CN111147404A - 用于优化设备之间的数据流的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种用于在第一网络上的第一设备与第二网络上的第二设备之间发送数据的系统和方法，包括：将网关置于第一设备与第二设备之间，其中网关拦截以第一分组大小从第一设备向第二设备发送的数据传输，将数据传输从第一分组大小转换为第二分组大小，并且以第二分组大小将数据传输递送到第二设备。

Description

用于优化设备之间的数据流的方法和系统

技术领域

本发明涉及数据通信，并且更具体地，涉及用于控制设备之间的通信中的数据流的方法和系统。

背景技术

在数据通信网络中，通过将一定量的数据(a quantum of data)分解成多个寻址的数据分组(即，数据的较小单位)，然后通过通信网络将数据分组从发送设备发送并路由到接收设备(在其中，数据分组被接收并被重组)，来在物理设备之间传送该一定量的数据。

当具有不同延迟特性的两个物理设备被逻辑连接以用于数据传送时，必须将该一定量的数据划分为不超过任一连接的设备的最大分组大小的分组。这意味着能力最差的设备确定数据传送期间的分组的大小。附加地，为了发送每个新的数据分组，在允许发送设备发送新的分组之前，发送设备必须首先等待来自接收设备的对先前分组的接收的确认。由于这些因素，数据传送的吞吐量受影响，并且在高延迟链路上，两个连续分组的传输之间的时间会相当长。因此，数据传送效率低下。

发明内容

根据本公开，公开了一种克服上述低效性的用于在第一设备与第二设备之间发送数据的系统。所述系统包括：第一网络，具有定义针对第一网络上的数据传输的第一分组大小的第一延迟特性，其中第一设备在第一网络上操作；以及，第二网络，具有定义针对第二网络上的数据传输的第二分组大小的第二延迟特性，第二设备在第二网络上操作。所述系统还包括介于第一网络和第二网络之间的网关。网关被配置为拦截以第一分组大小从第一设备向第二设备发送的数据传输，将数据传输从第一分组大小转换为第二分组大小，并且以第二分组大小将数据传输递送到第二设备。

根据本公开，网关还可以被配置为：拦截以第二分组大小从第二设备向第一设备发送的数据传输，将数据传输从第二分组大小转换为第一分组大小，并且以第一分组大小将数据传输递送到第一设备。

根据本公开，第一分组大小和第二分组大小可以是不同的。第一分组大小可以小于或大于第二分组大小。

根据本公开，公开了一种用于在第一网络上操作的第一设备与在第二网络上操作的第二设备之间发送数据的方法。所述方法包括：在介于第一网络与第二网路之间的网关处，拦截以第一分组大小从第一设备向第二设备发送的数据传输。所述方法还包括在网关处将数据传输从第一分组大小转换为第二分组大小，并且以第二数据大小将转换后的数据传输从网关递送到第二设备。

根据本公开，所述方法可以包括转换数据传输，其中第一分组大小和第二分组大小是不同的。第一分组大小可以小于或大于第二分组大小。

根据本公开，将数据传输从第一分组大小转换为第二分组大小可以包括将第一分组大小的每个分组拆分为第二分组大小的多个分组。

根据本公开，将数据传输从第一分组大小转换为第二分组大小可以包括将第一分组大小的多个分组组合为第二分组大小的单个分组。

根据本公开，用于在第一网络上操作的第一设备和在第二网络上操作的第二设备之间发送数据的所述方法还可以包括：在网关处从第一设备接收针对可用于第二设备的最大分组大小的请求；从网关向第二设备转发针对可用于第二设备的最大分组大小的所述请求；在网关处从第二设备接收指示可用于第二设备的最大分组大小是第二分组大小的响应；以及从网关向第一设备发送指示可用于第二设备的最大分组大小是第一分组大小而非第二分组大小的响应。

根据本公开，以第二分组大小将转换后的数据传输从网关递送到第二设备可以包括：向第二设备发送数据传输的第一部分，作为第二分组大小的第一分组；在网关处接收第一分组已经由第二设备接收的确认；并且对数据传输的后续部分重复发送和接收步骤，直到整个数据传输已经由第二设备接收为止。

根据本公开，所述方法还可以包括：在整个数据传输已经由第二设备接收之后，从网关向第一设备发送数据传输完成的指示。

根据本公开，一种驻留在计算机可读介质上的计算机程序产品可以具有存储在其上的多个指令，所述多个指令当由将第一网络与第二网络可操作地连接的网关的处理器执行时，可以使得处理器执行包括以下项的操作：在网关处拦截以第一分组大小从在第一网络上操作的第一设备向在第二网络上操作的第二设备发送的数据传输；在网关处将数据传输从第一分组大小转换为第二分组大小；以及以第二分组大小将转换后的数据传输从网关递送到第二设备。

根据本公开，计算机程序产品可以包括用于转换数据传输的指令，其中第一分组大小和第二分组大小是不同的。第一分组大小可以小于或大于第二分组大小。

根据本公开，计算机程序产品还可以包括用于通过将第一分组大小的每个分组拆分为第二分组大小的多个分组来将数据传输从第一分组大小转换为第二分组大小的指令。

根据本公开，计算机程序产品可以还包括用于通过将第一分组大小的多个分组组合为第二分组大小的单个分组来将数据传输从第一分组大小转换为第二分组大小的指令。

根据本公开，计算机程序产品还可以包括用于执行以下操作的指令：在网关处从第一设备接收针对可用于第二设备的最大分组大小的请求；从网关向第二设备转发针对可用于第二设备的最大分组大小的所述请求；在网关处从第二设备接收指示可用于第二设备的最大分组大小是第二分组大小的响应；以及从网关向第一设备发送指示可用于第二设备的最大分组大小是第一分组大小的响应。

根据本公开，用于以第二分组大小将转换后的数据传输从网关递送到第二设备的指令还可以包括用于执行以下操作的指令：从网关向第二设备发送数据传输的第一部分，作为第二分组大小的第一分组；在网关处接收第一分组已经由第二设备接收的确认；以及对数据传输的后续部分重复发送和接收步骤，直到整个数据传输已经由第二设备接收为止。

根据本公开，计算机程序产品还可以包括用于执行以下操作的指令：在整个数据传输已经由第二设备接收之后，从网关向第一设备发送数据传输完成的指示。

根据如附图中所示的本公开的实施例的详细描述，本公开的这些和其他目的、特征和优点将变得显而易见。

附图说明

图1是根据本公开的用于优化数据传送的系统的示意图；以及

图2是示出了用于在图1的系统中的连接的设备之间提供提高的数据吞吐量的方法的流程图。

具体实施方式

参考图1，示出了根据本公开的系统10。系统10包括在第一网络14上操作的第一设备12、在第二网络18上操作的第二设备16、以及将第一网络14与第二网络18连接的网关20。针对低延迟和低存储器使用或者高延迟和较高存储器使用，优化第一网络14和第二网络18中的每个网络。通常，至少部分地取决于网络上的物理设备的存储能力，针对低延迟和低存储器使用或者高延迟和较高存储器使用优化任何网络上的数据传送。物理设备可以是例如电子控制单元(ECU)和与其相关联的各种设备，比如控制器、显示器、阀和/或其他类似的控制或受控组件。

出于示例性目的，本公开将第一网络14描述为低延迟网络，并且将第二网络18描述为高延迟网络。例如，第一网络14可以是在短地理距离上传送数据的车辆控制系统，并且包括具有低存储器使用能力的网络组件。车辆控制系统可以包括例如推进控制器、制动控制器、安全系统、以及通过控制器局域网(CAN或CAN总线)或其他类似网络可操作地彼此连接的各种其他系统和子系统，所述其他类似网络允许各种控制系统、控制器、子系统等使用CAN或本领域已知的其他通信协议彼此通信。第二网络18可以是在长地理距离上传送数据的网络(例如，互联网)，并且依赖于具有高存储器使用能力的网络组件。由于第一网络14针对低延迟而被优化，因此第一网络14被配置为使用小数据分组22来传送数据，从而不超出系统组件的低存储能力。相反，由于第二网络18针对高延迟而被优化，因此第二网络18被配置为使用大数据分组24来传送数据，这可以由系统组件的高存储能力来支持。

尽管本公开将第一网络14描述为低延迟网络并将第二网络18描述为高延迟网络，但是应当显而易见的是，第一网络14可以替代地是高延迟网络和/或第二网络18可以替代地是低延迟网络。

网关20用作第一网络14和第二网络18之间的接口，以在它们之间传送数据。例如，网关20可以形成第一网络14的一部分，并且可以通过例如有线或无线通信连接等可操作地连接到第二网络18，以允许在第一网络14与第二网络18之间传送数据。类似地，网关20可以形成第二网络18的一部分，并且可以通过例如有线或无线通信连接等可操作地连接到第一网络14，以允许在第一网络14和第二网络18之间传送数据。备选地，网关20可以是通过有线或无线通信连接等可操作地连接到第一网络14和第二网络18两者的独立组件，以允许在第一网络14与第二网络18之间传送数据。当在第一网络14上操作的第一设备12和在第二网络18上操作的第二设备16之间传送数据时，网关20伪装(masquerade)第一网络14和第二网络18的数据传送能力，以提高设备之间的数据吞吐量，如下所述。例如，某些设备(例如，一些阀)可能仅支持最大50个字节的分组大小，而一些控制器和/或显示器可能支持超过1000个字节的分组大小。网关20通过以人为高值(例如65000字节或更多)响应传送能力请求，来伪装所有这些设备的数据传送能力。

网关20包括所有必需的电子设备、软件、存储器、存储设备、数据库、固件、逻辑/状态机、微处理器、通信链路、以及任何其他的输入/输出接口，以执行本文中描述的功能和/或以实现本文中描述的结果。例如，网关20可以包括一个或多个处理器26和存储器28或与它们通信，存储器28可以包括系统存储器，包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。可以将合适的计算机程序代码提供给网关20以执行多种功能，包括结合提高在第一网络14上操作的第一设备12与在第二网络18上操作的第二设备16之间的数据吞吐量在本文中讨论的那些功能。

一个或多个处理器26可以包括一个或多个常规的微处理器，并且还可以包括一个或多个辅助的协处理器，比如数学协处理器等。一个或多个处理器26可以被配置为与其他网络(比如，第一网络14和第二网络18)和/或设备(比如，第一设备16和第二设备18)以及各种其他服务器、处理器、计算机、智能电话机、平板电脑等通信。

一个或多个处理器26可以与存储器28通信，存储器28可以包括磁、光和/或半导体存储器，比如，随机存取存储器(“RAM”)、只读存储器(“ROM”)、闪存、光存储器或硬盘驱动器存储器。存储器28可以存储通常能在计算设备中找到的任何数据和/或信息，包括操作系统、和/或存储在非暂时性存储器部分中并适于指导网关20和系统10根据本文中讨论的各种实施例运行的一个或多个其他程序(例如，计算机程序代码和/或计算机程序产品)。网关20和控制逻辑和/或其部分、和/或任何其他程序可以例如以压缩格式、未编译和/或加密格式存储，并且可以包括一个或多个处理器26可执行的计算机程序。可以将计算机程序代码的可执行指令从不同于存储器28的非暂时性计算机可读介质读入一个或多个处理器26的主存储器。尽管程序中指令序列的执行使一个或多个处理器26执行本文中描述的处理步骤，但是可以使用硬连线电路来代替可执行软件指令或与其结合，以实现本发明的处理。因此，本发明的实施例不限于硬件和软件的任何特定组合。

例如，本文中讨论的方法和系统及其部分也可以在可编程硬件设备中实现，比如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑器件等。程序也可以在软件中实现，以由各种类型的计算机处理器来执行。可执行代码的程序可以例如包括计算机指令的一个或多个物理或逻辑块，其可以例如被组织为对象、过程、处理或功能。然而，所标识的程序的可执行代码不必在物理上被放置在一起，而是可以包括存储在不同位置中的分离的指令，当这些指令在逻辑上结合在一起时，包括该程序并实现该程序的所述目的，例如提供工作流分析。在实施例中，可执行代码的应用可以是许多指令的编译，这些指令可以分布在不同程序之中的、并跨越若干设备的若干不同的代码分区或段上。

本文中使用的术语“计算机可读介质”指代向系统10的一个或多个处理器(包括网关20)(或者，本文中描述的设备的任何其他处理器)提供或参与提供指令以用于执行的任何介质。这种介质可以采取许多形式，包括但不限于非易失性介质或存储器和易失性存储器。非易失性存储器可以包括例如光、磁、或光磁盘，或者其他非暂时性存储器。易失性存储器可以包括通常构成主存储器或其他暂时性存储器的动态随机存取存储器(DRAM)。

参考图2，示出了根据本公开的用于通过网关20在第一设备12和第二设备16之间进行数据传送的方法和系统。第一设备12和第二设备16通过网关20可操作地彼此连接，但是第一设备12和第二设备16都不知道网关20在这两个设备之间。在所示的示例中，一定量的数据从支持大分组大小的第二设备16传送到仅支持小分组大小的第一设备12。然而，应当显而易见的是，相同的方法和系统适用于从第一设备12向第二设备16进行数据传送。

从第二设备16向第一设备12进行的数据传送在步骤30开始。在步骤32，第二设备16向第一设备12发送请求，询问第一设备12支持的最大分组大小。在步骤34，网关20拦截该请求。在步骤36，网关20无修改地将该请求转发到第一设备12。在步骤38，第一设备12接收询问第一设备支持的最大分组大小的请求。在步骤40，第一设备12以其支持的最大分组大小(在图2的示例性实施例中被示出为“小”分组大小)进行响应。在步骤42，网关20拦截该响应。在步骤44，网关20将第一设备12返回的最大分组大小替换为更大值的最大分组大小(例如，第二设备16支持的大小)，并将该更大的分组大小返回到第二设备16。在图2中所示的示例中，从网关20返回到第二设备16的分组大小被示出为“大”。在步骤46，第二设备16从网关20接收该分组大小的指示。

在步骤48，第二设备16然后向第一设备12发送一定量的数据。由于在步骤44处通过网关20修改了最大分组大小信息，因此当在步骤48发送该一定量的数据时，第二设备16使用超出第一设备12的能力的分组大小。在步骤50，网关20拦截从第二设备16向第一设备12发送的数据分组。由于在步骤42处网关20接收到第一设备12的实际最大分组大小，因此网关20知道第一设备12的实际最大分组大小。因此，在步骤52，使用第一设备12的实际最大分组大小，网关20将从第二设备16接收的大数据分组拆分为多个较小分组。网关20将大分组拆分而成的较小分组的实际数量取决于第一设备12的实际最大分组大小的大小与由第二设备16发送的大分组的实际分组大小之比。为了示例性目的，图2示出了由第二设备16发送的大数据分组被网关20拆分为两个较小的数据分组。在步骤54，网关20向第一设备12发送从第二设备16接收的大数据分组的第一部分，作为第一小分组。在步骤56，第一设备12从网关20接收第一小分组，并且在步骤58，第一没备12发送指示已经接收到第一小分组的信号。在步骤60，网关20拦截来自第一设备12的确认第一小分组的接收的指示。在步骤62，网关20然后向第一设备12发送从第二设备16接收的大数据分组的第二部分，作为第二小分组。在步骤64，第一设备12从网关20接收第二小分组，并且在步骤66，第一设备12发送指示已经接收到第二小分组的信号。在步骤68，网关20拦截来自第一设备12的确认第二小分组的接收的指示。然后，在步骤70，网关向第二设备16发送指示第二设备16发起的大数据分组的传送已经完成的信号。在步骤72，第二设备16接收该指示。然后，如果对于该一定量的数据的传输而言需要附加的大数据分组，则第二设备16以与结合步骤48至72所述的相同方式通过网关20向第一设备12发送另一大数据分组。备选地，在步骤74，第二设备16结束传送。

尽管图2中所示的本公开的系统和方法的示例性实施方案描述了网关20将通过高延迟链路从第二设备16接收的大数据分组分为通过低延迟链路向第一设备12发送的多个小分组，但是根据本公开应该显而易见的是，替代地，网关20可以通过低延迟链路从发送设备接收多个小分组，并且可以将多个小分组组合成一个或多个大分组，以用于通过高延迟链路向接收设备发送。

本公开的系统和方法通过将网关20置于第一设备12与第二设备16之间以伪装接收数据的终端设备(在上述说明性示例中是第一设备12)的能力来有利地提高数据吞吐量。这样做，本公开的系统和方法减少了通过高延迟的第二网络18从第二设备16发送的分组的数量，同时仍然允许通过低延迟的第一网络14向第一设备12发送适当较小大小的数据分组。因此，有利地提高了第一设备与第二设备之间的数据吞吐量。

尽管已经在本公开中描述了各种实施例，但是本领域普通技术人员将会理解，可以在不脱离本发明的整体精神和范围的情况下对各种实施例进行修改。因此，在本说明书中描述的具体实施例应被认为仅仅是说明性的而不是限制性的。

Claims (20)

1.一种用于在第一设备与第二设备之间发送数据的系统，所述系统包括：

第一网络，具有定义针对所述第一网络上的数据传输的第一分组大小的第一延迟特性，所述第一设备在所述第一网络上操作；

第二网络，具有定义针对所述第二网络上的数据传输的第二分组大小的第二延迟特性，所述第二设备在所述第二网络上操作；以及

网关，在所述第一网络和所述第二网络之间；

其中，所述网关被配置为拦截以所述第一分组大小从所述第一设备向所述第二设备发送的数据传输，将所述数据传输从所述第一分组大小转换为所述第二分组大小，并且以所述第二分组大小将所述数据传输递送到所述第二设备。

2.根据权利要求1所述的系统，所述网关还被配置为：拦截以所述第二分组大小从所述第二设备向所述第一设备发送的数据传输，将所述数据传输从所述第二分组大小转换为所述第一分组大小，并且以所述第一分组大小将所述数据传输递送到所述第一设备。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一分组大小和所述第二分组大小是不同的。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述第一分组大小小于所述第二分组大小。

5.一种用于在第一网络上操作的第一设备与在第二网络上操作的第二设备之间发送数据的方法，所述方法包括：

在介于所述第一网络与所述第二网路之间的网关处，拦截以第一分组大小从所述第一设备向所述第二设备发送的数据传输；

在所述网关处，将所述数据传输从所述第一分组大小转换为第二分组大小；以及

以所述第二分组大小将转换后的数据传输从所述网关递送到所述第二设备。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一分组大小和所述第二分组大小是不同的。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一分组大小大于所述第二分组大小。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，将所述数据传输从所述第一分组大小转换为所述第二分组大小包括将所述第一分组大小的每个分组拆分为所述第二分组大小的多个分组。

9.根据权利要求5所述的方法，其中，将所述数据传输从所述第一分组大小转换为所述第二分组大小包括将所述第一分组大小的多个分组合为所述第二分组大小的单个分组。

10.根据权利要求5所述的方法，还包括：

在所述网关处从所述第一设备接收针对可用于所述第二设备的最大分组大小的请求；

从所述网关向所述第二设备转发针对可用于所述第二设备的所述最大分组大小的所述请求；

在所述网关处从所述第二设备接收指示可用于所述第二设备的所述最大分组大小是所述第二分组大小的响应；以及

从所述网关向所述第一设备发送指示可用于所述第二设备的所述最大分组大小是所述第一分组大小的响应。

11.根据权利要求5所述的方法，其中，以所述第二分组大小将转换后的数据传输从所述网关递送到所述第二设备包括：

从所述网关向所述第二设备发送所述数据传输的第一部分，作为所述第二分组大小的第一分组；

在所述网关处接收所述第一分组已经由所述第二设备接收的确认；以及

对所述数据传输的后续部分重复所述发送和接收步骤，直到所述整个数据传输已经由所述第二设备接收为止。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括：

在所述整个数据传输已经由所述第二设备接收之后，从所述网关向所述第一设备发送所述数据传输完成的指示。

13.一种驻留在计算机可读介质上的计算机程序产品，其上存储有多个指令，所述多个指令当由将第一网络与第二网络可操作地连接的网关的处理器执行时，使得所述处理器执行包括以下项的操作：

在所述网关处拦截以第一分组大小从所述第一网络上的第一设备向所述第二网络上的第二设备发送的数据传输；

在所述网关处将所述数据传输从所述第一分组大小转换为第二分组大小；以及

以所述第二分组大小将转换后的数据传输从所述网关递送到所述第二设备。

14.根据权利要求13所述的计算机程序产品，其中，所述第一分组大小和所述第二分组大小是不同的。

15.根据权利要求14所述的计算机程序产品，其中，所述第一分组大小大于所述第二分组大小。

16.根据权利要求13所述的计算机程序产品，还包括用于通过将所述第一分组大小的每个分组拆分为所述第二分组大小的多个分组来将所述数据传输从所述第一分组大小转换为所述第二分组大小的指令。

17.根据权利要求13所述的计算机程序产品，还包括用于通过将所述第一分组大小的多个分组组合为所述第二分组大小的单个分组来将所述数据传输从所述第一分组大小转换为所述第二分组大小的指令。

18.根据权利要求13所述的计算机程序产品，还包括用于执行以下操作的指令：

在所述网关处从所述第一设备接收针对可用于所述第二设备的最大分组大小的请求；

从所述网关向所述第二设备转发针对可用于所述第二设备的所述最大分组大小的所述请求；

在所述网关处从所述第二设备接收指示可用于所述第二设备的所述最大分组大小是所述第二分组大小的响应；以及

从所述网关向所述第一设备发送指示可用于所述第二设备的所述最大分组大小是所述第一分组大小的响应。

19.根据权利要求13所述的计算机程序产品，其中，用于以所述第二分组大小将转换后的数据传输从所述网关递送到所述第二设备的指令还包括用于执行以下操作的指令：

从所述网关向所述第二设备发送所述数据传输的第一部分，作为所述第二分组大小的第一分组；

在所述网关处接收所述第一分组已经由所述第二设备接收的确认；以及

对所述数据传输的后续部分重复所述发送和接收步骤，直到所述整个数据传输已经由所述第二设备接收为止。

20.根据权利要求19所述的计算机程序产品，还包括用于执行以下操作的指令：

在所述整个数据传输已经由所述第二设备接收之后，从所述网关向所述第一设备发送所述数据传输完成的指示。

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