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一種LTEWLAN異構無線網絡系統中的跨層ARQ方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201210551801.8

申請日:

2012.12.18

公開號:

CN103001751B

公開日:

2015.01.07

當前法律狀態:

終止

有效性:

無權

法律詳情: 未繳年費專利權終止IPC(主分類):H04L 1/18申請日:20121218授權公告日:20150107終止日期:20151218|||授權|||實質審查的生效號牌文件類型代碼:1604號牌文件序號:101444329195IPC(主分類):H04L 1/18專利申請號:2012105518018申請日:20121218|||公開
IPC分類號: H04L1/18; H04L1/16; H04W28/04(2009.01)I 主分類號: H04L1/18
申請人: 華中科技大學
發明人: 王德勝; 熊磊; 林宏志; 田科亮; 余想; 馬璇; 常成龍
地址: 430074 湖北省武漢市洪山區珞喻路1037號
優先權:
專利代理機構: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104 代理人: 唐正玉
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201210551801.8

授權公告號:

|||103001751B||||||

法律狀態公告日:

2017.02.08|||2015.01.07|||2013.04.24|||2013.03.27

法律狀態類型:

專利權的終止|||授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種LTE-WLAN異構無線網絡系統中的跨層ARQ方法,該方法為在LTE-WLAN異構無線網絡系統的終端與網關的數據鏈路層和網絡層之間分別添加虛擬網卡,對上為應用層虛擬一個固定IP,對下屏蔽底層不同物理鏈路的影響;利用閉環反饋機制,在IP層面實現ARQ協議。本發明提供的跨層ARQ協議能有效地解決終端在LTE-WLAN異構無線網絡環境中切換時造成的數據包丟失或亂序到達的問題,避免TCP鏈接因數據包丟失或亂序而進入擁塞控制狀態,執行快恢復或慢啟動過程而嚴重影響鏈路傳輸性能。能夠很好地保證異構網絡系統中終端和網關之間的數據傳輸質量,為傳輸層提供可靠服務,使終端用戶在異構無線網絡環境中獲得高速流暢的通信體驗。

權利要求書

權利要求書一種LTE?WLAN異構無線網絡系統中的跨層ARQ方法,跨層ARQ模塊位于終端與網關的虛擬網卡和實際物理網卡之間,其特征在于:在終端與網關的數據鏈路層和網絡層之間分別添加虛擬網卡,對上為應用層虛擬一個固定IP,對下屏蔽底層不同物理鏈路的影響;其實現包含以下步驟:
(A)發送端
發送端維護一個發送窗口,發送窗口在循環隊列中移動,其長度固定為循環隊列的一定比例;發送窗口中數據包的狀態分為三種:NOT_SEND,即未發送;SEND_NOT_RESPONSE,即已發送但未收到確認;SEND_AND_RESPONSE,即已發送且收到確認;
發送端包含發送數據包、接收確認字符(ACK)信息、更新發送狀態三個并行的處理流程;
(B)接收端
接收端維護一個接收窗口,接收窗口在循環隊列中移動,其長度固定為循環隊列的一定比例;此外,接收端還要維護一個確認等待隊列,確認等待隊列包括若干個記錄節點,確認等待隊列的每個記錄節點記錄一個已經正確接收或檢測到丟失但是還沒有來得及被確認的數據包的序號和該數據包到達或發現丟失的時間戳;該確認等待隊列是按照數據包序號正確接收或發現丟失的時間順序排列的,最先正確接收或檢測到丟失的數據包的記錄在隊列的最前面;數據接收端每次正確接收到數據包時檢測是否有丟失的數據包,如果有丟幀則將一個或者多個丟失的數據包的序號和當前時間戳插入到確認等待隊列,再將正確接收的數據包序號和當前時間戳插入到確認等待隊列;否則直接將正確接收的數據包序號和當前時間戳插入到確認等待隊列;接收端反饋的ACK信息幀格式包括:位圖類型、SN號和位圖;
接收端包含三個并行的處理流程:接收數據包、構造并發送ACK幀、維護ACK確認等待隊列。
根據權利要求1所述的LTE?WLAN異構無線網絡系統中的跨層ARQ方法,其特征在于:發送窗口長度、接收窗口長度分別為循環隊列的1/2。
根據權利要求1或2所述的LTE?WLAN異構無線網絡系統中的跨層ARQ方法,其特征在于:所述發送端的發送數據包處理流程的具體步驟為:
(1.1)從虛擬網卡提供的緩沖區中讀取一定數目的IP數據包,并寫入發送窗口所在的循環隊列;
(1.2)在發送窗口中,從下邊沿開始,依次讀取固定數目個狀態為NOT_SEND且不為空的IP數據包進行發送,同時啟動發送定時器,將發送次數加一,記錄相應數據包的SN號,將其狀態置為SEND_NOT_RESPONSE。
根據權利要求1或2所述的LTE?WLAN異構無線網絡系統中的跨層ARQ方法,其特征在于:所述發送端的接收ACK信息處理流程的具體步驟為:
(2.1)接收ACK反饋,判斷ACK信息所對應的SN號是否落在發送窗口內,若不是,則返回;若是,則獲得該ACK在發送窗口中的相對位置;
(2.2)根據ACK在發送窗口的位置,更新發送窗口中正確接收的數據包的狀態為SEND_AND_RESPONSE,未能夠正確接收的數據包則設置成NOT_SEND,準備重傳;
(2.3)將發送窗口下邊沿移動到第一個狀態不為SEND_AND_RESPONSE的數據包上,同時更新已發送數據包的數目。
根據權利要求1或2所述的LTE?WLAN異構無線網絡系統中的跨層ARQ方法,其特征在于:所述發送端的更新發送狀態處理流程的具體步驟為:
檢查發送窗口中狀態為SEND_NOT_RESPONSE的數據包對應的發送定時器以及發送次數,若定時器超時,則將該數據包的狀態置為NOT_SEND;若發送次數超過最大重傳次數,則將該數據包的狀態置為SEND_AND_RESPONSE。
根據權利要求1或2所述的LTE?WLAN異構無線網絡系統中的跨層ARQ方法,其特征在于:所述接收端的ACK幀采用累積確認位圖和非累積確認位圖兩種形式;當ACK的確認類型是累積確認位圖類型時,Bit 1表示對序號為SN+1數據包的接收情況的確認,如果為1則表示該數據包已被接收方正確接收,即肯定確認;如果為0則表示沒有正確接收,即否定確認;Bit 2表示對序號SN+2的數據包的接收情況的確認,同理Bit 3到Bit N位表示對序號從SN+3到SN+N的數據包接收情況的確認;累積確認位圖類型總是對SN的數據包否定確認,對SN之前的數據包肯定確認;當ACK的確認類型是非累積確認位圖類型時,Bit 1表示對序號為SN數據包的接收情況的確認,如果為1則表示該數據包已被接收方正確接收,即肯定確認;如果為0則表示沒有正確接收,即否定確認;Bit2表示對序號SN+1的數據包的接收情況的確認,同理Bit 3到Bit N位表示序號從SN+2到SN+N?1的數據包接收情況的確認;非累積確認位圖類型對SN之前的數據包既不做肯定確認,也不做否定確認。
根據權利要求1或2所述的LTE?WLAN異構無線網絡系統中的跨層ARQ方法,其特征在于:所述接收端的接收數據包處理流程的具體步驟為:
(1.1)判斷接收數據包的SN號是否落在接收窗口的可接收范圍內,若是,則被窗口接收;若不是,則返回;
(1.2)判斷接收數據包的SN號是否大于接收窗口的最后一個正確接收的數據包的記錄即receiveNumHighEdge;若是,則轉入步驟(1.3);若不是,則直接轉入步驟(1.4);
(1.3)更新receiveNumHighEdge,并且將原receiveNumHighEdge和新receiveNumHighEdge之間的接收記錄加入到ACK確認等待隊列中,插入的順序遵循SN號循環上升的過程,將這些數據包暫時視作未正確接收的數據包,并為這些數據包添加時間戳;
(1.4)若接收數據包還未插入ACK確認等待隊列,則將接收到的數據包記錄插入ACK確認等待隊列中;
(1.5)更新接收窗口下邊沿,即在接收數據包以后找到第一個未能夠正確接收且等待未超時的數據包的SN號,用該SN號來更新接收窗口下邊沿;
(1.6)將正確接收的數據包,即接收窗口原下邊沿記錄到新下邊沿記錄的數據包,移除窗口,交給上層虛擬網卡處理,并且從ACK確認等待隊列中刪除對應記錄。
根據權利要求1或2所述的LTE?WLAN異構無線網絡系統中的跨層ARQ方法,其特征在于:所述接收端的構造并發送ACK幀處理流程的具體步驟為:
(2.1)判斷ACK確認等待隊列是否為空;若為空,則從接收窗的下邊沿取SN號;若不為空,則從ACK確認等待隊列的第一個元素中取SN號;
(2.2)判斷步驟(2.1)取得的SN號是否落在接收窗口內;若是,則將該SN號作為ACK幀的SN號;若不是,則強制以窗口下邊沿作為ACK幀的SN號;
(2.3)判斷步驟(2.2)得到的SN號與接收窗口下邊沿的關系。若相同,則采用累積位圖確認模式;若不同,則采用非累積位圖確認模式,根據包的錯誤或正確接收狀態選擇ACK類型;
(2.4)根據選擇的ACK類型構造ACK幀;
(2.5)將確認信息中包含過的SN號從ACK確認等待隊列中刪除;
(2.6)發送ACK幀。
根據權利要求1或2所述的LTE?WLAN異構無線網絡系統中的跨層ARQ方法,其特征在于:所述接收端的維護ACK確認等待隊列處理流程的具體步驟為:
將確認等待隊列前面所有等待確認時間大于放棄確認時間門限的記錄節點刪除,即放棄對等待確認時間大于放棄確認時間門限的數據包進行確認,其中放棄確認時間門限等于發送超時定時器的超時時間減去從數據接收方開始發送ACK到數據發送方完全接收該ACK的處理時間。

關 鍵 詞:
一種 LTEWLAN 無線網絡 系統 中的 ARQ 方法
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