CN103888993B - 拥塞窗口的调整方法、wap网关和网络资源监测服务器 - Google Patents

Abstract

本发明适用于移动通信领域，提供了一种拥塞窗口的调整方法、WAP网关和网络资源监测服务器，方法包括：在待接入移动终端接入网络时，获取待接入移动终端接入网络时的移动终端参数信息以及链路的链路拥塞状态；根据移动终端参数信息、链路拥塞状态及移动终端实际传送能力之间的对应关系，确定与待接入移动终端的移动终端参数信息以及链路的链路拥塞状态均对应的实际传送能力；根据确定的实际传送能力设定拥塞窗口的大小。本发明利用GPRS网络已有信令流程，结合GPRS网络特有的高度接入集中性，通过结合网络信令分析和统计，实现了对移动终端实际传送能力的有效评估，在充分利用带宽的同时，可以有效避免额外的拥塞与重传。

Description

拥塞窗口的调整方法、WAP网关和网络资源监测服务器

技术领域

本发明适用于移动通信领域，尤其涉及一种拥塞窗口的调整方法、WAP 网关和网络资源监测服务器。

背景技术

对于传统的TCP传输机制，“慢启动”实现的是拥塞窗口的指数增长。这 种探测性的慢启动机制是一个耗时的过程，容易引起超时重传。这种延迟对大 的数据传输量是不重要的，因为慢启动的时间占总时间只是很小一部分；但是 对中小数据量的影响则很大，对于广域网环境下的GPRS移动终端上网应用 的影响更大。

现有技术中，控制TCP的传输方式主要基于往返时延(Round-Trip Time， RTT)的统计特性，没有考虑GPRS网路实际性能和终端移动台的特性，直接 向TCP连接的对端发送大量数据，容易引起网络拥塞。另外，对于TCP优化 方案的实际应用，需要对网络及设备进行较大的调整和改动，从而限制了规模 化的应用场景。

发明内容

本发明实施例提供了一种拥塞窗口的调整方法、WAP网关和网络资源监 测服务器，旨在解决现有技术中没有考虑GPRS网路和终端移动台的特性，直 接向TCP连接的对端发送大量数据，容易引起网络拥塞的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种拥塞窗口的调整方法，所述方法包括下 述步骤：

在待接入移动终端接入网络时，获取所述待接入移动终端接入网络时的移 动终端参数信息以及链路的链路拥塞状态；

根据预先设置的移动终端参数信息、链路拥塞状态及移动终端实际传送能 力之间的对应关系，确定与待接入移动终端接入网络时的移动终端参数信息以 及链路的链路拥塞状态均对应的实际传送能力；

根据确定的实际传送能力设定待接入移动终端对应的拥塞窗口的大小。

本发明实施例还提供一种WAP网关，其特征在于，包括：

确定模块，用于根据预先设置的移动终端参数信息、链路拥塞状态及移动 终端实际传送能力之间的对应关系，确定与待接入移动终端接入网络时的移动 终端参数信息以及链路的链路拥塞状态均对应的实际传送能力；

设置模块，用于根据确定模块确定的实际传送能力设定所述待接入移动终 端对应的拥塞窗口的大小。

本发明实施例还提供一种网络资源监测服务器，其特征在于，包括：

获取模块，用于在待接入移动终端接入网络时，获取待接入移动终端在接 入网络时的移动终端参数信息以及链路的链路拥塞状态；

传输模块，用于将获取的移动终端参数信息以及链路拥塞状态传输给 WAP网关。

本发明实施例利用GPRS网络已有信令流程，结合GPRS网络特有的高度 接入集中性，通过结合网络信令分析和统计，实现了对移动终端实际传送能力 的有效评估，在充分利用带宽的同时，可以有效避免额外的拥塞与重传。

附图说明

图1表示本发明实施例提供的拥塞窗口的调整方法的实现流程图；

图2表示本发明实施例提供的TCP数据流传送系统的结构图；

图3表示本发明实施例提供的TCP数据流传送系统的业务流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明实施例中，利用GPRS网络已有信令流程，结合GPRS网络特有 的高度接入集中性，通过结合网络信令分析和统计，实现了对移动终端实际传 送能力的有效评估，在充分利用带宽的同时，可以有效避免额外的拥塞与重传。

图1示出了本发明实施例提供的TCP数据流传输过程中的拥塞窗口的调 整方法的实现流程，详述如下：

在步骤S101中，在待接入移动终端接入网络时，获取所述待接入移动终 端接入网络时的移动终端参数信息以及链路的链路拥塞状态；

本发明实施例在移动终端接入网络时，采集移动终端IMEI信息以及链路 设备BSC、SGSN、GGSN，以及WAP网关的数据传送队列拥塞情况，并通过 对上网信令的分析，根据移动终端IMEI信息以及链路设备的数据传送队列拥 塞情况建立链路质量数据库。

在本发明实施例中，链路质量数据库包括移动终端号码、移动终端IP地 址、移动终端IMEI类型、BSC PCU数据传送队列的拥塞度、SGSN数据传送 队列的拥塞度，以及GGSN接口数据传送队列的拥塞度。

下表示出了本发明实施例提供的链路质量数据库：

其中：

(1)移动终端号码：移动终端自身的MSISDN号码；

(2)移动终端IP地址：GPRS网络在移动终端进行PDP激活请求时分配的 动态IP地址；

(3)移动终端IMEI类型：移动终端的设备识别号，每台移动终端都在出厂 时由设备制造商设定一个IMEI号，因此可以用于识别移动终端的厂商，进而 识别其对数据传输的处理能力；

(4)BSC PCU数据传送队列的拥塞度：移动终端所处BSC用于传送数据的 PCU相应队列的拥塞度；

本发明实施例用于计算拥塞度的公式为：

拥塞度＝(重传的数据包数)/总传送数据包数。

(5)SGSN数据传送队列的拥塞度：SGSN与该BSC通信的接口的拥塞度；

本发明实施例用于计算拥塞度的公式为：

拥塞度＝(重传的数据包数)/总传送数据包数。

(6)GGSN接口数据传送队列的拥塞度：GGSN与SGSN通信的接口的拥 塞度；

本发明实施例用于计算拥塞度的公式为：

拥塞度＝(重传的数据包数)/总传送数据包数。

其中，第(1)，(2)，(3)三项可以通过进行用户级的GPRS信令分析提取数 据；第(4)，(5)，(6)可以通过信令分析或统计功能进行网元级的数据提取。

在步骤S102中，根据预先设置的移动终端参数信息、链路拥塞状态及移 动终端实际传送能力之间的对应关系，确定与待接入移动终端接入网络时的移 动终端参数信息以及链路的链路拥塞状态均对应的实际传送能力；

本发明实施例在WAP网关接收到移动终端发起的TCP连接请求时，可以 在完成三次握手的过程中，查询网络资源监测服务器(Resource Manager，RM) 所记录的该终端链路拥塞率。

本发明实施例中链路拥塞率由BSC PCU数据传送队列的拥塞度、SGSN 数据传送队列的拥塞度，以及GGSN接口数据传送队列的拥塞度的最大值决 定。

从而在进行真正的数据传送前，WAP网关已经掌握该移动终端的链路质 量情况。

在本发明实施例中，由于移动终端实际传送数据的效率，同时还取决于移 动终端能力，因此WAP网关在终端能力数据库需要建立一张终端型号、链路 拥塞率与实际传送能力之间的对应关系表，该表由WAP网关根据历史统计数 据建立，初始情况下可以设为一个常数值，并在后续更新。

下表示出了本发明实施例提供的终端型号、链路拥塞率和实际传送能力之 间的对应关系表：

终端型号	链路拥塞率	实际传送能力
			IMEI Type 1	b1	e1(KB/s)
IMEI Type 2	b2	e2(KB/s)

在本发明实施例中，结合终端型号、链路拥塞率情况，WAP网关已掌握 了该移动终端所能达到的实际传送能力。

在步骤S103中，根据确定的实际传送能力设定待接入移动终端对应的拥 塞窗口的大小。

本发明实施例在与移动终端建立TCP连接时，根据移动终端的实际传送 能力对应的接入能力等级设定移动终端拥塞窗口的大小，发送TCP报文。

本发明实施例根据实际传送能力，把移动终端的接入能力分成n个等级。 该等级标志了移动终端和数据通道的实际数据传送能力。

下表示出了本发明实施例提供的移动终端的实际传送能力与接入能力等 级：

等级	实际数据传送能力Speed
		1	Speed＜＝1KB/s
2	1KB/s＜Speed＜＝5KB/s
		3	5KB/s＜Speed＜＝10KB/s
4	10KB/s＜Speed＜＝20KB/s
		5	20KB/s＜Speed＜＝30KB/s
6	30KB/s＜Speed＜＝40KB/s
		7	40KB/s＜Speed＜＝50KB/s
8	50KB/s＜Speed＜＝80KB/s
		9	80KB/s＜Speed＜＝125KB/s
10	Speed＞125KB/s

本发明实施例在WAP网关与移动终端建立TCP连接时，根据移动终端的 等级设定拥塞窗口的大小，例如，当等级为1时，设定初始化为1；当等级为 5时，设定初始化为5；当等级为10时，设定初始化为10，以此类推。每收 到一个确认字符(Acknowledgement，ACK)，拥塞窗口就增加一个报文段。 发送方取拥塞窗口与通告窗口中的最小值作为发送上限。拥塞窗口是发送方使 用的流量控制，而通告窗口则是接收方使用的流量控制，并进入通常TCP的 传输机制。

本发明实施例在完成数据传输后，WAP网关和移动终端断开连接，释放 相关资源。WAP网关根据本次传输情况，更新链路质量数据库以及移动终端 型号、链路拥塞率，以及移动终端实际传送能力之间的对应关系表，以更新网 络实际情况对数据传送的影响。

本发明实施例的操作主要是在WAP网关侧执行，移动终端不需进行特殊 化处理，只要按照通常TCP协议处理数据包即可。

图2示出了本发明实施例提供的TCP数据流传送系统的结构，为了便于 说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

网络资源监测服务器26在移动终端21接入网络时，获取移动终端21参 数信息以及链路拥塞状态；

该网络资源监测服务器包括：

获取模块，用于在待接入移动终端(即移动终端21)接入网络时，获取 待接入移动终端在接入网络的移动终端参数信息以及链路拥塞状态；

传输模块，用于将获取的移动终端参数信息以及链路拥塞状态传输给 WAP网关24，使得WAP网关24能够：根据预先设置的移动终端参数信息、 链路拥塞状态及移动终端实际传送能力之间的对应关系，确定与待接入移动终 端的移动终端参数信息以及链路拥塞状态均对应的实际传送能力，并根据确定 的实际传送能力设定所述待接入移动终端对应的拥塞窗口的大小。

本发明实施例中，链路拥塞状态由链路经过的网元的拥塞度的最大值决 定。其中，网元拥塞度包括BSC27PCU数据传送队列的拥塞度、SGSN22数 据传送队列的拥塞度，以及GGSN23接口数据传送队列的拥塞度。

在本发明实施例中，网络资源监测服务器26在移动终端21接入网络时， 采集移动终端21IMEI信息以及链路设备的数据传送队列的拥塞情况，并通过 对上网信令的分析，建立链路质量数据库。其中，链路质量数据库包括移动终 端21号码、移动终端21IP地址、移动终端21IMEI类型、BSC PCU数据传送 队列的拥塞度、SGSN数据传送队列的拥塞度，以及GGSN接口数据传送队列 的拥塞度。

WAP网关24根据预先设置的移动终端参数信息、链路拥塞状态及移动终 端实际传送能力之间的对应关系，获取与所述移动终端参数信息以及链路拥塞 状态均对应的移动终端实际传送能力，根据移动终端的实际传送能力设定移动 终端对应的拥塞窗口的大小。

其中，该WAP网关包括：

确定模块，用于根据预先设置的移动终端参数信息、链路拥塞状态及移动 终端实际传送能力之间的对应关系，确定与待接入移动终端在接入网络的移动 终端参数信息以及链路的链路拥塞状态均对应的实际传送能力；

设置模块，用于根据确定模块确定的实际传送能力设定所述待接入移动终 端对应的拥塞窗口的大小。

本发明实施例中，WAP网关24在接收到移动终端21发起的连接请求时， 在完成握手的过程中，向网络资源监测服务器26查询该移动终端21链路质量 拥塞率，根据终端链路质量拥塞率，向终端能力数据库25查询获取当前链路 拥塞率下，终端的实际传送能力，在与移动终端21建立TCP连接时，根据终 端的实际传送能力对应的接入能力等级设定终端拥塞窗口的大小。

这种方式下，WAP网关还包括：

触发单元，用于在接收到所述待接入移动终端发起的TCP连接请求时， 在完成握手的过程中触发所述确定模块。

WAP网关还包括：

存储模块，用于存储由WAP网关根据历史统计数据建立的包括移动终端 参数信息和链路拥塞状态的链路质量数据库，以及移动终端参数信息、链路拥 塞状态和移动终端实际传送能力三者之间的对应关系表。

WAP网关24中包括的更新模块241完成数据传输后，与移动终端21断 开连接，释放相关资源，更新链路质量数据库以及移动终端型号、链路拥塞率， 以及移动终端21实际传送能力之间的对应关系表。

移动终端21在接入BSC27网络后，其上网请求数据包通过SGSN22、 GGSN23到达WAP网关24，在这个交互过程中将把数据传输网络的资源占用 情况、传输性能、终端属性的等信息登记在WAP网关24。WAP网关24可以 根据这些数据，采取优化的策略进行数据传送，从而提升网络资源利用率和传 送速度。

存储模块可以集成于WAP网关，也可以独立存在，以终端能力数据库25 的方式存在，来存储由WAP网关24根据历史统计数据建立的移动终端21参 数信息、链路拥塞状态，以及移动终端21实际传送能力之间的对应关系表。

图3示出了本发明实施例提供的网络游戏数据下载系统的业务流程，详述如下：

1.移动终端向BSC请求接入GPRS网络。

2.BSC转接移动终端的PDP激活请求，经Gb接口发往SGSN。

3.SGSN向GGSN转接移动终端的PDP激活请求。

4.移动终端上网请求数据包经GGSN转接到达WAP网关。

5.WAP网关回复移动终端的PDP激活响应。

6.GGSN向SGSN转接WAP网关回复的移动终端的PDP激活响应。

7.SGSN向BSC转接WAP网关回复的移动终端的PDP激活响应。

8.BSC向移动终端转接WAP网关回复的移动终端的PDP激活响应。

9.在移动终端接入网络时，WAP网关向网络资源监测服务器上报移动终 端IP及移动终端IMEI信息。

10.在移动终端接入网络时，GGSN向网络资源监测服务器上报GGSN接 口数据传送队列的拥塞情况。

11.在移动终端接入网络时，SGSN向网络资源监测服务器上报SGSN数据 传送队列的拥塞情况。

12.在移动终端接入网络时，BSC向网络资源监测服务器上报BSC PCU数 据传送队列的拥塞情况。

13.在移动终端接入网络时，网络资源监测服务器根据移动终端IMEI信息 以及链路设备上报的数据传送队列拥塞情况，建立链路质量数据库。

14.移动终端向WAP网关发送连接请求。

15.WAP网关响应移动终端的连接请求。

16.在WAP网关与移动终端建立TCP连接时，WAP网关向网络资源监测 服务器查询链路质量数据库，获取当前链路质量。

17.在WAP网关与移动终端建立TCP连接时，WAP网关向终端能力数据 库查询预先建立的对应关系表，获取当前链路拥塞率下移动终端的实际传送能 力。

18.在WAP网关与移动终端建立TCP连接时，WAP网关根据移动终端的 实际传送能力评估接入等级。

19.根据移动终端的等级设定拥塞窗口的大小，发送TCP报文。

20.数据传输结束后，WAP网关更新网络资源监测服务器中的链路质量数 据库。

201.数据传输结束后，WAP网关更新终端能力数据库存储的移动终端型 号、链路拥塞率，以及移动终端实际传送能力之间的对应关系表。

在本发明实施例中，利用GPRS网络已有信令流程，结合GPRS网络特有 的高度接入集中性，通过结合网络信令分析和统计，实现了对移动终端实际传 送能力的有效评估，在充分利用带宽的同时，可以有效避免额外的拥塞与重传。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种拥塞窗口的调整方法，其特征在于，所述调整方法包括下述步骤：

在待接入移动终端接入网络时，获取所述待接入移动终端接入网络时的移动终端参数信息以及链路的链路拥塞状态；所述链路拥塞状态包括链路设备BSC、SGSN、GGSN，以及WAP网关的数据传送队列拥塞情况；

根据预先设置的移动终端参数信息、链路拥塞状态及移动终端实际传送能力之间的对应关系，确定与待接入移动终端接入网络时的移动终端参数信息以及链路的链路拥塞状态均对应的实际传送能力；

把移动终端的接入能力分成多个等级，根据移动终端的等级设定待接入移动终端对应的拥塞窗口的大小，发送方取拥塞窗口与通告窗口中的最小值作为发送上限；

所述链路拥塞状态由链路经过的网元的拥塞度的最大值决定；所述链路经过的网元的拥塞度包括BSC PCU数据传送队列的拥塞度、SGSN数据传送队列的拥塞度，以及GGSN接口数据传送队列的拥塞度。

2.如权利要求1所述的调整方法，其特征在于，所述确定与待接入移动终端接入网络时的移动终端参数信息以及链路的链路拥塞状态均对应的实际传送能力是在接收到所述待接入移动终端发起的TCP连接请求时，在完成握手的过程中实现的。

3.如权利要求1所述的调整方法，其特征在于，所述方法还包括下述步骤：

存储由WAP网关根据历史统计数据建立的包括移动终端参数信息和链路拥塞状态的链路质量数据库，以及移动终端参数信息、链路拥塞状态和移动终端实际传送能力三者之间的对应关系表。

4.如权利要求3所述的调整方法，其特征在于，所述调整方法还包括下述步骤：

完成数据传输后，与所述待接入移动终端断开连接，释放相关资源，更新所述链路质量数据库以及所述对应关系表。

5.一种WAP网关，其特征在于，包括：

确定模块，用于根据预先设置的移动终端参数信息、链路拥塞状态及移动终端实际传送能力之间的对应关系，确定与待接入移动终端接入网络时的移动终端参数信息以及链路的链路拥塞状态均对应的实际传送能力；所述链路拥塞状态包括链路设备BSC、SGSN、GGSN，以及WAP网关的数据传送队列拥塞情况；

设置模块，用于把移动终端的接入能力分成多个等级，根据移动终端的等级设定所述待接入移动终端对应的拥塞窗口的大小，发送方取拥塞窗口与通告窗口中的最小值作为发送上限；

所述链路拥塞状态由链路经过的网元的拥塞度的最大值决定；所述链路经过的网元的拥塞度包括BSC PCU数据传送队列的拥塞度、SGSN数据传送队列的拥塞度，以及GGSN接口数据传送队列的拥塞度。

6.如权利要求5所述的WAP网关，其特征在于，还包括：

触发单元，用于在接收到所述待接入移动终端发起的TCP连接请求时，在完成握手的过程中触发所述确定模块。

7.如权利要求5所述的WAP网关，其特征在于，还包括：

存储模块，用于存储由WAP网关根据历史统计数据建立的包括移动终端参数信息和链路拥塞状态的链路质量数据库，以及移动终端参数信息、链路拥塞状态和移动终端实际传送能力三者之间的对应关系表。

8.如权利要求7所述的WAP网关，其特征在于，还包括：

更新模块，用于完成数据传输，与所述待接入移动终端断开连接，释放相关资源后，更新存储由WAP网关根据历史统计数据建立的包括移动终端参数信息和链路拥塞状态的链路质量数据库，以及所述对应关系表。

9.一种网络资源监测服务器，其特征在于，包括：

获取模块，用于在待接入移动终端接入网络时，获取待接入移动终端在接入网络时的移动终端参数信息、链路的链路拥塞状态及移动终端实际传送能力之间的对应关系；所述链路拥塞状态包括链路设备BSC、SGSN、GGSN，以及WAP网关的数据传送队列拥塞情况；

传输模块，用于将获取的移动终端参数信息、链路拥塞状态及移动终端实际传送能力之间的对应关系传输给WAP网关，其中，WAP网关把移动终端的接入能力分成多个等级，根据移动终端的等级设定待接入移动终端对应的拥塞窗口的大小，发送方取拥塞窗口与通告窗口中的最小值作为发送上限；

所述链路拥塞状态由链路经过的网元的拥塞度的最大值决定；所述链路经过的网元的拥塞度包括BSC PCU数据传送队列的拥塞度、SGSN数据传送队列的拥塞度，以及GGSN接口数据传送队列的拥塞度。