CN114285800A - 一种tcp数据流的拥塞调整方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种TCP数据流的拥塞调整方法及装置，用于移动终端TCP数据包的发送，拥塞调整方法包括：统计移动终端收发的TCP数据流的传输参数；根据该传输参数判断是否是新出现的TCP下行数据流导致已有的TCP上行数据流的传输速率下降；响应于满足该已有的TCP上行数据流的传输速率下降是该TCP下行数据流导致的，优化调整TCP上行状态，优化调整TCP上行状态包括：增大上行发送窗口；或者设定当前上行TCP数据流未拥塞以重新选择拥塞避免参数。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种TCP数据流的拥塞调整方法及装置。
背景技术
近年来，无线通信网络一直保持高速发展，长期演进(LTE，Long-Term Evolution)系统和5G(NR，New Radio)系统由于拥有简化的网络架构而具备较高的峰值数据速率、较低的延迟、改进的系统容量以及较低的运营成本，已经成为无线通信的主要技术。
LTE强信号网络的环境下的TCP(Transmission Control Protocol)数据业务，是由用户终端UE先进行TCP上传业务，等上行数据传输速率稳定后，UE再进行TCP下行业务。
然而，由于UE存在TCP ACK优先发送的机制，每一次下行业务的发送都需UE回传TCP ACK消息，从而导致TCP下行业务启动过程缓慢，同时引起TCP流上传业务的RTT(RoundTrip Time)时间参数不断变化。在这样的情形下，UE会判断认为上传的TCP数据流发生了拥塞，进而针对TCP上行进行TCP拥塞避免过程，从而降低TCP上行的发送窗口。与此同时，由于网络侧没有TCP ACK发送机制，最终导致并发后的上行速率明显低于单上行时候的数据传输速率，从而降低了用户的使用体验。
为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种TCP数据流的拥塞调整方法及装置，用于解决新出现的TCP下行数据流导致已有的TCP上行数据传输速率明显减慢从而导致TCP上行数据发生拥塞的问题，从而优化调整TCP数据流的上行传输，提升用户的使用体验。
发明内容
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种TCP数据流的拥塞调整方法，用于移动终端TCP数据包的发送，该拥塞调整方法包括：统计该移动终端收发的TCP数据流的传输参数；根据该传输参数判断是否是新出现的TCP下行数据流导致已有的TCP上行数据流的传输速率下降；响应于满足该已有的TCP上行数据流的传输速率下降是该TCP下行数据流导致的，优化调整TCP上行状态，该优化调整TCP上行状态包括：增大上行发送窗口；或者设定当前该上行TCP数据流未拥塞以重新选择拥塞避免参数。
在一实施例中，优选地，在本发明提供的TCP数据流的拥塞调整方法中，该传输参数包括该TCP数据流的实时传输速率；该根据该传输参数判断是否是新出现的TCP下行数据流导致已有的TCP上行数据流的传输速率下降，包括：根据该TCP数据流的实时传输速率判断是否满足该TCP上行数据流先于该TCP下行数据流出现，且在该TCP下行数据流出现后，该TCP上行数据流的平均传输速率下降超过20％。
在一实施例中，优选地，在本发明提供的TCP数据流的拥塞调整方法中，该传输参数还包括BLER值和调度率，该BLER值包括上行BLER和下行BLER，该调度率包括上行调度率和下行调度率；该根据该传输参数判断是否是新出现的TCP下行数据流导致已有的TCP上行数据流的传输速率下降，还包括：判断是否满足在该TCP下行数据流出现后，该上行BLER和下行BLER变化均不超过20％且该上行调度率和下行调度率变化均超过20％。
在一实施例中，优选地，在本发明提供的TCP数据流的拥塞调整方法中，该传输参数还包括RSRP值；该根据该传输参数判断是否是新出现的TCP下行数据流导致已有的TCP上行数据流的传输速率下降，还包括：判断是否满足在该TCP下行数据流出现后，该RSRP值变化不超过20％。
在一实施例中，优选地，在本发明提供的TCP数据流的拥塞调整方法中，该传输参数还包括CQI值；该根据该传输参数判断是否是新出现的TCP下行数据流导致已有的TCP上行数据流的传输速率下降，还包括：判断是否满足在该TCP下行数据流出现后，该CQI值变化不超过20％。
在一实施例中，优选地，在本发明提供的TCP数据流的拥塞调整方法中，该传输参数还包括上行TCP RTT值；该根据该传输参数判断是否是新出现的TCP下行数据流导致已有的TCP上行数据流的传输速率下降，还包括：判断是否满足在该TCP下行数据流出现后，该上行TCP RTT值变化超过20％。
在一实施例中，优选地，在本发明提供的TCP数据流的拥塞调整方法中，该传输参数还包括上行MAC BSR值；该根据该传输参数判断是否是新出现的TCP下行数据流导致已有的TCP上行数据流的传输速率下降，还包括：判断是否满足在该TCP下行数据流出现后，该上行MAC BSR值变化是否超过20％。
在一实施例中，优选地，在本发明提供的TCP数据流的拥塞调整方法中，该传输参数还包括上行PUSCH资源和该移动终端上报的BSR数值；该根据该传输参数判断是否是新出现的TCP下行数据流导致已有的TCP上行数据流的传输速率下降，还包括：判断是否满足该上行PUSCH资源和该BSR数值是否呈正相关。
在一实施例中，优选地，在本发明提供的TCP数据流的拥塞调整方法中，该优化调整TCP上行状态，还包括：响应于上行调整优化拥塞仍无效果，调整TCP ACK的RTT时间值以触发TCP协议栈重新评估拥塞。
本发明的另一方面提供了一种TCP数据流的拥塞调整装置，用于移动终端TCP数据包的发送，该拥塞调整装置包括：存储器；以及与该存储器耦接的处理器，该处理器配置用于：统计该移动终端收发的TCP数据流的传输参数；根据该传输参数判断是否是新出现的TCP下行数据流导致已有的TCP上行数据流的传输速率下降；响应于满足该已有的TCP上行数据流的传输速率下降是该TCP下行数据流导致的，优化调整TCP上行状态，优化调整TCP上行状态，该优化调整TCP上行状态包括：增大上行发送窗口；或者设定当前该上行TCP数据流未拥塞以重新选择拥塞避免参数。
在一实施例中，优选地，在本发明提供的TCP数据流的拥塞调整装置中，该传输参数包括该TCP数据流的实时传输速率；该处理器进一步配置用于：根据该TCP数据流的实时传输速率判断是否满足该TCP上行数据流先于该TCP下行数据流出现，且在该TCP下行数据流出现后，该TCP上行数据流的平均传输速率下降超过20％。
在一实施例中，优选地，在本发明提供的TCP数据流的拥塞调整装置中，该传输参数还包括BLER值和调度率，该BLER值包括上行BLER和下行BLER，该调度率包括上行调度率和下行调度率；该处理器进一步配置用于：判断是否满足在该TCP下行数据流出现后，该上行BLER和下行BLER变化均不超过20％且该上行调度率和下行调度率变化均超过20％。
在一实施例中，优选地，在本发明提供的TCP数据流的拥塞调整装置中，该传输参数还包括RSRP值；该处理器进一步配置用于：判断是否满足在该TCP下行数据流出现后，该RSRP值变化不超过20％。
在一实施例中，优选地，在本发明提供的TCP数据流的拥塞调整装置中，该传输参数还包括CQI值；该处理器进一步配置用于：判断是否满足在该TCP下行数据流出现后，该CQI值变化不超过20％。
在一实施例中，优选地，在本发明提供的TCP数据流的拥塞调整装置中，该传输参数还包括上行TCP RTT值；该处理器进一步配置用于：判断是否满足在该TCP下行数据流出现后，该上行TCP RTT值变化超过20％。
在一实施例中，优选地，在本发明提供的TCP数据流的拥塞调整装置中，该传输参数还包括上行MAC BSR值；该处理器进一步配置用于：判断是否满足在该TCP下行数据流出现后，该上行MAC BSR值变化是否超过20％。
在一实施例中，优选地，在本发明提供的TCP数据流的拥塞调整装置中，该传输参数还包括上行PUSCH资源和该移动终端上报的BSR数值；该处理器进一步配置用于：判断是否满足该上行PUSCH资源和该BSR数值是否呈正相关。
在一实施例中，优选地，在本发明提供的TCP数据流的拥塞调整装置中，该处理器进一步配置用于：响应于上行调整优化拥塞仍无效果，调整TCP ACK的RTT时间值以触发TCP协议栈重新评估拥塞。
本发明还提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所描述的TCP数据流的拥塞调整方法。
附图说明
在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
图1是根据本发明的一方面绘示的TCP数据流的拥塞调整方法的方法流程示意图；
图2是根据本发明的背景技术绘示的LTE长期演进网络的网路架构示意图；
图3是根据本发明的背景技术绘示的LTE长期演进网络的网络协议架构示意图；
图4是根据本发明的背景技术绘示的LTE长期演进网络中分组数据汇聚协议PDCP的处理逻辑示意图；
图5是根据本发明一方面的一实施例绘示的上行TCP数据流的拥塞调整方法的方法流程示意图；
图6是根据本发明的一实施例绘示的上行TCP数据流的RTT按时间变化的过程示意图；以及
图7是根据本发明的另一方面的一实施例绘示的TCP数据流的拥塞调整装置的装置结构示意图。
为清楚起见，以下给出附图标记的简要说明：
201 用户设备
202 演进型基站
301 用户设备
302 演进型基站
401 发送PDCP实体
402 接收PDCP实体
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作，因此不应理解为对本发明的限制。
能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本发明一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。
在LTE网络中进行TCP数据传输，由用户终端UE先进行TCP的上传业务，等上行传输数据的速率稳定后，用户终端载进行TCP下行业务。然而，TCP传输中，每一次下行业务的发送都需UE回传TCP ACK消息，随着数据业务递增，导致并发后的上行速率明显低于单上行时候的数据传输速率，进而使得TCP上行数据传输发生拥塞从而降低了用户的使用体验。
为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种TCP数据流的拥塞调整方法及装置，用于解决新出现的TCP下行数据流导致已有的TCP上行数据传输速率明显减慢从而导致TCP上行数据发生拥塞的问题，从而优化调整TCP数据流的上行传输，提升用户的使用体验。
图1是根据本发明的一方面绘示的TCP数据流的拥塞调整方法的方法流程示意图。
请参照图1，在本发明提供的TCP数据流的拥塞调整方法100中，具体包括：
步骤101：统计该移动终端收发的TCP数据流的传输参数。
本发明属于无线通信领域，具体是在例如LTE长期演进网络的TCP数据传输的场景下，针对用户终端的TCP数据流传输提出的。
图2是根据本发明的背景技术绘示的LTE长期演进网络的网路架构示意图。
如图2所示，在一LTE长期演进网络中，用户设备201和网络中的演进型基站202之间通过无线通信信号进行通信，用户设备201向演进型基站202发送数据，称之为数据的上行传输；与此同时，用户设备201接收演进型基站202发送的数据，该方向的数据流称为下行数据传输。
可以理解地，虽然本文以LTE长期演进网络为例以阐述如何调整TCP数据流的拥塞，但是本发明提供的TCP数据流的拥塞调整方法并不仅限于LTE长期演进网络，其他诸如LTE-A、LTE-A Pro、5G、新无线电(New Radio，NR)、物联网(Internet-of-Things，IoT)和窄带物联网(Narrow Band Internet of Things，NB-IoT)等网络及其任何变体/衍生物的通信网络中都可以应用本发明提供的拥塞调整方法来调整由于新出现的下行TCP数据流导致的原有上行TCP传输明显减慢并出现拥塞的情形。本文中以LTE长期演进型网络为例的实施例仅用于更加清楚地阐述本发明的构思及效果，而非用于限制本发明的保护范围。
图3是根据本发明的背景技术绘示的LTE长期演进网络的网络协议架构示意图。
请参照图3，用户设备301和演进型基站302之间的数据传输，通常经过PDCP(Packet Data Convergence Protocol分组数据汇聚协议)，RLC(Radio Link Control无线链路层控制协议)，MAC(Media Access Control媒体接入控制)和PHY(Physical Layer物理层)的四层传输，每一层完成不同的数据处理。
RLC层主要完成数据的分段级联和按序递交及自动重传请求ARQ(AutomaticRepeat-reQuest)的数据传输保障；MAC层主要完成调度和不同逻辑信道的级联处理及混合自动重传请求HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest)的操作；物理层完成传输块成包和空口发送。
图4是根据本发明的背景技术绘示的LTE长期演进网络中分组数据汇聚协议PDCP的处理逻辑示意图。
在如图3所示的LTE的协议架构中，PDCP层主要是进行安全操作和头压缩/解压缩处理。请参照图4，发送PDCP实体401完成的工作包括加密和完整性保护、ROHC(RobustHeader Compression)以及UDC、EHC的压缩等，而接收PDCP实体402进行UDC，EHC的解压缩和解密等工作。
因此，本发明提供的TCP数据流的拥塞调整方法100中，第一个步骤101就是要统计移动终端在TCP数据传输过程中的诸多参数。
TCP(Transmission Control Protocol)，指传输控制协议，该协议是为了在不可靠的互联网络上提供可靠的端到端字节流而专门设计的一个传输协议。互联网络与单个网络有很大的不同，因为互联网络的不同部分可能有截然不同的拓扑结构、带宽、延迟、数据包大小和其他参数。TCP协议的设计目标是能够动态地适应互联网络的这些特性，而且具备面对各种故障时的健壮性。本发明正是针对LTE网络中的TCP数据流提出的。
更具体地，在TCP数据流的传输过程中，应用层向TCP层发送用于网间传输的、用8位字节表示的数据流，然后TCP协议把数据流分区成适当长度的报文段，通常受到该计算机连接的网络的数据链路层的最大传输单元(MTU)的限制。之后TCP层把结果数据包传给IP层，由它来通过网络将数据包传送给接收端实体的TCP层。
TCP为了保证不发生丢包，就给每个包一个序号，序号的存在同时也保证了传送到接收端实体的包能够按序接收。然后，接收端实体对已成功收到的包发回一个相应的确认消息，即TCP ACK。如果发送端实体在合理的往返时延(RTT)内未收到确认，那么对应的数据包就被假设为已丢失，将会被进行重传。TCP用一个校验和函数来检验数据是否有错误；在发送和接收时都要计算校验。
每当建立一个TCP连接时或一个TCP连接发生超时重传后，该连接便进入慢启动阶段。进入慢启动后，TCP实体将拥塞窗口的大小初始化为一个报文段，即设置cwnd＝1。此后，每收到一个报文段的确认(ACK)，cwnd值加1，即拥塞窗口按指数增加。当cwnd值超过慢启动阐值或发生报文段丢失重传时，慢启动阶段结束。
正是由于TCP ACK确认机制以及慢启动特性的存在，易造成新出现的TCP下行数据流导致已有的TCP上行数据流的传输速率明显下降，TCP上行传输出现拥塞，严重影响到用户体验，因此本发明针对性地提出了相应的拥塞调整方法。可以理解地，在该方法下，首先需要判断是由于TCP下行数据流的出现导致的上行拥塞，而判断的依据就是传输中的多个传输相关的参数取值。
因此，请再回到图1，本发明提供的TCP数据流的拥塞调整方法100中，还包括：
步骤102：根据该传输参数判断是否是新出现的TCP下行数据流导致已有的TCP上行数据流的传输速率下降。
在一实施例中，该传输参数包括该TCP数据流的实时传输速率；该根据该传输参数判断是否是新出现的TCP下行数据流导致已有的TCP上行数据流的传输速率下降，包括：
根据该TCP数据流的实时传输速率判断是否满足该TCP上行数据流先于该TCP下行数据流出现，且在该TCP下行数据流出现后，该TCP上行数据流的平均传输速率下降超过20％。
可以理解地，TCP上行速率减慢是由新出现TCP的下行数据导致的是应用本发明的前提条件，可以根据TCP上下行的实时传输速率加以判断是否满足该前提条件。
例如，在T1时刻首先出现了TCP上行数据流的传输，此时，只有TCP上行数据流而没有TCP下行数据流。随着时间的推移，在T2时刻出现了TCP下行数据流，此时TCP上行数据流和TCP下行数据流并存，并且TCP上行数据流的传输速率明显下降，说明是新出现的TCP下行数据流导致原有的TCP上行数据流发生了拥塞。
需要说明的是，这里的超过20％仅为下降幅度的量化举例，目的是为了更好地说明明显下降的幅度取值，而非用于限制本发明的保护范围。在实际应用中，当上行速率下降超过20％可以认为是上行传输速率发生了明显下降，而上行数据传输速率下降幅度在20％附近，一定程度上也可认为上行数据传输速率也发生了明显的下降。20％的具体数值并非用于限制本发明的保护范围，任何本领域技术人员认可的符合明显下降标准的情形都应纳入本发明所描述的情形之内。
在满足了首要的判断条件之后，即是新出现的TCP下行数据流导致原有的TCP上行数据流发生了拥塞，在一实施例中，该传输参数还包括BLER值和调度率，该BLER值包括上行BLER和下行BLER，该调度率包括上行调度率和下行调度率；该根据该传输参数判断是否是新出现的TCP下行数据流导致已有的TCP上行数据流的传输速率下降，还包括：
判断是否满足在该TCP下行数据流出现后，该上行BLER和下行BLER变化均不超过20％且该上行调度率和下行调度率变化均超过20％。
BLER(block error rate)，即误块率，是出错的数据块在所有发送的数据块中所占的百分比，只计算初传的block。在实际应用中，某一特定百分比，例如LTE中数据信道的BLER要求为10％以下，BLER并不总是必须的，因为可以重传出错的块并通过特殊的处理(如软合并等)，使得接收端正确解出收到的数据。需要测量和计算BLER时，在发送端就能够完成，因为可以通过收到的NACK数来计算BLER。
LTE的无线资源调度功能位于演进型基站的MAC子层，是无线资源调度时基站的一项核心功能，目的是决定哪些用户可以得到何种资源，即决定每个用户使用的时频资源、NCS、SISO/MIMO等。无线资源调度由演进型基站eNodeB中的动态资源调度器实现。动态资源调度器为下行共享信道(DL-SCH)和上行共享信道(UL-SCH)分配物理层资源。DL-SCH和UL-SCH分别使用不同的调度器进行调度操作。
当满足在TCP下行数据流出现以后，该上行BLER和下行BLER变化均不超过20％且该上行调度率和下行调度率变化均超过20％时，可以基本认为符合本发明所要求的是新出现的TCP下行数据流导致原有的TCP上行数据流发生了拥塞的情形。
需要说明的是，这里的变化不超过20％或超过20％仅为幅度变化的量化举例，目的是为了更好地说明明显变化的幅度取值，而非用于限制本发明的保护范围。在实际应用中，该上行BLER和下行BLER变化均不超过20％表明BLER未发生明显变化，而该上行BLER和下行BLER变化在20％附近，一定程度上也可认为BLER未发生明显变化。同样的，该上行调度率和下行调度率变化幅度中20％的阈值也非绝对性的表述，20％的具体数值并非用于限制本发明的保护范围，任何本领域技术人员认可的符合明显变化标准或未发生明显变化标准的情形都应纳入本发明所描述的情形之内。
在一实施例中，该传输参数还包括RSRP值；该根据该传输参数判断是否是新出现的TCP下行数据流导致已有的TCP上行数据流的传输速率下降，还包括：判断是否满足在该TCP下行数据流出现后，该RSRP值变化不超过20％。
RSRP(Reference Signal Receiving Power，参考信号接收功率)是LTE网络中可以代表无线信号强度的关键参数以及物理层测量需求之一，是在某个符号内承载参考信号的所有RE(资源粒子)上接收到的信号功率的平均值。在该实施例中，在TCP下行数据流出现以后，RSRP参数取值未发生明显变化亦可作为判断满足本发明中所需满足的前提条件的判据之一，即是新出现的TCP下行数据流导致原有的TCP上行数据流发生了拥塞。
在一实施例中，该传输参数还包括CQI值；该根据该传输参数判断是否是新出现的TCP下行数据流导致已有的TCP上行数据流的传输速率下降，还包括：
判断是否满足在该TCP下行数据流出现后，该CQI值变化不超过20％。
CQI(Channel Quality Indicator，信道质量指示)是无线信道的通信质量的测量标准，由终端基于下行信道的SINR测量上报的，它的高低取决于SINR，即说明CQI与网络覆盖直接相关。CQI能够代表一个给定信道的信道测量标准所谓一个值(或多个值)。通常，一个高值的CQI表示一个信道有好的质量，反之亦然。CQI>＝10是采用64QAM调制的必要条件,CQI>＝7是采用16QAM调制的必要条件，采用高阶调制方式，在同等条件下，能获得更高的下载速率。CQI的计算公式为CQI大于等于7的占比＝CQI大于等于7的上报次数/CQI上报总次数*100％。在TCP下行数据流出现以后，满足CQI的取值未发生明显变化亦可作为判断满足本发明中所需满足的前提条件的判据之一，从而判断新出现的TCP下行数据流导致原有的TCP上行数据流发生了拥塞。
类似地，本领域技术人员容易理解地，这里的变化不超过20％仅为幅度未发生明显变化的量化举例，目的是为了更好地说明未发生明显变化的幅度取值范围，而非用于限制本发明的保护范围。在实际应用中，该RSRP取值与CQI取值变化不超过20％表明未发生明显变化，而该RSRP取值与CQI取值变化在20％附近，一定程度上也可认为该RSRP取值与CQI取值未发生明显变化。20％的具体数值并非用于限制本发明的保护范围，任何本领域技术人员认可的符合未发生明显变化标准的情形都应纳入本发明所描述的情形之内。
在一实施例中，该传输参数还包括上行TCP RTT值；该根据该传输参数判断是否是新出现的TCP下行数据流导致已有的TCP上行数据流的传输速率下降，还包括：
判断是否满足在该TCP下行数据流出现后，该上行TCP RTT值变化超过20％。
RTT(Round Trip Time)，指一个连接的往返时间，即数据发送时刻到接收到确认的时刻的差值，它由三部分组成：链路的传播时间(propagation delay)、末端系统的处理时间、路由器缓存中的排队和处理时间(queuing delay)。其中，前两个部分的值对于一个TCP连接相对固定，路由器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应了网络的拥塞程度。因此，在TCP下行数据流出现以后，RTT参数值明显发生了变化，也可以说明TCP上行数据流发生了拥塞，从而RTT参数值也可作为应用本发明方法的前提条件的判据之一。
在一实施例中，该传输参数还包括上行MAC BSR值；该根据该传输参数判断是否是新出现的TCP下行数据流导致已有的TCP上行数据流的传输速率下降，还包括：
判断是否满足在该TCP下行数据流出现后，该上行MAC BSR值变化是否超过20％。
在LTE网络中，用户终端UE需要通过BSR(Buffer Status Report，缓冲区状态报告)告诉基站eNodeB，其上行buffer里有多少数据需要发送，以便eNodeB决定给该UE分配多少上行资源。因此，在TCP下行数据流出现以后，上行BSR参数数值发生了明显变化，一定程度上也可以说明TCP上行数据流发生了拥塞，从而MAC BSR参数值也可作为应用本发明方法的前提条件的判据之一。
类似地，本领域技术人员容易理解地，这里的变化超过20％仅为幅度明显变化的量化举例，目的是为了更好地说明明显变化的幅度取值范围，而非用于限制本发明的保护范围。在实际应用中，该TCP RTT取值与MAC BSR取值变化超过20％表明发生了明显变化，而该TCP RTT取值与MAC BSR取值变化在20％附近，一定程度上也可认为该TCP RTT取值与MACBSR取值发生了明显变化。20％的具体数值并非用于限制本发明的保护范围，任何本领域技术人员认可的符合发生明显变化标准的情形都应纳入本发明所描述的情形之内。
在一实施例中，该传输参数还包括上行PUSCH资源和该移动终端上报的BSR数值；该根据该传输参数判断是否是新出现的TCP下行数据流导致已有的TCP上行数据流的传输速率下降，还包括：
判断是否满足该上行PUSCH资源和该BSR数值是否呈正相关。
PUSCH，Physical Uplink Share Channel，即上行共享物理信道。在本发明提供的拥塞调整方法中，还需验证网络调度的上行PUSCH资源和用户UE上报的BSR的相关性，如果是强正相关，则判断上行调度率是BSR偏低直接触发的。UE上报的BSR中的平均BSR数值明显降低，代表的UE待发数据量明显变小，网络依据UE上报的BSR数据给UE进行上行空口资源的调度，因此给UE的PUSCH调度明显变小。因此，UE断定可以发生了TCP下行流引发先开始的TCP上行流速率明显下降的问题，推定是上下行并存的情况下，TCP协议栈拥塞机制限制了上行速率，符合本发明的前提条件。
本领域技术人员可以理解地，上述据以判断的参数仅为示例性的举例，该些参数的选择并非用于限制本发明的保护范围。在实际应用中，还可以根据其他参数，例如MCS(Modulation and Coding Scheme，调制与编码策略)、RANK秩的取值、CA载波聚合以及HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest，混合自动重传请求)的重传率等参数来进行TCP传输状态的判断，从而判断是否符合本发明的前提条件，即是新出现的TCP下行数据流导致原有的TCP上行数据流发生了拥塞。
请再回到图1，在判断出时由于新出现的TCP下行数据流导致原有的TCP上行数据流发生了拥塞之后，在本发明提供的TCP数据流的拥塞调整方法100中，还包括：
步骤103：响应于满足该已有的TCP上行数据流的传输速率下降是该TCP下行数据流导致的，优化调整TCP上行状态，该优化调整TCP上行状态包括：增大上行发送窗口；或者设定当前该上行TCP数据流未拥塞以重新选择拥塞避免参数。
优化调整上行拥塞可以采取多种方法，例如，以当前的BSR为基础，增大上行的发送窗口从而缓解上行拥塞，又或者，设定当前上行并未拥塞，从而以当前设置状态为基础，自动重新进行拥塞控制评估过程，选择合适的拥塞避免参数以调整传输状态。
在一实施例中，该优化调整TCP上行状态，还包括：响应于上行调整优化拥塞仍无效果，调整TCP ACK的RTT时间值以触发TCP协议栈重新评估拥塞。
可以理解地，如果之前的窗口调整和设定上行未拥塞的优化调整没有起效果，则调整TCP ACK的RTT时间，从而触发TCP协议栈重新开始拥塞评估，以缓解TCP上行数据流的拥塞情况。
图5是根据本发明一方面的一实施例绘示的上行TCP数据流的拥塞调整方法的方法流程示意图。
下面以一个具体的例子结合图5所示的方法流程阐述本发明提供的TCP数据流的拥塞调整方法。
在一实施例中，一用户终端UE驻留在一个LTE小区中，小区信号强度RSRP为70，UE上报的CQI＝15，假设小区无其它用户在同时进行高速率的PS分组数据交换业务。
可设置UE的LTE category＝4，UE开始TCP上传业务，采用TCP单流，上传速率稳定在40Mbps。上行速率平稳后，UE开始下载业务，也是TCP单流，下行速率稳定在100Mbps。但是此时上行速率降低到20Mbps。UE检查当前高速率大于门限5Mbps且持续时间或者流量大于一定门限的TCP流数量，确认当前活动的TCP流只有2个，即一个上行TCP流，一个下行TCP流，且符合先上行流后下行流的并发顺序条件。
比较下行开启前后，上行速率稳定状态的平均速率变化情况，在该实施例中，上行速率在T2后平均速率为20Mbps明显低于下行开始前的平均速率(40Mbps)。
请参照图5，首先是步骤501：判断此时发生了下行影响上行速率的问题。UE执行上行速率偏低原因推测流程。接着执行步骤502：UE检查驻留小区，判断驻留小区和信号强度是否发生变化。如果是驻留小区或信号强度变化引发的传输速率变化，不属于应用本发明拥塞调整的适用场景，结束方法流程；如果确认不是由于驻留小区和信号强度引起的速率变化，则进入步骤503：判断上行TCP数据流的RTT是否发生变化。
需要说明的是，在该实施例中，以上行TCP数据流的RTT参数作为是否符合应用本发明方法的前提条件的判据，实际应用中，也需要通过其他参数判断是否是下行数据流引发的上行拥塞。例如，某一UE的传输参数如下表所示：
| 考察量 | 单上行 | 上行+下行 | 判断结果 |
| 驻留小区 | CELL A | CELL A | 未变化 |
| RSRP | -70 | -72 | 未变化 |
| CQI | 15 | 15 | 未变化 |
| BLER DL | 1％ | 5％ | 未变化 |
| BLER UP | 5％ | 6％ | 未变化 |
| 上行调度率 | 90％ | 50％ | 明显变化 |
| 下行调度率 | 1％ | 90％ | 明显变化 |
| 上行MAC BSR | 60 | 30 | 明显变化 |
| 上行TCP RTT | 80ms | 550ms | 明显变化 |
表1某UE传输参数变化示例
在以上表格所示的实施例中，可以看出，该用户终端在同一小区CELL A中，在出现下行数据流以后，相对于原有的只有上行数据流时，RSRP、CQI以及上下行的BLER参数值未发生明显变化，而上下行调度率、上行MAC BSR以及上行TCP RTT发生了明显变化，说明确实是新出现的TCP下行数据流导致原有的TCP上行数据流发生了拥塞。
图6是根据本发明的一实施例绘示的上行TCP数据流的RTT按时间变化的过程示意图。
如图6所示，在该实施例中，在下行线程开启和速率平稳之前，UE上行的TCP RTT时间平数值在80ms。下行TCP线程速率平稳之后，UE上行的TCP RTT时间平数值在550ms。可见，由于下行TCP流的影响，上行TCP RTT时间长度明显变大，符合应用本发明拥塞调整方法的前提条件。
请再回到图5，判断若上行TCP数据流的RTT未发生明显变化，说明不符合应用本发明方法的条件，结束方法流程。而在上述的实施例中，判断上行TCP数据流的RTT确实发生了明显的变化，同时其他参数也符合上述条件，则进入步骤504：判断BSR和上行PUSCH资源是否是正相关，如果不是，说明不符合本发明的应用条件，结束方法流程；如果是，则进入步骤505：进入优化调整状态，通过增大上行发送窗口或者设置上行未拥塞来优化上行数据流的传输。
尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
图7是根据本发明的另一方面的一实施例绘示的TCP数据流的拥塞调整装置的装置结构示意图。
如图7所示，本发明提供的TCP数据流的拥塞调整装置的计算机系统/服务器700以通用的计算机设备的形式表现。该计算机系统/服务器700的组件可以包括一个或者多个处理器702，存储器701，以及连接不同系统组件(包括存储器701和处理器702)的总线703。
总线703包括数据总线、地址总线以及控制总线。数据总线的位数与工作频率的乘积正比于数据传输率，地址总线的位数决定了可寻址的最大内存空间，控制总线(读/写)指出总线周期的类型和本次输入/输出操作完成的时刻。处理器702通过总线703连接存储器701，并配置用于实施上述任意一个实施例所提供的车辆控制方法。
处理器702作为TCP数据流的拥塞调整装置的计算机系统/服务器700的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元。计算机系统中所有软件层的操作，最终都将通过指令集映射为处理器702的操作。处理器702的功效主要为处理指令、执行操作、控制时间、处理数据。
存储器701是指计算机中由存放程序和数据的各种存储设备。存储器701可以包括存储易失性存储器形式的计算机系统可读介质。例如随机存取存储器(RAM)704和/或高速缓存存储器706。
随机存取存储器(RAM)704是与处理器702直接交换数据的内部存储器。它可以随时读写(刷新时除外)，而且速度很快，通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储介质，一旦断电其中所存储的数据将随之丢失。高速缓存存储器(Cache)706是存在于主存与处理器702之间的一级存储器，其容量比较小但速度比主存高得多，接近于处理器702的速度。
计算机系统/服务器700还可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。本实施例中，存储系统706可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质。
存储器701还可以包括至少一组程序模块707。程序模块707可以存储在存储器701中。程序模块707包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块707通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
计算机系统/服务器700也可以与一个或多个外部设备708(例如键盘、指向设备、显示器709等)通信，也可与一个或者多个使得用户能与该计算机系统/服务器700交互的设备通信，和/或与使得该计算机系统/服务器700能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口710进行。
计算机系统/服务器700还可以通过网络适配器711与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，如因特网)通信。如图7所示，网络适配器711通过总线703与计算机系统/服务器700的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合计算机系统/服务器700使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
根据本发明的另一方面，本文还提供了一种计算机存储介质的实施例。
该计算机存储介质上存储有计算机程序。该计算机程序被处理器执行时，可以实现上述任意一种TCP数据流的拥塞调整方法的步骤。
本领域技术人员将可理解，信息、信号和数据可使用各种不同技术和技艺中的任何技术和技艺来表示。例如，以上描述通篇引述的数据、指令、命令、信息、信号、位(比特)、码元、和码片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光学粒子、或其任何组合来表示。
本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。
本案描述的处理器可使用电子硬件、计算机软件或其任何组合来实现。此类处理器是实现为硬件还是软件将取决于具体应用和加诸于系统的整体设计约束。作为示例，本公开中呈现的处理器、处理器的任何部分、或处理器的任何组合可用微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑器件(PLD)、状态机、门控逻辑、分立的硬件电路、以及配置成执行贯穿本公开描述的各种功能的其他合适的处理组件来实现。本公开中呈现的处理器、处理器的任何部分、或处理器的任何组合的功能性可用由微处理器、微控制器、DSP或其他合适的平台执行的软件来实现。
结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。
在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。
提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。
Claims (19)
1.一种TCP数据流的拥塞调整方法，用于移动终端TCP数据包的发送，所述拥塞调整方法包括：
统计所述移动终端收发的TCP数据流的传输参数；
根据所述传输参数判断是否是新出现的TCP下行数据流导致已有的TCP上行数据流的传输速率下降；
响应于满足所述已有的TCP上行数据流的传输速率下降是所述TCP下行数据流导致的，优化调整TCP上行状态，所述优化调整TCP上行状态包括：
增大上行发送窗口；或者
设定当前所述上行TCP数据流未拥塞以重新选择拥塞避免参数。
2.如权利要求1所述的拥塞调整方法，其特征在于，所述传输参数包括所述TCP数据流的实时传输速率；
所述根据所述传输参数判断是否是新出现的TCP下行数据流导致已有的TCP上行数据流的传输速率下降，包括：
根据所述TCP数据流的实时传输速率判断是否满足所述TCP上行数据流先于所述TCP下行数据流出现，且在所述TCP下行数据流出现后，所述TCP上行数据流的平均传输速率下降超过20％。
3.如权利要求2所述的拥塞调整方法，其特征在于，所述传输参数还包括BLER值和调度率，所述BLER值包括上行BLER和下行BLER，所述调度率包括上行调度率和下行调度率；
所述根据所述传输参数判断是否是新出现的TCP下行数据流导致已有的TCP上行数据流的传输速率下降，还包括：
判断是否满足在所述TCP下行数据流出现后，所述上行BLER和下行BLER变化均不超过20％且所述上行调度率和下行调度率变化均超过20％。
4.如权利要求3所述的拥塞调整方法，其特征在于，所述传输参数还包括RSRP值；
所述根据所述传输参数判断是否是新出现的TCP下行数据流导致已有的TCP上行数据流的传输速率下降，还包括：
判断是否满足在所述TCP下行数据流出现后，所述RSRP值变化不超过20％。
5.如权利要求4所述的拥塞调整方法，其特征在于，所述传输参数还包括CQI值；
所述根据所述传输参数判断是否是新出现的TCP下行数据流导致已有的TCP上行数据流的传输速率下降，还包括：
判断是否满足在所述TCP下行数据流出现后，所述CQI值变化不超过20％。
6.如权利要求3所述的拥塞调整方法，其特征在于，所述传输参数还包括上行TCP RTT值；
所述根据所述传输参数判断是否是新出现的TCP下行数据流导致已有的TCP上行数据流的传输速率下降，还包括：
判断是否满足在所述TCP下行数据流出现后，所述上行TCP RTT值变化超过20％。
7.如权利要求6所述的拥塞调整方法，其特征在于，所述传输参数还包括上行MAC BSR值；
所述根据所述传输参数判断是否是新出现的TCP下行数据流导致已有的TCP上行数据流的传输速率下降，还包括：
判断是否满足在所述TCP下行数据流出现后，所述上行MAC BSR值变化是否超过20％。
8.如权利要求3所述的拥塞调整方法，其特征在于，所述传输参数还包括上行PUSCH资源和所述移动终端上报的BSR数值；
所述根据所述传输参数判断是否是新出现的TCP下行数据流导致已有的TCP上行数据流的传输速率下降，还包括：
判断是否满足所述上行PUSCH资源和所述BSR数值是否呈正相关。
9.如权利要求1所述的拥塞调整方法，其特征在于，所述优化调整TCP上行状态，还包括：
响应于上行调整优化拥塞仍无效果，调整TCP ACK的RTT时间值以触发TCP协议栈重新评估拥塞。
10.一种TCP数据流的拥塞调整装置，用于移动终端TCP数据包的发送，所述拥塞调整装置包括：
存储器；以及
与所述存储器耦接的处理器，所述处理器配置用于：
根据所述传输参数判断是否是新出现的TCP下行数据流导致已有的TCP上行数据流的传输速率下降；
响应于满足所述已有的TCP上行数据流的传输速率下降是所述TCP下行数据流导致的，优化调整TCP上行状态，所述优化调整TCP上行状态包括：
增大上行发送窗口；或者
设定当前所述上行TCP数据流未拥塞以重新选择拥塞避免参数。
11.如权利要求10所述的拥塞调整装置，其特征在于，所述传输参数包括所述TCP数据流的实时传输速率；
所述处理器进一步配置用于：
根据所述TCP数据流的实时传输速率判断是否满足所述TCP上行数据流先于所述TCP下行数据流出现，且在所述TCP下行数据流出现后，所述TCP上行数据流的平均传输速率下降超过20％。
12.如权利要求11所述的拥塞调整装置，其特征在于，所述传输参数还包括BLER值和调度率，所述BLER值包括上行BLER和下行BLER，所述调度率包括上行调度率和下行调度率；
所述处理器进一步配置用于：
判断是否满足在所述TCP下行数据流出现后，所述上行BLER和下行BLER变化均不超过20％且所述上行调度率和下行调度率变化均超过20％。
13.如权利要求12所述的拥塞调整装置，其特征在于，所述传输参数还包括RSRP值；
所述处理器进一步配置用于：
判断是否满足在所述TCP下行数据流出现后，所述RSRP值变化不超过20％。
14.如权利要求13所述的拥塞调整装置，其特征在于，所述传输参数还包括CQI值；
所述处理器进一步配置用于：
判断是否满足在所述TCP下行数据流出现后，所述CQI值变化不超过20％。
15.如权利要求12所述的拥塞调整装置，其特征在于，所述传输参数还包括上行TCPRTT值；
所述处理器进一步配置用于：
判断是否满足在所述TCP下行数据流出现后，所述上行TCP RTT值变化超过20％。
16.如权利要求15所述的拥塞调整装置，其特征在于，所述传输参数还包括上行MACBSR值；
所述处理器进一步配置用于：
判断是否满足在所述TCP下行数据流出现后，所述上行MAC BSR值变化是否超过20％。
17.如权利要求12所述的拥塞调整装置，其特征在于，所述传输参数还包括上行PUSCH资源和所述移动终端上报的BSR数值；
所述处理器进一步配置用于：
判断是否满足所述上行PUSCH资源和所述BSR数值是否呈正相关。
18.如权利要求10所述的拥塞调整装置，其特征在于，所述处理器进一步配置用于：
响应于上行调整优化拥塞仍无效果，调整TCP ACK的RTT时间值以触发TCP协议栈重新评估拥塞。
19.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1～9中任一项所述的TCP数据流的拥塞调整方法。
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| WO2024060304A1 (en) * | 2022-09-23 | 2024-03-28 | Apple Inc. | Technologies for media access control congestion signaling |
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