CN1842080A - 一种调整传输控制协议接收窗口的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种调整TCP接收窗口的方法,至少包括以下步骤:A.计算传输控制协议TCP最小接收窗口;B.将TCP原始接收窗口的大小调整为所述的TCP最小接收窗口。利用本发明,由于SGSN能够根据用户实际使用的网络带宽来调整TCP接收窗口,在TCP协商和传输的过程中,在网络带宽很高的情况下大大提高了对WCDMA网络系统提供网络资源的利用率,并在网络带宽很低的情况下大大节约了TCP在WCDMA网络上使用时的接收窗口。另外,由于本发明充分利用了WCDMA网络系统提供的网络资源,大大提高了WCDMA网络系统的传输速率,用户在WCDMA网络系统中也可以得到高速的网络访问速率。
Description
技术领域
本发明涉及宽带码分多址(WCDMA)网络系统通信技术,特别涉及一种调整传输控制协议(TCP)接收窗口的方法。
背景技术
TCP是一种基于网际协议(IP)的有连接传输控制协议,它是基于固定网络系统的传输特点进行设计的,对网络传输时延有低时延的假设。
为充分利用网络系统提供的传输资源,尽可能提高网络系统的传输能力,TCP的传输特征一般应符合以下公式:
接收缓存>网络带宽×网络往返时延(RTT)
但是,在实际传输时可能出现接收缓存小于网络带宽与RTT乘积的情况,当接收缓存小于网络带宽与RTT的乘积时:
TCP的传输速率=接收缓存/RTT
WCDMA网络系统作为第三代移动通信技术中的一种网络系统,在传输过程中具有高时延的特点,一般网络带宽与RTT的乘积也比较大。
现有TCP在固定网络上使用时,由于固定网络低时延的特点,其接收缓存不会造成速率瓶颈。但现有TCP在WCDMA这样的高速无线传输网络上使用时,因为无线传输固有的高时延特点,导致WCDMA网络系统提供的网络资源无法得到充分利用,WCDMA网络系统的传输速率较低。
在目前情况下,TCP在WCDMA网络系统上使用时,用于表明网络接收缓存大小的TCP接收窗口,其缺省值为16384bytes,而WCDMA网络系统提供给用户的网络带宽发展很快,一般都在384Kbps以上。WCDMA网络系统提供给移动用户的384Kbps的网络带宽在商用上已经很成熟,2M的网络带宽协议很早也已经支持,以后HSDPA可能支持的网络带宽将更大,实现的传输速率也将更高。
由于目前WCDMA系统提供给用户的网络带宽一般是在384Kbps~2048Kbps之间,WCDMA系统中用户访问网络时,端到端的RTT在400~450ms左右。因此,一般情况下WCDMA系统上使用TCP时要求的最小接收窗口应该为:
384×1000/8×0.4=19,200bytes;
要求的最大接收窗口应该为:
2048×1000/8×0.4=102,400bytes
而TCP接收窗口的缺省值为16384bytes,在传输过程中使用TCP缺省的接收窗口16384bytes显然无法满足要求,它使WCDMA网络系统的传输速率被限制在:
16384×8/0.4=327680bps
这样使WCDMA网络系统在提供业务时产生很大的浪费:
1-327680/384000=14.6%
1-327680/2048000=84%
即WCDMA网络系统提供给用户的网络带宽被浪费了14.6%~84%。这种浪费使WCDMA网络系统提供的网络资源无法得到充分利用,对WCDMA网络系统提供的网络资源的利用率较低。同时,由于对WCDMA网络系统提供的网络资源的利用率较低,也导致了WCDMA网络系统的传输速率较低,用户无法在WCDMA网络系统中得到所希望的高速网络访问速率。
在某些情况下,用户实际使用的网络带宽可能会较小。例如用户实际使用的网络带宽为64Kbps,此时用户实际使用的TCP接收窗口为64Kbps/8×0.4=3200bytes,远远小于TCP在WCDMA网络上使用时的缺省接收窗口16384bytes,在这种情况下又将大大浪费TCP在WCDMA网络上使用时的接收窗口。
发明内容
有鉴于此,本发明主要解决的问题在于,提供一种调整TCP接收窗口的方法,以根据用户实际使用的网络带宽来调整TCP接收窗口。
为达到上述目的,本发明提供了一种调整TCP接收窗口的方法,关键在于,至少包括以下步骤:
A、计算传输控制协议TCP最小接收窗口;
B、将TCP原始接收窗口的大小调整为所述的TCP最小接收窗口。
上述方案中,步骤A中所述的计算TCP最小接收窗口,由服务通用分组无线业务支持节点SGSN根据下述公式进行:TCP最小接收窗口=(用户申请的实际带宽/8)×网络平均往返时延值×防抖动权重。所述防抖动权重的取值范围为大于等于1.2且小于等于1.5。
上述方案中,步骤A与步骤B之间进一步包括:SGSN将计算出的TCP最小接收窗口保存在自身的数据库中。
上述方案中,步骤A与步骤B之间进一步包括:用户终端通过SGSN向服务器TCP协议栈发送TCP连接请求,SGSN收到该请求后,分析该请求是否为TCP同步消息:如果是,则从TCP同步消息中获取TCP原始接收窗口的大小,并获取所述的TCP最小接收窗口,然后执行步骤B;否则,结束本流程。
上述方案中,所述的步骤B包括:SGSN判断TCP原始接收窗口是否小于所述的TCP最小接收窗口:如果是,则将TCP原始接收窗口调整为所述的TCP最小接收窗口;否则,不调整TCP原始接收窗口。
该方法进一步包括:SGSN判断TCP剩余接收窗口是否拥塞:如果是,则不调整TCP剩余接收窗口;否则,将TCP剩余接收窗口调整为所述的TCP最小接收窗口。
上述方案中,所述的判断TCP剩余接收窗口是否拥塞包括:判断TCP剩余接收窗口是否小于初始的TCP原始接收窗口与拥塞阈值的乘积:如果是,则TCP剩余接收窗口拥塞;否则,TCP剩余接收窗口未拥塞。
上述方案中,所述的拥塞阈值为0.625。
因此,本发明提供的这种调整TCP接收窗口的方法,通过计算TCP最小接收窗口,并将TCP原始接收窗口的大小调整为所述的TCP最小接收窗口,使SGSN能够根据用户实际使用的网络带宽来调整TCP接收窗口。
利用本发明,SGSN根据用户实际使用的网络带宽计算TCP最小接收窗口,在TCP协商的过程中,SGSN将TCP原始接收窗口的大小调整为所述的TCP最小接收窗口,使TCP接收窗口能够满足用户实际使用网络带宽的需要,进而提高了对WCDMA网络系统提供网络资源的利用率,并节约了TCP在WCDMA网络上使用时的接收窗口。
在TCP传输的过程中,SGSN进一步根据初始的TCP原始接收窗口调整TCP当前剩余接收窗口,将TCP当前剩余接收窗口的大小调整为所述的TCP最小接收窗口,使TCP当前剩余接收窗口也能够满足用户实际使用网络带宽的需要,进而更好的提高了对WCDMA网络系统提供网络资源的利用率,并更好的节约了TCP在WCDMA网络上使用时的接收窗口。
由于本发明充分利用了WCDMA网络系统提供的网络资源,大大提高了WCDMA网络系统的传输速率,用户在WCDMA网络系统中也可以得到高速的网络访问速率。
另外,如果用户实际使用的网络带宽大于TCP在WCDMA网络上使用时的缺省接收窗口,利用本发明可以将TCP原始接收窗口调大。在将TCP原始接收窗口调大以后,WCDMA网络系统就放松了对RTT的要求,可以为网络系统的无线接入部分提供更低的码组差错率(BLER),从而从整体上增加无线接入的用户容量。例如,当TCP原始接收窗口被调整为32768bytes,WCDMA系统提供给用户的网络带宽为384Kbps时,RTT<32768×8/384=683ms;当TCP原始接收窗口被调整为65535bytes,WCDMA系统提供给用户的网络带宽为384Kbps时,RTT<65535×8/384=1365ms。
如果用户实际使用的网络带宽小于TCP在WCDMA网络上使用时的缺省接收窗口,利用本发明可以先将TCP最小接收窗口设置为一个较小的值,并根据设置的TCP最小接收窗口将TCP原始接收窗口调整为比网络系统缺省的窗口值还小,从而在用户使用网络带宽较小的情况下节约TCP在WCDMA网络上使用时的接收窗口。例如在用户使用64Kbps业务时,可以设置TCP最小接收窗口为64Kbps/8×0.4=3200bytes,这个值远远小于网络系统缺省的窗口值16384bytes,这样就大大节约了TCP在WCDMA网络上使用时的接收窗口。
附图说明
图1为本发明调整TCP接收窗口总体技术方案的方法流程图;
图2为依照本发明一个实施例调整TCP接收窗口的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下举实施例,并参照附图,对本发明进一步详细说明。
本发明的核心内容是:通过计算TCP最小接收窗口,并将TCP原始接收窗口的大小调整为所述的TCP最小接收窗口,使SGSN能够根据用户实际使用的网络带宽来调整TCP接收窗口。
本发明需要预先配置WCDMA网络系统的SGSN。在配置WCDMA网络系统的SGSN时,一般是对现有SGSN上的软件进行升级,升级完成以后,SGSN能够根据用户申请的实际带宽计算TCP最小接收窗口,并将TCP原始接收窗口的大小调整为所述的TCP最小接收窗口。
如图1所示,图1为本发明调整TCP接收窗口总体技术方案的方法流程图,该方法至少包括以下步骤:
步骤101:计算TCP最小接收窗口;
步骤102:将TCP原始接收窗口的大小调整为所述的TCP最小接收窗口。
在计算TCP最小接收窗口时,SGSN可以根据用户实际使用网络带宽的情况进行计算。在对TCP原始接收窗口进行调整时,SGSN可以根据所述的TCP最小接收窗口进行调整,在具体调整时SGSN可能会遇到以下两种情况:
第一、用户实际使用的网络带宽大于TCP在WCDMA网络上使用时的缺省接收窗口,此时需要将TCP原始接收窗口调大,以增大TCP原始接收窗口,满足用户实际使用网络带宽的需要,充分利用WCDMA网络系统提供的网络资源;
第二、用户实际使用的网络带宽小于TCP在WCDMA网络上使用时的缺省接收窗口,此时需要将TCP原始接收窗口调小,以减小TCP原始接收窗口,满足用户实际使用网络带宽的需要,节约TCP在WCDMA网络上使用时的接收窗口。
在实际应用中,上述第一种情况一般比较常见,上述第二种情况一般出现的机会相对较少。下面就以上述第一种情况为例,详细介绍本发明提供的技术方案。
如图2所示,图2为依照本发明一个实施例调整TCP接收窗口的方法流程图,该方法包括以下步骤:
步骤201:用户在建立TCP连接前,向WCDMA网络系统的SGSN发送分组数据协议(PDP)激活请求。
步骤202:SGSN在收到PDP激活请求以后,根据公式“TCP最小接收窗口=(用户申请的实际带宽/8)×网络平均往返时延值×防抖动权重(R)”,计算TCP最小接收窗口,并将计算出的TCP最小接收窗口保存在自身的数据库中;这里R的取值范围为1.2≤R≤1.5;
假设网络平均往返时延值为0.45S,用户申请的实际带宽为384000bps,R为1.5,则TCP最小接收窗口=(384000/8)×0.45×1.5=32400bytes,将计算结果调整为2的整次方后为32768bytes,则计算出的TCP最小接收窗口为32768bytes。
步骤203:用户通过SGSN向SERVER TCP协议栈发送TCP连接请求,该请求在经过SGSN时,SGSN分析该请求是否为TCP同步(SYN)消息:如果是,则从TCP SYN消息中获取TCP原始接收窗口的大小,并获取所述的TCP最小接收窗口,然后执行步骤204;否则,结束本流程。
步骤204:SGSN判断TCP SYN消息中的TCP原始接收窗口是否小于所述的TCP最小接收窗口:如果是,则执行步骤205;否则,执行步骤206。
步骤205:SGSN将TCP SYN消息中的TCP原始接收窗口调整为所述的TCP最小接收窗口。
步骤206:SGSN不对TCP SYN消息中的TCP原始接收窗口进行调整。
步骤207:SGSN将TCP SYN消息发送给SERVER TCP协议栈,并记录初始的TCP原始接收窗口;
在需要对TCP原始接收窗口进行调整的情况下,为区别调整前后的TCP原始接收窗口,可以将用户向SERVER TCP协议栈发送TCP SYN消息中的TCP原始接收窗口称为初始的TCP原始接收窗口;
在本实施例中,TCP SYN消息中的TCP原始接收窗口为16384bytes,显然16384bytes<32768bytes,因此将TCP SYN消息中的TCP原始接收窗口调整为32768bytes,并将修改后的TCP SYN消息发送给SERVER TCP协议栈,同时记录初始的TCP原始接收窗口为16384bytes。
步骤208:SERVER TCP协议栈收到TCP SYN消息后,向用户终端返回TCP同步响应(TCP SYN ACK)消息。
步骤209:用户收到TCP SYN ACK消息后,向SERVER TCP协议栈返回TCP应答(TCP ACK)消息。
步骤210:SERVER TCP协议栈通过发送TCP数据包(TCP PACKET)消息向用户发送数据包X,用户收到数据包X后通过SGSN向SERVER TCP协议栈返回TCP ACK消息。
步骤211:SGSN收到用户发送的TCP ACK消息后,判断TCP ACK消息中TCP当前剩余接收窗口是否大于初始的TCP原始接收窗口与拥塞阈值0.625的乘积:如果是,则执行步骤212;否则,执行步骤213;
拥塞阈值是确定接收窗口是否处于拥塞状态的一个门限值,当TCP当前剩余接收窗口小于初始的TCP原始接收窗口与拥塞阈值的乘积时,终端的处理能力已经不足,则认为接收端处于拥塞状态,否则认为接收端未拥塞;
对拥塞阈值取值时主要考虑到两个方面:一个方面是及时发现接收窗口的拥塞状态,以防止窗口溢出而导致丢包;另一个方面是防止出现假拥塞状态而导致传输速率下降;
在实际应用中拥塞阈值的大小可以根据实际应用场景的变化而变化,而从实践经验来看0.625是一个比较合理的取值;在本实施例中,初始的TCP原始接收窗口为16384bytes,拥塞阈值为0.625,则初始的TCP原始接收窗口与拥塞阈值的乘积为:16384bytes×0.625=10240bytes。
步骤212:SGSN将TCP当前剩余接收窗口调整为所述的TCP最小接收窗口,并将修改后的TCPACK消息发送给SERVER TCP协议栈。
步骤213:SGSN不对TCP当前剩余接收窗口进行调整,直接将TCP ACK消息转发给SERVER TCP协议栈。
在本发明所举的这个实施例中,步骤202计算TCP最小接收窗口时,假设网络平均往返时延值为0.45S,用户申请的实际带宽为384000bps,R为1.5,在实际应用中,这些参数的取值可以根据实际情况的变化而变化。当上述参数的取值发生变化时,其技术方案与本发明的技术方案是一致的,技术思路与本发明的技术思路也是相同的,都应包含在本发明的保护范围之内。
另外,在本发明所举的这个实施例的步骤204~206中,当TCP原始接收窗口大于或等于所述的TCP最小接收窗口时,SGSN对TCP SYN消息中的TCP原始接收窗口没有进行调整。在此情况下,本实施例将传输过程中TCP当前剩余接收窗口视为也大于所述的TCP最小接收窗口,因此也没有对TCP当前剩余接收窗口也进行调整。
在实际应用中,在TCP原始接收窗口大于或等于所述的TCP最小接收窗口的情况下,TCP当前剩余接收窗口也可能存在小于所述的TCP最小接收窗口,且同时又大于初始的TCP原始接收窗口与拥塞阈值乘积的情形,此时根据本发明提供的技术方案,仍可以将TCP当前剩余接收窗口调整为所述的TCP最小接收窗口。这样的技术方案属于本发明的技术方案的一种特殊情形,应包含在本发明的保护范围之内。
从上面的实施例可以看出,本发明提供的这种调整TCP接收窗口的方法,通过计算TCP最小接收窗口,并将TCP原始接收窗口的大小调整为所述的TCP最小接收窗口,使SGSN能够根据用户实际使用的网络带宽来调整TCP接收窗口。
利用本发明,SGSN根据用户实际使用的网络带宽计算TCP最小接收窗口,在TCP协商的过程中,SGSN将TCP原始接收窗口的大小调整为所述的TCP最小接收窗口,使TCP接收窗口能够满足用户实际使用网络带宽的需要,进而提高了对WCDMA网络系统提供网络资源的利用率,并节约了TCP在WCDMA网络上使用时的接收窗口。
在TCP传输的过程中,SGSN进一步根据初始的TCP原始接收窗口调整TCP当前剩余接收窗口,将TCP当前剩余接收窗口的大小调整为所述的TCP最小接收窗口,使TCP当前剩余接收窗口也能够满足用户实际使用网络带宽的需要,进而更好的提高了对WCDMA网络系统提供网络资源的利用率,并更好的节约了TCP在WCDMA网络上使用时的接收窗口。
另外,由于本发明充分利用了WCDMA网络系统提供的网络资源,大大提高了WCDMA网络系统的传输速率,用户在WCDMA网络系统中也可以得到高速的网络访问速率。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换。改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1、一种调整传输控制协议接收窗口的方法,其特征在于,至少包括以下步骤:
A、计算传输控制协议TCP最小接收窗口;
B、将TCP原始接收窗口的大小调整为所述的TCP最小接收窗口。
2、根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤A中所述的计算TCP最小接收窗口,由服务通用分组无线业务支持节点SGSN根据下述公式进行:
TCP最小接收窗口=(用户申请的实际带宽/8)×网络平均往返时延值×防抖动权重。
3、根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述防抖动权重的取值范围为大于等于1.2且小于等于1.5。
4、根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,步骤A与步骤B之间进一步包括:
SGSN将计算出的TCP最小接收窗口保存在自身的数据库中。
5、根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤A与步骤B之间进一步包括:
用户终端通过SGSN向服务器TCP协议栈发送TCP连接请求,SGSN收到该请求后,分析该请求是否为TCP同步消息:如果是,则从TCP同步消息中获取TCP原始接收窗口的大小,并获取所述的TCP最小接收窗口,然后执行步骤B;否则,结束本流程。
6、根据权利要求1、2或5所述的方法,其特征在于,所述的步骤B包括:
SGSN判断TCP原始接收窗口是否小于所述的TCP最小接收窗口:如果是,则将TCP原始接收窗口调整为所述的TCP最小接收窗口;否则,不调整TCP原始接收窗口。
7、根据权利要求6所述的方法,其特征在于,该方法进一步包括:
SGSN判断TCP剩余接收窗口是否拥塞:如果是,则不调整TCP剩余接收窗口;否则,将TCP剩余接收窗口调整为所述的TCP最小接收窗口。
8、根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述的判断TCP剩余接收窗口是否拥塞包括:
判断TCP剩余接收窗口是否小于初始的TCP原始接收窗口与拥塞阈值的乘积:如果是,则TCP剩余接收窗口拥塞;否则,TCP剩余接收窗口未拥塞。
9、根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述的拥塞阈值为0.625。
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