[发明专利]基于无线局域网AP的自适应TCP数据流控制系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信网络领域，特别涉及一种基于无线局域网AP的自适应TCP数据流控制系统和方法，可用于无线局域网，并根据无线局域网中无线信道的情况，动态地控制无线局域网中每个传输控制协议TCP数据流的平均吞吐量。

背景技术

近年来，无线局域网得到了广泛应用，统计表明无线局域网中的主要数据为使用传输控制协议TCP的数据。通常将数据发送端在有线网络的传输控制协议TCP数据流称为下行传输控制协议TCP数据流；将数据发送端在无线局域网的传输控制协议TCP数据流称为上行传输控制协议TCP数据流。

由于无线局域网无线信道的特性、分布式协同功能DCF的特点以及无线局域网接入点AP媒质接入控制层队列长度的限制，使得上行传输控制协议TCP数据流的平均吞吐量远大于下行传输控制协议TCP数据流的平均吞吐量。随着无线局域网中通信站点数目的增加，这种上下行传输控制协议TCP数据流的平均吞吐量不公平的问题表现得愈加明显。

为了解决上述问题，国内外做了许多研究。其中，主要的技术方案有以下两类：

1.修改无线局域网接入点AP的无线信道接入机制。这类方法是通过修改无线局域网接入点AP的媒质接入控制层协议，调整无线局域网接入点AP接入无线信道的相关参数，如发送数据帧的帧间隔、最大的信道竞争退避窗口等，使得无线局域网接入点AP具有比无线局域网中其它通信站点更高的信道接入优先级。使用这类方法，无线局域网接入点AP可以获得更多的信道使用时间，从而提高无线局域网中下行传输控制协议TCP数据流的平均吞吐量，减小上下行传输控制协议TCP数据流的平均吞吐量的差距。这类方法的主要缺点是：难以保证无线局域网中上下行传输控制协议TCP数据流平均吞吐量的公平性，同时需要修改无线局域网接入点AP底层的通信协议和相关硬件，实施复杂，成本高。

2.根据无线局域网接入点AP的媒质接入控制层的队列长度对传输控制协议TCP数据流进行控制。这类方法是根据无线局域网中传输控制协议TCP数据流的数量及无线局域网接入点AP的媒质接入控制层的队列长度，计算出每个传输控制协议TCP数据流在单位时间内可以发送的数据。无线局域网接入点AP根据计算结果，调整其转发的传输控制协议TCP数据中的拥塞窗口值，从而控制传输控制协议TCP发送端的发送速率。这类方法的主要缺点是：不能根据无线局域网中无线信道情况，动态地调整每个传输控制协议TCP数据流对应的平均吞吐量，难以保证无线局域网中上下行传输控制协议TCP数据流平均吞吐量的公平性。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的问题，提出一种基于无线局域网AP的自适应TCP数据流控制系统和方法，以避免对无线局域网接入点AP底层协议及硬件的修改，并能根据无线局域网中无线信道的情况，动态地调整每个传输控制协议TCP数据流的平均吞吐量，保证无线局域网中上下行传输控制协议TCP数据流平均吞吐量的公平性。

实现本发明目的技术思路是：记录无线局域网中每个传输控制协议TCP数据流的信息，根据记录结果计算出无线局域网的平均吞吐量、传输控制协议TCP数据流的数量和每个传输控制协议TCP数据流的往返传输时延；并根据计算结果，控制无线局域网中每个传输控制协议TCP数据流的平均吞吐量。

一、系统结构

一种基于无线局域网AP的自适应TCP数据流控制系统，包括：物理层接收模块、媒质接入控制层帧提取模块、因特网协议层分组提取模块、因特网协议层路由转发模块、媒质接入控制层帧形成模块、媒质接入控制层队列管理模块、物理层帧形成模块和物理层发送模块，其特征在于：因特网协议层分组提取模块的输出端连接有自适应流控制模块，用于控制每个传输控制协议TCP数据流的平均吞吐量；

所述自适应流控制模块包括：

因特网协议层数据筛选单元，用于处理因特网协议层分组提取模块递交的因特网协议IP分组，通过读取因特网协议IP分组头部的协议域信息，判断出因特网协议IP分组中包含的报文类型；若因特网协议IP分组中不包含传输控制协议TCP报文，则将该因特网协议IP分组递交给因特网协议层路由转发模块，若因特网协议IP分组中包含传输控制协议TCP报文，则将该因特网协议IP分组递交给分组信息提取单元；

分组信息提取单元，用于记录收到因特网协议IP分组的时间，并提取因特网协议IP分组中的信息，将记录的时间及从因特网协议IP分组中提取的信息递交给历史信息记录单元，再将收到的因特网协议IP分组递交给数据处理单元；

历史信息记录单元，用于记录分组信息提取单元递交的信息；