[发明专利]在非对称传输速率下提高数据传输效率的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其是涉及涉及在上下行非对称速率下的网络中提高数据传输效率的方法。

背景技术

移动终端和网络设备作为底层的承载，可以为应用程序提供传输链路，来完成数据的传输。对于使用TCP/IP协议的应用程序，终端和网络设备之间传递的数据就是IP包。FTP就是应用程序的一种，在终端和网络之间可以进行两个方向的数据传输，终端向网络传输数据称为上行数据传输，网络向终端方向的数据传输称为下行数据传输。在基于TCP/IP的有线或无线网络中，往往会给上、下行数据传输配置不同的速率。举例来说，在电信运营商所提供的有线宽带业务中，一般下行方向数据速率较快，而上行的速率较慢。在无线网络中，对于终端与无线设备之间的无线信道来说，每时每刻分配给某个终端的上行和下行资源都可能是变化的，这也会导致上行速率与下行速率不相等的情况。总体而言，无论在有线网络还是无线网络中，都会出现上行数据传输速率和下行数据传输速率不对称的情况。这种非对称传输速率的情况会导致数据传输速率趋向速率较小的那一个，从而无法充分利用信道资源。

下面以无线网络为例来分析这一问题。

如图1所示，终端(MS)本身包括非接入层、接入层和物理层，TCP/IP以及应用层则属于应用程序的范畴，应用程序可以位于诸如个人计算机的计算设备侧。进行上行数据传输的时候，TCP/IP数据包经过终端的非接入层、接入层和物理层，通过无线信道到达基站子系统(BSS)，后来又经过有线网络和互联网，最终到达应用服务器。下行数据传输则是相反的过程。

在图2所示的现有数据传输方案下，进行对上行数据传输的时候，在终端的协议层完全是透明的。也就是说，终端根据收到的TCP/IP报文的先后顺序，进行拆包、组包的操作，然后存放于缓存队列，如果得到物理层的获得上行无线资源的通知，表明可以发送数据，则从缓存队列中取出数据，经过编码、调制过程，然后通过无线链路发送到网络一侧，在网络一侧，经过有线网络传输，最终到达应用服务器。在下行数据传输的时候，终端的协议层对于接收到的数据也完全是透明的，即终端接收到来自空口的消息，经过解调、解码、拆包、组包的过程，然后依照接收到这些数据块的顺序递交给终端的应用层。

而对终端一侧的应用程序和网络一侧的应用程序来说，将根据拥塞窗口和通告窗口来进行流量控制。其中拥塞窗口是发送方用来进行流量控制的，通告窗口则是接收方用来进行流量控制的。

发送方根据拥塞窗口来决定是否需要继续发送TCP报文给对端，接收方则通过通告窗口来告诉发送方是否可以继续接收TCP报文，这是TCP/IP协议所规定的。接收方是否回复确认信息，一方面取决于收到的TCP报文段的个数，另一方面取决于接收方的周期定时器，这两个条件符合其中一个，就会触发确认信息的传递。

以拥塞窗口是两个报文段的大小为例，

拥塞窗口＝2920字节，

通告窗口＝8192字节，

报文段长度(LEN)＝1460字节

最常见的就是隔一个包确认的情况，这个意思是接收方每收到两个TCP包就回复一个ACK类型的确认信息。在只有一个方向上有数据传输的情况下，这个过程如图3所示。可以看到，发送方在发送了两个报文段之后，因为达到了拥塞窗口，停止发送，而在接收方一侧，在周期性定时器超时之前接收方就收到了两个TCP数据报文段，于是接收方会立即回复确认报文给发送方，表明收到了这两个TCP数据报文，发送方在收到这个确认信息之后，继续发送后面的TCP报文段。

如果上行和下行FTP是同时进行的，那么在上下行空口速率基本对称的情况下，发送方和接收方的消息序列如图4所示，上行FTP的数据传输标记为连接1，下行FTP数据传输标记为连接2。由图中可以看到，在上行方向上，不仅有连接1的上行TCP数据报文段，还有连接2下行报文的上行确认报文，而数据报文一般来说较长，需要较长的时间才能够传递到另一端，而确认信息报文较短，传递时间相对较短，在上下行无线资源基本对称的情况下，从应用层看到的数据传输速率也基本是对称的，无线资源基本上是被充分利用的。