用于无线接口上TCP性能改善的双重代理方法技术

描述了一种用于提高包含无线链路的数据传输系统中的数据吞吐量的双重分段ＴＣＰ连接（图１）。在无线链路的相反两侧，一对网关分别与用户单元和基站相关联。网关分别来自间隔开的用于一对诸如终端用户机和服务器的终端机的ＴＣＰ代理终端，在这对终端机之间，数据分组在系统上被交换。在无线链路上的传输自身采用优化的无线协议或非其他ＴＣＰ协议，如ＵＤＰ。在无线链路上ＴＣＰ的使用的消除使得延迟最小化，例如这些延迟可归于在这类链路上的拥塞的错误评价和随后的ＴＣＰ拥塞控制／慢启动机制的非必要的触发。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2002年2月13日，申请号为02805655.8，专利技术名称为“用于无线接口上TCP性能改善的双重代理方法”的中国专利技术专利申请的分案申请。相关申请本专利技术要求2001年2月15递交的序列号为No.60/269,024，名为“用于无线接口上TCP性能改善的双重代理方法”的美国临时申请的权利。该临时申请通过在此引述而被合并于本文。本申请还要求2001年5月7日递交的序列号为No.09/850,531，名为“用于无线接口上TCP性能改善的双重代理方法”的美国专利技术专利申请的权利。该临时申请通过在此引述而被合并于本文。
技术介绍
本专利技术涉及无线通信系统，例如蜂窝分组网络，特别涉及用于提高这类系统中的数据吞吐量的设备和方法。用于在终端用户机和服务器之间传输数据分组的通信系统中，目前，采用包括用户单元和基站的无线链路很常见，用户单元和基站用无线电相互通信。用户单元被耦合到终端用户机，而基站被耦合到服务器。无线数据路径中的任何中断都可能导致数据分组丢失，这导致终端用户机和服务器之间丢失确认信号(acknowledgment signal)或确认信号被延迟。无论分组的目的地是终端用户机还是服务器，这都将发生。在TCP连接延伸穿过无线链路的通常情况下，尽管无线环境中的分组丢失最经常是由信号丢失和暂时的断开引起的，但是TCP把这些分组丢失视作网络拥-->塞。这增大了在网络连接的任一端的可用TCP协议将在服务器上调用避免拥塞/慢启动模式，导致系统中的数据吞吐量下降的可能性。在一种缓解这些问题的尝试中，已经设计出涉及服务器和终端用户机之间的分段TCP连接的配置。这样的配置，例如在南卡罗来那大学计算机科学系的布朗等的“M-TCP：TCP for Mobile Cellular Networks”(1997年7月29日)一文中，起始自服务器的有线TCP连接终止于无线链路，并且在该无线链路上实现了(instantiate)一个单独的TCP连接。由于在无线链路上仍使用TCP，所以上述低效问题中的很多仍就存在。另外，随之的在这类链路上为TCP确认不断地分配信道容量的要求，以及为所传输数据保持和TCP/IP头相关联的开销的要求也没有发生变化。这给使用这种配置可获得的吞吐量的改进设置了几个限制。
技术实现思路
采用本专利技术的设备和方法，克服了在无线链路上使用TCP协议所导致的问题，在本专利技术中，TCP连接被分段成由无线链路上的非TCP连接分隔开的两个TCP连接。第一TCP代理网关设无线链路的用户单元一侧，第二TCP代理网关设在基站一侧。第一网关响应来自终端用户机的TCP连接请求，智能地识别该TCP请求中的目的地数据，并在终端用户机和用户单元(subscriber unit)之间建立第一TCP连接，在从终端用户机开来，第一TCP连接复制了终端用户机和服务器之间的TCP连接。第一网关还起到从TCP连接请求消息产生经过修改的连接请求消息的作用，经过修改的连接请求消息是所选无线协议的格式，在无线链路上被传输到第二网关。第二网关重新产生TCP连接请求消息来在第二网关和服务器之间建立第二TCP连接。在服务器看来，这个第二TCP连接复制了到终端用户机的TCP连接。这样的双重分段代理配置对于终端用户机和服务器来说是完全透明的。采用这个改进的配置，一旦建立起这种分段代理连接，则以任一方向传输的数据分组将仅仅在数据通信网络的有线部分上采用TCP协议；TCP协议被从无线链路中完全消除。在网络无线部分上的传输期间，数据分组使用所选无线协议。-->由于TCP协议仅在系统的有线部分中使用，所以不再有TCP的纠正机制，否则，响应在无线链路上发生的暂时断开，纠正机制将被触发。此外，在无线链路上消除了TCP确认，从而免除了为此目的而分配反向信道的需要。还消除了为了在无线链路上传输而用TCP/IP头封装数据分组的开销，否则这个开销将是必要的。附图说明结合附图，本专利技术在下面的详细描述中被进一步说明，其中，图1是无线数据通信系统的方框图，其中，可以包含本专利技术的双重分段代理网关配置；图2是示出加入了本专利技术的双重分段代理网关配置之后的图1的无线数据通信网络的方框图；图3是本专利技术的第一网关被加入无线链路的用户单元一侧的实施例的方框图；图4是本专利技术的第二网关被加入无线链路的基站一侧的实施例的方框图；图5是图2的网络的各个部分中所采用的传输协议的示意性表示；和图6是表示图2配置中，终端用户机和服务器之间的消息传输的流程图。具体实施方式参考附图，图1示出了用于终端用户机12和服务器13之间的数字数据分组的双向传输的数据通信网络11，例如蜂窝分组网络，服务器13可以是国际互联网(Internet)服务器。系统11包括采用用户单元16的无线链路14，用户单元16一般包括无线调制解调器，并通过常规的有线网络(未示出)耦合到终端用户机12。终端用户机可以是可被到处移动的膝上型计算机、便携式计算机、个人数字助理等。链路14也可以包括和用户单元16用无线电通信的基站17。基站17通过另一个常规的有线网络(未示出)耦合到服务器13。终端用户机12和服务器13之间的双向数据分组通信传统上是通过使-->用和机器12相关联的适合的应用软件(未示出)来产生TCP请求消息而建立，TCP请求消息带有服务器13的IP目的地址。一旦请求的结果是建立了TCP连接，则可以使用常规的TCP协议，以双向方式来实现作为结果的TCP会话。当这样的TCP会话生效时，来自机器12和服务器13其中之一的连续编号的数据分组，一般是国际互联网协议(IP)数据分组，被按常规用TCP头、确认位等封装，并在TCP连接上被传输到其他机器。被传输的来自发送机的数据分组中的连续字节将进一步根据可用TCP协议触发来自位于所建立的TCP连接的另一端的接收机的连续的确认信号。这些确认信号在同一TCP连接上被传输到发送机。一般来说，例如链路14的无线传输路径容易受到中断、传输延迟、误码等影响，这些因素比网络的有线部分所表现出的那些要大得多。结果，来自TCP连接的接收端的确认信号可能不在预计时间内按预期到达发送机，如果它最终会到达的话。在这种情况下，管理所讨论的连接的TCP协议按常规触发发送机处的拥塞控制和/或慢启动模式，这能大大削减来自该机器的数据分组吞吐量。在现有技术中进行了几种尝试，采用通过数据通信网络本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用户单元，包括：　流监视器，经配置用于接收从终端用户机所传输的传输控制协议（ＴＣＰ）连接请求；　代理网关，经配置用于识别所述ＴＣＰ连接请求内所包含的目的地数据，以在所述终端用户机与所述用户单元之间建立ＴＣＰ连接终结点，其中所 述ＴＣＰ连接终结点于所述终端用户机与服务器之间复制ＴＣＰ连接；以及　收发器，经配置用于在无线链路上依据非ＴＣＰ协议把经过修改的ＴＣＰ连接请求消息传输到基站内的收发器，其中所述经过修改的ＴＣＰ连接请求消息由所述代理网关产生，以使用非ＴＣ Ｐ协议与所述基站建立连接，并且从所述无线链路移除所述ＴＣＰ协议。

【技术特征摘要】
US 2001-2-15 60/269,024;US 2001-5-7 09/850,5311.一种用户单元，包括：
流监视器，经配置用于接收从终端用户机所传输的传输控制协议(TCP)
连接请求；
代理网关，经配置用于识别所述TCP连接请求内所包含的目的地数据，
以在所述终端用户机与所述用户单元之间建立TCP连接终结点，其中所述
TCP连接终结点于所述终端用户机与服务器之间复制TCP连接；以及
收发器，经配置用于在无线链路上依据非TCP协议把经过修改的TCP
连接请求消息传输到基站内的收发器，其中所述经过修改的TCP连接请求
消息由所述代理网关产生，以使用非TCP协议与所述基站建立连接，并且
从所述无线链路移除所述TCP协议。
2.根据权利要求1所述的用户单元，其特征在于，于所述终端用户
机与所述用户单元之间所建立的所述TCP连接终结点使用标准的TCP协议
交换。
3.根据权利要求1所述的用户单元，其特征在于，所述TCP连接请
求内所包含的目的地数据包括所述终端用户机与所述服务器的国际互联
网协议地址。
4.根据权利要求1所述的用户单元，其特征在于，利用适用于所述
无线链路上以非TCP协议格式传送所述经过修改的TCP连接请求消息的无
线协议头封装所述经过修改的TCP连接请求消息，所述无线协议头包括会
话标识符与序列号。
5.根据权利要求4所述的用户单元，其特征在于，所述无线协议头
包含依据所述非TCP协议格式最佳地格式化所述TCP协议连接请求消息所
必需的信息。
6.根据权利要求1所述的用户单元，其特征在于，所述非TCP协议
为链路层协议。
7.根据权利要求1所述的用户单元，其特征在于，所述非TCP协议
为用户数据报协议。
8.一种基站，包括：
接收器，经配置用于依据非TCP协议以经由无线链路从用户单元内的
接收器接收经过修改的TCP连接请求消息，其中所述经过修改的TCP连接
请求消息用于使用非TCP协议来建立与所述用户单元的连接，其中所述
TCP协议从所述无线链路上被移除；
代理网关，经配置用于提取所述TCP连接请求消息内所包含的目的地
数据，幷且将所述TCP连接请求消息内所包含的数据与无线协议头封装，
以重构从终端用户机所传输的控制协议连接请求；以及
流监视器，经配置用于接收所述重构的TCP连接请求，幷且在所述基
站与服务器之间建立TCP连接终结点，其中所述TCP连接终结点于所述终
端用户机与所述服务器之间复制TCP连接。
9.根据权利要求8所述的基站，其特征在于，于所述基站与所述服
务器之间所建立的所述TCP连接终结点使用标准的TCP协议交换。
10.根据权利要求8所述的基站，其特征在于，于所述TCP连接请求
消息内所包含而被提取的目的地数据包括所述终端用户机与所述服务器
的国际互联网协议地址。
11.根据权利要求8所述的基站，其特征在于，所述代理网关更配置
用于从所述TCP连接请求消息移除无线协议头。
12.根据权利要求8所述的基站，其特征在于，所述无线协议头适用
于所述无线链路上以非TCP协议格式传送所述经过修改的TCP连接请求消
息，所述无线协议头包括会话标识符与序列号。
13.根据权利要求12所述的基站，其特征在于，所述无线协议头包
含依据所述非TCP协议格式最佳地格式化所述TCP协议连接请求消息所必
需的信息。...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍华德A海勒，
申请(专利权)人：IPR特许公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]