專利名稱：增強(qiáng)的數(shù)據(jù)鏈路利用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)分組緩沖器的控制。
背景技術(shù)：
在基于數(shù)據(jù)分組的通信系統(tǒng)中，S卩，在要發(fā)送的信息被分成多個(gè)分組并且通過通 信鏈路來發(fā)送各個(gè)分組的系統(tǒng)中，已知在網(wǎng)絡(luò)的不同點(diǎn)處提供隊(duì)列緩沖器。緩沖器可以是 發(fā)送或輸入緩沖器(即，用于要通過鏈路發(fā)送的數(shù)據(jù)分組的緩沖器)、或者接收或輸出緩沖 器(即，用于已經(jīng)通過鏈路發(fā)送來的數(shù)據(jù)分組的緩沖器)。根據(jù)特定的語境、使用的特定協(xié)議、以及某些其它約定，可以將用于傳送數(shù)據(jù)的分 組稱作多種名稱中的任何一種，諸如，協(xié)議數(shù)據(jù)分組、幀、段、信元等。在本文的語境中，通常 將數(shù)據(jù)的這種的分組稱作數(shù)據(jù)分組。將把數(shù)據(jù)分組排進(jìn)隊(duì)列、使它們在隊(duì)列中前進(jìn)、以及將 數(shù)據(jù)分組從隊(duì)列中除去的過程稱作“隊(duì)列管理”。數(shù)據(jù)分組傳輸網(wǎng)絡(luò)中公知的一種現(xiàn)象是擁塞。擁塞表示無法迅速地處理要求通過 該連接或鏈路進(jìn)行傳輸?shù)拇罅繑?shù)據(jù)分組的狀態(tài)。作為給定鏈路處的擁塞結(jié)果，與所述鏈路 相關(guān)聯(lián)的隊(duì)列緩沖器中的數(shù)據(jù)分組的數(shù)量將增加。響應(yīng)于擁塞情況，公知的是實(shí)施一種被 稱作“滿則丟棄”的數(shù)據(jù)分組丟棄機(jī)制。根據(jù)該機(jī)制，一旦隊(duì)列緩沖器接收到數(shù)據(jù)分組，就 將隊(duì)列長度有關(guān)參數(shù)(諸如，實(shí)際隊(duì)列長度或平均隊(duì)列長度)與預(yù)定的閾值進(jìn)行比較。如 果超過了預(yù)定的閾值，則丟棄數(shù)據(jù)分組。該閾值表示隊(duì)列的“滿”狀態(tài)。被丟棄的數(shù)據(jù)分組可以是新到達(dá)的分組，在這種情況下該機(jī)制被稱作“尾部丟棄 (tail-drop) ”。除了尾部丟棄技術(shù)，還公知執(zhí)行所謂的“隨機(jī)丟棄”，其中根據(jù)隨機(jī)函數(shù)來選 擇已經(jīng)在隊(duì)列中的數(shù)據(jù)分組，或者所謂的“前端丟棄”，其中將隊(duì)列中的第一個(gè)數(shù)據(jù)分組丟 棄。這種滿則丟棄的機(jī)制不僅用于減少擁塞鏈路上的負(fù)載，還用于對數(shù)據(jù)分組的源和/或 目的地進(jìn)行隱式的擁塞通知。這種隊(duì)列管理將在本文中討論，并且具體描述的示例將涉及移動(dòng)寬帶環(huán)境。當(dāng)前， 進(jìn)行了第三代(3G)寬帶碼分多址(WCDMA)技術(shù)的升級以為下行信道和上行信道兩者提供 更高的數(shù)據(jù)速率。第一階段主要目標(biāo)是高達(dá)14Mbps的較高的下行速率。其已經(jīng)在商業(yè)網(wǎng)絡(luò) 中實(shí)現(xiàn)并被稱作高速下行分組接入(HSDPA)。不久將由高速上行分組接入(HSUPA)提供更 高的上行速率(高達(dá)6Mbps)，高速上行分組接入(HSUPA)也被稱作增強(qiáng)型上行鏈路(EUL)。 HSDPA和HSUPA的組合被統(tǒng)稱為高速分組接入(HSPA)。當(dāng)前正在進(jìn)行進(jìn)一步升級3G系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作以提供更高的數(shù)據(jù)速率并減少傳 輸延遲。這可以通過對仍基于WCDMA的進(jìn)一步增強(qiáng)HSPA (e-HSPA)來實(shí)現(xiàn)。長期演進(jìn)(LTE) 允許使用更寬的頻帶。這些技術(shù)的共同之處是存在由小區(qū)中的全部移動(dòng)終端共享的高速無 線鏈路。由根據(jù)網(wǎng)絡(luò)專用算法來工作的調(diào)度器通過網(wǎng)絡(luò)來控制在該共享信道上的傳輸。調(diào) 度器發(fā)送信道接入授權(quán)給小區(qū)中的終端以控制允許誰使用該共享信道。該接入授權(quán)處理信 令非?？?，并且接入授權(quán)可以每秒幾次在用戶之間進(jìn)行交換。調(diào)度器算法、激活終端的數(shù)量 以及小區(qū)中當(dāng)前的無線電資源情況對于移動(dòng)終端是未知的。這導(dǎo)致從移動(dòng)終端觀察的無線鏈路可以具有大速率的變化，并且在最差的情況下可以每秒幾次地從幾Mbps變化到幾百 Kbps0與這些升級所提供的增強(qiáng)的數(shù)據(jù)速率無關(guān)地，無線鏈路很可能仍然是端對端連接的瓶頸。在無線鏈路中的無線電情況發(fā)生變化以及帶寬發(fā)生變化時(shí)，移動(dòng)終端中的上行緩 沖器的隊(duì)列長度會(huì)隨之改變。因此，需要某種緩沖器的管理以實(shí)現(xiàn)良好的鏈路利用和低延 遲。最直接的方法是使全部到來數(shù)據(jù)都被緩沖而不管鏈路的情況怎樣。但是，這種方法具 有許多缺點(diǎn)。首先，緩沖器容量物理受限。此外，大的隊(duì)列存在許多問題，諸如過大的端到 端分組延遲、競爭流之間的不公平、對共享同一緩沖器的其它業(yè)務(wù)造成的延遲、以及網(wǎng)絡(luò)沖 浪的慢反應(yīng)。為了保持隊(duì)列長度“適當(dāng)”，因此需要管理隊(duì)列緩沖器的方案。如 Sagfors M. , Ludwig R. , Meyer Μ. , Peisa J. . "Queue Management forTCP Traffic over 3G Links", IEEE, March 2003，和 Sagfors Μ·，Ludwig R. . Meyer Μ., Peisa J. , "Buffer Management for Rate-Varying 3G Wireless LinkSupporting TCP Traffic”，IEEE, April, 2003中所示，現(xiàn)有解決方案包括用于傳統(tǒng)WCDMA鏈路(例如，為每 TCP流分配的專用信道)的分組丟棄防止計(jì)數(shù)器算法(PDPC)。此夕卜，國際專利公開W0-02098153 Al介紹了一種用于管理緩沖器中數(shù)據(jù)分組隊(duì)列 的方法。針對分組隊(duì)列定義了最小閾值等級和最大閾值等級，該方法在閾值超過最大等級 時(shí)或者當(dāng)緩沖器隊(duì)列處于限定的等級之間時(shí)，將針對緩沖器接收到的那些數(shù)據(jù)分組執(zhí)行擁 塞避免過程。并且當(dāng)緩沖隊(duì)列小于最小閾值時(shí)，不執(zhí)行擁塞避免過程。但是，這些現(xiàn)有技術(shù)的公開的缺點(diǎn)在于，在其上發(fā)送緩沖的分組的鏈路存在利用 不足的風(fēng)險(xiǎn)。也就是說，在分組丟棄之后，為了確保充分利用該鏈路，TCP管道容量(為充 分利用瓶頸接口的帶寬時(shí)TCP流所需要具有的傳輸中的最小數(shù)據(jù)量)需要在分組被丟棄之 時(shí)被緩沖。因?yàn)樵摴艿廊萘糠浅Ｒ蕾囉阪溌返膸?，因此這種現(xiàn)有技術(shù)的解決方案在鏈路 帶寬在短時(shí)間范圍內(nèi)變動(dòng)的環(huán)境下不是優(yōu)選的。

發(fā)明內(nèi)容
為了改善現(xiàn)有技術(shù)，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于控制通信系統(tǒng)的傳 輸鏈路中的數(shù)據(jù)分組隊(duì)列的方法。在所述隊(duì)列中存儲(chǔ)了要經(jīng)由無線接口發(fā)送的多個(gè)接收到 的數(shù)據(jù)分組。該方法包括從隊(duì)列中丟棄所選擇的分組使其不被發(fā)送。至少根據(jù)分組在隊(duì)列 中存儲(chǔ)的時(shí)間長度來選擇分組。自發(fā)生了前一次分組丟棄起算已經(jīng)經(jīng)過了至少預(yù)定時(shí)段的 情況下，才執(zhí)行丟棄所選擇的分組。這種方案的優(yōu)點(diǎn)在于，對于傳輸鏈路中改變的傳輸帶寬條件，可以實(shí)現(xiàn)良好的鏈 路利用和吞吐量，而同時(shí)使在鏈路中傳輸?shù)姆纸M能實(shí)現(xiàn)低的端對端延遲。這能實(shí)現(xiàn)的原 因是因?yàn)?，發(fā)現(xiàn)了分組在隊(duì)列中存儲(chǔ)的時(shí)間長度在很大程度上與鏈路中的瞬時(shí)數(shù)據(jù)速率無 關(guān)，利用被丟棄的分組之間要經(jīng)過了預(yù)定的時(shí)段的條件來避免從一個(gè)相同發(fā)送窗口中丟棄 多個(gè)分組。實(shí)施方式可包括多種操作，包括計(jì)算自分組從所述隊(duì)列中丟棄而不被發(fā)送起算 的時(shí)段，以及對于隊(duì)列的分組中的至少一個(gè)子集的各個(gè)分組，計(jì)算分組被存儲(chǔ)在隊(duì)列中的 時(shí)段，對于所述各個(gè)分組，如果分組被存儲(chǔ)在隊(duì)列中的時(shí)段大于第一閾值，并且自分組從所 述隊(duì)列中丟棄而不被發(fā)送起算的時(shí)段大于第二閾值，則丟棄該分組。
實(shí)施方式還可以包括，對于所述各個(gè)分組，如果分組被存儲(chǔ)在隊(duì)列中的時(shí)段大于第三閾值，則丟棄該分組。在存儲(chǔ)在隊(duì)列中的分組的數(shù)量小于第四閾值的情況下，防止丟棄該分組。實(shí)施方式還可包括計(jì)算作為無線接口的特性的往返時(shí)間，并且分配至少所計(jì)算出 的往返時(shí)間的時(shí)間給所述第一閾值。利用TCP/IP環(huán)境的術(shù)語(并通過實(shí)施例進(jìn)行例示)，即，存儲(chǔ)了用于經(jīng)由低層傳輸 鏈路(包括無線接口)發(fā)送至對應(yīng)的TCP/IP接收實(shí)體的TCP/IP分組的隊(duì)列，發(fā)現(xiàn)了優(yōu)于 現(xiàn)有技術(shù)方案的多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。通過根據(jù)第二閾值丟棄排隊(duì)的分組，丟棄數(shù)據(jù)的數(shù)量減少，并因 此丟棄TCP重傳的概率也減少，由此來避免TCP重傳超時(shí)(RTO :s)。關(guān)于第三閾值的使用(第三閾值為與根據(jù)第二閾值設(shè)置的任何丟棄條件無關(guān)的、 可以控制隊(duì)列中存儲(chǔ)的時(shí)段超過該第三閾值的分組的丟棄的參數(shù))，其可以控制隊(duì)列中的 “陳舊”分組的丟棄。也就是說，通過應(yīng)用第三閾值，可以為遵循RTO輸入的TCP重傳提供短 的隊(duì)列，由此使得經(jīng)受重復(fù)超時(shí)的概率低。關(guān)于第四閾值的使用(第四閾值為可以在隊(duì)列短的情況下防止從隊(duì)列中丟棄分 組的參數(shù))，優(yōu)點(diǎn)在于，在低帶寬情況下，分組比在更高的帶寬的情況下在隊(duì)列中停留更久。 第四閾值的使用防止了丟棄分組，從而避免了空隊(duì)列的情況，這是有益的，因?yàn)榭贞?duì)列會(huì)將 傳輸鏈路的使用等級次優(yōu)化。此外，存儲(chǔ)接收到的數(shù)據(jù)分組可包括存儲(chǔ)要通過移動(dòng)通信系統(tǒng)的上行鏈路發(fā)送的 分組。存儲(chǔ)接收到的數(shù)據(jù)分組包括存儲(chǔ)要通過移動(dòng)通信系統(tǒng)的下行鏈路發(fā)送的分組。實(shí)施方式包括，其中，所述第一閾值處于0. 25秒至0. 30秒的區(qū)間中，所述第二閾 值處于0. 095秒至0. 105秒的區(qū)間中，所述第三閾值處于1. 1秒至1. 3秒的區(qū)間中，所述第 四閾值為至少3個(gè)分組，例如，處于5個(gè)分組到6個(gè)分組的區(qū)間中。這種實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)在 于，優(yōu)化了鏈路利用和吞吐量，同時(shí)使在鏈路中傳輸?shù)姆纸M能實(shí)現(xiàn)低的端對端延遲。本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于控制連接到通信系統(tǒng)的傳輸鏈路的數(shù)據(jù)分組 隊(duì)列存儲(chǔ)器的裝置，所述隊(duì)列存儲(chǔ)器被配置為存儲(chǔ)要經(jīng)由通信系統(tǒng)的無線接口發(fā)送的多個(gè) 接收到的數(shù)據(jù)分組，所述裝置被配置為從隊(duì)列存儲(chǔ)器中丟棄選擇的分組使所選擇的分組不 被發(fā)送。該配置為使得該裝置至少可以根據(jù)存儲(chǔ)在隊(duì)列中的分組的時(shí)間長度來選擇分組， 并且還被配置為使得其可以在自發(fā)生了前一次分組丟棄起算已經(jīng)經(jīng)過了至少預(yù)定時(shí)段的 情況下，才丟棄所選擇的分組。根據(jù)第三方面、根據(jù)第二方面的裝置可包括在移動(dòng)通信終端中。根據(jù)第四方面的 計(jì)算機(jī)程序可包括軟件指令，當(dāng)在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行時(shí)，所述指令執(zhí)行根據(jù)第一方面的方法。如 上面結(jié)合第一方面所討論的，其它方面提供了相應(yīng)的效果和優(yōu)點(diǎn)。


下面將參照附圖來介紹實(shí)施方式，在附圖中圖1示意性地例示了通信系統(tǒng)，圖2示意性地例示了移動(dòng)通信終端，圖3示意性地例示了上行鏈路的協(xié)議堆棧，以及圖4是排隊(duì)算法的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1示意性地例示了可以在其中實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明內(nèi)容簡述的方法、裝置和軟件的通 用移動(dòng)通信系統(tǒng)(UMTS)網(wǎng)絡(luò)100。然而，應(yīng)注意，技術(shù)人員可以很容易在需要數(shù)據(jù)分組排隊(duì) 的其它類似的通信系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。在圖1中，UMTS網(wǎng)絡(luò)100包括核心網(wǎng)102、和UMTS陸地?zé)o線電接入網(wǎng)(UTRAN) 103。 UTRAN 103包括多個(gè)無線電網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC) 104，各無線電網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC) 104被耦合到 一組相鄰的基站收發(fā)機(jī)(BTS) 105。這些BTS有時(shí)也被稱作節(jié)點(diǎn)B (Node B)。各節(jié)點(diǎn)B 105 負(fù)責(zé)給定的地理小區(qū)，而進(jìn)行控制的RNC 104負(fù)責(zé)在節(jié)點(diǎn)B 105與核心網(wǎng)102之間路由用 戶數(shù)據(jù)和信令數(shù)據(jù)。全部的RNC 104彼此耦合。在“Technical Specification TS 25.401 V3.2.0 of the 3rd Generation PartnershipProject” 中給出了 UTRAN 103 的概述。圖1還例示了移動(dòng)設(shè)備或用戶設(shè)備(UE)106a_c (它們經(jīng)由各自的空中接口 llla_c 連接到UTRAN 103中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)B 105a_b)、服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(SGSN) 107、以及GPRS網(wǎng) 關(guān)支持節(jié)點(diǎn)(GGSN) 108。由一個(gè)節(jié)點(diǎn)B服務(wù)的移動(dòng)設(shè)備(諸如由節(jié)點(diǎn)B 105a服務(wù)的設(shè)備 106a和106b)位于所謂的無線電小區(qū)中。通過將GGSN 108耦合到互聯(lián)網(wǎng)109(其中，示意 性地，服務(wù)器110例示 了移動(dòng)設(shè)備106可以通信的實(shí)體)，SGSm07和GGSN 108經(jīng)由UTRAN 103為UE 106提供分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。如技術(shù)人員所意識(shí)到的，圖1中的網(wǎng)絡(luò)100可在核 心網(wǎng)102和UTRAN 103中包括大量類似的功能單元，并且在網(wǎng)絡(luò)的一般實(shí)現(xiàn)中，移動(dòng)設(shè)備的 數(shù)量可以很大。圖2示意性地例示了移動(dòng)通信設(shè)備206，其對應(yīng)于圖1中的任一個(gè)通信設(shè)備106。 與圖1介紹的設(shè)備106相比更詳細(xì)示出的通信設(shè)備206包括處理器210、存儲(chǔ)器211以及 經(jīng)由輸入/輸出接口單元214連接到處理器210和存儲(chǔ)器211的、形式為麥克風(fēng)217、揚(yáng)聲 器216、顯示器218和鍵盤215的輸入/輸出單元。通過無線電電路212和天線213來實(shí)現(xiàn) 經(jīng)由空中接口 222的無線電通信。處理器210使用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器211中的軟件指令以控制 終端206的全部功能，包括下面要詳細(xì)介紹的與數(shù)據(jù)分組的排隊(duì)有關(guān)的功能。換言之，至少 處理器和存儲(chǔ)器形成了被配置為如以上發(fā)明內(nèi)容部分簡述的并且下面具體介紹的那樣控 制數(shù)據(jù)分組隊(duì)列的裝置201的一部分。關(guān)于這些單元如何工作以執(zhí)行UMTS網(wǎng)絡(luò)(諸如圖 1的網(wǎng)絡(luò)100)內(nèi)的普通功能的進(jìn)一步細(xì)節(jié)對于技術(shù)人員來說是公知的，因此不再進(jìn)一步討 論。圖3示意性地例示了通信網(wǎng)(諸如圖1的網(wǎng)絡(luò)100)中的上行鏈路300。圖3示 出了用移動(dòng)設(shè)備(諸如圖1的設(shè)備106)中的協(xié)議堆棧306以及網(wǎng)絡(luò)(諸如圖1中的網(wǎng)絡(luò) 100)中的協(xié)議堆棧330表示的上行鏈路300。移動(dòng)設(shè)備中的一個(gè)或幾個(gè)應(yīng)用321與駐留在 服務(wù)器(諸如圖1中的服務(wù)器110)中的一個(gè)或幾個(gè)應(yīng)用331進(jìn)行通信。應(yīng)用321發(fā)送使 用任何合適的應(yīng)用協(xié)議(包括諸如HTTP、SMTP、SIP、FTP等)封裝在TCP層322的TCP段 中的以及IP層323的IP分組中的數(shù)據(jù)。然后，這些數(shù)據(jù)分組經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)層324和數(shù)據(jù)鏈路 層325被進(jìn)一步封裝，并通過物理無線電接口 311被發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)中的接收堆棧330，在接收 堆棧330中，按照相反的順序，在數(shù)據(jù)鏈路層335、網(wǎng)絡(luò)層334、IP層333、TCP層332中提取 數(shù)據(jù)，最后在應(yīng)用331中被提取為應(yīng)用協(xié)議數(shù)據(jù)而終止?？梢栽赨MTS網(wǎng)絡(luò)(諸如圖1的網(wǎng)絡(luò)100)中實(shí)現(xiàn)圖3中的示例堆棧。在這種情況下，網(wǎng)絡(luò)層324、334和數(shù)據(jù)鏈路層325、335分別是無線電資源控制(RRC)層和介質(zhì)訪問控 制(MAC)層。如上面所指示的，當(dāng)前正在對UMTS網(wǎng)絡(luò)(諸如圖1的網(wǎng)絡(luò)100)進(jìn)行升級以提供 甚至更高的數(shù)據(jù)速率，并降低發(fā)送延遲。這可以通過進(jìn)一步增強(qiáng)HSPA(e-HSPA)來實(shí)現(xiàn)，而 長期演進(jìn)(LTE)將允許使用更寬的頻段。這些技術(shù)共同之處是存在由小區(qū)中的全部移動(dòng)終 端(即，圖1的示例性網(wǎng)絡(luò)100中的設(shè)備106a和106b)共享的高速無線鏈路。由根據(jù)網(wǎng)絡(luò) 專用算法來工作的、優(yōu)選地位于RNC 104處的、執(zhí)行調(diào)度功能的調(diào)度器來從網(wǎng)絡(luò)100控制在 該共享信道上的傳輸。該調(diào)度器發(fā)送信道接入授權(quán)給小區(qū)中的移動(dòng)終端以控制允許誰使用 該共享信道。該接入授權(quán)處理信令非?？?，并且接入授權(quán)可以每秒幾次在終端之間進(jìn)行交 換。調(diào)度器算法、激活移動(dòng)終端的數(shù)量以及小區(qū)中當(dāng)前的無線電資源情況對于移動(dòng)終端是 未知的。這導(dǎo)致從移動(dòng)終端觀察的無線鏈路可以具有大速率的變化，并且在最差的情況下 可以每秒幾次從幾Mbps變化到幾百Kbps。還是參照圖2，圖2更具體地例示了與圖1中的移動(dòng)終端106中的任一個(gè)對應(yīng)的移 動(dòng)終端206，處理器210通過將存儲(chǔ)器211的一部分用作隊(duì)列存儲(chǔ)器來執(zhí)行數(shù)據(jù)分組的排 隊(duì)。就圖3例示的協(xié)議堆棧而言，可以在TCP層322與物理鏈路311之間的任何層處執(zhí)行 分組的排隊(duì)。例如，可以實(shí)施排隊(duì)使得在將IP分組進(jìn)一步向上發(fā)送給RRC層324之前，在 IP層323處對IP分組進(jìn)行排隊(duì)?，F(xiàn)在參照圖4，將以在UMTS系統(tǒng)的上行鏈路上處理TCP分組的算法來介紹這種排 隊(duì)。通過流程圖例示了該算法，技術(shù)人員通過提供適當(dāng)配置的軟件指令給移動(dòng)終端(諸如 圖2的終端206)的存儲(chǔ)器電路可以實(shí)現(xiàn)該流程圖。本算法定義了 4個(gè)參數(shù)。第一閾值參數(shù)(表示為minAgeThreshold)定義了允許 分組在隊(duì)列中停留的時(shí)間。如果外發(fā)分組超過了該時(shí)間，則該分組被丟棄。為了避免多次 連續(xù)的丟棄，第二閾值參數(shù)被定義為丟棄分離參數(shù)(表示為minlnterDropTime)，其防止本 算法在經(jīng)過特定時(shí)間之前進(jìn)行第二次丟棄。但是，在帶寬改變的情況下，當(dāng)帶寬被減少過多 時(shí)(即，大的縮減轉(zhuǎn)換(down-switch))，緩沖器有可能大大地超長(over-dimensioned)。因 此，獨(dú)立于minlnterDropTime的第三閾值參數(shù)(表示為maxAgeThreshold)被定義為在上 述情況下允許突發(fā)丟棄。最后，第四閾值參數(shù)(表示為lowerDropThreshold)防止該算法 在該緩沖器包括少于一定數(shù)量的分組的情況下丟棄分組。這使得緩沖器始終包含足夠數(shù)量 的分組來觸發(fā)TCP快速重發(fā)。算法起始于初始化步驟401，其中全部所需的參數(shù)(即，四個(gè)閾值參數(shù)以及內(nèi)部計(jì) 數(shù)器等)都被初始化。下面將結(jié)合測試運(yùn)行的結(jié)果來討論這些參數(shù)的特定值。對于每個(gè)到來的數(shù)據(jù)分組，存儲(chǔ)到達(dá)時(shí)間，S卩，存儲(chǔ)到隊(duì)列的時(shí)間。這通過步驟403 和405的循環(huán)來例示。與構(gòu)成針對要在上行鏈路上發(fā)送的、排隊(duì)的外發(fā)數(shù)據(jù)分組的控制循 環(huán)407-419的步驟無關(guān)地繼續(xù)該時(shí)間記錄循環(huán)。如塊407所例示的，(并非一定是串行地也可以是并行地)考慮每個(gè)外發(fā)分組。得 到隊(duì)列的當(dāng)前長度，并且在比較步驟409中，將其與第四閾值參數(shù)(lowerDropThreshold) 進(jìn)行比較，如果發(fā)現(xiàn)該隊(duì)列的當(dāng)前長度不大于lowerDropThreshold，則在發(fā)送步驟411中 發(fā)送該分組，否則，本算法獲得表示當(dāng)前時(shí)間的值并繼續(xù)，在比較步驟413中將該值與所考 慮的分組被存入隊(duì)列的時(shí)間進(jìn)行比較。如果當(dāng)前時(shí)間與存入隊(duì)列的時(shí)間之間的差不大于第一閾值參數(shù)(minAgeThreshold)，則在發(fā)送步驟411中發(fā)送該分組。在發(fā)送步驟411中從隊(duì)列中發(fā)送了分組之后，處理下一個(gè)排隊(duì)的分組(如步驟411 與步驟407之間的返回箭頭所例示的)。另一方面，如果在步驟413中確定為當(dāng)前時(shí)間與存入隊(duì)列的時(shí)間之間的差大于 第一閾值參數(shù)，則算法前進(jìn)到步驟415，其中，將當(dāng)前時(shí)間與發(fā)生最近一次分組丟棄的時(shí)間 進(jìn)行比較。如果當(dāng)前時(shí)間與發(fā)生最近一次分組丟棄的時(shí)間之間的差不大于第二閾值參數(shù) (minlnterDropTime)，則算法進(jìn)入比較步驟417。另一方面，如果在步驟415中確定為當(dāng)前時(shí)間與發(fā)生最近一次分組丟棄的時(shí)間之 間的差大于第二閾值參數(shù)，則算法前進(jìn)到丟棄步驟419，其中，將所考慮的分組從隊(duì)列中丟 棄，并且利用當(dāng)前時(shí)間的值來更新保持代表發(fā)生最近一次分組丟棄的時(shí)間的值的參數(shù)。在比較步驟417中，將表示當(dāng)前時(shí)間的值與所考慮的分組被存入隊(duì)列的時(shí)間進(jìn)行 比較，如果當(dāng)前時(shí)間與存入隊(duì)列的時(shí)間之間的差不大于第三閾值參數(shù)(maxAgeThreshold)， 則在發(fā)送步驟411中發(fā)送分組。否則，如果當(dāng)前時(shí)間與存入隊(duì)列的時(shí)間之間的差大于第三閾值參數(shù) (maxAgeThreshold)，則在丟棄步驟419中丟棄分組。在丟棄步驟419中從隊(duì)列中丟棄了分組之后，處理下一個(gè)排隊(duì)的分組(如步驟419 與步驟407之間的返回箭頭所例示的)。該算法還可以用偽碼來如下表示對于各外發(fā)分組如果(長度<=IowerDropThreshold)發(fā)送分組否則如果((延遲〉minAgeThreshold 并且當(dāng)前時(shí)間_上次進(jìn)行丟棄的時(shí)間> minlnterDropTime))或者(delay > maxAgeThreshold))丟棄分組previousDropTime =當(dāng)前時(shí)間否則發(fā)送分組通過測試獲得并分析這些參數(shù)的最優(yōu)值。已發(fā)現(xiàn)用于固定帶寬場景的 minAgeThreshold的最優(yōu)值為0. 25秒-0. 3秒。但是，對于低帶寬等級，這些值導(dǎo)致鏈路利 用不足。因此，優(yōu)選的將lowerDropThreshold設(shè)置為至少3個(gè)分組，例如在5_6個(gè)分組的 區(qū)間中，以防止本算法耗盡隊(duì)列而減少吞吐量。因?yàn)椴煌腡CP版本對于突發(fā)丟棄的反應(yīng)不同，因此，無法確定用于 minlnterDropTime的通用最優(yōu)值。利用TCP SACK進(jìn)行了測試，并且測試表明，需要 進(jìn)行的在多流的場景中是保持吞吐量還是優(yōu)化性能的決定是最關(guān)鍵的。測試表明，將 minlnterDropTime設(shè)置為0. 7秒的值使得重傳沒有丟棄，提高了吞吐量。然而，對于多流的 場景，其有可能從非主導(dǎo)的流中出現(xiàn)丟棄。因而，0. 7秒的值將導(dǎo)致極大地超長的緩沖器，導(dǎo) 致延遲增加以及非主導(dǎo)的流挨餓(starvation)。為了避免這種情況，應(yīng)當(dāng)按照100ms的級別來設(shè)置該值。該測試還表明，將maxAgeThreshold設(shè)置為1. 2秒的值減少了大的帶寬縮減轉(zhuǎn)換的延遲。利用這些設(shè)置，針對UMTS EUL范圍中的全部帶寬等級實(shí)現(xiàn)了端到端延遲的 減少而沒有減少吞吐量。針對不同的固定帶寬等級，對上述算法與消極的前端丟棄緩沖器進(jìn)行了比較。這 些測試表明，上述算法針對較低的帶寬等級，將平均端到端延遲提高了高達(dá)10倍?？梢钥?出，要在吞吐量以及端到端延遲方面實(shí)現(xiàn)與上面描述的算法相同的性能，該消極緩沖方案 必須針對全部帶寬等級以及互聯(lián)網(wǎng)延遲進(jìn)行配置。另一方面，上述算法被配置為其優(yōu)選的 參數(shù)設(shè)置而不管互聯(lián)網(wǎng)延遲和帶寬等級如何，從而實(shí)現(xiàn)了幾乎不要求配置的優(yōu)點(diǎn)。在帶寬變化的場景中進(jìn)行了其它的測試，其中，對上述算法與消極的前端丟棄緩 沖器之間進(jìn)行了比較。從前端丟棄的方法顯示出了很大的端到端延遲，而上述算法始終保 持延遲為小于1秒。對于具有較小變動(dòng)的場景，與從前端丟棄的方法相比，上述算法的吞吐 量減少小得多(最差情況15%的級別)，但是平均端到端延遲改善了至少兩倍。此外，這些 測試表明，上述算法在TCP段往返時(shí)間(RTT)的分布方面有較強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。已發(fā)現(xiàn)實(shí)際RTT 幾乎為1秒，而從前端丟棄的方法示出RTT高達(dá)15秒。在這些測試中清楚地看到了吞吐量 與端到端延遲之間的平衡(trade-off)。在進(jìn)一步的測試中，針對具有多個(gè)流的場景(例如，移動(dòng)終端中的幾個(gè)應(yīng)用需要 在上行鏈路上發(fā)送數(shù)據(jù)的情況)進(jìn)行了調(diào)查。該結(jié)果示出了，與消極方法相比，上述算法在 多個(gè)流的場景中明顯勝出。上述算法成功地防止了在消極緩沖器管理情況下可以看到的、 將非主導(dǎo)流死鎖(lock-out)的行為。此外，從消極前端丟棄方法中發(fā)現(xiàn)了與TCP基礎(chǔ)機(jī)制 初始慢啟動(dòng)相矛盾的情況。在許多情況下，TCP SYN段超過了初始重傳計(jì)時(shí)器，并且由于緩 沖器溢出而導(dǎo)致隊(duì)列超時(shí)。這導(dǎo)致這樣一個(gè)事實(shí)，初始的慢啟動(dòng)階段被省略，并且TCP流起 始于擁塞避免階段。已發(fā)現(xiàn)上述算法能避免這種現(xiàn)象。應(yīng)注意，雖然上述實(shí)施方式的描述主要涉及移動(dòng)通信系統(tǒng)中的上行鏈路，但是技 術(shù)人員能容易地將這些教導(dǎo)應(yīng)用于通信系統(tǒng)中的下行鏈路。也就是說，所介紹的實(shí)施方式 同樣地適用于當(dāng)前WCDMA系統(tǒng)的增強(qiáng)上行鏈路(EUL)和高速下行分組接入(HSDPA)以及長 期演進(jìn)(LTE)系統(tǒng)中的上行鏈路和下行鏈路。因此，總之，本文介紹了對通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)分組緩沖器的控制。示出了對傳輸鏈 路中數(shù)據(jù)分組隊(duì)列的控制。在該隊(duì)列中，存儲(chǔ)了要通過無線接口發(fā)送的多個(gè)接收到的數(shù)據(jù) 分組。從該隊(duì)列中將選擇的分組丟棄，使所選擇的分組不被發(fā)送。至少根據(jù)分組在隊(duì)列中 存儲(chǔ)的時(shí)間長度來選擇要丟棄的分組。在前一次分組丟棄發(fā)生起已經(jīng)經(jīng)過了至少預(yù)定時(shí)段 的情況下，才執(zhí)行所選擇的分組的丟棄。這種方案的優(yōu)點(diǎn)在于，對于傳輸鏈路中傳輸帶寬條 件的改變，可以實(shí)現(xiàn)良好的鏈路使用和吞吐量，同時(shí)使在鏈路中傳輸?shù)姆纸M能實(shí)現(xiàn)低的端 對端延遲。
權(quán)利要求
一種用于控制通信系統(tǒng)(100)的傳輸鏈路中的數(shù)據(jù)分組隊(duì)列的方法，所述隊(duì)列存儲(chǔ)了要經(jīng)由無線接口發(fā)送的多個(gè)接收到的數(shù)據(jù)分組，所述方法包括從所述隊(duì)列中丟棄所選擇的分組，而使所述選擇的分組不被發(fā)送，其中，至少根據(jù)分組被存儲(chǔ)在所述隊(duì)列中的時(shí)間長度來選擇分組，并且其中在自發(fā)生前一次分組丟棄起算至少已經(jīng)經(jīng)過了預(yù)定時(shí)段的情況下，才執(zhí)行所選擇的分組的丟棄。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法包括以下步驟-計(jì)算自分組被從所述隊(duì)列中丟棄而不被發(fā)送起算的時(shí)段，_對于所述隊(duì)列的分組中的至少一個(gè)子集的各個(gè)分組，計(jì)算所述各個(gè)分組被存儲(chǔ)在所 述隊(duì)列中的時(shí)段，-對于所述各個(gè)分組，如果該分組被存儲(chǔ)在所述隊(duì)列中的時(shí)段大于第一閾值，并且自分 組被從所述隊(duì)列中丟棄而不被發(fā)送起算的時(shí)段大于第二閾值，則丟棄該分組。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，所述方法還包括以下步驟-對于所述各個(gè)分組，如果該分組被存儲(chǔ)在所述隊(duì)列中的時(shí)段大于第三閾值，則丟棄該 分組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，在存儲(chǔ)在所述隊(duì)列中的分組的數(shù) 量小于第四閾值的情況下，防止丟棄分組。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任意一項(xiàng)所述的方法，所述方法還包括以下步驟_計(jì)算作為所述無線接口的特性的往返時(shí)間，并且將至少所計(jì)算出的往返時(shí)間的時(shí)間 分配給所述第一閾值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，存儲(chǔ)接收到的數(shù)據(jù)分組包括存儲(chǔ) 要通過移動(dòng)通信系統(tǒng)(100)的上行鏈路(300)發(fā)送的分組。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，存儲(chǔ)接收到的數(shù)據(jù)分組包括存儲(chǔ) 要通過移動(dòng)通信系統(tǒng)(100)的下行鏈路發(fā)送的分組。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，-所述第一閾值處于0. 25秒至0. 30秒的區(qū)間中，和/或-所述第二閾值處于0. 095秒至0. 105秒的區(qū)間中，和/或-所述第三閾值處于1. 1秒至1. 3秒的區(qū)間中，和/或-所述第四閾值為至少3個(gè)分組。
9.一種用于控制與通信系統(tǒng)(100)的傳輸鏈路相連接的數(shù)據(jù)分組隊(duì)列存儲(chǔ)器的裝置 (201)，所述隊(duì)列存儲(chǔ)器被配置為存儲(chǔ)要經(jīng)由所述通信系統(tǒng)的無線接口發(fā)送的多個(gè)接收到 的數(shù)據(jù)分組，所述裝置被配置從所述隊(duì)列存儲(chǔ)器中丟棄所選擇的分組，使其不被發(fā)送，其 中，該裝置還被配置為使得其能夠至少根據(jù)分組被存儲(chǔ)在所述隊(duì)列中的時(shí)間長度來選擇分 組，并且還被配置為使得其能夠在自發(fā)生了前一次分組丟棄起算已經(jīng)經(jīng)過了至少預(yù)定時(shí)段 的情況下，才丟棄所述選擇的分組。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，所述裝置被配置成能夠-計(jì)算自分組被從所述隊(duì)列中丟棄而不被發(fā)送起算的時(shí)段，_對于所述隊(duì)列中的分組的至少一個(gè)子集的各個(gè)分組，計(jì)算該分組被存儲(chǔ)在所述隊(duì)列 中的時(shí)段，-對于所述各個(gè)分組，如果該分組被存儲(chǔ)在所述隊(duì)列中的時(shí)段大于第一閾值，并且自分組被從所述隊(duì)列中丟棄而不被發(fā)送起算的時(shí)段大于第二閾值，則丟棄該分組。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，所述裝置被配置成能夠-對于所述各個(gè)分組，如果所述分組被存儲(chǔ)在所述隊(duì)列中的時(shí)段大于第三閾值，則丟棄 該分組。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任意一項(xiàng)所述的裝置，所述裝置被配置成，當(dāng)存儲(chǔ)在所述隊(duì) 列中的分組的數(shù)量小于第四閾值的情況下，防止丟棄分組。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任意一項(xiàng)所述的裝置，所述裝置被配置成能夠_計(jì)算作為所述無線接口的特性的往返時(shí)間，并且將至少所計(jì)算出的往返時(shí)間的時(shí)間 分配給所述第一閾值。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13中任意一項(xiàng)所述的裝置，所述裝置被配置成能夠通過移動(dòng)通 信系統(tǒng)(100)的上行鏈路(300)發(fā)送所述接收到的數(shù)據(jù)分組。
15.根據(jù)權(quán)利要求9至13中任意一項(xiàng)所述的裝置，所述裝置被配置成能夠通過移動(dòng)通 信系統(tǒng)(100)的下行鏈路發(fā)送所述接收到的數(shù)據(jù)分組。
16.根據(jù)權(quán)利要求10至15中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中，-所述第一閾值處于0. 25秒至0. 30秒的區(qū)間中，和/或-所述第二閾值處于0. 095秒至0. 105秒的區(qū)間中，和/或-所述第三閾值處于1. 1秒至1. 3秒的區(qū)間中，和/或-所述第四閾值為至少3個(gè)分組。
17.—種移動(dòng)通信設(shè)備(206)，其包括權(quán)利要求9至16中任意一項(xiàng)所述的裝置(201)。
18.—種包括軟件指令的計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)在計(jì)算機(jī)(210)中執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)，所 述計(jì)算機(jī)程序執(zhí)行權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所述的方法。
全文摘要
介紹了通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)分組緩沖器的控制。示出了在傳輸鏈路中的數(shù)據(jù)分組隊(duì)列的控制。在隊(duì)列中存儲(chǔ)了要經(jīng)由無線接口發(fā)送的多個(gè)接收到的數(shù)據(jù)分組。從隊(duì)列中丟棄所選擇的分組，使其不被發(fā)送。至少根據(jù)分組在隊(duì)列中存儲(chǔ)的時(shí)間長度來選擇要丟棄的分組。在發(fā)生前一次分組丟棄之后至少已經(jīng)經(jīng)過了預(yù)定時(shí)段的情況下，執(zhí)行所選擇的分組的丟棄。這種方案的優(yōu)點(diǎn)在于，對于傳輸鏈路中改變的傳輸帶寬條件，可以實(shí)現(xiàn)良好的鏈路使用和吞吐量，同時(shí)使在鏈路中傳輸?shù)姆纸M能實(shí)現(xiàn)低的端對端延遲。
文檔編號(hào)H04L12/56GK101816153SQ200880107947
公開日2010年8月25日 申請日期2008年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月20日
發(fā)明者亨寧·維曼, 蒂博爾·拉托尼, 馬茨·薩格弗斯, 馬蒂斯·尼爾森 申請人:Lm愛立信電話有限公司