CN1842052A - 无线链路控制层的数据传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线链路控制层的数据传输方法,包括以下步骤:A.无线链路控制层接收本端上层发送的服务数据单元;B.所述无线链路控制层判断接收的服务数据单元是否承载确认信息TCP ACK;C.所述无线链路控制层优先发送所述承载确认信息TCP ACK的服务数据单元对应的协议数据单元。本发明在不改变接收端和发送TCP参数的基础上,提供一种RLC数据传输方案。该方案在RLC发送缓冲区中既有TCP ACK又有数据段信息或其它控制信息包待发送时,优先发送TCP ACK,使得上下行传输信道同时进行数据传输时,上下行传输信道的TCP传输速率都接近单上行或单下行数据传输时的传输速率,并且降低TCP环回时延,提高端到端的QoS性能。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信领域的数据传输方法,特别涉及一种无线链路控制层的数据传输方法。
背景技术
随着通信技术的发展,特别是第三代移动通信技术的发展,数据业务成为移动通信系统的重要业务之一。其中,无线数据业务为终端用户提供到Internet网络的无缝连接,可以让终端用户通过无线系统得到更方便的Internet资讯。
由于现有的Internet网络主要是通过TCP(Transmit Control Protocol,传输控制协议)/IP(Internet Protocol,Internet协议)来进行组网并完成数据传输的,因此,利用无线数据业务为终端用户提供到Internet网的无缝连接时,同样需要TCP/IP协议实现数据传输。通过仿真和测试表明,在上下行同时进行基于TCP的数据传输,例如,同时FTP(File Transfer Protocol,文件传输协议)上传和下载文件时,若一个本端上层发送的TCP ACK到达RLC(无线链路层)时已经有多个TCP数据报文段在等待发送,那么该TCP ACK的发送就被延时。上行或下行传输数据的传输速率能否都接近单上行或单下行数据传输时的传输速率,与网络侧TCP接收缓冲大小(TcpRxBufferSize,也称TCP接收窗大小)和UE(User Equipment,用户设备)侧TCP接收缓冲大小设置以及二者的比例有关,若两端的TcpRxBuffferSize设置不当或比例不当,可能会造成传输链路拥塞,具体表现为:一方向传输速率比较正常而另一方向传输速率很低或者两个方向的传输速率都下降。
在现有技术中,拥塞控制方法主要包括:慢启动、拥塞避免和快速重发。所述慢启动实现方法如下:首先向TCP每连接状态加入两个参量。拥塞窗口(cwnd)和慢启动阀值(ssthresh),拥塞窗口即为上述TCP接收窗口。其中,拥塞窗口是一个TCP状态参量,代表着一个TCP允许发送的最大数据量,是发送端收到确认(TCP ACK)之前能向网络传送的最大数据量的一个发送门限;所述拥塞窗口包括本端拥塞窗口和对端拥塞窗口。所述慢启动阀值(ssthresh),被用来选择用慢启动还是用拥塞避免算法来控制数据传送。例如,TCP发送端启动一个长度为1的拥塞窗口(cwnd),该窗口为对端拥塞窗口,对于每收到一个TCP ACK,TCP发送端按指数增长所述对端拥塞窗口的大小,直到等于慢启动阈值(ssthresh)。然后进入拥塞避免阶段,继续线性增加它的对端拥塞窗口cwnd,使发送数据量线性增长,且每收到一个TCP ACK就发送一个新的报文段,达到一种稳态(慢启动持续时间很短,可以认为是暂态)。然后,TCP继续测量环回时延RTT(Round Trip Time,往返时间),该环回时延用来计算在发送端和接收端之间来回通信所需时间,即发送一个数据包后,到接收到该数据包的TCP ACK信息所用的时间。
通过比较测得的环回时延与设定的环回时延,确定是否丢包。当测得丢包时,TCP激活快速重发算法,快速转发算法假设丢失的包从重复ACK序号开始,并转发它。同时,TCP将ssthresh设为现有窗口的一半,以减低数据量;或重设它的拥塞窗口的尺寸为1。因此,使用激活慢启动算法可以限制拥塞窗口成为到先前水平的速率。
然而,该方法需要对TCP参数进行修改(改变TCP接收窗口的大小),在实际的无线网络应用中,Internet上各个服务节点的主机是不可控的,另一方面在真正的商用系统中,另一个IP的终端是手机,因此,对于普通用户来说对TCP参数进行修改是不现实的。
现有技术中还有另一种方案,在无线通信系统中,根据3GPP的协议规范,无线接口协议层分为三层。最底层是物理层,位于物理层(L1)之上的协议层称为数据链路层(L2)和网络层(L3)。在UTRA FDD无线接口中,数据链路层被划分为几个子层。在控制平面上,数据链路层(L2)包含两个子层——MAC(Medium Access Control,媒体访问控制)和RLC(Radio Link Control,无线链路控制);在用户平面上,除去MAC和RLC外,还存在两个与特定业务有关的协议:PDCP(Packet Data Convergence Protocol,分组数据汇聚协议)和BMC(广播/组播控制协议)。
在PDCP层实现上增加对数据进行优先级的划分的处理,然后在RLC层实现不同优先级的数据包映射到不同优先级的逻辑信道,MAC优先调度高优先级的逻辑信道,这样使控制数据包有高的优先级可以及时的被从空口发送到对端。但是,由于在PDCP解析TCP/IP包,打破层间结构,因此,实现较为复杂,并可能影响头压缩的处理。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种无线链路控制层的数据传输方法,以解决现有技术中需要通过对TCP参数进行修改或在PDCP解析TCP/IP包,打破层间结构,来实现提高TCP传输性能的缺陷。
为了解决上述问题,本发明公开了一种无线链路控制层的数据传输方法,该方法包括以下步骤:
A、无线链路控制层接收本端上层发送的服务数据单元;
B、所述无线链路控制层判断接收的服务数据单元是否承载确认信息TCPACK;
C、所述无线链路控制层优先发送所述承载确认信息TCP ACK的服务数据单元对应的协议数据单元。
步骤B中,通过在无线链路控制层设定一个常数,并与本端上层发送的服务数据单元SDU的大小比较,确定承载确认信息TCP ACK的服务数据单元。
步骤B和C之间包括,将承载确认信息TCP ACK的服务数据单元存入第一队列,将承载数据段信息的服务数据单元存入第二队列,所述第一队列比第二队列具有发送优先权。
所述具有发送优先权的第一队列按照先进先出原则发送所存信息。
所述无线链路控制层包括:发送端无线链路控制层和接收端无线链路控制层。
所述发送端为网络侧设备、服务器或用户设备。
所述接收端为网络侧设备、服务器或用户设备。
所述上层为网络层或传输层。
所述确认信息TCP ACK在本端接收到一个对端发送的数据段信息后发送。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
本发明在不改变接收端和发送TCP参数的基础上,改变RLC数据传输机制的角度出发,提供一种RLC数据传输方案。该方案在RLC发送缓冲区中既有TCP ACK(TCP确认信息)又有数据段信息或其它控制信息包待发送时,优先发送TCP ACK,使得上下行传输信道同时进行数据传输时,上下行传输信道的TCP传输速率都接近单上行或单下行数据传输时的传输速率,并且降低TCP环回时延,提高端到端的QoS(Quality of Service,服务质量)性能。
附图说明
图1是本发明无线链路控制层的数据传输方法基本原理流程图;
图2是本发明无线链路控制层的数据传输方法应用在无线通信系统中的结构图。
具体实施方式
本发明的基本原理如图1所示,包括:
步骤s101,无线链路控制层接收本端上层发送的服务数据单元;
步骤s102,所述无线链路控制层判断接收的服务数据单元是否承载确认信息TCP ACK;
步骤s103,所述无线链路控制层优先发送所述承载确认信息TCP ACK的服务数据单元对应的协议数据单元。
本发明通过减少TCP ACK传输时延,以减少环回时延,使得数据传输速率提高、拥塞时间减少。由于TCP环回时延由两部分组成:数据报文段的传输时延和对应的TCP ACK的传输时延。数据报文段的传输时延与对端TcpRxBufferSize有关,TcpRxBufferSize越大,待发送的报文段在本端RLC发送队列中滞留越多,数据报文段的传输时延越大;而对应的TCP ACK的传输时延则与本端TcpRxBufferSize有关,在上下行同时进行数据传输情况下,因为此时对端RLC层也有若干承载TCP数据报的SDU等待发送,因此,本端TcpRxBufferSize越大,TCP ACK在对端RLC层滞留时间越长,TCP ACK的传输时延越大。由于TCP性能由数据传输时延和该数据确认信息TCP ACK传输时延确定,所以减少TCP ACK传输时延可以减少环回时延,使得数据传输速率提高,达到优化TCP性能的目的。
本发明所应用的无线通信系统结构如图2所示,包括接收端(UE侧或网络侧)201,发送端(网络侧或UE侧)202,发送端包括物理层205、无线链路层204和上层203(所述上层包括:网络层、传输层等),接收端包括物理层208、无线链路层207和上层206(所述上层包括:网络层、传输层等)。发送端的RLC204(Radio Link Control,无线链路控制层)接收上层203发送的SDU(Service Data Unit,服务数据单元),将所述SDU放入发送队列,RLC204只根据SDU到达时间先后通过物理层205来向接收端物理层208发送SDU对应的PDU(Protocol Data Unit,协议数据单元),对端RLC202向上层206发送SDU,上层206接收到SDU后,以同样方法向发送端发送TCP ACK信息,表示已接收到数据信息。
本发明的具体实现方案为:
首先,RLC将上层发送的SDU分类。根据TCP/IP协议,承载TCP ACK的消息包的大小固定为40Byte,因此,若PDCP没有启用头压缩算法,TCP ACK消息包到达RLC时就是40Byte;若PDCP启用头压缩算法,TCP ACK消息包到达RLC时也是一个固定值。所述头压缩算法是PDCP用来提高信道的利用率的一种方法,每个PDCP实体使用一个或多个头压缩算法,也可以不使用头压缩算法,几个PDCP实体可能使用同一头压缩算法,算法的类型和参数由RRC协商并通过PDCP控制业务接入点(PDCP-SAP)指示PDCP。因此,我们可以设置一个参数TcpAckRefSize,RLC通过比较SDU大小与该参数是否相等来识别是否是承载TCP ACK的SDU。
然后,在SLC向下优先发送上层的TCP ACK,由于上层发送的SDU内封装的可能是TCP数据报文段或是TCP的控制信息(接收确认信息),且本发明的关键点就是尽快地传输TCP接收确认信息。因此,RLC区分对待到达的SDU,优先发送上层TCP ACK,降低TCP ACK的传输时延。
具体实现优先发送上层的TCP ACK的方法为:在逻辑上,把RLC发送队列分为两个,将承载TCP ACK的SDU单独放入一个发送队列A,而将承载数据信息或其他控制信息的SDU放入另一个队列B。RLC每次发送新的AMDPDU时都优先发送队列A中的数据PDU(在队列A中存在多个待发送的数据单元时,可采用先进先出、先进后出或预先设定的发送原则等)。这样,TCP ACK在RLC层的延时上就很小。在这种情况下,UE侧和Server(或网络)侧的TCP RTT基本上就不受本端TcpRxBufferSize的影响,因此,与单方向数据传输一样,避免上下行之间的相互影响,提高TCP性能。因为本发明的目的就是为了尽快地传输TCP ACK数据报文段,与现有技术只要简单对比一下,便可体现本发明的优势。
例如,现有技术方案的发送缓冲区中已经存在1,2,3,4,5,6,7个待发送的数据段信息,且由于发送缓冲区是按照先进先出的顺序进行调度,因此如果有8,9两个TCP ACK数据到达时,8,9需要等1~7个的待发送数据段信息发送完毕才可进行,假设每一个数据发送需要Td的时间,那么,8,9的TCP ACK数据需要额外等待7*Td的时间,从而造成时间上的延迟。如果采用本发明的技术,将待发送的数据段信息与TCP ACK信息区分别存储到不同的发送缓冲区中,当8,9的TCP ACK数据到达时,将会放置到A发送缓冲区,而数据段信息或其它控制信息则放置在B发送缓冲区中。且使发送缓冲区A的优先级高于发送缓冲区B,也就是说,只要发送缓冲区A中有数据,就发送A中的数据,当A中没数据时,才发送B中的数据。因此,A发送缓冲区的数据就可以快速地发送出去,而不需要象原技术中需要等待7*Td的时间。
另外,单独进行上传或下载时,TCP性能不受本方案影响。此外,上层采用非TCP承载时,如UDP(User Datagram Protocal,用户数据报协议),数据传输性能也不受本发明的方案影响。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1、一种无线链路控制层的数据传输方法,其特征在于,包括以下步骤:
A、无线链路控制层接收本端上层发送的服务数据单元;
B、所述无线链路控制层判断接收的服务数据单元是否承载确认信息TCPACK;
C、所述无线链路控制层优先发送所述承载确认信息TCP ACK的服务数据单元对应的协议数据单元。
2、如权利要求1所述无线链路控制层的数据传输方法,其特征在于,步骤B中,通过在无线链路控制层设定一个常数,并与本端上层发送的服务数据单元SDU的大小比较,确定承载确认信息TCPACK的服务数据单元。
3、如权利要求1所述无线链路控制层的数据传输方法,其特征在于,步骤B和C之间包括,将承载确认信息TCPACK的服务数据单元存入第一队列,将承载数据段信息的服务数据单元存入第二队列,所述第一队列比第二队列具有发送优先权。
4、如权利要求3所述无线链路控制层的数据传输方法,其特征在于,所述具有发送优先权的第一队列按照先进先出原则发送所存信息。
5、如权利要求1所述无线链路控制层的数据传输方法,其特征在于,所述无线链路控制层包括:发送端无线链路控制层和接收端无线链路控制层。
6、如权利要求5所述无线链路控制层的数据传输方法,其特征在于,所述发送端为网络侧设备、服务器或用户设备。
7、如权利要求5所述无线链路控制层的数据传输方法,其特征在于,所述接收端为网络侧设备、服务器或用户设备。
8、如权利要求1所述无线链路控制层的数据传输方法,其特征在于,所述上层为网络层或传输层。
9、如权利要求1所述无线链路控制层的数据传输方法,其特征在于,所述确认信息TCP ACK在本端接收到一个对端发送的数据段信息后发送。
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