網絡接口驅動器和方法
2023-09-23 00:22:55 1
專利名稱：網絡接口驅動器和方法
技術領域：
本發明涉及一種用於涉及移動終端的TCP信息包通信的網絡接口驅動器。
背景技術：
在移動通信領域，當TCP和IP通信通過連接傳送時，會出現操作噪聲的問題，該操作噪聲可大到逆向交互，例如在TCP和LLC協議之間導致在連接上的性能下降。這種性能下降在技術上會引發連接上的吞吐量減少和不必要地重新傳送數據包。後一問題被證實特別不利之處是導致移動終端中的電池壽命下降，還導致了對可用帶寬資源的浪費。
發明內容
本發明尋求提供性能比已知接口和方法優越的網絡接口和相關操作方法。
根據本發明的第一方面，提供了上述定義的網絡接口驅動器，並且其特徵是設有控制單元用於防止確認信號在無線鏈路中延遲而在TCP包信息源中觸發超時信號。
發明的優越處可被證實，例如，為在低連結質量、低接口質量或低等級操作等環境下，提供改進質量的TCP/IP藍牙連接。
權利要求2和3定義的特性在有對稱性通信流量下的應用具有特別的優點。
權利要求4至7定義的特性用來加強本發明在可使快速數據下載、改進對可用帶寬的使用及減少傳輸次數等特性。
本發明的控制單元可有利地用來僅在網絡的藍牙接入點處運行，該控制單元包括，例如機頂盒、個人計算機或行動電話，要注意到在提供這一對稱解決方法中，無需對移動終端作特殊的修改，也不需要任何其他標準。
根據本發明的第二方面，提供一種在用於涉及移動終端的TCP信息包通信的網絡接口驅動器中使用的電腦程式產品，其特徵是，該電腦程式產品具有控制功能，用來防止因無線連結中的延時產生的確認信號，在TCP包信息源中觸發超時信號，該網絡驅動器用於與移動終端相關的TCP信息包通信。
根據本發明的第三方面，提供一種控制與網絡接口驅動器和移動終端相關的TCP信息包通信的方法，其特徵是具有防止因無線連結中的延時產生的確認信號在TCP包信息源中觸發超時信號的步驟。
本發明將在下文中通過參照附圖以實例方式進一步描述，附圖有圖1表示根據本發明實施例的無線通信配置的示意性框圖；圖2表示圖1所描述的藍牙TCP增強器的示意性框圖；圖3表示沒有本發明控制單元的FTP藍牙數據傳輸的曲線圖；和圖4表示與圖3相似但使用本發明的控制單元的FTP藍牙數據傳輸的曲線圖。
具體實施例方式
首先參見圖1，在簡要框圖中，無線通信配置10使用了網絡伺服器12，該網絡伺服器包括(按降序)FTP14、傳輸控制協議16、網際網路協議18和乙太網連接層20，通過有線連結與無線接入點24相連接，該無線接入點也是分層結構包括網際網路協議層26、乙太網連接層28和藍牙邏輯連結控制層30。在網際網路協議層26和藍牙邏輯連結控制層30之間就是本發明的主體內容，包括以電腦程式產品實現的增強器裝置32。無線鏈路34在接入點24的藍牙邏輯連結控制層30與對應的移動終端38的藍牙邏輯連結控制層36之間實現。移動終端38也包括了分層的協議堆棧結構，包括有(按降序)FTP層40、傳輸控制協議層42、和位於移動終端38的藍牙邏輯連結控制層36之上的網際網路協議層44。
如所描述的，根據本發明示意性實施例，藍牙TCP增強器32包括插入在無線接入點24的網絡接口驅動器內的軟體，該軟體用於處理在下行和上行數據傳輸方向的TCP信息包。圖1中實施例的描述還假設了移動終端38是通過接入點24與伺服器12相連接，因此接入點24充當了IP路由器。
依照建立的通信數據流，增強器32監視傳送的TCP信息包，被設置用來識別在通過監視信息包內IP和TCP標題的內容進行通信期間反向有效發出的確認信號。
本發明產生於對操作強度的重要認識，操作強度即噪聲、無線連結情況和確認信號例如可在上行通信方向延遲，此不利因素使得在信息源即始發信息包發送器處引起TCP超時。一旦在信息源引起這種超時，例如在移動終端已經正確接收到的TCP信息包要重新發送。這樣，由於潛在地增加了信息流量而引發了TCP協議控制階段的擁塞使系統的信息吞吐量不利地被降低了。此情況的實例在以下圖3中進一步討論。
如所理解的，依照本發明在圖1配置中使用的增強器尋求防止這類不利情況發生，它通過檢測在上行無線連結中最後的確認信號，並且響應這個檢測，在超時期終止前，故在上述超時可能引發前，暫停TCP發送器的工作。
圖2是圖1中增強器32更詳細的描述。
如以前指出的，增強器用於處理下行和上行數據，下行數據46被安排通過連接監視器48，如圖1所示，該監視器用於監視所有發送給移動終端38的TCP信息包。連接監視器48通過貯存最近傳送的TCP信息包的序號進行監視。當新的TCP信息包到達連接監視器48時，在退出增強器32前，數據包所包括的序號和上述貯存的數值在複製信息包監視器50內被檢查，以便可以忽略已被TCP發送器重發的TCP信息包。這一處理要執行於每個開啟的TCP通信連接，以及要應用如圖1的增強器所提供的本發明的控制方面。
在上行數據流方向，例如確認監視器54監視確認數據流52，在定時器設置控制56的控制下監視連續確認信號到達間的時間間隔，當超過閾值時，產生零窗口確認信號58，同時傳送給TCP發送器以暫停該TCP發送器的操作，從而防止引發上述超時。零窗口確認信號的產生用於有效地阻止新信息包的傳輸和在發送器內的TCP超時處理。
在增強器32內的確認監視器54用於為每一在它控制下的連接啟動定時器(沒有具體表示出)，如所述，當通過定時器設置56所預定的時間段終止時，如前所指出的，零窗口確認信號58立即在上行方向被發送出去。
本發明的重要方面是保證能精確計算通過定時器設置56建立的時間段，以使實施了本發明的增強器32達到效果。
例如，如果定時器數值設置得太小，則零窗口確認信號可能無需上行發送給TCP發送器，這可帶來在發送中產生不必要暫停的不利因素。然而，當在無線網絡中被延遲的確認信號最終到達接入點時，此信號發送給TCP發送器，使傳送操作恢復。然而在另外一種情況下，如果定時器數值太大，在TCP發送器很可能引發超時，零窗口確認信號的發送會不起作用。
定時器數值通常可由下式計算得到
RTTi+1＝.RTTi+βdelay (1)其中RTT是估計的往返時間(在無線鏈路中)，每當有新的ACK到達都會更新其數值，delay(延遲)是在上行方向兩相繼的ACK(確認信號)到達之間的時間間隔。β是這樣一個值，使得它們之和為單位一(unitary)。計時器數值可簡單地從RTT用下式算出。
Tout＝K.RTT (2)實驗顯示的數值＝0.7β-0.3K＝2.5 (3)為LAN實例提供的較理想的運行狀況，即伺服器和AP(接入點)之間的往返延遲較小。當伺服器和AP之間的網絡延遲較大的情況下，K需相應減小。
現在參見圖3和圖4的曲線，測量是對於圖1所示的配置下進行，在圖3和圖4中畫出的。
相同連結條件的測量結果如圖3和圖4繪出，在LAN環境下，在TCP發送器中用TCP Reno執行。如圖所示，每一曲線圖描繪傳輸的比特數與時間的關係，還以高亮度表示出現的TCP重複傳輸並用『R』標記出來。
如圖3所示，描繪了沒有使用增強器實現本發明的情況，數個重複傳輸的發生導致帶寬資源的浪費，有害地減少了信息吞吐量。
然而圖4中，描述了使用實施了本發明的增強器時達到的結果，由於通過適時地發送零窗口確認信號給TCP發送器而消除了重複傳輸，可清楚地看出連接得到改進，圖4中用『Z』表示確認信號。
總的結果是，如圖3表示的第一情況下，平均吞吐量可達到320Kb/s；而如圖4表示的實施本發明的第二情況下，平均吞吐量達到352Kb/s，代表增加的吞吐量處於10％範圍。並如將清楚地看出的，對圖3所示的重複傳輸的消除，有利地防止了在無線連結上帶寬的不必要使用。
正如清楚地看出的那樣，可發現本發明在使用藍牙的移動通信設備中有著特殊的應用。
還須指出的是，上述如圖3和圖4所示比較結果，已經通過實時藍牙試驗臺方法在不同信道條件下獲得，其中包括來自IEEE 802.11系統在2.4GHz頻率的幹擾。
這樣，使用推薦的實施了本發明的增強器，可有利地增進信息吞吐量和改善無線連結的使用。
權利要求
1.一種網絡接口驅動器，用於傳送涉及移動終端(38)和無線連結(34)的TCP信息包，其中響應TCP信息包發送確認信號，其特徵是設有控制(32)單元防止確認信號在無線鏈路(34)中被延遲而在TCP包信息源中觸發超時信號。
2.如權利要求1所述的網絡接口驅動器，設置在IP(26)和LLC(30)協議層之間以便操作TCP信息包。
3.如權利要求1或2所述的網絡接口驅動器，設置在無線連結接入點(24)中。
4.如權利要求1、2或3所述的網絡接口驅動器，其中控制單元(32)包括電腦程式產品。
5.如權利要求1至4之一所述的網絡接口驅動器，其中控制單元(32)包括了用於下行數據方向(46)的TCP監視裝置(48，50)和用於上行方向(52)的確認信號監視裝置(54)。
6.如權利要求5所述的網絡接口驅動器，其中確認信號監視裝置(54)用於監視連續確認信號之間到達的時間間隔。
7.如權利要求6所述的網絡接口驅動器，包括了用於將所述監視的時間間隔與閾值進行比較和響應比較結果而產生的控制信號(58)的裝置。
8.如權利要求7所述的網絡接口驅動器，其中控制信號包括發送回TCP包信息源的零-窗口確認信號(58)。
9.如權利要求7或8所述的網絡接口驅動器，其中所述閾值可通過定時器設置裝置(56)進行選擇。
10.如權利要求5至9其中任一所述的網絡接口驅動器，其中當識別接收到的確認信號時，確認信號監視裝置(54)用於啟動定時器的操作。
11.一種在網絡接口驅動器中使用的電腦程式產品(32)，用於傳送涉及移動終端和無線連結的TCP信息包通信，其特徵是電腦程式產品具有控制功能，用於防止確認信號在無線鏈路中被延遲而在TCP包信息源中觸發超時信號。
12.如權利要求11所述的電腦程式產品，用於監視下行數據方向的TCP信息包和監視上行數據方向的確認信號。
13.如權利要求12所述的電腦程式產品，用於監視連續確認信號之間到達的時間間隔。
14.如權利要求13所述的電腦程式產品，用於將閾值與到達的時間間隔進行比較和響應比較結果而啟動控制信號。
15.一種控制涉及網絡接口驅動器和移動終端(38)的TCP信息包通信的方法，其特徵是具有防止確認信號在無線鏈路(34)中被延遲而在TCP包信息源中觸發超時信號的步驟。
16.如權利要求15所述的方法，包括監視下行數據方向的TCP信息包的步驟和監視上行數據方向的確認信號的步驟。
17.如權利要求16所述的方法，其中監視確認信號的步驟包括監視連續確認信號之間到達的時間間隔的步驟。
18.如權利要求17所述的方法，包括用閾值與所述監視的到達時間間隔比較和響應比較結果而產生控制信號(58)的步驟。
19.如權利要求18所述的方法，其中產生控制信號的步驟包括產生零窗口確認信號(58)和將相同的信號發送給TCP包信息源。
20.如權利要求16至19任何之一的所述方法，包括響應接收到的確認信號啟動定時器操作的步驟。
21.一種移動終端(38)，具有用於傳送涉及移動終端(38)和無線連結(34)的TCP信息包的網絡接口驅動器，其中響應TCP信息包發出確認信號，其特徵是設有控制(32)單元，防止確認信號在無線鏈路(34)中被延遲而在TCP包信息源中觸發超時信號。
全文摘要
本發明提供一種網絡接口驅動器，用於與移動終端(38)和無線連結(34)相關的TCP信息包，其中響應TCP信息包發送確認信號，包括設有控制單元(32)，用於防止因無線連結(34)延遲而產生的確認信號在TCP包信息源中觸發超時信號；和一種相關的方法及電腦程式產品設置用於在涉及移動終端(38)的TCP信息包通信的網絡接口驅動器中使用，具有控制功能，用於防止因無線連結延遲而產生的確認信號在TCP包信息源中觸發超時信號。
文檔編號H04L29/08GK1393087SQ01802904
公開日2003年1月22日 申請日期2001年9月18日 優先權日2000年9月28日
發明者D·梅爾皮納諾, D·西奧爾佩斯 申請人:皇家菲利浦電子有限公司