使用字節緩存優化移動數據通信的製作方法

2023-07-14 22:03:51

使用字節緩存優化移動數據通信的製作方法
【專利摘要】本發明提供用於使用字節緩存優化移動數據通信的方法和系統。所述方法包括：在基站處攔截數據通信，其中所述數據通信在用戶設備與網絡之間；在所述基站處實施字節緩存以優化在所述基站與所述網絡中對等點處的字節緩存伺服器之間的數據傳輸；其中包含所述基站的所述網絡支持去往和來自所述用戶設備的數據傳輸的移動性管理。所述方法包括提供字節緩存伺服器作為具有字節緩存功能的透明代理，在所述透明代理處不再為所述用戶設備的業務建立隧道。
【專利說明】使用字節緩存優化移動數據通信

【技術領域】
[0001] 本發明涉及具有移動性管理的移動數據通信的優化領域。具體地說，本發明涉及 使用字節緩存優化具有移動性管理的移動通信。

【背景技術】
[0002] 無線移動數據終端（用戶設備（UE))與連接的固定網絡上的伺服器進行通信。移 動數據終端可以是可經由無線網絡（其中所述網絡提供移動性管理）發送數據的任何設 備。網絡實例包括：GPRS(通用分組無線業務）（2G)網絡；WCDMA(寬帶碼分多址）（3G)網 絡；或LTE (長期演進）或WiMAX(全球互通微波存取）（4G)網絡。本發明的背景及說明將 就第三代行動電話網絡、UMTS (統一行動電話系統）/WCDMA進行說明。
[0003] 參考圖1，示意圖顯示UMTS架構100,其通過第三代合作計劃（3GPP)標準化。 [0004] 無線設備（手機、膝上型計算機的3G網卡、平板設備等）在3GPP術語中又稱為 用戶設備（UE) 101。其無線連接110至基站，該基站標記為基站（BS) 102及在3GPP術語中 又稱為節點B(Node B)。約100個節點B經由微波或光纖120連接至無線電網絡控制器 (RNC)103，RNC 103向後連接至服務GPRS支持節點（SGSN)104(其支持數個RNC)及接著連 接至網關GPRS支持節點（GGSN)105。最後，GGSN向後連接至運營商服務網絡（0SN)106,0SN 106在互連點連接至網際網路107。
[0005] 在蜂窩電話向後至GGSN之間的協議是各種3GPP特定協議，來自UE的IP業務經由 所述協議隧穿。在RNC 103及GGSN 105之間使用GPRS隧穿協議（GTP)130。在GGSN 105、 0SN 106及網際網路107之間使用標準網際網路協議（IP) 140。注意，0SN 106在3GPP術語中 稱為"Gi"參考點。
[0006] 經由行動網路進行通信的一個主要問題是數據業務的快速增加。移動計算平臺密 度按指數速率增加。移動計算平臺包括傳統平臺，諸如電話、平板及啟用移動寬帶的膝上型 計算機，還有越來越多的啟用移動數據的設備，諸如GPS系統、汽車、甚至移動醫療設備。隨 著數據成為行動網路運營商（ΜΝ0)遞送的內容的主要部分，此指數性增加帶給ΜΝ0許多新 的挑戰。具體地說，雖然很容易部署額外基站以增加可用的合計"空中接口"帶寬，但從基 站向後連接至RNC(通常實施為微波鏈路）卻在帶寬上受到約束。將其升級到光纖連接又 相當昂貴。同樣地，增加 RNC及核心網絡的可用帶寬一樣昂貴。
[0007] 背景-移動網際網路優化
[0008] 解決此問題的一個技術是從行動電話協議"分出"數據業務並使其優化。數家公 司銷售設計為從網絡分出數據業務的設備。實例包括Stoke Inc.的移動數據卸除（MD0) 產品及Continuous Computing銷售的網際網路卸除工具。這些實例的每一者均在RNC處將 業務自3GPP協議分出。正出現類似技術以在基站分出IP業務。
[0009] -旦自網絡分出IP業務，即可在RNC處或在基站中將優化平臺放在行動電話網絡 的邊緣。此平臺可託管各種優化及其他應用。
[0010] 背景-UMTS移動性管理
[0011] 參考圖2A至2C，一系列示意方塊圖示出用戶設備（UE) 201在網絡邊緣移動時的 移動性管理網絡架構200。附圖顯示四個名為節點B的基站211-214。基站子集211-212、 213-214與個體RNC 221、222通信。此通信稱為在基站及電話公司網絡核心之間的回程鏈 路231、232。RNC221、222 與SGSN241通信，SGSN241使用連接至網際網路 260 的GGSN251， 網際網路260包括多個伺服器，諸如顯示的伺服器261。伺服器261具有TCP (傳輸控制協議） 套接字262,在用戶想要從伺服器261訪問數據時，TCP套接字262與UE 201處的TCP套接 字202通信。在圖2A至2C中，以筆直實線箭頭顯示數據傳輸，及將信令控制顯示為彎曲的 虛線箭頭。
[0012] 如上所述，UMTS系統產生從GGSN 251至用戶設備（UE) 201的隧道270。在圖2A 中，UE 201正在與基站節點B 1211進行通信，因為用戶與此基站最近。顯示用戶業務的IP 隧道270。在圖2A至2C為例示目的顯示IP隧道270,及IP隧道270實際上穿過中間組件， 諸如圖2A中的RNC 221及SGSN 241。
[0013] 隨著UE 201開始從一個小區移動至下一個小區，RNC 221檢測到UE 201的移動及 開始移動性事件，並配合GSN 241、251 (GPRS支持節點）運作以隨著UE 201從基站211移 動至基站212而移動隧道270。
[0014] 圖2B顯示UE 201移動至基站節點B 2 212及隧道270對應地移動。
[0015] 圖2C顯示隨著UE 201從具有第一 RNC 1 221的基站移動至具有第二RNC 2 222 的基站且隧道270相應地移動，UE 201移動至基站節點B 3 213造成RNC之間的移動性。
[0016] 重點在於UMTS系統維持隧道270跨移動性事件的完整性。流動通過隧道270的 TCP連接未被中斷。可能的是，可在移動性事件期間丟棄一個或多個IP分組，但TCP設計為 在有損鏈路上操作，因而很容易可恢復此分組丟棄。
[0017] 隨著UE繼續移動至由新的RNC 222服務的區域，將隧道270無縫地從一個RNC 221切換至另一個RNC 222。
[0018] 背景-字節緩存
[0019] 字節緩存是為特定優化技術提供的術語，此技術通常用於點到點鏈路。通過許多 其它術語了解此技術。簡單地說，字節緩存工作原理如下：檢查在鏈路上流動的業務，並且 使用令牌替換字節序列，這些令牌向後引用其中在過去傳輸相同字節集合的先前實例。此 技術非常適用，因為通常在數據業務中重複長的字節序列。一個實例是當通過鏈路傳輸文 件的多個版本時，另一個實例是當編輯之後反覆發送電子郵件時。
[0020] 為了成功，重要的是不以固定方式定義數據流中的塊的偏移和長度，因 為固定塊邊界將受到文件中的小插入或刪除的破壞，小插入或刪除將使數據的剩 餘部分移動。相反，使用Rabin指紋通過文件的內容定義塊邊界，參見Michael O.Rabin(1981) "Fingerprinting by Random Polynomials(通過隨機多項式進行指紋識 另|J ) "（哈佛大學計算技術研究中心，技術報告TR-CSE-03-01，2007年3月22日檢索）。
[0021] 在 Athicha Muthitacharoen、Benjie Chen 和 David Mazieres 所著的論文 "A Low-bandwidth Network File System(低帶寬網絡文件系統）"(MIT計算機科學實驗室和 NYU計算機科學系）中描述了字節緩存技術。
[0022] 背景-TCP (傳輸控制協議）
[0023] TCP在兩個端點（套接字）之間創建可靠連接。在每個套接字中提供狀態機，並且 由消息互鎖連接狀態。重新傳輸和節奏依賴於序列號。TCP套接字必須跟蹤發送和接收的 序列號以及確認數據。TCP套接字知道它們從中接收分組的IP位址和埠。（網絡地址轉 換可以維護至真實IP和埠的映射）。套接字期望能夠在此IP和埠處聯繫其對等方，並 且期望其對等方保持同步後的狀態版本。
[0024] 使用字節緩存的現有業務優化解決方案
[0025] US2011/0173209描述一種系統，此系統優化跨從RNC至特定節點B的特定點到點 回程鏈路的所有業務。
[0026] 不同WAN優化供應商都生產包括字節緩存的產品。它們具有可以安裝到行動裝置 的客戶端。在這種情況下，客戶端必須在行動裝置上。
[0027] 所屬【技術領域】需要解決跨整個移動接入網絡及核心而不是僅跨回程（也就是說 向後至與網際網路的對等點（稱為Gi))的數據優化。具體地說，當客戶端無法加載到UE時， 將出現問題。優化不會影響移動性，包括至基站中不存在優化的網絡各部分的移動性。


【發明內容】

[0028] 根據本發明的第一方面，提供一種用於優化移動數據通信的方法，所述方法包括： 在基站處攔截數據通信，其中所述數據通信在用戶設備與網絡之間；在所述基站處實施字 節緩存以優化在所述基站與所述網絡中對等點處的字節緩存伺服器之間的數據傳輸；其中 包含所述基站的所述網絡支持去往和來自所述用戶設備的數據傳輸的移動性管理。
[0029] 根據本發明的第二方面，提供一種用於優化移動數據通信的系統，所述系統包括： 處理器；網絡，其包含一個或多個基站，其中所述網絡支持去往和來自用戶設備的數據傳輸 的移動性管理；字節緩存組件，其用於在基站處攔截用戶設備與所述網絡之間的數據通信 並用於在所述基站處實施字節緩存；在所述網絡中對等點處的字節緩存伺服器，其用於字 節緩存數據；其中使用字節緩存優化所述基站與字節緩存伺服器之間的數據傳輸。
[0030] 根據本發明的第三方面，提供一種電腦程式，其存儲於計算機可讀介質上並可 載入數字計算機的內部存儲器，所述電腦程式包括軟體代碼部分，當所述程序在計算機 上運行時，所述軟體代碼部分用於執行本發明的第一方面的方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031] 現在將僅通過實例的方式參考在附圖中例示的優選實施例描述本發明，這些附圖 是：
[0032] 圖1是顯示根據現有技術的其中可實施本發明的一個優選實施例的行動網路架 構的示意圖；
[0033] 圖2A至2C是顯示根據現有技術的其中可實施本發明的一個優選實施例的跨移動 網絡的移動管理的示意方塊圖；
[0034] 圖3是根據本發明的一個優選實施例的系統的方塊圖；
[0035] 圖4是根據現有技術的其中可實施本發明的一個優選實施例的計算機系統的方 塊圖；
[0036] 圖5是根據本發明的一個優選實施例的方法的一方面的流程圖；
[0037] 圖6是根據本發明的一個優選實施例的方法的一方面的流程圖；
[0038] 圖7是根據本發明的一個優選實施例的方法的一方面的流程圖；以及
[0039] 圖8A及8B顯示根據本發明的一個優選實施例的具有示出的通信流的圖3的系 統。
[0040] 應明白，為了例示簡單清楚之故，圖中顯示的組件未必按比例繪製。例如，為了清 楚之故，一些組件的尺寸可能相對於其他組件而被誇大。此外，在認為適當處，可在諸圖中 重複參考數字以指示對應或類似特徵。

【具體實施方式】
[0041] 在以下詳細說明中，將提及大量特定細節以期全面了解本發明。然而，本領域技術 人員應明白，在沒有以上特定細節的情況下，亦可實施本發明。在其他例子中，未詳細說明 公知的方法、程序、及組件以免模糊本發明的重點。
[0042] 所描述的方法和系統用於優化在無線移動數據終端（用戶設備（UE))及在連接的 固定網絡上的伺服器之間的通信。移動數據終端可以是可經由無線網絡（其中所述網絡提 供移動性管理）發送數據的任何設備。實例網絡包括GPRS(2G)網絡、WCDMA(3G)網絡、或 LTE或WiMAX(4G)網絡。然而，出於此描述的目的，將使用3G UMTS/WCDMA網絡。
[0043] 所描述的特定優化如下：減少在無線電接入網絡（RAN)的回程上發送的數據量， 不需要對UE硬體或軟體進行任何修改，也不需要對伺服器進行修改，並且不會妨礙移動性 管理。
[0044] 在所描述解決方案中，在Gi的中央攔截伺服器與基站子集中的一組攔截功能之 間實施字節緩存。該實現攔截但不終止傳輸協議連接。其在傳輸協議連接流經具有優化功 能的基站時優化傳輸協議連接。如果UE移動至另一具有優化功能的基站，則繼續優化。如 果UE移動至沒有優化功能的基站，則傳輸協議連接不受影響但未被優化。
[0045] 針對以下傳輸協議連接描述了解決方案：這些傳輸協議連接採用TCP連接的形式 但可以容易地擴展至其它層4協議，例如用戶數據報協議（UDP)和流控制傳輸協議（SCTP)。 術語傳輸協議用於包含所有這些協議。
[0046] 在稱為"Gi"的參考點處將字節緩存伺服器插入UMTS網絡。此伺服器稱為 "BCGi"（字節緩存Gi)。在Gi，不再為業務建立隧道。Gi很像習知的WAN，這是使對等點與 網際網路進行連接之處。此BCGi組件作為常規透明TCP代理工作，但具有將要描述的額外字 節緩存行為。
[0047] 部分或所有基站擴增有分出及字節緩存組件。分出本身的細節由於是現有技術， 故不加以說明。所描述解決方案的焦點是優化及如何管理傳輸協議連接。基站處的分出及 字節緩存組件稱為"BCNB"（字節緩存節點B)。只要涉及用戶平面數據，BCNB功能用作"線 纜中的塊（bump in the wire)"。其並非代理。在UE與核心之間的傳輸協議連接未被終 止，而是有時由BCNB所操縱，似乎BCNB正在將其終止，如將要描述的那樣。
[0048] 參考圖3,方塊圖顯示所描述系統300的一個實例實施例。
[0049] 用戶設備（UE)301在多個基站（在此實例中僅顯示兩個）311-312之間的網絡邊 緣移動，在3G術語中，這些基站稱為節點B。UE 301具有傳輸協議套接字302,用於在因特 網360上與伺服器361的套接字362進行數據傳輸。
[0050] 基站311-312與RNC 321通信。此通信稱為在基站及電話公司網絡核心之間的回 程鏈路 331。RNC 321 與 SGSN 341 通信，SGSN 341 又與 GGSN 351 通信。
[0051] 所描述的系統在網絡連接至對等點與網際網路360的點處包括字節緩存伺服器 380,其在此稱為字節緩存Gi (BCGI)。字節緩存伺服器380作為常規透明傳輸協議代理工 作，但具有將要描述的額外字節緩存行為。字節緩存伺服器380包括傳輸協議套接字381、 382及字節緩存結構383。
[0052] 網際網路360提供與多個伺服器（諸如所顯示的伺服器361)的通信。伺服器361 具有傳輸協議套接字362。
[0053] 在此實施例中，基站之一 312包括字節緩存組件390,其稱為字節緩存節點 B(BCNB)且包括分出及字節緩存功能性以優化數據傳輸。其並非代理，但操縱UE與核心之 間的傳輸協議連接，如下面進一步描述的那樣。字節緩存組件390包括偽傳輸協議套接字 391及字節緩存結構392。
[0054] 在UE 301與GGSN 351之間建立用戶業務的IP隧道。
[0055] 參考圖4,實施本發明諸方面的例示性系統包括數據處理系統400,其適於存儲及 /或執行程序代碼且包括至少一個處理器401，至少一個處理器401通過總線系統403直接 或間接耦合至存儲器組件。存儲器組件包括：在實際執行程序代碼期間所用的本地存儲器、 大容量存儲設備、及高速緩衝存儲器，高速緩衝存儲器暫時存儲至少某個程序代碼，以減少 執行期間必須自大容量存儲設備取回程序代碼的次數。
[0056] 存儲器組件可包括系統存儲器402,其形式為只讀存儲器（ROM) 404及隨機存取存 儲器（RAM) 405。基本輸入/輸出系統（BIOS) 406可存儲在ROM 404中。系統軟體407 (包 括作業系統軟體408)可存儲在RAM 405中。軟體應用410亦可存儲在RAM 405中。
[0057] 系統400亦可包括主要存儲構件411 (諸如磁性硬碟驅動器）及次要存儲構件 412 (諸如磁碟驅動器及光碟驅動器）。諸驅動器及其相關聯計算機可讀介質提供計算機可 執行指令、數據結構、程序模塊及用於系統400的其他數據的非易失性存儲。軟體應用可存 儲在主要及次要存儲構件411、412以及系統存儲器402上。
[0058] 計算系統400可經由網絡適配器416使用到一個或多個遠程計算機的邏輯連接在 網絡環境中操作。
[0059] 輸入/輸出設備413可直接或通過中介I/O控制器耦合至系統。用戶可通過諸如 鍵盤、指點設備之類的輸入設備或其他輸入設備（例如，麥克風、遊戲杆、電玩控制板、衛星 接收碟、掃描儀等），將命令及信息輸入系統400中。輸出設備可包括揚聲器、印表機等。顯 示設備414亦經由諸如視頻適配器415之類的接口連接至系統總線403。
[0060] 參考圖5,流程圖500顯示所描述方法的一個實例實施例。所述方法包括在基站處 攔截501用戶設備與網絡之間的數據通信。在基站處實施502位元組緩存以優化數據傳輸。 亦在網絡中對等點提供的字節緩存伺服器處實施503位元組緩存。
[0061] 現在描述一種實例狀況以更詳細地示出所描述的解決方案。
[0062] 描述一種狀況，其中首先由UE建立數據會話，此UE使用沒有BCNB的節點B。該UE 然後移動至（及切換至）具有BCNB的節點B。此狀況假設UE正在通過HTTP從URL http: // www. example, com/examplelargefile. doc 下載大文件。
[0063] UE經由沒有BCNB的節點B啟動請求
[0064] 參考圖6,流程圖600顯不所描述方法的一方面的一個實例實施例。UE可以正常方 式與網絡建立601隧道。UE在其想要從中接收數據的伺服器的埠（例如www. example, com上的埠 80)處進行TCP連接602。此TCP連接由BCGi透明地代理。通過TCP連接， UE進行604 HTTP請求。此請求由BCGi中的透明代理保持不變地傳播605至伺服器埠， 艮P www. example, com 埠 80。
[0065] 來自伺服器埠的響應回流經過606代理且可往回傳播至UE。BCGi完全不更改 TCP流但的確開始檢查數據、計算Rabin指紋及在字節緩存中存儲以它們的SHA1散列為關 鍵字的文件塊。在此未完整描述字節緩存，因為這在現有技術參考文獻中已充分說明。可 以說BCGi開始填充607標準字節緩存結構，但在UE移動至具有BCNB功能的基站之前沒有 任何動作。
[0066] UE移動至具有BCNB的節點B
[0067] 參考圖7,流程圖700顯示所描述方法的進一步方面的一個實例實施例。經由UMTS 的標準正常移動性程序，UE切換701至具有BCNB的新基站。這意味著現在可以使用字節 緩存優化業務。
[0068] UE的IP隧道開始流經702節點B中的BCNB功能。BCNB向BCGi發送BCNB存在 於數據路徑中的信號703。在一個實施例中，通過以下操作提供此發送信號：修改TCP分組 的TCP標頭以將標記TCP選項插入TCP標頭中的選項欄位。BCGi攔截這些添加的TCP選 項，解釋及刪除它們。此特徵的備選實施例包括發送標記IP數據報或者修改TCP分組的IP 標頭。
[0069] 當BCGi識別到704 BCNB存在於數據路徑中時，BCGi停止發送正常TCP業務，並 轉而可開始705將針對此業務的"字節緩存記錄"（BCR)發送至BCNB。精確地說，通過GTP 隧道發送這些記錄，有如這些記錄是要發送至UE，但在TCP連接內並不發送這些記錄。而 是經由UDP發送至BCGi識別的埠。事實上有許多方式可以發送這些記錄，至特殊埠的 UDP即是一個實例。
[0070] BCR 可含有：
[0071] 所有TCP元數據，以允許在BCGi重新創建與BCR有關的TCP分組；
[0072] TCP標頭的起始32位序號；
[0073] 字節緩存令牌，其基本上是代表數據塊（通常在大小為8K的區域中）的關鍵字。
[0074] 在BCNB處，創建706 "偽TCP套接字"。此偽套接字模擬BCGi中的真實TCP套接 字具有的行為及狀態。將偽套接字插入ESTABLISHED TCP狀態中的數據流內。其在發送和 接收方向的序號與真實TCP套接字保持同步707。
[0075] BCNB從BCGi接收708位元組緩存令牌並使用這些令牌重新組成原始數據。重新組 成原始數據的細節與字節緩存有關。簡單地說，BCNB處的字節緩存查找其緩存中的令牌以 尋找對應的完整數據及重建TCP分組。重要的是BCNB不需要對數據執行昂貴的Rabin指 紋法運算，這些全部可在BCGi處進行。BCNB只要訪問有關令牌的數據及重新創建TCP分 組。BCNB使用BCR中的數據在從字節緩存取回的數據周圍重新組成TCP幀。
[0076] 重要的是指出，由於TCP段中從BCR重新創建的數據完全相同，如果BCNB不存在， 將由BCGi逐字節發送數據，偽套接字中的TCP狀態保持精確地與BCGi同步。
[0077] 還要指出，字節緩存不需要完全以逐個TCP段的基礎進行操作。BCR可含有匹配數 個段的TCP數據的令牌。事實上，字節緩存邊界不必落在段邊界上。
[0078] 有關TCP端點管理的討論
[0079] 在路徑中沒有BCNB的情況下，在UE中的TCP套接字與BCGi中的TCP代理中的 TCP套接字之間存在TCP連接。
[0080] 當在路徑中具有BCNB時，UE與BCGi之間的TCP連接仍存在，但在BCNB中創建偽 TCP套接字。此套接字模擬BCGi中的真實套接字。
[0081] BCNB中的偽套接字不是常規TCP代理，因為在常規TCP代理中，序號及狀態未同 步。偽套接字只是模擬真實套接字。當會話移動至沒有BCNB功能的節點B時，可以刪除偽 套接字。
[0082] 有關上行鏈路方向的字節緩存的討論
[0083] 在最簡單的情況下，字節緩存在上行鏈路方向不可操作。在這種情況下，偽TCP套 接字完全不攔截上行鏈路分組。這些分組流至BCGi中的真實TCP套接字。如正常情況那 樣，BCGi中的真實套接字生成對從UE接收的分組的確認。
[0084] BCNB處的偽TCP套接字將確認信息傳送回BCGi，以便BCGi知道UE已經確認哪些 分組。這很重要，以便如果UE移動至具有或沒有BCNB的另一個節點B，則BCGi可以繼續操 作至UE的TCP連接而不出錯。
[0085] UE移動至沒有BCNB的節點B
[0086] 參考圖8,流程圖800顯示所描述方法的另一方面的一個實例實施例。繼續實例狀 況，假設UE移動801至沒有BCNB的節點B。BCGi檢測到802會話已經移動。具有數種方 法可以實現此操作：
[0087] UMTS系統可能能夠提供移動性通知；
[0088] BCNB和BCGi可以交換頻繁心跳；
[0089] 如果BCNB不存在於數據路徑中以經由UDP攔截BCR，則BCR將繼續至UE，UE將以 ICMP埠不可到達錯誤進行響應。BCGi可以查找這些ICMP埠不可到達錯誤，並且通過 了解BCNB不再存在而對它們做出反應。
[0090] 當BCGi檢測到會話已經移動時，它通過繼續傳輸來自其套接字的TCP分組而進行 響應803,如下面所示。
[0091] BCNB處的字節緩存管理
[0092] 現在提供如何管理字節緩存項的進一步細節。
[0093] BCNB從BCGi接收令牌，在字節緩存目錄中查找這些令牌。字節緩存目錄在概念上 是關鍵字到值的散列圖，其中關鍵字是令牌，值是其表示的字節序列。
[0094] 具有多種不同的方式可管理此緩存。一種管理緩存的方式用於以下BCGi :此BCGi 要監視其每個BCNB處的緩存管理算法以便它準確知道每個BCNB中存在哪些令牌，以及用 於以下BCGi :當此BCGi知道BCNB緩存中存在令牌時，BCGi僅將令牌發送至特定BCNB。在 這種情況下，當數據塊穿過未由已知在BCGi緩存中的令牌表示的鏈路時，BCGi將塊中的字 節及其令牌發送至BCNB。
[0095] -種管理緩存的備選方式用於以下BCGi :此BCGi不知道BCNB處的緩存的內容， 以及用於以下BCNB :此BCNB僅請求令牌的數據，其中BCNB處的緩存中不存在令牌。
[0096] 總結
[0097] 使用顯示如何在某些狀況下操作移動性的實例，例示了建議的解決方案。應該理 解，所描述的解決方案也可在各種其它情況下操作，這些情況包括：
[0098] 在具有BCNB功能的節點B上啟動TCP會話。
[0099] TCP會話從一個啟用BCNB的節點B移動至另一個；以及
[0100] TCP會話從一個非BCNB節點B移動至另一個非BCNB節點B。
[0101] 在圖8A及8B中，在圖3的系統的上下文中例示圖6及7的狀況。
[0102] 參考圖8A，UE 301具有TCP套接字302, TCP套接字302經由隧道810與GGSN 351 通信。UE 301目前在沒有分出及字節緩存組件390的基站節點B 1321的區域中。
[0103] 從UE 301的TCP套接字302進行通信801，通信801去往網際網路伺服器361的TCP 套接字362。字節緩存伺服器380通過以下操作代理TCP連接：在TCP套接字381處接收通 信801，並且將通信802從字節緩存伺服器380的TCP套接字382傳播至網際網路伺服器361 的TCP套接字362。
[0104] 來自伺服器361的TCP套接字362的響應通信803回流經過字節緩存伺服器380， 在TCP套接字382處接收到響應通信803。字節緩存組件380檢查數據並將字節緩存在字 節緩存結構383中。然後將響應通信804從字節緩存組件380的TCP套接字381發送至UE 301的TCP套接字302。
[0105] 參考圖8B，UE 301具有TCP套接字302, TCP套接字302經由隧道820與GGSN 351 通信。UE 301已經移動至具有基站字節緩存組件390的基站節點B 2 322的區域。
[0106] 從UE 301的TCP套接字302進行通信821，通信821去往網際網路伺服器361的TCP 套接字362。通信821被攔截並且流經基站節點B 2 322的字節緩存組件390的偽套接字 391。字節緩存組件390向字節緩存伺服器380發送字節緩存組件390存在於路徑中的信 號822,以便字節緩存伺服器380可以開始將字節緩存記錄（BCR)發送至基站字節緩存組件 390。
[0107] 字節緩存伺服器380的操作如同圖8A，具有至/自網際網路伺服器361的TCP套接 字362的通信823、824。
[0108] 基站字節緩存伺服器380然後可以將BCR通信825發送至基站字節緩存組件390 的偽套接字391。基站字節緩存組件390從字節緩存伺服器380接收BCR並且使用這些令 牌重新組成原始數據。
[0109] 所描述的解決方案使能在支持移動性管理的同時執行字節緩存。在基站中提供字 節緩存能夠使其成為上下文管理的一部分。UE根據其移動時所連接的基站的能力利用字節 緩存。在基站中實施字節緩存不需要對UE進行更改。在基站與字節緩存伺服器之間執行 協商，使得UE在基站處可提供字節緩存時利用字節緩存維持連續的會話。
[0110] 所屬【技術領域】的技術人員知道，本發明的各方面可以體現為系統、方法、計算機程 序產品或電腦程式。因此，本發明的各方面可以具體實現為以下形式，即，可以是完全的 硬體、完全的軟體（包括固件、駐留軟體、微代碼等）、或者本文一般稱為"電路"、"模塊"或 "系統"的軟體與硬體方面的組合。此外，本發明的各方面還可以採取體現在一個或多個計 算機可讀介質中的電腦程式產品的形式，該介質中包含計算機可讀程序代碼。
[0111] 可以使用一個或多個計算機可讀介質的任何組合。計算機可讀介質可以是計算 機可讀信號介質或計算機可讀存儲介質，計算機可讀存儲介質例如可以是一但不限於一電 的、磁的、光的、電磁的、紅外線的、或半導體的系統、裝置、器件、或前述各項的任何適當的 組合。計算機可讀存儲介質的更具體的例子（非窮舉的列表）包括以下：有一個或多個導 線的電連接、可攜式計算機磁碟、硬碟、隨機存取存儲器（RAM)、只讀存儲器（ROM)、可擦式 可編程只讀存儲器（EPROM或快閃記憶體）、光纖、可攜式緊湊磁碟只讀存儲器（CD-ROM)、光存儲器 件、磁存儲器件、或前述各項的任何適當的組合。在本文語境中，計算機可讀存儲介質可以 是任何含有或存儲供指令執行系統、裝置或器件使用的或與指令執行系統、裝置或器件相 聯繫的程序的有形介質。
[0112] 計算機可讀信號介質可以包括例如在基帶中或作為載波的一部分傳播的帶有計 算機可讀程序代碼的數據信號。這樣一種傳播信號可以採取任何適當的形式，包括一但不 限於一電磁的、光的或其任何適當的組合。計算機可讀信號介質可以是不同於計算機可讀 存儲介質的、可以傳達、傳播或傳輸供指令執行系統、裝置或器件使用的或與指令執行系 統、裝置或器件相聯繫的程序的任何一種計算機可讀介質。
[0113] 包含在計算機可讀介質中的程序代碼可以採用任何適當的介質傳輸，包括一但不 限於一無線、有線、光纜、射頻等等、或上述各項的任何適當的組合。
[0114] 用於執行本發明的各方面的操作的電腦程式碼，可以以一種或多種程序設計 語言的任何組合來編寫，所述程序設計語言包括面向對象的程序設計語言一諸如Java、 Smalltalk、C++之類，還包括常規的過程式程序設計語言一諸如"C"程序設計語言或類似 的程序設計語言。程序碼可以完全地在用戶的計算上執行、部分地在用戶的計算機上執 行、作為一個獨立的軟體包執行、部分在用戶的計算機上部分在遠程計算機上執行、或者完 全在遠程計算機或伺服器上執行。在後一種情形中，遠程計算機可以通過任何種類的網 絡--包括區域網（LAN)或廣域網（WAN) -連接到用戶的計算機，或者，可以（例如利用因 特網服務提供商來通過網際網路）連接到外部計算機。Java和所有基於Java的商標和徽標 是Oracle和/或其子公司的商標或註冊商標。
[0115] 以下參照按照本發明實施例的方法、裝置（系統）和電腦程式產品的流程圖和 /或框圖描述本發明的各方面。要明白的是，流程圖和/或框圖的每個方框以及流程圖和/ 或框圖中各方框的組合，都可以由電腦程式指令實現。這些電腦程式指令可以提供給 通用計算機、專用計算機或其它可編程數據處理裝置的處理器，從而生產出一種機器，使得 通過計算機或其它可編程數據處理裝置的處理器執行的這些指令，產生實現流程圖和/或 框圖中的方框中規定的功能/操作的裝置。
[0116] 也可以將這些電腦程式指令存儲在能指令計算機或其它可編程數據處理裝置 或其他設備以特定方式工作的計算機可讀介質中，這樣，存儲在計算機可讀介質中的指令 產生一個包括實現流程圖和/或框圖中的方框中規定的功能/操作的指令的製造品。
[0117] 也可以將電腦程式指令加載到計算機、其它可編程數據處理裝置或其他設備 上，使得在計算機、其它可編程數據處理裝置或其他設備上執行一系列操作步驟，以產生計 算機實現的過程，從而在計算機或其它可編程裝置上執行的指令就提供實現流程圖和/或 框圖中的方框中規定的功能/操作的過程。
[0118] 附圖中的流程圖和框圖，圖示了按照本發明各種實施例的系統、方法和計算機程 序產品的可能實現的體系架構、功能和操作。在這點上，流程圖或框圖中的每個方框可以代 表一個模塊、程序段、或代碼的一部分，所述模塊、程序段、或代碼的一部分包含一個或多個 用於實現規定的邏輯功能的可執行指令。也應當注意，在有些作為替換的實現中，方框中所 標註的功能也可以以不同於附圖中所標註的順序發生。例如，兩個接連地表示的方框實際 上可以基本並行地執行，它們有時也可以按相反的順序執行，這依所涉及的功能而定。也要 注意的是，框圖和/或流程圖中的每個方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合，可以 用執行規定的功能或操作的專用的基於硬體的系統來實現，或者可以用專用硬體與計算機 指令的組合來實現。
[0119] 為避免歧義，如此處在說明書和權利要求書中使用的術語"包括"不應被解釋為 "僅由…構成"。
【權利要求】
1. 一種用於優化移動數據通信的方法，所述方法包括： 在基站處攔截數據通信，其中所述數據通信在用戶設備與網絡之間； 在所述基站處實施字節緩存以優化在所述基站與所述網絡中對等點處的字節緩存服 務器之間的數據傳輸； 其中包含所述基站的所述網絡支持去往和來自所述用戶設備的數據傳輸的移動性管 理。
2. 如權利要求1所述的方法，其中所述數據通信是以下之一：從用戶設備至所述網絡、 從所述網絡至所述用戶設備，或者沿著這兩個方向。
3. 如任一上述權利要求所述的方法，包括： 提供字節緩存伺服器作為具有字節緩存功能的透明代理，在所述透明代理處不再為所 述用戶設備的業務建立隧道。
4. 如任一上述權利要求所述的方法，其中在所述基站處實施字節緩存的步驟操縱用戶 設備的數據通信而不終止所述數據通信。
5. 如任一上述權利要求所述的方法，其中所述字節緩存伺服器檢查至所述用戶設備的 數據通信中的數據並填充字節緩存結構。
6. 如任一上述權利要求所述的方法，其中所述數據通信是傳輸控制協議（TCP)通信。
7. 如任一上述權利要求所述的方法，包括： 從基站向字節緩存伺服器發送在所述基站處存在字節緩存功能的信號。
8. 如權利要求7所述的方法，其中通過以下操作發送信號：修改傳輸控制協議（TCP) 分組的TCP標頭以將標記TCP選項插入所述TCP標頭內的選項欄位。
9. 如權利要求7所述的方法，其中發送信號包括發送標記網際網路協議數據報或修改 TCP分組的網際網路協議標頭。
10. 如任一上述權利要求所述的方法，包括： 將字節緩存記錄從所述字節緩存伺服器發送至基站； 在所述基站處重新組成所述字節緩存記錄。
11. 如權利要求10所述的方法，其中所述字節緩存記錄與一個或多個數據段相關。
12. 如任一上述權利要求所述的方法，包括： 在所述基站處提供偽套接字，所述偽套接字模擬所述字節緩存伺服器中的套接字的行 為及狀態。
13. 如權利要求12所述的方法，其中所述偽套接字是TCP套接字，並且操作字節緩存服 務器TCP套接字以具有同步後的TCP序列號。
14. 如權利要求12所述的方法，其中將所述偽套接字插入已建立的傳輸協議狀態。
15. 如任一上述權利要求所述的方法，包括支持在沒有連接故障的情況下，將用戶設備 從未實施字節緩存的基站轉移到實施字節緩存的基站或者將用戶設備從實施字節緩存的 基站轉移到未實施字節緩存的基站。
16. -種用於優化移動數據通信的系統，所述系統包括： 處理器； 網絡，其包含一個或多個基站，其中所述網絡支持去往和來自用戶設備的數據傳輸的 移動性管理； 字節緩存組件，其用於在基站處攔截用戶設備與所述網絡之間的數據通信並用於在所 述基站處實施字節緩存； 在所述網絡中對等點處的字節緩存伺服器，其用於字節緩存數據； 其中使用字節緩存優化所述基站與字節緩存伺服器之間的數據傳輸。
17. 如權利要求16所述的系統，其中所述字節緩存伺服器是在所述網絡上提供的具有 字節緩存功能的透明代理，在所述透明代理處不再為所述用戶設備的業務建立隧道。
18. 如權利要求16或17所述的系統，其中所述基站處的所述字節緩存組件用於操縱用 戶設備的數據通信而不終止所述數據通信。
19. 如權利要求16至18中的任一權利要求所述的系統，其中所述字節緩存伺服器包括 字節緩存結構，並且所述字節緩存伺服器用於檢查至所述用戶設備的數據通信中的數據並 填充所述字節緩存結構。
20. 如權利要求16至19中的任一權利要求所述的系統，其中所述基站的所述字節緩存 組件用於向所述字節緩存伺服器發送在所述基站處存在字節緩存功能的信號。
21. 如權利要求16至20中的任一權利要求所述的系統，其中所述字節緩存伺服器用於 將字節緩存記錄從所述字節緩存伺服器發送至基站；以及在所述基站處的所述字節緩存組 件用於重新組成所述字節緩存記錄。
22. 如權利要求16至21中的任一權利要求所述的系統，包括在所述基站處的偽套接 字，所述偽套接字模擬所述字節緩存伺服器中的套接字的行為及狀態。
23. 如權利要求16至22中的任一權利要求所述的系統，其中移動通信網絡的基站的子 集包括字節緩存組件。
24. 如權利要求16至23中的任一權利要求所述的系統，其中所述網絡是3G網絡。
25. -種電腦程式，其存儲於計算機可讀介質上並可載入數字計算機的內部存儲器， 所述電腦程式包括軟體代碼部分，當所述程序在計算機上運行時，所述軟體代碼部分用 於執行如權利要求1至15中的任一項所述的方法。
【文檔編號】H04W28/06GK104160742SQ201380013838
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年2月5日 優先權日:2012年3月13日
【發明者】R·尼科爾森, V·穆爾, D·阿格拉瓦爾 申請人:國際商業機器公司