CN107454276B

CN107454276B - 一种用户终端设备及其数据转发方法、及通信系统

Info

Publication number: CN107454276B
Application number: CN201610383966.7A
Authority: CN
Inventors: 葛成华
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2016-06-01
Filing date: 2016-06-01
Publication date: 2021-07-27
Anticipated expiration: 2036-06-01
Also published as: CN107454276A; WO2017206763A1

Abstract

本发明实施例提供了一种用户终端设备及其数据转发方法、及通信系统，该方法包括：通过至少两个通信链路接收同一数据流的不同数据包；获取接收到的数据包的顺序标识，并与预期值进行匹配；当数据包的顺序标识与预期值匹配时，将数据包发送出去；当数据包的顺序标识与预期值不匹配时，将数据包缓存至缓存队列。本发明实施例可以实现对到达CPE的乱序数据包进行排序的效果，在保证同一数据流共用多链路带宽的同时，也最大程度上保证了数据包的有序性，解决了现有均衡算法不能实现同一数据流共用多链路带宽的问题，增强了用户的使用体验。

Description

一种用户终端设备及其数据转发方法、及通信系统

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种用户终端设备及其数据转发方法、及通信系统。

背景技术

为了解决CPE(Customer Premises Equipment，用户终端设备)的带宽受到DSL(Digital Subscriber Line，数字用户线)限制，也为了扩展带宽，目前有一种比较常见的方式就是在CPE上插一个LTE(Long Term Evolution，长期演进技术)网卡等，通过无线的方式扩展有线的带宽；这种支持同时承载多种链路上行(通过多个通信链路从运营商等内容提供商下载数据流)方式的CPE，在多种链路上行同时工作的时候，由于各链路的信道质量及带宽不尽相同，就会出现走不同链路的同一个数据流的数据包，乱序到达CPE，在一定程度上降低了用户的使用体验。

在现有技术中，为了解决这个乱序问题，提供了基于数据流的均衡算法，即同一数据流通过同一链路传输，这样就可以避免/降低乱序状况，但是，针对这个数据流，就不能实现多链路带宽共用，影响下载速度。

发明内容

本发明实施例提供了一种用户终端设备及其数据转发方法、及通信系统，以解决现有均衡算法不能实现同一数据流共用多链路带宽的问题。

一方面，提供了一种用于用户终端设备的数据转发方法，其包括：

通过至少两个通信链路接收同一数据流的不同数据包；

获取接收到的数据包的顺序标识，并与预期值进行匹配；

当数据包的顺序标识与预期值匹配时，将数据包发送出去；

当数据包的顺序标识与预期值不匹配时，将数据包缓存至缓存队列。

一方面，提供了一种用户终端设备，其包括：设置有至少两个通信链路的通信模块、整理模块，其中，

通信模块用于通过至少两个通信链路接收同一数据流的不同数据包；

整理模块用于获取接收到的数据包的顺序标识，并与预期值进行匹配；当数据包的顺序标识与预期值匹配时，将数据包通过通信模块发送至用户设备；当数据包的顺序标识与预期值不匹配时，将数据包缓存至缓存队列。

另一方面，提供了一种通信系统，包括：至少一个本发明实施例提供的用户终端设备。

另一方面，提供了一种计算机存储介质，计算机存储介质中存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于执行前述的用于用户终端设备的数据转发方法。

本发明实施例的有益效果：

本发明实施例提供了一种用户终端设备及其数据转发方法，通过至少两个通信链路接收同一数据流的不同数据包，将接收到的数据包的顺序标识与预期值进行匹配，当数据包的顺序标识与预期值匹配时，将数据包发送出去，当数据包的顺序标识与预期值不匹配时，将数据包缓存至缓存队列，该方案可以使得CPE通过多个通信链路接收同一数据流的数据包，CPE在接收到数据包时，根据数据包的顺序标识来确定其在数据流内的位置，进而根据预期值判断该数据包是否就是需要发送给用户终端的数据包，若是，则将数据包发送出去，否则就缓存起来，这样就可以实现对到达CPE的乱序数据包进行排序的效果，在保证同一数据流共用多链路带宽的同时，也最大程度上保证了数据包的有序性，解决了现有均衡算法不能实现同一数据流共用多链路带宽的问题，增强了用户的使用体验。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的数据转发方法的流程图；

图2为本发明第二实施例提供的用户终端设备的结构示意图；

图3是本发明第三实施例中的通信系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明中一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现通过具体实施方式结合附图的方式对本发明做出进一步的诠释说明。

第一实施例：

图1为本发明第一实施例提供的数据转发方法的流程图，由图1可知，在本实施例中，本发明提供的数据转发方法包括：

S101：通过至少两个通信链路接收同一数据流的不同数据包；

如一个业务的数据流包括10000个数据包，这些数据包通过2个及以上数量的通信链路进行传输时，每个链路最多进需要传输5000个数据包，其传输时间将远远短于一个链路传输10000个数据包需要的传输时间，即同一数据流通过多个链路传输时，可以共用这些链路的带宽；

S102：获取接收到的数据包的顺序标识，并与预期值进行匹配；

顺序标识是用于标识数据包在数据流中位置的标识，可以采用常用的阿拉伯数字，如1至10000进行标识，也可以采用二进制数值等方式进行区分。

预期值是至CPE希望接收到的数据包的顺序标识，例如在T1时刻，CPE接收到第200个数据包(该数据包的顺序标识为200)，那么在接收到第200个数据包之后，预期值就是201，即CPE希望接收到第201个数据包(该数据包的顺序标识为201)。

在T2时刻，CPE接收到一个新的数据包，获取其顺序标识，并与预期值进行对比，若相同，则匹配成功，否则匹配失败。

S103：当数据包的顺序标识与预期值匹配时，将数据包发送出去；

承接步骤S102的假设，在T1时刻，预期值被设置为201，在T2时刻，如果CPE接收到的数据包的顺序标识为201，则匹配成功，直接将这个数据包发送出去。

S104：当数据包的顺序标识与预期值不匹配时，将数据包缓存至缓存队列；

承接步骤S102的假设，在T1时刻，预期值被设置为201，在T2时刻，如果CPE接收到的数据包的顺序标识为202，则匹配失败，将这个数据包缓存到缓存队列。

本实施例可以使得CPE通过多个通信链路接收同一数据流的数据包，CPE在接收到数据包时，根据数据包的顺序标识来确定其在数据流内的位置，进而根据预期值判断该数据包是否就是需要发送给用户终端的数据包，若是，则将数据包发送出去，否则就缓存起来，这样就可以实现对到达CPE的乱序数据包进行排序的效果，在保证同一数据流共用多链路带宽的同时，也最大程度上保证了数据包的有序性。

在一些实施例中，上述实施例中的获取接收到的数据包的顺序标识包括：提取数据包携带的序列号，将序列号作为顺序标识；与预期值进行匹配包括：比较数据包的序列号是否与预期值内的序列号相同，若相同，则匹配，否则不匹配。本实施例提供一种顺序标识的具体实现方式，该方式采用现有数据包内的序列号即可实现对乱序数据包的排序，不需要对现有数据包的结构进行修改，增强了本发明的通用性。

在一些实施例中，上述实施例中的方法在将数据包发送出去之后，还包括：根据数据包的序列号计算新预期值；将预期值修改为新预期值。本实施例提供了预期值的计算方式，承接上述假设，在T2时刻，如果CPE接收到的数据包的顺序标识为201，则匹配成功，直接将这个数据包发送出去，然后计算新预期值为：201+1＝202，将原来的预期值201更新为新预期值202。

在一些实施例中，上述实施例中的方法还包括：若缓存队列缓存有数据包，使用预期值在缓存队列中匹配数据包：将匹配到的数据包发送出去。本实施例提供了缓存队列内数据包的一种转发方式，例如，在T2时刻，如果CPE接收到的数据包的顺序标识为202，则匹配失败，将这个数据包缓存到缓存队列，在T3时刻，如果CPE接收到的数据包的顺序标识为201，则将其发送出去之后，更新预期值为202，此时使用预期值202在缓存队列中匹配数据包，将会匹配到顺序标识为202的数据包，然后将其发送出去。

在一些实施例中，上述实施例中的方法还包括：当缓存队列缓存有多个数据包时，根据各数据包的顺序标识进行排序。本实施例提供了缓存队列内数据包的一种排序方式，例如，在T2时刻，如果CPE接收到的数据包的顺序标识为202，匹配失败，将这个数据包缓存到缓存队列，在T3时刻，如果CPE接收到的数据包的顺序标识为205，匹配失败，将这个数据包缓存到缓存队列，在T4时刻，如果CPE接收到的数据包的顺序标识为204，匹配失败，将这个数据包缓存到缓存队列，此时需要根据各数据包的顺序标识进行排序，这样缓存队列内的数据包的顺序为：顺序标识为202的数据包、顺序标识为204的数据包、顺序标识为205的数据包；这样排序之后，若预期值与缓存队列内的第一个数据包匹配成功时，就可以快速的完成下一个数据包的匹配，因为不需要历遍缓存队列内所有的数据包，仅需要直接对匹配成功的数据包的下一个数据包进行匹配，即可完成检测缓存队列内是否存在与预期值匹配的数据包，例如，在T5时刻，如果CPE接收到的数据包的顺序标识为201，匹配成功，将数据包发送到用户终端，然后更新预期值为202，在缓存队列内匹配到顺序标识为202的数据包，发送到用户终端，更新预期值为203，此时仅需要匹配顺序标识为204的数据包，即便匹配失败，也不需要对顺序标识为205的数据包进行匹配。

在一些实施例中，上述实施例中的方法还包括：在缓存队列开始缓存数据包时，激活计时器；在计时器持续通信链路往返时延差值阈值的时长时，结束计时器；将缓存队列内所有的数据包发送出去。RTT(Round-Trip Time，往返时延)，是一个重要的性能指标，表示从发送端发送数据开始，到发送端收到来自接收端的确认(接收端收到数据后便立即发送确认)，总共经历的时延，RTT由三个部分决定：即链路的传播时间、末端系统的处理时间以及路由器的缓存中的排队和处理时间。其中，前面两个部分的值作为一个TCP连接相对固定，路由器的缓存中的排队和处理时间会随着整个网络拥塞程度的变化而变化，所以RTT的变化在一定程度上反映了网络拥塞程度的变化。通信协议规定了RTT差值阀值这个参数，这个参数的目的是当两条链路的RTT的差值大于这个阀值，会断掉LTE链路，回到单一的DSL链路。因此本实施例通过RTT差值阀值这个时间来动态实现最长的收包等待时间，即保证了最长的等待时间(这样就可以保证最多数量的数据包是按照序列号排序的)，也不会使得CPE断开链路，最大程度的保证了报文的及时性及有序性。

第二实施例：

图2为本发明第二实施例提供的用户终端设备的结构示意图，由图2可知，在本实施例中，本发明提供的用户终端设备包括：设置有至少两个通信链路的通信模块21、整理模块22，其中，

通信模块21用于通过至少两个通信链路接收同一数据流的不同数据包；

整理模块22用于获取接收到的数据包的顺序标识，并与预期值进行匹配；当数据包的顺序标识与预期值匹配时，将数据包通过通信模块21发送至用户设备；当数据包的顺序标识与预期值不匹配时，将数据包缓存至缓存队列。

在一些实施例中，上述实施例中的整理模块22用于提取数据包携带的序列号，将序列号作为顺序标识，比较数据包的序列号是否与预期值内的序列号相同，若相同，则匹配，否则不匹配。

在一些实施例中，上述实施例中的整理模块22在将数据包发送出去之后，还用于根据数据包的序列号计算新预期值；将预期值修改为新预期值。

在一些实施例中，上述实施例中的整理模块22还用于若缓存队列缓存有数据包，使用预期值在缓存队列中匹配数据包：将匹配到的数据包发送出去。

在一些实施例中，上述实施例中的整理模块22还用于当缓存队列缓存有多个数据包时，根据各数据包的顺序标识进行排序。

在一些实施例中，上述实施例中的整理模块22还用于在缓存队列开始缓存数据包时，激活计时器；在计时器持续通信链路往返时延差值阈值的时长时，结束计时器；将缓存队列内所有的数据包发送出去。

对应的，本发明实施例提供了一种通信系统，包括：至少一个本发明实施例提供的用户终端设备。

第三实施例：

现结合具体应用场景对本发明做进一步的诠释说明。

支持同时承载多种链路上行(通过多个通信链路从运营商等内容提供商下载数据流)方式的CPE，在多种链路上行同时工作的时候，由于各链路的信道质量及带宽不尽相同，就会出现走不同链路的同一个数据流的数据包，乱序到达CPE，在一定程度上降低了用户的使用体验。为了解决这样问题，而本实施例提供了一种通过链路RTT差阀值来确定队列长度，同时结合数据包头里面的Sequence Number(序列号)来实现报文保序，效果会好很多。

具体的，本实施例提供的方案如下：

步骤1、协议规定了数据的第一个包是DHCP OFFER报文，这个包的SequenceNumber作为起始值，算法里面记录这个值作为当前值，当前值加1就是预期值，代表下一个包的Sequence Number；

步骤2、当接收到第下个包的时候，如果Sequence Number是预期值，这个包就可以直接发出，不在队列中进行缓存，并且将当前的Sequence Number设置为当前值，预期值继续是当前值加1；

步骤3、检查缓存队列，看缓存队列里面的第一个包是不是预期值，如果是，就发出这个包，Sequence Number设置为当前值，预期值继续是当前值加1，重复步骤3，至到队列里面没有包；

步骤4、检查缓存队列看缓存队列里面的第一个包是不是预期值，如果不是，退出检查

步骤5、在步骤2中，当接收到第下个包的时候，如果Sequence Number不是预期值，按照Sequence Number顺序决定放入队列中的位置。

步骤6、当队列中有第一个包缓存的时候，就用RTT差值阀值作为定时器长度，定时器到期后，无论队列里面的包是不是连续的，都要一次发出。

现有的技术，一般都是固定收包队列长度，队列满了的情况下，一次发出；或者是普通的时间定时器，收一定时间的包，一次发出去。而本实施例结合了通过时间确定缓存队列长度和包的Sequence Number快速发包两个方案，最大程度的保证了报文的及时性及有序性。

在如图3所示的系统内，以用户通过CPE上网下载过程为例，详细描述本发明的实施方式。

步骤A和步骤B两条链路RTT差值较小而且没有乱序的情况：

步骤A：设备开始工作，Sequence Number当前值为1，链路1收包，收到包的Sequence Number是2，这个包直接发走，继续收到Sequence Number是3的包，还是直接发走

步骤B：链路2收到一个Sequence Number是4的包，还是直接发走，步骤1和步骤2都没有导致队列有缓存报文的现象。

步骤C和步骤D描述两条链路RTT差值较大，开始有乱序的情况，但是乱序不是很严重；

步骤C：用户端设备继续工作，Sequence Number当前值为60，链路1收到1个Sequence Number是62的包，此时报文需要缓存在队列里面，同时起定时器，定时器时间就是两条链路的RTT差值阀值，链路1又收到Sequence Number是63的包，都必须缓存在队列里面。

步骤D：链路2这个时候收到了一个包，Sequence Number是61，设备发现收到这个包后，由于当前值是60，需要立刻将这个包发出去，同时检查队列，发现有62和63的报文，需要立刻发出去。这个时候定时器到期了，需要将队列里面的包全部发出，由于队列中没有包，所以就没有包发出了。

步骤E和步骤F描述两条链路RTT差值较大，乱序情况较严重，甚至有一些报文已经丢包了。；

步骤E：用户端设备继续工作，Sequence Number当前值为100，链路1收到1个Sequence Number是102的包，此时报文需要缓存在队列里面，同时起定时器，定时器时间就是两条链路的RTT差值阀值，链路1又收到Sequence Number是103和105的包，都必须缓存在队列里面。

步骤F：链路2这个时候收到了一个包，Sequence Number是104，将这个包插入到队列103和104包之间，继续等待101。此时定时器到期，101还是没有到达，检查队列，需要将102,103,104,105这些包全部发出。

由此便可以实现上网等业务流量，在乱序情况的动态保序。

综上可知，通过本发明实施例的实施，至少存在以下有益效果：

进一步的，通过将RTT差值阀值这个时间作为缓存队列的时长，来动态实现最长的收包等待时间，即保证了最长的等待时间(这样就可以保证最多数量的数据包是按照序列号排序的)，也不会使得CPE断开链路，最大程度的保证了报文的及时性及有序性。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上仅是本发明的具体实施方式而已，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任意简单修改、等同变化、结合或修饰，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种用于用户终端设备的数据转发方法，包括：

通过至少两个通信链路接收同一数据流的不同数据包；

获取接收到的数据包的顺序标识，并与预期值进行匹配；

当所述数据包的顺序标识与所述预期值匹配时，将所述数据包发送出去；

当所述数据包的顺序标识与所述预期值不匹配时，将所述数据包缓存至缓存队列，在缓存队列开始缓存数据包时，激活计时器；在计时器持续通信链路往返时延差值阈值的时长时，结束计时器；将所述缓存队列内所有的数据包发送出去；所述往返时延差值阈值表示当两条链路的往返时延差值大于阀值时，将断开其中一条链路。

2.如权利要求1所述的数据转发方法，其特征在于，

所述获取接收到的数据包的顺序标识包括：提取所述数据包携带的序列号，将所述序列号作为所述顺序标识；

所述与预期值进行匹配包括：比较所述数据包的序列号是否与所述预期值内的序列号相同，若相同，则匹配，否则不匹配。

3.如权利要求1所述的数据转发方法，其特征在于，在将所述数据包发送出去之后，还包括：根据所述数据包的序列号计算新预期值；将所述预期值修改为所述新预期值。

4.如权利要求1所述的数据转发方法，其特征在于，还包括：若所述缓存队列缓存有数据包，使用所述预期值在所述缓存队列中匹配数据包：将匹配到的数据包发送出去。

5.如权利要求1所述的数据转发方法，其特征在于，还包括：当所述缓存队列缓存有多个数据包时，根据各数据包的顺序标识进行排序。

6.一种用户终端设备，包括：设置有至少两个通信链路的通信模块、整理模块，其中，

所述通信模块用于通过所述至少两个通信链路接收同一数据流的不同数据包；

所述整理模块用于获取接收到的数据包的顺序标识，并与预期值进行匹配；当所述数据包的顺序标识与所述预期值匹配时，将所述数据包通过所述通信模块发送至用户设备；当所述数据包的顺序标识与所述预期值不匹配时，将所述数据包缓存至缓存队列，在缓存队列开始缓存数据包时，激活计时器；在计时器持续通信链路往返时延差值阈值的时长时，结束计时器；将所述缓存队列内所有的数据包发送出去，所述往返时延差值阈值表示当两条链路的往返时延差值大于阀值时，将断开其中一条链路。

7.如权利要求6所述的用户终端设备，其特征在于，所述整理模块用于提取所述数据包携带的序列号，将所述序列号作为所述顺序标识，比较所述数据包的序列号是否与所述预期值内的序列号相同，若相同，则匹配，否则不匹配。

8.如权利要求7所述的用户终端设备，其特征在于，所述整理模块在将所述数据包发送出去之后，还用于根据所述数据包的序列号计算新预期值；将所述预期值修改为所述新预期值。

9.如权利要求7所述的用户终端设备，其特征在于，所述整理模块还用于若所述缓存队列缓存有数据包，使用所述预期值在所述缓存队列中匹配数据包：将匹配到的数据包发送出去。

10.如权利要求7所述的用户终端设备，其特征在于，所述整理模块还用于当所述缓存队列缓存有多个数据包时，根据各数据包的顺序标识进行排序。

11.一种通信系统，其特征在于，包括至少一个如权利要求6至10任一项所述的用户终端设备。