網(wǎng)絡(luò)側(cè)緩沖器管理的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 各種通信系統(tǒng)可以獲益于緩沖器管理。例如，采用分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議的系統(tǒng)可以 利用被配置為操縱傳輸控制協(xié)議分組發(fā)送器的網(wǎng)絡(luò)側(cè)緩沖器管理來(lái)增強(qiáng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在第三代合作伙伴計(jì)劃（3GPP)無(wú)線(xiàn)電接入系統(tǒng)中，諸如寬帶碼分多址（WCDMA) / 高速分組接入（HSPA)和長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE)中，移動(dòng)回程以及對(duì)應(yīng)輸運(yùn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和無(wú)線(xiàn)電接入 (包括空中接口協(xié)議棧）之間的匯聚點(diǎn)是分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議（PDCP)層。該層處于用戶(hù)平面 無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò)層2協(xié)議棧的頂部。該位置取決于無(wú)線(xiàn)電接入技術(shù)。其位于LTE系統(tǒng)中的演進(jìn) 的節(jié)點(diǎn)B (eNB)處，演進(jìn)的HSPA系統(tǒng)中的HSPA+基站收發(fā)器（BTS)處，或者WCDMA/HSPA系 統(tǒng)中的無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC)處。對(duì)于每一個(gè)無(wú)線(xiàn)電承載，創(chuàng)建分離的HXP實(shí)體，除了 其他任務(wù)之外，其存儲(chǔ)下行鏈路數(shù)據(jù)直到向UE的遞送通過(guò)下面的無(wú)線(xiàn)電鏈路控制（RLC)層 完成為止。用戶(hù)設(shè)備（UE)可以建立一個(gè)或多個(gè)無(wú)線(xiàn)電承載，其在邏輯上分離數(shù)據(jù)信道并且 其潛在地要求通過(guò)空中接口分組排程器的不同處置。然而，存在HXP緩沖器與無(wú)線(xiàn)電承載 之間的一對(duì)一映射。
[0003] 在移動(dòng)設(shè)備上運(yùn)行的應(yīng)用主要使用傳輸控制協(xié)議（TCP)作為輸運(yùn)協(xié)議以從因特網(wǎng) 下載內(nèi)容。TCP是貪婪協(xié)議，其常規(guī)地增加其傳輸速率以便在實(shí)驗(yàn)上探查發(fā)送器與接收器之 間的最大可用帶寬。假定充足的數(shù)據(jù)量可用于傳送，則在某一點(diǎn)處TCP將達(dá)到由瓶頸鏈路 以及端到端路徑內(nèi)的其緩沖器所強(qiáng)加的限制。在3G/LTE系統(tǒng)中，瓶頸通常是無(wú)線(xiàn)電接口。 因而，數(shù)據(jù)響應(yīng)于瓶頸而在rocp緩沖器中累積。TCP還往往在突發(fā)中傳輸數(shù)據(jù)，其可以達(dá)到 給定窗口縮放的可能性和高穿透的情況下的相當(dāng)大尺寸。在數(shù)據(jù)不能比其到達(dá)更快地從緩 沖器傳輸?shù)那樾沃?，緩沖器最終溢出并且超出的分組是尾部丟棄的。尾部丟棄是應(yīng)對(duì)緩沖 器過(guò)載的高效技術(shù)，然而其對(duì)數(shù)據(jù)流的負(fù)面影響在基于從其客戶(hù)端接收到的反饋而操作的 源的情形中可以是非常明顯的。TCP是可能引起諸如流同步、擁堵崩潰和欠佳公平性之類(lèi)的 效率和公平性問(wèn)題的尾部丟棄的影響的示例。因?yàn)樵撁舾行?，作為緩沖器管理機(jī)制的分組 放棄可能不是最佳技術(shù)，例如當(dāng)應(yīng)用于由相同UE的幾個(gè)并發(fā)流共享的rocp緩沖器時(shí)。
[0004] 設(shè)備供應(yīng)商和網(wǎng)絡(luò)操作者對(duì)尾部丟棄的共同反應(yīng)是增加整個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的緩沖器尺 寸以避免尾部追蹤；相應(yīng)地，rocp緩沖器現(xiàn)今正膨脹直至多個(gè)兆字節(jié)。增加的緩沖器尺寸 已經(jīng)創(chuàng)建所謂的"緩沖器臃腫"，其在大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于緩沖器中時(shí)發(fā)生。
[0005] 緩沖器臃腫引起增加的隊(duì)列延遲和端到端等待時(shí)間，其使諸如網(wǎng)絡(luò)瀏覽或聊天 的交互式應(yīng)用體驗(yàn)降級(jí)。單獨(dú)增加緩沖器還不能完全消除尾部丟棄。相反，當(dāng)尾部丟棄 在大緩沖器處發(fā)生時(shí)，它們往往具有更猛烈的影響，因?yàn)樗鼈兊慕Y(jié)果是放棄更多數(shù)據(jù)并且 TCP連接可以達(dá)到甚至更大的窗口尺寸，由此在它們命中緩沖器限制之前發(fā)送更大的突發(fā) (burst)。附加地，由這些緩沖器引起的增加的往返時(shí)間對(duì)TCP流/擁堵控制的效率具有影 響，因?yàn)槠鋵⒁匝舆t檢測(cè)擁堵，一旦過(guò)載鏈路處的過(guò)度分組溢出長(zhǎng)緩沖器的話(huà)。
[0006] RNC rocp緩沖器沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化管理技術(shù)，從而留下尾部丟棄作為觸發(fā)TCP擁堵控制 的僅有機(jī)制。在LTE中，標(biāo)準(zhǔn)rocp緩沖器管理機(jī)制是放棄計(jì)時(shí)器，其丟棄已經(jīng)被緩沖持續(xù) 比給定時(shí)間間隔更長(zhǎng)的時(shí)間的所有rou。然而，該機(jī)制不與TCP業(yè)務(wù)量很好地交互，因?yàn)槠?放棄突發(fā)中的分組，這類(lèi)似于尾部丟棄，并且其也不解決緩沖器臃腫問(wèn)題。
[0007] 通常被稱(chēng)為主動(dòng)隊(duì)列管理（AQM)的通用緩沖器管理機(jī)制，諸如隨機(jī)早期檢測(cè) (RED)或受控延遲（CoDel)，同樣被應(yīng)用于HXP緩沖器管理。AQM被指派用于核因特網(wǎng)基 礎(chǔ)設(shè)施以管理輸運(yùn)緩沖器并且強(qiáng)制實(shí)行高容量聚集鏈路處的TCP公平性，其中以數(shù)百或數(shù) 千量級(jí)的大量并發(fā)TCP連接在相同鏈路上復(fù)用并且共享相同緩沖器。所有AQM的原理因而 基于隨機(jī)應(yīng)用到恰好到達(dá)受管理的緩沖器或從受管理的緩沖器傳輸?shù)牟还苁裁捶纸M的概 率性放棄。這可以是聚集鏈路上的合理行為，其中存在分發(fā)隨機(jī)放棄的影響的許多并發(fā)流。 然而，將這些機(jī)制應(yīng)用給HXP緩沖器可以是作為其高效操作的先決條件的誤用，因?yàn)榭梢?存在具有不同源和目的地的大量并行流。這樣的高效操作可能不由通常僅通過(guò)與相同目的 地(諸如給定UE)的幾個(gè)并發(fā)TCP連接而共享的rocp緩沖器履行。因此，當(dāng)AQM被應(yīng)用到 rocp緩沖器時(shí)，基于隨機(jī)放棄的其行為可以開(kāi)始成為問(wèn)題，因?yàn)樗鼈兛赡芤饋?lái)自相同連 接的重復(fù)丟棄、不能防止尾部丟棄和/或緩沖器臃腫并且由于有限的多樣性方式而太常放 棄來(lái)自服務(wù)用戶(hù)的相同交互式應(yīng)用的TCP連接的分組。后者可能引起明顯的QoE降級(jí)。
[0008] 當(dāng)前，不存在用于LTE或WCDMA系統(tǒng)中的rocp緩沖器的高效緩沖器管理機(jī)制。在 該上下文中，高效緩沖器機(jī)制可以意指：（1)引起TCP降級(jí)的尾部丟棄的量減小或完全消 除；（2)維持公平性；以及（3)Q 〇E影響最小。由于以下原因，沒(méi)有可用的緩沖器管理機(jī)制滿(mǎn) 足該標(biāo)準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 根據(jù)某些實(shí)施例，方法可以包括在緩沖器管理器的緩沖器處接收多個(gè)分組。該方 法還可以包括通過(guò)緩沖器管理器操縱分組的傳輸控制協(xié)議發(fā)送器的節(jié)奏。該方法還可以可 選地包括公平隊(duì)列化分組和/或?qū)Ψ纸M施行流孵化（incubation)。
[0010] 在某些實(shí)施例中，裝置可以包括被配置為在緩沖器管理器的緩沖器處接收多個(gè)分 組的輸入。該裝置還可以包括被配置為操作分組的傳輸控制協(xié)議發(fā)送器的節(jié)奏以及可選地 公平隊(duì)列化分組和/或?qū)Ψ纸M施行流孵化的緩沖器管理器。
[0011] 根據(jù)某些實(shí)施例，裝置可以包括用于在緩沖器管理器的緩沖器處接收多個(gè)分組的 構(gòu)件。該裝置還可以包括通過(guò)緩沖器管理器操縱分組的傳輸控制協(xié)議發(fā)送器的節(jié)奏。該裝 置可以進(jìn)一步可選地包括公平隊(duì)列化分組和/或?qū)Ψ纸M施行流孵化。
[0012] 在某些實(shí)施例中，非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以編碼有指令，其在硬件中執(zhí)行時(shí) 施行過(guò)程。該過(guò)程可以包括在緩沖器管理器的緩沖器處接收多個(gè)分組。該過(guò)程還可以包括 通過(guò)緩沖器管理器操縱分組的傳輸控制協(xié)議發(fā)送器的節(jié)奏。該過(guò)程可以進(jìn)一步可選地包括 公平隊(duì)列化分組和/或?qū)Ψ纸M施行流孵化。
[0013] 在某些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可以編碼程序指令以用于施行過(guò)程。該過(guò)程可 以包括在緩沖器管理器的緩沖器處接收多個(gè)分組。該過(guò)程還可以包括通過(guò)緩沖器管理器操 縱分組的傳輸控制協(xié)議發(fā)送器的節(jié)奏。該過(guò)程可以進(jìn)一步可選地包括公平隊(duì)列化分組和/ 或?qū)Ψ纸M施行流孵化。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 為了正確理解本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)參考附圖，其中： 圖1圖示了根據(jù)某些實(shí)施例的緩沖器管理器的部署替換方案。
[0015] 圖2圖示了根據(jù)某些實(shí)施例的ACK成形器和虛擬放棄機(jī)構(gòu)的操作域。
[0016] 圖3圖示了根據(jù)某些實(shí)施例的由緩沖器管理器使用以平滑地調(diào)節(jié)TCP發(fā)送器的速 率的控制機(jī)制。
[0017] 圖4圖示了根據(jù)某些實(shí)施例的緩沖器管理器內(nèi)部的ACK成形器的架構(gòu)和基本操 作。
[0018] 圖5圖示了根據(jù)某些實(shí)施例的基于受管理的緩沖器的損耗速率而使用令牌桶緩 沖器的ACK成形器的速率的控制。
[0019] 圖6圖示了根據(jù)某些實(shí)施例的數(shù)據(jù)部段上背負(fù)的反向ACK的處置。
[0020] 圖7圖示了根據(jù)某些實(shí)施例的虛擬放棄機(jī)構(gòu)的操作。
[0021] 圖8圖示了根據(jù)某些實(shí)施例的方法。
[0022] 圖9圖示了根據(jù)某些實(shí)施例的系統(tǒng)。
[0023] 圖10圖示了根據(jù)某些實(shí)施例的另一系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 某些實(shí)施例提供特別適用于rocp緩沖器的管理的緩沖器管理機(jī)制。代替使用作 為控制動(dòng)作的早期放棄，TCP發(fā)送器的傳輸速率可以通過(guò)監(jiān)督和調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)ACK流的速率來(lái) 控制，被稱(chēng)為ACK成形的機(jī)制。ACK成形可以是使得能夠根據(jù)受管理的緩沖器的損耗速率平 滑地控制TCP連接(要么是減慢要么是加快）的非打擾機(jī)制，從而確保數(shù)據(jù)不會(huì)比所消耗的 更快地到達(dá)緩沖器。
[0025] 除ACK成形之外，某些實(shí)施例提供附加的控制機(jī)制，被稱(chēng)為虛擬放棄。虛擬放棄可 以比任何現(xiàn)有技術(shù)AQM更快地觸發(fā)具有理論上可能的最低等待時(shí)間的TCP發(fā)送器的擁塞控 制機(jī)制，而沒(méi)有實(shí)際放棄任何數(shù)據(jù)部段。虛擬放棄可以在具有競(jìng)爭(zhēng)性流之中的最高吞吐量 的TCP流上選擇性地觸發(fā)以確保動(dòng)作的效率并且保持短交互式流的性能。
[0026] 緩沖器管理機(jī)制的某些實(shí)施例的第三組件并入公平隊(duì)列化以消除緩沖器臃腫的 負(fù)面影響而不會(huì)使批量下載的效率降級(jí)。
[0027] 某些實(shí)施例不僅可以通過(guò)經(jīng)由避免太攻擊性的動(dòng)作而防止緩沖器處于利用不足 來(lái)最大化系統(tǒng)效率，而且可以