CN108737119B - 一种数据传输方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种数据传输方法、装置及系统，用以解决现有技术中存在的浪费中间节点功耗的问题；本申请实施例提供的数据传输方法包括：中间节点接收发送端发送的数据包；其中，数据包中携带有用于指示中间节点是否进入休眠状态的休眠标识；休眠标识是发送端在发送该数据包时，根据该数据包与下一待发送数据包之间的发送时间间隔确定的；转发接收到的所述数据包之后，如果根据所述数据包中携带的休眠标识确定需要进入休眠状态且未接收到待发送数据包，则进入休眠状态，这样，中间节点可以根据接收到的数据包中携带的休眠标识来调节自身休眠与否，不必再一直保持活跃状态等待数据包，因而能有效节省中间节点的功耗。

Description

一种数据传输方法、装置及系统

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种数据传输方法、装置及系统。

背景技术

目前，传输控制协议协议(Transmission Control Protocol，TCP)协议是通信领域最基本的协议之一，TCP的启动阶段大致可以分为慢启动阶段和拥塞避免阶段，下面结合发送端维护的拥塞窗口(Congestion Window，cwnd)的变化情况对TCP的启动阶段进行说明，其中，cwnd用于反应网络的拥塞程度。

如图1所示，为发送端维护的cwnd的变化示意图，开始时设置有慢开始门限ssthresh初始值，当cwnd<ssthresh时，发送端使用慢开始算法传输数据；当cwnd>ssthresh时，发送端使用拥塞避免算法传输数据；当cwnd＝ssthresh时，发送端使用慢开始算法或拥塞避免算法传输数据。如图1所示，当发送端使用慢开始算法传输数据时，cwnd随传输轮次的变化为1、2、4、8、16，呈指数形式增长；当发送端使用拥塞避免算法传输数据时，cwnd随传输轮次的变化为17、18、……24，呈线性形式增长，其中，使用慢开始算法的阶段可以称为慢启动阶段，使用拥塞避免算法的阶段可以称为拥塞避免阶段，无论在慢启动阶段还是在拥塞避免阶段，只要发送端连续收到3个重复的确认数据包，就确定网络出现拥塞，进而将ssthresh设置为出现拥塞时cwnd的一半，接着使用拥塞避免算法传输数据。

实际应用中，发送端和接收端之间通常存在多个中间节点，如路由器，发送端发送的数据包需要在中间节点之间缓存很久才能到达接收端，而发送端和接收端之间所有的中间节点都必须保持活跃状态等待一个TCP流结束，尤其是在一开始的慢启动阶段，单个传输轮次内发送的数据包个数较少，TCP流的传输速度比较慢，而所有中间节点仍然需要保持活跃状态等待数据包，浪费了中间节点大量的功耗，接收端向发送端返回各数据包的确认数据包时也存在着同样的问题。

可见，现有技术中的TCP传输机制存在着浪费中间节点功耗的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种数据传输方法、装置及系统，用以解决现有技术中TCP传输机制存在着浪费中间节点功耗的问题。

本申请实施例提供的一种数据传输方法，包括：

中间节点接收发送端发送的数据包；其中，所述数据包中携带有用于指示所述中间节点是否进入休眠状态的休眠标识；所述休眠标识是所述发送端在发送该数据包时，根据该数据包与下一待发送数据包之间的发送时间间隔确定的；

转发接收到的所述数据包之后，如果根据所述数据包中携带的休眠标识确定需要进入休眠状态且未接收到待发送数据包，则进入休眠状态。

本申请实施例提供的又一种数据传输方法，包括：

对每一数据包，根据该数据包与下一待发送数据包之间的发送时间间隔在该数据包中添加休眠标识；

将添加休眠标识后的数据包发送给中间节点，以便所述中间节点转发该数据包后，基于所述休眠标识确定是否进入休眠状态。

本申请实施例提供的一种数据传输装置，包括：

接收模块，用于接收发送端发送的数据包；其中，所述数据包中携带有用于指示所述装置是否进入休眠状态的休眠标识；所述休眠标识是所述发送端在发送该数据包时，根据该数据包与下一待发送数据包之间的发送时间间隔确定的；

调整模块，用于转发接收到的所述数据包之后，如果根据所述数据包中携带的休眠标识确定需要进入休眠状态且未接收到待发送数据包，则进入休眠状态。

本申请实施例提供的又一种数据传输装置，包括：

休眠标识确定模块，用于对每一数据包，根据该数据包与下一待发送数据包之间的发送时间间隔在该数据包中添加休眠标识；

发送模块，用于将添加休眠标识后的数据包发送给中间节点，以便所述中间节点转发该数据包后，基于所述休眠标识确定是否进入休眠状态。

本申请实施例提供的一种数据传输系统，包括：

发送端、接收端和至少一个中间节点，其中，所述中间节点中设置有上述第一种数据传输装置，所述发送端中设置有上述第二种数据传输装置。

本申请实施例中，中间节点接收发送端发送的数据包，该数据包中携带有用于指示中间节点是否进入休眠状态的休眠标识，休眠标识是发送端在发送数据包时，根据数据包与下一待发送数据包之间的发送时间间隔确定的，中间节点在转发接收到的数据包后，如果根据转发数据包中携带的休眠标识确定需要进入休眠状态且未接收到待发送数据包，则可以进入休眠状态。这样，在TCP的慢启动阶段，发送端发送的数据包个数较少，如果中间节点确定在转发数据包后没有接收到其它待发送数据包，并且根据转发数据包中携带的休眠标识确定需要进入休眠状态，则可以进入休眠状态，不必再一直保持活跃状态等待待发送数据包，因此能有效节省中间节点的功耗。

附图说明

图1为现有技术中发送端维护的cwnd的变化示意图；

图2为本申请实施例提供的数据传输方法流程图；

图3为本申请实施例提供的滑动窗口示意图；

图4为本申请实施例提供的又一数据传输方法流程图；

图5为现有技术中的数据传输示意图；

图6为本申请实施例提供的数据传输示意图；

图7为本申请实施例提供的数据传输装置结构图；

图8为本申请实施例提供的又一数据传输装置结构图；

图9为本申请实施例提供的数据传输系统示意图。

具体实施方式

本申请实施例中，中间节点接收发送端发送的数据包，该数据包中携带有用于指示中间节点是否进入休眠状态的休眠标识，休眠标识是发送端在发送数据包时，根据数据包与下一待发送数据包之间的发送时间间隔确定的，中间节点在转发接收到的数据包后，如果根据转发数据包中携带的休眠标识确定需要进入休眠状态且未接收到待发送数据包，则可以进入休眠状态。这样，在TCP的慢启动阶段，发送端发送的数据包个数较少，如果中间节点确定在转发数据包后没有接收到其它待发送数据包，并且根据转发数据包中携带的休眠标识确定需要进入休眠状态，则可以进入休眠状态，不必再一直保持活跃状态等待数据包，因此能有效节省中间节点的功耗。

下面结合说明书附图对本申请实施例作进一步详细描述。

如图2所示，为本申请实施例提供的数据传输方法流程图，包括以下步骤：

S201：中间节点接收发送端发送的数据包。

其中，中间节点接收到的数据包中携带有用于指示该中间节点是否进入休眠状态的休眠标识，该休眠标识是发送端在发送数据包时，根据该数据包与下一待发送数据包之间的发送时间间隔确定的。

比如，若发送端确定数据包与下一待发送数据包之间的发送时间间隔大于0.5s，则可以将该数据包中携带的休眠标识置为1，否则，该数据包中携带的休眠标识置为默认值0，其中，休眠标识置为1时，指示中间节点进入休眠状态；休眠标识置为0时，指示中间节点进入活跃状态。

可选地，休眠标识可以为数据包包头中的预留字段，也可以是包头中新添加的字段。

S202：转发接收到的数据包之后，如果根据该数据包中携带的休眠标识确定需要进入休眠状态且未接收到待发送数据包，则进入休眠状态。

具体实施过程中，如果在转发数据包的过程中接收到待发送数据包，则中间节点可以继续转发接收到的待发送数据包，直至在对某一数据包进行转发后，根据该某一数据包中携带的休眠标识确定需要进入休眠状态，且没有接收到其它待发送数据包，则中间节点可以在完成对该某一数据包的转发后进入休眠状态。

比如，中间节点接收到数据包1，在对数据包1进行转发的过程中又接收到数据包2，那么不管数据包1中携带的休眠标识是否指示中间节点进入休眠状态，中间节点都保持活跃状态、继续转发数据包2；如果在对数据包2进行转发后，没有接收到其它待发送数据包，但数据包2中携带的休眠标识指示中间节点进入活跃状态，则中间节点需要保持活跃状态等待下一数据包；如果在对数据包2进行转发后，数据包2中携带的休眠标识指示中间节点进入休眠状态，且没有接收到其它待发送数据包，则中间节点可以在完成对数据包2的转发后进入休眠状态。

上述过程中，中间节点进入休眠状态之后，为了避免延误数据包的转发，若接收到其它待发送数据包，还可以将自身的工作状态由休眠状态调整为活跃状态，进而继续执行转发操作。

此外，为了提高数据发送效率，TCP还引入滑动窗口技术。滑动窗口技术允许发送端在等待一个确认数据包之前发送多个数据包，但在接收到当前窗口第一个数据包的确认数据包之前，需要推迟滑动窗口之外后续数据包的发送。如图3所示，为滑动窗口示意图，当发送端发送多个数据包时，滑动窗口协议先在数据包中放置一个固定长度的窗口，如图(a)所示，然后将窗口内的数据包发送给接收端，若接收到接收端对窗口内第一个数据包的确认数据包，再将窗口向后滑动一个数据包的位置并发送下一数据包，如图(b)所示，这样，随着确认数据包的不断到达，窗口不断地向后滑动，从而完成对发送端所有数据包的发送。

在具体实施过程中，发送端发送的数据包包间隔可能比较小，但经过传输速率较慢的链路后，数据包之间的间隔可能变大，这样，接收端返回的确认数据包在经过传输速率较慢的链路后，确认数据包之间的间隔会继续增大，在这种情况下，滑动窗口可能每次只能向右移动一个数据包的位置，进而增大一个TCP流的传输轮次。

为了解决传输链路中由于传输速率低的链路而导致TCP流的传输轮次增大的问题，本申请实施例中，中间节点可以对接收到的已转发数据包的确认数据包进行缓存，确定缓存的确认数据包的数量达到预设值N后，再将N个确认数据包一并进行转发；其中，N为大于1的整数，这样，发送端一次可以将滑动窗口向右移动N个数据包的位置，一次发送N个数据包，从而减小TCP流的传输轮次。

如图4所示，为本申请实施例提供的又一数据传输方法流程图，包括以下步骤：

S401：对每一数据包，根据该数据包与下一待发送数据包之间的发送时间间隔在该数据包中添加休眠标识。

具体实施过程中，在发送数据包时，发送端可以确定该数据包与下一待发送数据包之间的发送时间间隔，若发送时间间隔大于设定值，则将该数据包中的休眠标识置为1，若发送时间间隔不大于设定值，则将该数据包中的休眠标识置为默认值0，其中，休眠标识置为1时，指示中间节点进入休眠状态；休眠标识置为0时，指示中间节点进入活跃状态。

S402：将添加休眠标识后的数据包发送给中间节点，以便中间节点转发该数据包后，基于该休眠标识确定是否进入休眠状态。

可选地，发送端还可以接收中间节点转发的N个确认数据包，这N个确认数据包是中间节点对进行转发的每一数据包，将接收到的该数据包的确认数据包进行缓存后一并转发的，之后发送端可以将滑动窗口向右移动N个数据包的位置，以便进行下一次数据包发送。

本申请实施例中，中间节点接收发送端发送的数据包，该数据包中携带有用于指示中间节点是否进入休眠状态的休眠标识，休眠标识是发送端在发送数据包时，根据数据包与下一待发送数据包之间的发送时间间隔确定的，中间节点在转发接收到的数据包后，如果根据转发数据包中携带的休眠标识确定需要进入休眠状态且未接收到待发送数据包，则可以进入休眠状态。这样，在TCP的慢启动阶段，发送端发送的数据包个数较少，如果中间节点确定在转发数据包后没有接收到其它待发送数据包，并且根据转发数据包中携带的休眠标识确定需要进入休眠状态，则可以进入休眠状态，不必再一直保持活跃状态等待数据包，因此能有效节省中间节点的功耗。

实施例二

如图5所示，为现有技术中的数据传输示意图。假设发送端初始接入网络时，发送4个数据包，并且这4个数据包的包间隔较小，如①所示，但由于中间节点(路由器)1、2之间的链路速率为10Mbps，相对于其它链路的传输速率10Mbps较小，这样，在经过中间节点2之后，发送端发送的4个数据包之间的包间隔开始扩大，如③所示，而接收端是根据接收到数据包的时间对数据包进行确认，这样，接收端返回的确认数据包的包间隔会进一步扩大，如④所示，同样地，当确认数据包经过中间节点1后，确认数据包的包间隔会继续扩大，如⑥所示。而发送端是在接收到确认数据包后，再进行下一次数据包发送，可能会造成发送端下一轮次发送的数据包间隔较大，如①～所示，这样，会增大TCP流的传输轮次，而中间节点1和中间节点2不管发送端发送的数据包个数的多少、数据包包间隔的大小，都需要一直保持活跃状态来等待该TCP流的完成，浪费了中间节点的功耗。

如图6所示，为本申请实施例提供的数据传输示意图，发送端在发送数据包时，可以在该数据包的包头添加休眠标识sleep，并且根据该数据包与下一待发送数据包之间的发送时间间隔，确定sleep的取值，假设sleep默认为0，当发送时间间隔大于预设值时，sleep为1，其中，当sleep为0时，指示中间节点进入活跃状态；当sleep为1时，指示中间节点进入休眠状态。

下面以图6中的中间节点1为例说明各个中间节点的转发过程。

中间节点1将接收到的每一数据包转发给中间节点2，并且判断在对该数据包进行转发的过程中是否接收到其它待发送数据包。如果确定收到其它待发送数据包，则继续转发接收到的其它待发送数据包；如果确定没有收到其它待发送数据包，并且正在转发的数据包中的sleep为1，则可以在将该数据包转发给中间节点2后，进入休眠状态，直到再次接收到数据包，再将自身的工作状态由休眠状态调整为活跃状态。

TCP在慢启动阶段，数据包发送量比较小，中间节点存在大量的空闲等待时间，使用本申请实施例提供的方法，中间节点可以在等待数据包的过程中进入休眠状态，从而很好地节省自身的功耗。

此外，对于存在传输速率受限的链路而造成数据包之间间隔扩散的问题，可以在图6中⑤之后，使中间节点1增加缓存机制，将接收到的确认数据包进行缓存，在确定缓存的确认数据包数量达到4之后，再将4个确认数据包一并发送给发送端，如⑥所示，这样，发送端一并收到4个确认数据包，可以将滑动窗口向后移动4个数据包的位置，进而一次性发送4个数据包，如此良性循环，可以减小TCP流的传输轮次。

本申请中，休眠标识的引入可以减少TCP慢启动阶段中间节点的功耗，对接收到的确认数据进行缓存可以使下一轮数据包的发送间隔更紧密、减小TCP流的传输轮次，进一步减少中间节点的功耗。

基于同一发明构思，本申请实施例中还提供了两种与数据传输方法对应的数据传输装置，由于这些装置解决问题的原理与本申请实施例数据传输方法相似，因此装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

如图7所示，为本申请实施例提供的数据传输装置70结构图，包括：

接收模块701，用于接收发送端发送的数据包；其中，数据包中携带有用于指示所述装置是否进入休眠状态的休眠标识；休眠标识是发送端在发送该数据包时，根据该数据包与下一待发送数据包之间的发送时间间隔确定的；

调整模块702，用于转发接收到的数据包之后，如果根据该数据包中携带的休眠标识确定需要进入休眠状态且未接收到待发送数据包，则进入休眠状态。

可选地，调整模块702还用于：

进入休眠状态之后，若接收到待发送数据包，则进入活跃状态。

可选地，所述装置还包括：缓存模块703和转发模块704；

缓存模块703，用于接收已转发数据包的确认数据包并缓存；

转发模块704，用于当缓存的确认数据包数量达到N时，将N个确认数据包一并进行转发；其中，N为大于1的整数。

如图8所示，为本申请实施例提供的数据传输装置80结构图，包括：

休眠标识确定模块801，用于对每一数据包，根据该数据包与下一待发送数据包之间的发送时间间隔在该数据包中添加休眠标识；

发送模块802，用于将添加休眠标识后的数据包发送给中间节点，以便中间节点转发该数据包后，基于休眠标识确定是否进入休眠状态。

可选地，还包括：接收模块803和移动模块804；

接收模块803，用于接收中间节点转发的N个确认数据包；其中，N个确认数据包是中间节点对接收到的、已转发数据包的确认数据包进行缓存后一并转发的；

移动模块804，用于将滑动窗口移动N个数据包的位置，以便进行下一次数据包发送。

如图9所示，为本申请实施例提供的数据传输系统，包括发送端901、接收端903和至少一个中间节点902，其中：

所述发送端901中设置有上述数据传输装置80，所述中间节点902中设置有上述数据传输装置70。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请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、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、装置(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、嵌入式处理机或其它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它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它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，使得存储在所述计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，所述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它可编程数据处理设备上，使得在计算机或其它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，从而在计算机或其它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。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种数据传输方法，其特征在于，包括：

中间节点接收发送端发送的数据包；其中，所述数据包中携带有用于指示所述中间节点是否进入休眠状态的休眠标识；所述休眠标识是所述发送端在发送该数据包时，根据该数据包与下一待发送数据包之间的发送时间间隔确定的；

转发接收到的所述数据包之后，如果根据所述数据包中携带的休眠标识确定需要进入休眠状态且未接收到待发送数据包，则进入休眠状态；

所述中间节点进入休眠状态之后，还包括：

若接收到待发送数据包，则进入活跃状态。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

接收已转发数据包的确认数据包并缓存；

当缓存的确认数据包数量达到N时，将N个确认数据包一并进行转发；其中，N为大于1的整数。

3.一种数据传输方法，其特征在于，包括：

对每一数据包，根据该数据包与下一待发送数据包之间的发送时间间隔在该数据包中添加休眠标识；

将添加休眠标识后的数据包发送给中间节点，以便所述中间节点转发该数据包后，如果根据该数据包中携带的休眠标识确定需要进入休眠状态且未接收到待发送数据包，则进入休眠状态，以及在进入休眠状态之后，若接收到待发送数据包，则进入活跃状态。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

接收所述中间节点转发的N个确认数据包；所述N个确认数据包是所述中间节点对接收到的已转发数据包的确认数据包进行缓存后一并转发的；

将滑动窗口移动N个数据包的位置，以便进行下一次数据包发送。

5.一种数据传输装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收发送端发送的数据包；其中，所述数据包中携带有用于指示所述装置是否进入休眠状态的休眠标识；所述休眠标识是所述发送端在发送该数据包时，根据该数据包与下一待发送数据包之间的发送时间间隔确定的；

调整模块，用于转发接收到的所述数据包之后，如果根据所述数据包中携带的休眠标识确定需要进入休眠状态且未接收到待发送数据包，则进入休眠状态；还用于在进入休眠状态之后，若接收到待发送数据包，则进入活跃状态。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：缓存模块和转发模块；

所述缓存模块，用于接收已转发数据包的确认数据包并缓存；

所述转发模块，用于当缓存的确认数据包数量达到N时，将N个确认数据包一并进行转发；其中，N为大于1的整数。

7.一种数据传输装置，其特征在于，包括：

休眠标识确定模块，用于对每一数据包，根据该数据包与下一待发送数据包之间的发送时间间隔在该数据包中添加休眠标识；

发送模块，用于将添加休眠标识后的数据包发送给中间节点，以便所述中间节点转发该数据包后，如果根据该数据包中携带的休眠标识确定需要进入休眠状态且未接收到待发送数据包，则进入休眠状态，以及在进入休眠状态之后，若接收到待发送数据包，则进入活跃状态。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：接收模块和移动模块；

所述接收模块，用于接收所述中间节点转发的N个确认数据包；所述N个确认数据包是所述中间节点对接收到的已转发数据包的确认数据包进行缓存后一并转发的；

所述移动模块，用于将滑动窗口移动N个数据包的位置，以便进行下一次数据包发送。

9.一种数据传输系统，其特征在于，包括发送端、接收端和至少一个中间节点，其中，所述发送端包括权利要求7或8所述的数据传输装置，所述中间节点包括权利要求5或6所述的数据传输装置。

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