CN106941694A - 数据包的无线传输跨层优化方法及装置 - Google Patents

数据包的无线传输跨层优化方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种数据包的无线传输跨层优化方法及装置。通过PDCP层判断数据包的RLC层模式是AM时，并且在TCP层RTO值的近似时间之内，PDCP层判断没有收到RLC层所发送的该数据包的ACK时，构造所述数据包的ACK并传送给所述TCP层，从而避免TCP层调用拥塞控制所引起的数据发送速率的不必要降低，吞吐量下降，时延加大，以及造成数据发送速率的较大波动，和严重浪费带宽资源等的技术问题。提高了无线网络数据传输的稳定性，优化了网络状态，并确保了对现有网络环境的兼容性。

Description

数据包的无线传输跨层优化方法及装置
技术领域
本发明涉及无线通信传输性能和控制技术领域，尤其涉及一种数据包的无线传输跨层优化方法及装置。
背景技术
传输控制协议(Transmission Control Protocol，TCP)原本是为小于10-8误比特率的有线网络设计的。对于有线网络而言，数据包丢失的主要原因是由于网络拥塞所造成的，而因为链路出错而导致的报文丢失极为罕见。而无线网络中除了网络拥塞引起数据丢失外，无线链路错误同样也会导致数据的丢失。因为在无线网络系统中，常常由于无线信道环境的变化，小区负载的变化，小区切换，信道突发干扰以及用户的移动性等等原因导致无线链路出错而造成报文丢失，即能够提供误比特率在10-6的无线信道有时都比较困难，更何况小于10-8误比特率。
由于TCP协议根据重复应答或超时来推断数据的丢失，因此当数据的丢失是链路错误所致时，如若仍调用TCP拥塞控制，会引起数据发送速率的不必要降低，吞吐量下降，时延加大等。另外，TCP拥塞控制将会造成数据发送速率的较大波动，带宽利用率不是很高。并且这种较大的速率波动也不利于无线网络中往返时延的估计。此外，TCP拥塞控制还包括快速重传，而实际上此时空口协议层的ARQ(Automatic Repeat reQuest，自动重传请求)和HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest，混合自动重传请求)与应用层存在冗余数据，因此这将严重浪费带宽资源并降低网络系统的有效吞吐量。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种数据包的无线传输跨层优化方法及装置，旨在解决由于无线链路出错而造成报文丢失所导致的TCP层调用拥塞控制，引起数据发送速率的不必要降低，吞吐量下降，时延加大，以及造成数据发送速率的较大波动，带宽利用率高，和严重浪费带宽资源的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供的一种数据包的无线传输跨层优化方法，其特征在于，包括：
PDCP(Packet Data Convergence Protocol，分组数据汇聚协议)层接收TCP层所发送的数据包并转发给RLC(Radio Link Control Protocol，无线链路控制协议)层；
当所述PDCP层判断所述数据包的所述RLC层的模式是AM(Acknowledged Mode，确认模式)时，并且当在所述TCP层RTO(Retransmission Timeout，重传超时时间)值的近似值D之内，所述PDCP层判断没有收到所述RLC层所发送的所述数据包的ACK(Acknowledge，返回确认)时，构造所述数据包的ACK并传送给所述TCP层。
优选地，所述PDCP层接收所述TCP层所发送的所述数据包并转发给所述RLC层的步骤之前还包括：
计算所述TCP层RTO值的所述近似值D；
所述近似值D的计算公式为：
D＝r*RTO，
其中，所述RTO值是由所述PDCP层根据历史数据包的RTT(Round TripTime，回环响应时间)值来计算的，所述r大于0并小于1。
优选地，所述PDCP层计算所述历史数据包的RTT值的计算公式为：
RTT＝2*T2+T4；
T2＝T1–T0；
T4＝T3–T1；
其中，所述T0是当所述TCP层向所述PDCP层发送所述历史数据包时，在所述历史数据包内添加的所述TCP层发送所述历史数据包时的时间戳；
所述T1是所述历史数据包到达所述PDCP层的时间；
所述T3是所述PDCP层接收到所述历史数据包的所述ACK的时间。
优选地，所述RTO值是对所述RTT值进行光滑化处理所得到的。
优选地，对所述RTT值进行光滑化处理得到所述RTO值的计算公式为：
RTO＝RTTs+4*RTTd；
RTTs＝(1-a)*RTTs_old+a*RTT；
RTTd＝(1-b)*RTTd_old+b*|RTT–RTTs|；
其中，所述RTTs为当前的光滑RTT值，所述RTTs_old为历史光滑RTT值，所述RTTd为当前的RTT平均偏差值，所述RTTd_old为历史RTT平均偏差值；
所述a大于0并小于1，所述b大于0并小于1。
优选地，所述TCP层通过定时器定时检测在所述TCP层RTO值的近似值D之内是否收到所述RLC层所发送的所述数据包的所述ACK。
本发明进一步提供一种数据包的无线传输跨层优化装置，其特征在于，包括：
接收转发单元，用于接收TCP层所发送的数据包并转发给RLC层；
判断构造单元，用于当判断所述数据包的所述RLC层的模式是AM时，并且当在所述TCP层RTO值的近似时间D之内，判断没有收到所述RLC层所发送的所述数据包的ACK时，构造所述数据包的ACK并传送给所述TCP层。
优选地，所述装置还包括：
计算单元，用于计算所述TCP层RTO值的近似值D；
所述近似值D的计算公式为：
D＝r*RTO，
其中，所述RTO值是由所述PDCP层根据历史数据包的RTT值来计算的，所述r大于0并小于1。
优选地，所述计算单元，还用于计算所述历史数据包的RTT值；
所述历史数据包的RTT值的计算公式为：
RTT＝2*T2+T4；
T2＝T1–T0；
T4＝T3–T1；
其中，所述T0是当所述TCP层向PDCP层发送所述历史数据包时，在所述历史数据包内添加的所述TCP层发送所述历史数据包时的时间戳；
所述T1是所述历史数据包到达所述PDCP层的时间；
所述T3是所述PDCP层接收到所述历史数据包的所述ACK的时间。
优选地，所述计算单元，还用于对所述RTT值进行光滑化处理得到所述RTO值。
优选地，所述计算单元对所述RTT值进行光滑化处理得到所述RTO值的计算公式为：
RTO＝RTTs+4*RTTd；
RTTs＝(1-a)*RTTs_old+a*RTT；
RTTd＝(1-b)*RTTd_old+b*|RTT–RTTs|；
其中，所述RTTs为当前的光滑RTT值，所述RTTs_old为历史光滑RTT值，所述RTTd为当前的RTT平均偏差值，所述RTTd_old为历史RTT平均偏差值；
所述a大于0并小于1，所述b大于0并小于1。
优选地，所述装置还包括：
计时器单元，用于所述TCP层通过定时器定时检测在所述TCP层RTO值的近似值D之内是否收到所述RLC层所发送的所述数据包的所述ACK。
本发明通过PDCP层判断该数据包的RLC层的模式是AM时，并且在所述TCP层RTO值的近似时间D之内，PDCP层判断没有收到RLC层所发送的该数据包的ACK时，构造所述数据包的ACK并传送给所述TCP层，从而避免由于TCP层在RTO值的时间内未收到数据包的ACK而判断网络产生了拥塞，进而调用拥塞控制所引起的数据发送速率的不必要降低，吞吐量下降，时延加大，以及造成数据发送速率的较大波动，和严重浪费带宽资源等的技术问题。达到了提高了无线网络数据传输的稳定性的技术效果。并且可以在PDCP层精确的估算出TCP层的RTT值，进而得到一个与TCP层RTO值非常近似的RTO值。以及通过对RTT值的光滑化处理，可以避免由于无线链路出现的错误所造成的在较短的时间间隔内计算所得RTT值的波动，进而避免由RTT值计算所得的RTO值的波动所导致的数据包的不必要的重发，提高了数据传输的稳定性，优化了网络状态。并且，由于上述处理步骤均是在PDCP层进行处理的，因此不需要对TCP层和RLC层协议接口进行改动，确保了该方法以及装置对现有网络环境的兼容性，同时数据接收方在对TCP层和RLC层不做任何改动的情况下也能正常接收数据包并返回该数据包的ACK。
附图说明
图1为本发明数据包的无线传输跨层优化方法的第一实施例的流程示意图；
图2为本发明数据包的无线传输跨层优化方法的第二实施例的流程示意图；
图3为本发明数据包的无线传输跨层优化方法的第一实施例和第二实施例中的RTT值计算流程示意图；
图4为本发明数据包的无线传输跨层优化方法的第三实施例的流程示意图；
图5为本发明数据包的无线传输跨层优化装置的第一实施例的功能模块示意图；
图6为本发明数据包的无线传输跨层优化装置的第二实施例的功能模块示意图；
图7为本发明数据包的无线传输跨层优化装置的第三实施例的功能模块示意图；
图8为本发明数据包的无线传输跨层优化装置的应用场景示意图；
图9为本发明数据包的无线传输跨层优化装置应用场景实施例中的功能模块示意图；
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
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。
参照图1，图1为本发明一种数据包的无线传输跨层优化方法的第一实施例的流程示意图。
步骤S10，PDCP层接收TCP层所发送的数据包并转发给RLC层。
即PDCP层接收其上层TCP层所发送来的数据包，并且将该数据包传送给其下层的RLC层，再由RLC层负责将该数据包通过无线链路传输给接收方。
步骤S20，当PDCP层判断数据包的RLC层的模式是AM时，并且当在TCP层RTO值的近似值D之内，PDCP层判断没有收到RLC层所发送的该数据包的ACK时，构造数据包的ACK并传送给TCP层。
即PDCP层判断该数据包的RLC层是AM开始计时，在TCP层RTO值的近似值D之内，若PDCP层未能从RLC层接收到该数据包的ACK时，PDCP层将构造该数据包的ACK并发送给TCP层。
由于TCP层是通过是否接收到其所发送数据包的ACK来判断判断该数据包是否已经丢失，进而判断网络是否发生拥塞以及是否需要调用拥塞控制。通过上述步骤S20，可以使PDCP层能够在TCP层判断数据包丢失之前构造该数据包的ACK并传送给TCP层，从而避免由于TCP层调用拥塞控制所引起的数据发送速率的不必要降低，吞吐量下降，时延加大，以及造成数据发送速率的较大波动，和严重浪费带宽资源等的技术问题。因此达到了提高了无线网络数据传输的稳定性的技术效果。同时，由于在确定该数据包的RLC层模式只有是AM的情况下，才执行上述步骤S20，从而确保了该数据包的传输的可靠性。
参照图2，图2为本发明一种数据包的无线传输跨层优化方法的第二实施例的流程示意图。如图2所示，基于上述图1的实施例，所述步骤S20的流程包括：
步骤S210、判断该数据包的RLC层是否为AM。
即PDCP层判断该数据包的RLC层模式。若判断RLC层模式是UM(Unacknowledged Mode，非确认模式)或TM(Transparent Mode，透明模式)时，则跳转至步骤S260，完成该数据包的传输任务；若判断RLC层模式是AM时，则执行步骤S220。
步骤S220、判断是否收到该数据包的ACK。即判断PDCP层是否从RLC层接收到该数据包的ACK。若是判断收到该数据包的ACK，则跳转至步骤S250；否则执行步骤S230。
步骤S230、判断是否超时。即PDCP层判断从步骤S210开始计时至执行当前步骤S230的时间是否已经超过TCP层RTO值的近似值D。若是判断没有超过近似值D，就跳转至步骤S220，继续等待并判断是否接收到该数据包的ACK；否则执行步骤S240。
步骤S240、构造该数据包的ACK。
即PDCP层判断该数据包的RLC层模式属于AM，并且在TCP层RTO值的近似值D之内也没有接收到该数据包的ACK值，即推测该数据包在无线链路的传输过程之中发生了错误产生了丢包。为了避免TCP层防拥塞的调用，PDCP层将构造该数据包的ACK并执行步骤S250。
步骤S250、发送ACK至TCP层。
即PDCP层将该数据包的ACK发送给其上层TCP层。
步骤S260、结束该数据包的传输任务。
由于TCP层是通过是否接收到其所发送数据包的ACK来判断该数据包是否已经丢失，进而判断网络是否发生拥塞以及是否需要调用拥塞控制。通过上述步骤S210～S250，可以使PDCP层能够在TCP层判断数据包丢失之前构造该数据包的ACK并传送给TCP层，从而避免由于TCP层调用拥塞控制所引起的数据发送速率的不必要降低，吞吐量下降，时延加大，以及造成数据发送速率的较大波动，和严重浪费带宽资源等的技术问题。因此达到了提高了无线网络数据传输的稳定性的技术效果。同时，由于在确定该数据包的RLC层模式只有是AM的情况下，才执行上述步骤S220～250，从而确保了该数据包的传输的可靠性。
进一步，基于上述图1或图2的实施例，所述TCP层RTO值的近似时间D的计算公式为：
D＝r*RTO，
其中，RTO值是由PDCP层根据历史数据包的RTT值来计算的，r大于0并小于1。
优选地，r设为0.9。
通过上述近似时间D的计算公式以及r的约束条件，确保上述步骤S50的执行是抢先在TCP层的RTO值到来之前所完成的，从而避免TCP层调用拥塞控制。其中r的优选值0.9能够使PDCP层能够在尽量接近TCP层的RTO值之前的时间来执行上述步骤S240，能够最大程度的避免对正常数据传输所造成的干扰。
进一步，参照图3，基于上述图1或图2的实施例，所述PDCP层计算所述历史数据包的RTT值的步骤包括：
步骤S110、记录该历史数据包到达时间T1，即PDCP层记录该历史数据包从TCP层传送到达PDCP层的时间T1。
步骤S120、解析该历史数据包的时间戳T0。即对该历史数据包进行解析，获得该历史数据包从TCP层向PDCP层发送的时间戳T0。
步骤S130、计算T2，即T2＝T1-T0。
步骤S140、记录该历史数据包的ACK到达时间T3，即PDCP层记录从RLC层接收到该历史数据包的ACK的时间T3。
步骤S150、计算T4，即T4＝T3-T1。
步骤S160、计算出该历史数据包的RTT值，即RTT＝2*T2+T4。
由于TCP层在发送该历史数据包至PDCP层之时在该历史数据包之中添加时间戳T0，T1为该历史数据包从TCP层传送到达PDCP层的时间，因此时间差T2为该历史数据包从TCP层传至PDCP层所需要的时间。同理，时间差T4为该历史数据包在PDCP层发出直至接收到该历史数据包ACK所需要等待的时间。因此利用T2和T4，以及上述步骤S160的RTT值计算公式，可以在PDCP层精确的估算出TCP层的RTT值，进而得到一个与TCP层RTO值非常近似的RTO值。即TCP层不需要向PDCP层传输TCP层的RTO值，从而避免对TCP层协议接口进行修改，降低了开发的难度和复杂度。
进一步，通过对上述PDCP层计算所得数据包的RTT值进行光滑化处理来获得RTO值。
通过利用光滑化处理方法以及所述的光滑化处理的计算公式，可以避免由于无线链路出现的错误所造成的RTT值的波动，进而避免由RTT值计算所得的RTO值的波动所导致的对执行上述步骤S230的干扰，以及由此造成的数据包的不必要的重发，提高了数据传输的稳定性，优化了网络状态。
进一步，所述光滑化处理的计算公式为：
RTO＝RTTs+4*RTTd，
RTTs＝(1-a)*RTTs_old+a*RTT，
RTTd＝(1-b)*RTTd_old+b*|RTT–RTTs|，
其中，RTTs为当前的光滑RTT值，RTTs_old为光滑RTT值的历史值，RTTd为当前的RTT平均偏差值，所述RTTd_old为RTT平均偏差值的历史值，
所述a大于0并小于1，所述b大于0并小于1。
优选地，a设为0.125，所述b设为0.25。
优选地，RTTs_old的初始值设为当前RTT值，所述RTTd_old的初始值设为当前RTT值的二分之一。
优选地，在计算出RTO值之后，RTTs_old值更新为当前RTTs值，RTTd_old值更新为当前RTTd值。
参数a的优选值0.125说明该光滑化方法将最大限度的利用光滑RTT值的历史值RTTs_old，同理参数b的优选值0.25说明该光滑化方法将最大限度的利用RTT平均偏差值的历史值RTTd_old，从而确保光滑效果尽可能的不受当前RTT值波动的干扰。
根据RTO值的计算公式RTO＝RTTs+4*RTTd可知，RTO值不仅考虑到光滑RTT值RTTs，同时也考虑到使用RTT平均偏差值RTTd，并且使用RTT平均偏差值的权重要大于光滑RTT值的权重，说明RTO值的计算也充分考虑到了RTT平均偏差值RTTd对RTO值的影响，而RTT平均偏差值RTTd是RTT值变化幅度的参数，即RTO值也将伴随RTT值的变化而进行变化，从而使RTO值能适应网络传输速率的变化。
参照图4，图4为本发明一种数据包的无线传输跨层优化方法的第三实施例的流程示意图。基于图2的实施例，所述步骤S230可以采用定时器的方式进行实施。
在执行步骤S210判断该数据包的RLC层是AM时，执行步骤S231启动该数据包的定时器。
在执行步骤S220判断没有收到该数据包的ACK时，执行步骤S232判断该定时器计时是否超出TCP层RTO值的近似值D。若是判断没有超过该近似值D，就跳转至步骤S220，继续等待并判断是否接收到该数据包的ACK；否则执行步骤S240。
通过采用定时器计时的方式，可以在充分利用现有的协议的参数以及系统资源的情况下，使步骤S230的处理变得相对简单。
由于上述所有处理步骤均是在PDCP层上进行处理的，因此不需要对TCP层以及RLC层进行改动或变更，确保了该方法对现有网络环境的兼容性，同时数据接收方在对TCP层和RLC层不做任何改动的情况下也能正常接收数据包并返回该数据包的ACK。同时这种方式也降低了该方法的开发的难度和复杂度。
上述本发明数据包的无线传输跨层优化方法的第一实施例中的无线传输跨层优化方法可以由本发明数据包的无线传输跨层优化装置的第一实施例所提供的无线传输跨层优化装置来实现。
参照图5，本发明数据包的无线传输跨层优化装置第一实施例提供一种无线传输跨层优化装置，所述装置包括：
接收发送单元100，用于PDCP层处理模块32接收TCP层处理模块33所发送的数据包，并向RLC层处理模块31转发该数据包；
判断构造单元200，用于当PDCP层判断该数据包的RLC层的模式是AM时，并且在所述TCP层RTO值的近似时间D之内，PDCP层判断没有收到RLC层所发送的该数据包的ACK时，构造所述数据包的ACK并传送给所述TCP层。
通过使PDCP层的判断构造单元200在TCP层判断数据包丢失之前构造该数据包的ACK并传送给TCP层，从而避免由于TCP层调用拥塞控制所引起的数据发送速率的不必要降低，吞吐量下降，时延加大，以及造成数据发送速率的较大波动，和严重浪费带宽资源等的技术问题。达到了提高了无线网络数据传输的稳定性的技术效果。
上述本发明数据包的无线传输跨层优化方法的第一实施例或第二实施例中的无线传输跨层优化方法可以由本发明数据包的无线传输跨层优化装置的第二实施例所提供的无线传输跨层优化装置来实现。
参照图6，本发明数据包的无线传输跨层优化装置第二实施例提供一种无线传输跨层优化装置，基于上述图5所示的实施例，还包括计算单元300：
用于计算所述TCP层RTO值的近似值D；
近似值D的计算公式为：
D＝r*RTO，
其中，RTO值是由PDCP层根据历史数据包的RTT值来计算的，所述r大于0并小于1。
优选地，r设为0.9。
通过上述近似时间D的计算公式以及r的约束条件，确保上述判断构造单元200在TCP层判断数据包丢失之前构造该数据包的ACK并传送给TCP层，从而避免TCP层调用拥塞控制。其中r的优选值0.9能够使PDCP层能够在尽量接近TCP层的RTO值之前来执行判断构造单元200的处理，从而能够最大程度的避免对正常数据传输所造成的干扰。
进一步，计算单元300，还用于计算所述历史数据包的RTT值；
所述历史数据包的RTT值的计算公式为：
RTT＝2*T2+T4；
T2＝T1–T0；
T4＝T3–T1；
其中，所述T0是当所述TCP层向PDCP层发送所述历史数据包时，在所述历史数据包内添加的所述TCP层发送所述历史数据包时的时间戳；
所述T1是所述历史数据包到达所述PDCP层的时间；
所述T3是所述PDCP层接收到所述历史数据包的所述ACK的时间。
通过计算单元300，可以在PDCP层精确的估算出TCP层的RTT值，进而得到一个与TCP层的RTO值非常近似的RTO值。即TCP层不需要向PDCP层传输TCP层的RTO值，从而避免对TCP层的接口进行修改，降低了开发的难度和复杂度。
进一步，计算单元300，还用于对所述RTT值进行光滑化处理得到所述RTO值。
通过计算单元300，可以在PDCP层估算出TCP层的RTO值，可以避免由于无线链路出现的错误所造成的RTT值的波动，进而避免由RTT值计算所得的RTO值的波动所导致的对判断构造单元200的干扰，以及由此造成TCP层对数据包的不必要的重发，提高了数据传输的稳定性，优化了网络状态。
进一步，计算单元300对所述RTT值进行光滑化处理得到所述RTO值的计算公式为：
RTO＝RTTs+4*RTTd；
RTTs＝(1-a)*RTTs_old+a*RTT；
RTTd＝(1-b)*RTTd_old+b*|RTT–RTTs|；
其中，所述RTTs为当前的光滑RTT值，所述RTTs_old为历史光滑RTT值，所述RTTd为当前的RTT平均偏差值，所述RTTd_old为历史RTT平均偏差值；
所述a大于0并小于1，所述b大于0并小于1。
优选地，a设为0.125，所述b设为0.25。
优选地，RTTs_old的初始值设为当前RTT值，所述RTTd_old的初始值设为当前RTT值的二分之一。
优选地，在计算出RTO值之后，RTTs_old值更新为当前RTTs值，RTTd_old值更新为当前RTTd值。
参数a的优选值0.125说明该光滑化方法将最大限度的利用光滑RTT值的历史值RTTs_old，同理参数b的优选值0.25说明该光滑化方法将最大限度的利用RTT平均偏差值的历史值RTTd_old，从而确保光滑效果尽可能的不受当前RTT值波动的干扰。
根据RTO值的计算公式RTO＝RTTs+4*RTTd可知，RTO值不仅考虑到光滑RTT值RTTs，同时也考虑到使用RTT平均偏差值RTTd，并且使用RTT平均偏差值的权重要大于光滑RTT值的权重，说明RTO值的计算也充分考虑到了RTT平均偏差值RTTd对RTO值的影响，而RTT平均偏差值RTTd是RTT值变化幅度的参数，即RTO值也将伴随RTT值的变化而进行变化，从而使RTO值能适应网络传输速率的变化。
上述本发明数据包的无线传输跨层优化方法的第三实施例中的无线传输跨层优化方法可以由本发明数据包的无线传输跨层优化装置的第三实施例所提供的无线传输跨层优化装置来实现。
参照图7，本发明数据包的无线传输跨层优化装置第三实施例提供一种无线传输跨层优化装置，基于上述图6所示的实施例，还包括计时器单元400：
用于所述TCP层通过定时器单元400定时检测在所述TCP层RTO值的近似值D之内是否收到所述RLC层所发送的所述数据包的所述ACK。
通过采用定时器单元400，可以使判断构造单元200以及计算单元300的处理变得相对简单。
由于上述处理单元的处理步骤均是在PDCP层进行处理的，因此不需要对TCP层以及RLC层进行改动或变更，确保了该装置对现有网络的兼容性，同时数据接收方在不做任何改动的情况下也能正常接收数据包并返回该数据包的ACK。同时这也降低了该装置开发的难度和复杂度。
图8示出了根据本发明数据包的无线传输跨层优化装置第一实施例至第三实施例提供一种无线传输跨层优化装置的应用场景。其中装置1通过无线链路与网络2连接，从而实现对数据包的无线传输。
图9示出了如图8所示装置1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。基于上述图8的装置1的结构包括：
至少一个CPU(Central Processing Unit，中央处理器)10，用于对数据信息进行处理；
至少一个无线通信模块20，用于实现装置1与网络2之间的无线链接；
至少一个存储器30，用于存储数据和程序；
数据总线40，用于在CPU10，无线通信模块20以及存储器30之间进行数据传输。
需要说明的是，存储器30可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器30可选的可以包含至少一个位于远离CPU10的存储装置。存储器30存储了:
RLC层处理模块31，用于RLC层的数据处理和传输；
PDCP层处理模块32，用于PDCP层的数据处理和传输；
TCP层处理模块33，用于TCP层的数据处理和传输；
操作系统34，包含各种系统程序，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。
进一步，PDCP层处理模块32可以包括：接收发送单元100和判断构造单元200，用于如上述图5所示的本发明数据包的无线传输跨层优化装置第一实施例的实施。
通过使PDCP层处理模块32的判断构造单元200在TCP层处理模块33判断数据包丢失之前构造该数据包的ACK并传送给TCP层处理模块33，从而避免由于TCP层处理模块33调用拥塞控制所引起的数据发送速率的不必要降低，吞吐量下降，时延加大，以及造成数据发送速率的较大波动，和严重浪费带宽资源等的技术问题。达到了提高了无线网络数据传输的稳定性的技术效果。
进一步，PDCP层处理模块32还包括计算单元300，用于如上述图6所示的本发明数据包的无线传输跨层优化装置第二实施例的实施。
通过计算单元300，可以在PDCP层处理模块32精确的估算出TCP层处理模块33的RTT值，进而得到一个与TCP层处理模块33的RTO值非常近似的RTO值。
并且通过计算单元300，可以在PDCP层处理模块32估算出TCP层处理模块33的RTO值，可以避免由于无线链路出现的错误所造成的RTT值的波动，进而避免由RTT值计算所得的RTO值的波动所导致的对判断构造单元200的干扰，以及由此造成TCP层处理模块33对数据包的不必要的重发，提高了数据传输的稳定性，优化了网络状态。
进一步，PDCP层处理模块32还包括计时器单元400，用于如上述图7所示的本发明数据包的无线传输跨层优化装置第三实施例的实施。
通过采用定时器单元400，可以使PDCP层处理模块32的判断构造单元200以及计算单元300的处理变得相对简单。
并且，由于上述处理步骤均是在PDCP层处理模块32进行处理的，因此不需要对TCP层处理模块33以及RLC层处理模块31进行改动或变更，确保了该装置对现有网络的兼容性，同时数据接收方在不做任何改动的情况下也能正常接收数据包并返回该数据包的ACK。同时这也降低了该装置开发的难度和复杂度。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块单元或各步骤可以用通用的计算装置来实现，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种数据包的无线传输跨层优化方法，其特征在于，包括：
分组数据汇聚协议PDCP层接收传输控制协议TCP层所发送的数据包并转发给无线链路控制协议RLC层；
当所述PDCP层判断所述数据包的所述RLC层的模式是确认模式AM时，并且当在所述TCP层重传超时时间RTO值的近似值D之内，所述PDCP层判断没有收到所述RLC层所发送的所述数据包的返回确认ACK时，构造所述数据包的ACK并传送给所述TCP层。
2.根据权利要求1所述的数据包的无线传输跨层优化方法，其特征在于，所述PDCP层接收所述TCP层所发送的所述数据包并转发给所述RLC层的步骤之前还包括：
计算所述TCP层RTO值的所述近似值D；
所述近似值D的计算公式为：
D＝r*RTO，
其中，所述RTO值是由所述PDCP层根据历史数据包的回环响应时间RTT值来计算的，所述r大于0并小于1。
3.根据权利要求2所述的数据包的无线传输跨层优化方法，其特征在于，所述PDCP层计算所述历史数据包的RTT值的计算公式为：
RTT＝2*T2+T4；
T2＝T1–T0；
T4＝T3–T1；
其中，所述T0是当所述TCP层向所述PDCP层发送所述历史数据包时，在所述历史数据包内添加的所述TCP层发送所述历史数据包时的时间戳；
所述T1是所述历史数据包到达所述PDCP层的时间；
所述T3是所述PDCP层接收到所述历史数据包的所述ACK的时间。
4.根据权利要求3所述的数据包的无线传输跨层优化方法，其特征在于，所述RTO值是对所述RTT值进行光滑化处理所得到的。
5.根据权利要求4所述的数据包的无线传输跨层优化方法，其特征在于，对所述RTT值进行光滑化处理得到所述RTO值的计算公式为：
RTO＝RTTs+4*RTTd；
RTTs＝(1-a)*RTTs_old+a*RTT；
RTTd＝(1-b)*RTTd_old+b*|RTT–RTTs|；
其中，所述RTTs为当前的光滑RTT值，所述RTTs_old为历史光滑RTT值，所述RTTd为当前的RTT平均偏差值，所述RTTd_old为历史RTT平均偏差值；
所述a大于0并小于1，所述b大于0并小于1。
6.根据权利要求1至4任一项所述的数据包的无线传输跨层优化方法，其特征在于，所述TCP层通过定时器定时检测在所述TCP层RTO值的所述近似值D之内是否收到所述RLC层所发送的所述数据包的所述ACK。
7.一种数据包的无线传输跨层优化装置，其特征在于，包括：
接收转发单元，用于接收TCP层所发送的数据包并转发给RLC层；
判断构造单元，用于当判断所述数据包的所述RLC层的模式是AM时，并且当在所述TCP层RTO值的近似时间D之内，判断没有收到所述RLC层所发送的所述数据包的ACK时，构造所述数据包的ACK并传送给所述TCP层。
8.如权利要求7所述的数据包的无线传输跨层优化装置，其特征在于，所述装置还包括：
计算单元，用于计算所述TCP层RTO值的近似值D；
所述近似值D的计算公式为：
D＝r*RTO，
其中，所述RTO值是由所述PDCP层根据历史数据包的RTT值来计算的，所述r大于0并小于1。
9.如权利要求8所述的数据包的无线传输跨层优化装置，其特征在于，所述计算单元，还用于计算所述历史数据包的RTT值；
所述历史数据包的RTT值的计算公式为：
RTT＝2*T2+T4；
T2＝T1–T0；
T4＝T3–T1；
其中，所述T0是当所述TCP层向PDCP层发送所述历史数据包时，在所述历史数据包内添加的所述TCP层发送所述历史数据包时的时间戳；
所述T1是所述历史数据包到达所述PDCP层的时间；
所述T3是所述PDCP层接收到所述历史数据包的所述ACK的时间。
10.如权利要求9所述的数据包的无线传输跨层优化装置，其特征在于，所述计算单元，还用于对所述RTT值进行光滑化处理得到所述RTO值。
11.如权利要求10所述的数据包的无线传输跨层优化装置，其特征在于，所述计算单元对所述RTT值进行光滑化处理得到所述RTO值的计算公式为：
RTO＝RTTs+4*RTTd；
RTTs＝(1-a)*RTTs_old+a*RTT；
RTTd＝(1-b)*RTTd_old+b*|RTT–RTTs|；
其中，所述RTTs为当前的光滑RTT值，所述RTTs_old为历史光滑RTT值，所述RTTd为当前的RTT平均偏差值，所述RTTd_old为历史RTT平均偏差值；
所述a大于0并小于1，所述b大于0并小于1。
12.如权利要求7至11任一项所述的数据包的无线传输跨层优化装置，其特征在于，所述装置还包括：
计时器单元，用于通过定时器定时检测在所述TCP层RTO值的所述近似值D之内，所述TCP是否收到所述RLC层所发送的所述数据包的所述ACK。
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