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CN1578309A - 用移动专用网络传输层有效发送/接收数据的方法、网络设备 - Google Patents

用移动专用网络传输层有效发送/接收数据的方法、网络设备 Download PDF

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Abstract

一种使用移动专用网络中的传输层来有效地发送/接收数据的方法，以及一个使用该方法的网络设备。该方法包括下列步骤：第一步是通过一个发送主机把一个请求ACK响应的标记设置到数据传输窗口内包含的一个预定分组中；第二步是通过发送主机把所述窗口内包含的具有设置于其中的标记的分组和没有任何标记的其他分组发送到一个接收主机；和第三步是通过接收主机接收在第二步中发送的分组，并把ACK响应发送给所接收分组中具有设置于其中的标记的分组。

Description

用移动专用网络传输层有效发送/接收数据的方法、网络设备
技术领域
本发明涉及使用7层开放式系统互联(OSI)中的传输层进行数据的发送和接收，更具体而言，就是使用移动专用网络环境中传输层的传输控制协议(TCP)来有效发送送/接收数据的一种方法。
背景技术
在采用IEEE 802.11标准的移动专用网络环境中，所有节点共用一个通信信道。因此，由于在同样的通信覆盖区域内的所有节点在同一个信道上通信，发送的数据可能会互相冲突或者丢失。此外，无线网络的特征负面影响链路层的传输可靠性。为了克服上述弊端，已提出了一种在传输层一级使用TCP实现可靠数据传输的方案。
图1是相关技术领域的TCP操作示意图，其中，发送方发送分组到接收方，接收方响应从发送方接收的分组接着发送ACK(肯定应答)响应分组到发送方。此时，在已从发送方接收的连续分组的序列数保持最大值的时候，接收方发送ACK响应分组，这样，即使像2’ACK响应这样的ACK响应分组丢失，发送方的传输量不会减少。
TCP是TCP/IP体系结构中传输层的一个协议，主要负责控制数据流和数据误差。特别地，TCP采用了一个控制数据流的“窗口”概念，从而当通过一个应用程序已经在缓冲器中存储要发送的数据时，仅发送与窗口尺寸对应的数据量。此时，窗口的尺寸依据一个目标主机或者网络拥塞决定，因此窗口的尺寸能够增加或者减小。特别地，TCP采用滑动窗口技术。采用这种窗口概念，能够最大化无线链路的利用率。
然而，由于TCP通常对许多输入分组产生ACK响应分组，这样就会出现ACK响应分组和数据分组的信道竞争。此外，在采用对一个发送/清零的请求到发送(RTS/CTS)方案的无线环境中，由于ACK响应分组，无线网络中信道的利用率会大大减小。因此，为了克服上述弊端，有必要减少ACK响应分组的数目。
发明内容
本发明解决了上述问题。本发明的一个目的是在移动专用网络环境中当在发送与接收节点之间建立TCP通信时，在减少发送数据分组的ACK响应分组的数目的同时，提供一种改进数据传输有效性的方法。
为实现本发明的目的，按照本发明的一个实施例的移动专用网络中利用传输层有效地发送/接收数据的方法包括下列步骤：第一步，通过一个发送主机把一个请求ACK响应的标记设置到数据传送窗口内包含的一个预定分组中；第二步，通过发送主机把所述窗口内包含的具有设置于其中的标记的分组和没有任何标记的其他分组发送到一个接收主机；第三步，通过接收主机接收在第二步中发送的分组，并把ACK响应发送给所接收分组中具有设置于其中的标记分组。
所述第一步可包含以下步骤：如果所述发送主机从所述接收主机接收到ACK响应时，就创建一个新窗口，和把请求ACK响应的标记设置到所述新窗口内包含的分组中的一个预定分组中。
所述第一步可包含以下步骤：如果从所述发送主机从所述接收主机接收到对用于测量往返时间RTT的TCP段的一个ACK响应时，创建一个新窗口，和和把请求ACK响应的标记设置到所述新窗口内包含的测量RTT的一个新TCP段中。
同时，所述第三步可还包括下面的步骤：如果发生分组丢失，发送对没有发生分组丢失前已接收的分组的ACK响应。
此外，按照本发明的一个实施例的移动专用网络中利用传输层有效发送/接收数据的一种网络设备包括：第一网络接口单元，用于向一个分离的第二无线网络设备发送数据和从其接收数据；传输缓冲器，用于存储要发送给第二无线网络设备的数据分组，并把所述数据分组发送到第一网络接口单元；和发送方的ACK控制单元，如果从第一网络接口单元接收的数据与ACK响应对应，在所述传输缓冲器内创建一个新窗口，并将请求ACK响应的标记设置到所创建窗口内包含的一个预定分组中。
如果从第二无线网络设备接收到对测量RTT的TCP段的ACK响应，所述发送方的ACK控制单元在所述传输缓冲器中创建一个新窗口，并将请求ACK响应的标记设置到所述新窗口内包含的测量RTT的一个新TCP段中。
所述第二无线网络设备从第一无线网络设备接收分组，并且如果请求ACK响应的标记已设置到相关分组中，发送对已接收分组的一个ACK响应给第一无线网络设备。所述第二无线网络设备从第一网络设备接收分组，并且如果所述分组对应于测量RTT的TCP分组，发送对所述TCP分组的一个ACK响应到第一无线网络设备。
附图说明
通过以下结合附图对本发明的示范性实施方式进行的描述，本发明的上述和其它目的和特征将变得更加清楚，附图中：
图1是相关技术领域的TCP操作的示意图
图2是按照本发明的一个实施例的一个TCP分组传输的示意图
图3是根据本发明的一个实施例，处理发生TCP分组丢失的过程的示例图
图4是按照本发明的一个实施例的发送主机执行数据发送过程的流程图
图5是按照本发明的一个实施例的接收主机执行的数据发送过程的流程图
图6是按照本发明的一个实施例的在发送主机和接收主机之间建立TCP通信的发送主机和接收主机的框图
具体实施方式
下面参考附图描述按照本发明的一个实施例的移动专用网络环境中有效发送/接收数据的方法和设备。同时，由于每个终端既是移动专用网络环境的发送主机又是接收主机，所以基于下面的假设来详细描述本发明的实施例，假设发送分组的一个终端是发送主机，而另一个接收分组并发送ACK响应给分组的终端是接收主机。
图2是按照本发明的一个实施例的TCP分组传输的示意图，其中，为了发送TCP分组，发送主机使用一个窗口控制发送分组的量。更具体的说，发送主机将请求ACK响应的标记210和220设置到在分组传输时新打开的窗口内包含的分组中的第一个分组的标题中。只有当接收主机已接收到这种标记已经设置于其中的分组时，接收主机发送ACK响应分组到所述发送主机。
图3是根据本发明的一个实施例，处理发生TCP分组丢失的过程的示例图。如果发送主机发送的一个分组丢失，接收主机能够在点310处辨认出发生分组丢失。在这种情况下，通过发送请求重新发送丢失的分组的ACK响应分组到发送主机，可恢复丢失的分组。
图4是按照本发明的一个实施例的发送主机执行的数据发送过程的流程图。首先，发送主机从接收主机接收一个ACK响应分组(400)。发送主机处理接收的ACK响应分组(405)。如果接收的ACK响应分组对应于对一个数据分组的ACK响应，则该过程进行到下一步。但是，如果所接收的ACK响应分组对应于对往返时间(RTT)测量的分组的响应，通过在TCP中使用的一种RTT操作方法来计算RTT，为了测量RTT，将Ack_Flag_info的值设置到要发送的分组的数据区中。当将一个请求ACK响应的标记设置到要发送的后续TCP分组的标题中时，使用Ack_Flag_info的值。对于RTT测量时的每个RTT，TCP只使用一个分组。因此，正如上面所描述的，可以通过为一个用于测量要接收的RTT的分组产生ACK响应分组来测量RTT。此外，即使当接收到的ACK响应对应于对已经发送的数据分组的丢失的ACK响应，有必要重发丢失的数据分组。因此，这种情况与对用于测量RTT的分组的ACK响应执行同样的过程。
在发送主机执行ACK响应的这样一个过程后，就创建一个新窗口(410)。此时，在接收数据分组的一个ACK响应分组的情况下，可以发送附加分组。但是，如果存在归因于分组传输错误的一个ACK响应或者接收主机的接收缓冲器内没有剩余空间，可首先处理错误，或者一直保持准备状态直到接收缓冲器内产生空间(415)。
当创建一个新窗口(410)，并可能发送一个附加分组的时候，发送主机检查Ack_Flag_info的值是否设置到分组的数据区(420)中。如果Ack_Flag_info的值没有被设置，表明分组对应于没有从接收主机请求ACK响应的分组。在这种情况下，发送主机发送分组到接收主机(430)。如果Ack_Flag_info的值已经被设置，发送主机释放数据区内存在的Ack_Flag_info的值，并在分组的标题内设置一个请求ACK响应的标记(425)。在这种情况下，发送主机可以在设置标记时在TCP标题内使用一个“保留的”或者“任选的”字段。当请求ACK响应的标记设置到分组的标题中，并且之后接收主机接收该分组时，接收主机产生一个ACK响应。在发送主机发送分组到接收主机以后(430)，通过检查新创建窗口内包含的分组是否能够附加发送(415)，重复上面的过程。
图5是按照本发明的一个实施例的接收主机执行的数据发送过程的流程图。当接收主机从发送主机接收分组时(500)，它根据接收到的分组来判断发送主机已发送的分组是否存在任何丢失(510)。如果发生分组丢失，一个ACK响应发送到发送主机(540)。使用控制TCP分组流的一种现有方法判断接收主机内是否发生分组丢失(510)，并传输与此相关的ACK响应(540)。
同时，如果在步骤510中没有发生分组丢失，检查一个请求ACK响应的标记是否被设置到一个所接收分组的标题中(520)。如果是，发送一个ACK响应到发送主机(540)。否则，传送所接收的分组到接收应用程序(530)。
图6是按照本发明的一个实施例的在其间建立TCP通信的发送主机和接收主机的框图。为了便于解释，假设发送分组的一个网络设备被认为是一个发送主机610，而接收分组和发送分组的ACK响应的其它网络设备被认为是一个接收主机650。本领域技术人员将会明白，由于能够进行TCP通信的网络设备既可以发送数据也可以接收数据，所以发送主机610可以作为一个接收主机，而且接收主机650可以作为一个发送主机。因此，发送主机610和接收主机650通常可具有网络接口630和670；接收缓冲器620和665；传输缓冲器625和660；ACK控制单元615和655。为了便于解释，他们以对称的结构图给出。
当要发送到接收主机650的数据从一个发送应用程序635转发到传输缓冲器_1 625中时，传输缓冲器_1 625在其中存储转发的数据。同时，当网络接口_1 630从接收主机650接收ACK响应分组时，ACK响应分组存储于接收缓冲器_1 620内。ACK控制单元_1 615检查存储于接收缓冲器_1 620中的ACK响应分组的种类。如果存储的ACK响应分组与数据分组的ACK响应分组对应，ACK控制单元_1 615创建一个新窗口。之后，ACK控制单元_1 615在存储于传输缓冲器_1 625内的数据分组中属于新窗口的数据分组的第一分组的标题中设置一个请求ACK响应的标记。然后，ACK控制单元_1 615通过网络接口_1 630发送窗口内包含的数据分组到接收主机650。
同时，接收主机650通过网络接口_2 670接收发送主机610发送的数据分组，然后，存储数据分组于接收缓冲器_2 665中。
此时ACK控制单元_2 655检查一个请求ACK响应的标记是否已设置到存储于接收缓冲器_2 665内的数据分组的相关分组的标题内。如果没有设置，所存储的分组传送到接收应用程序675。但是，如果检查到已经设置标记，则将一个ACK响应分组传送到传输缓冲器_2 660，之后通过网络接口_2 670发送到发送主机610。
按照如上所述的本发明，移动专用网络环境中数据分组的ACK响应分组的数目被减少，从而增加TCP链接的利用率，并改进传输层协议的特性。
以上描述的本发明不限于附图中所示出的实施例，因为本领域技术人员在不脱离本发明的技术精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种替换、变更和修改。

Claims (8)

1.一种发送/接收数据的方法，包括以下步骤：
通过一个发送主机把一个请求ACK响应的标记设置到数据传送窗口内包含的一个预定分组中；
通过所述发送主机把所述窗口内包含的具有设置于其中的标记的分组和没有任何标记的其他分组发送到一个接收主机；和
通过所述接收主机接收所述发送主机发送的分组，并把ACK响应发送给所接收分组中具有设置于其中的标记的分组。
2.如权利要求1所述的方法，其中，通过一个发送主机把一个请求ACK响应的标记设置到数据传输窗口内包含的一个预定分组中的步骤包括以下步骤：如果所述发送主机从所述接收主机接收到ACK响应，就创建一个新窗口，和把请求ACK响应的标记设置到所述新窗口内包含的分组中的一个预定分组中。
3.如权利要求1所述的方法，其中，通过一个发送主机把一个请求ACK响应的标记设置到数据传输窗口内包含的一个预定分组中的步骤包括以下步骤：如果所述发送主机从所述接收主机接收到对用于测量往返时间RTT的传输控制协议TCP段的ACK响应时，就创建一个新窗口，和把请求ACK响应的标记设置到所述新窗口内包含的测量RTT的一个新TCP段中。
4.如权利要求1所述的方法，其中，通过所述接收主机接收所述发送主机发送的分组，并把ACK响应发送到所接收分组中具有设置于其中的标记的分组的步骤还包括以下步骤：如果发生分组丢失，发送对没有发生分组丢失前已经接收的分组的一个ACK响应。
5.第一无线网络设备，包括：
第一网络接口单元，用于向一个分离的第二无线网络设备发送数据和从其接收数据；
传输缓冲器，用于存储要发送给第二无线网络设备的数据分组，并把所述数据分组发送到第一网络接口单元；和
发送方的ACK控制单元，如果从第一网络接口单元接收的数据与ACK响应对应，在所述传输缓冲器内创建一个新窗口，并将请求ACK响应的标记设置到所创建窗口内包含的一个预定分组中。
6.如权利要求5所述的设备，其中，如果从第二无线网络设备接收到对测量RTT的TCP段的ACK响应，所述发送方的ACK控制单元在所述传输缓冲器中创建一个新窗口，并将请求ACK响应的标记设置到所述新窗口内包含的测量RTT的一个新TCP段中。
7.如权利要求5所述的设备，其中，所述第二无线网络设备从第一无线网络设备接收分组，并且如果请求ACK响应的标记已设置到相关分组中，发送对已接收分组的ACK响应给第一无线网络设备。
8.如权利要求7所述的设备，其中，所述第二无线网络设备从第一网络设备接收分组，并且如果所述分组对应于测量RTT的TCP分组，发送对所述TCP分组的ACK响应到第一无线网络设备。
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