用于将内容从用户设备上传到服务器的上行链路，并且确认消息被转发到用户设备。

13. 根据权利要求10至12中任意一项所述的装置，其中

检测单元还被配置为基于所获得的质量测量来预测质量测量是否将在即将到来的预定时间段内满足预定条件。

14. 根据权利要求10至13中任意一项所述的装置，其中

检测单元还被配置为在连接冻结之后检测质量测量是否满足预定条件，以及

如果质量测量满足预定条件，则冻结单元被配置为构成用于触发连接的解除冻结模式的另一确认消息。

15. 根据权利要求10至14中任意一项所述的装置，其中

冻结单元还被配置为在预定时间段流逝之后构成用于触发连接的解除冻结模式的另一确认消息。

16. 根据权利要求10至15中任意一项所述的装置，其中

17. 根据权利要求10至16中任意一项所述的装置，其中连接是传输控制协议TCP连接。

18. 一种包括用于处理设备的程序的计算机程序产品，包括当程序在处理设备上运行时用于执行权利要求1至9中任意一项所述的步骤的软件代码部分。

19. 根据权利要求18所述的计算机程序产品，其中计算机程序产品包括其上存储软件代码部分的计算机可读介质。

20. 根据权利要求18所述的计算机程序产品，其中程序可直接加载到处理设备的内部存储器中。

21. 根据权利要求18或20所述计算机程序产品，其中处理设备是无线电接入节点。