[发明专利]在无线网络中改进传输控制协议性能的机制

说明书

技术领域

本发明涉及通信数据网络。更具体而言，本发明涉及用于以从网络的边缘可见的方式增大通过网络的数据传输吞吐量的系统及方法。

背景技术

传输控制协议(Transmission Control Protocol；TCP)是互联网协议组的核心协议之一。TCP可靠地、有序地将字节流从一个计算机应用递送至另一个计算机应用，并提供用于许多基本互联网应用(例如网站流量(web traffic)、邮件及文件传输)的传输层。TCP已经针对有线传输进行了优化。因此，数据包丢失被假定为网络拥塞的结果，且TCP具有许多机制以用于处理由数据包丢失引发的拥塞。这些机制可被错误地应用于无线网络的情形中。数据包丢失更可能由于某些偶发事件(例如干扰或寄生信号(shading))而发生。如果利用TCP进行传输的计算机应用在无线网络中发生数据包丢失，则拥塞控制机制实际上会导致网络不能被充分利用。

除上述基本问题之外，某些网络还具有另外的挑战。某些网络可受带宽限制，需要将宽带使用最小化。某些网络(例如电力线、无线或WIFI)是半双工(half-duplex)的，从而每一端均使用相同的频率来进行发送及接收。在此种情形中，需要握手或其他回退(back-off)/争用(contention)机制来确保半双工网络的每一成员均可在不与另一终端站冲突的条件下进行传输。这些冲突避免机制通常针对影响其重试及回退计时器的设定的较大数据包大小进行优化。此种问题对于TCP确认(acknowledgement；ACK)数据包尤为严重，TCP ACK数据包常常是由计算机应用当其从另一计算机应用接收数据时发送。如果此种数据流的路径中包含此种受限的网络，则常常在数据被确认时调用冲突避免型握手方式。由于TCP ACK小，因此其违反了冲突避免协议的假设，从而进一步导致网络不能被充分利用。

发明内容

在一个实施例中，一种位于受限网络的任一侧上以用于减小所述网络的带宽及/或冲突量的系统包括：TCP服务器，其利用TCP协议与TCP客户端通信，所述TCP协议使用客户端确认；以及确认汇总装置，其用以将来自所述TCP协议的至少一个客户端确认汇总于汇总确认中，并将所述汇总确认传送至所述无线网络中。

在一个实施例中，所述确认汇总装置用以限制允许被汇总至汇总确认中的客户端确认的数目，及/或在产生所述汇总确认之前等待客户端确认规定的时间量。所述确认汇总装置用以允许根据所述无线网络的类型或性能来调整所述限制及/或所述规定的时间量。所述确认汇总装置还可用以在确认的IP报头中设定TOS/DSCP，以对如何在利用IEEE801.11e的Wi-Fi网络中载送所述汇总确认产生影响。

在第二实施例中，一种用于减小无线网络中的冲突量的系统包括：TCP服务器，其利用TCP协议与TCP客户端通信，所述TCP协议包括客户端确认；以及确认聚集装置，其位于所述无线网络的任一侧上，且用以将来自所述TCP协议的一个或多个客户端确认聚集至编码数据包中，并将所述编码数据包传送至所述无线网络中。

在第二实施例的一个实施方式中，所述确认聚集装置用以限制允许被聚集至编码数据包中的客户端确认的数目，及/或在产生所述编码数据包之前等待客户端确认规定的时间量。所述确认聚集装置可用以在产生所述编码数据包之前等待客户端确认规定的时间量，及/或确保所述编码数据包的MTU不超过底层传输技术的能力。所述确认聚集装置还可用以允许根据所述网络的类型、所述网络的性能或信令来调整所述限制，及/或允许根据所述网络的类型、所述网络的性能或信令来调整所述规定的时间量。

在第二实施例的变型中，所述确认聚集装置用以在确认的IP报头中设定TOS/DSCP，以对如何在利用IEEE801.11e的Wi-Fi网络中载送所述编码数据包产生影响。所述确认聚集装置还可用以聚集从多个TCP服务器及TCP客户端经过无线网络传送的TCP确认。

在第三实施例中，一种用于增大网络中TCP拥塞窗口的打开速率的系统包括：TCP服务器，其利用TCP协议与TCP客户端通信，所述TCP协议使用客户端确认；以及位于所述TCP服务器与所述TCP客户端之间的装置，该装置用以从在所述TCP服务器与所述TCP客户端之间流动的单个确认中导出一个或多个客户端确认，并将所有所导出的所述客户端确认传送至所述网络中。