[发明专利]TCP无线重传

说明书

在网络设备中快速无线重传TCP数据包。快速无线重传有两种场景。第一是下载场景：TCP发送器是个远程服务器，通过固定网线连接到无线基站；TCP接收器位于无线终端，通过无线通信与基站连接。第二是上载场景：TCP发送器位于无线终端，通过无线通信与基站连接；而TCP接收器是个远程节点，通过固定网线连接到无线基站。在下载场景中，位于无线基站的机制快速重传TCP丢失的数据包。在上载场景中，位于无线终端的机制来速重传TCP丢失的数据包。在上载场景中，无线基站中的一机制将特殊的ACK数据包发送回给无线的发送器。

技术领域

本发明涉及TCP（Transmission control protocol）协议的操作和性能优化，尤其涉及当TCP数据包在空中无线传输中丢失时，重传TCP数据包。

背景技术

TCP是互联网中默认的第4层协议，控制着所有数据传输的95％。 当TCP数据包在无线传输（空气）中丢失时，通常在第2层有ARQ（automatic repeat request自动重复请求）重传。但是，并不是所有丢失的数据包都会被及时发现而成功重传。当丢失的数据包没有在第2层成功重传时，丢失的数据包将在第4层重传。但在第4层，重传是由TCP完成的，而TCP仅能通过TCP ACK（acknowledgment）发现丢失的数据包。TCP 发现丢失数据包所用的时间至少是全路径往返时间：RTT（round trip time）。在许多系统中，RTT可能高达100-300ms（millisecond）。然而即使在第4层，也可以在5ms内发现数据包丢失，而5ms指无线发送器和无线接收器之间的RTT。 换句话说，在第4层发现丢失的无线传输数据包，无需花上全路径RTT为代价。 在第4层，可以实现一发送器和无线接收器之间进行重传。

在本文档的其余部分，我们称无线发送器与无线接收器之间的往返时间为无线RTT。

太迟发现无线丢包对于TCP效率是个严重问题。 在蜂窝传输（ 4G / 5G / 6G），Wi-Fi，或任何短距离无线传输中，此问题特别严重。当全路径RTT明显大于无线RTT时，比如当无线RTT仅为全路径RTT 的5％-10％时，不等待TCP发送方重传，而直接进行无线重传是很有吸引力的选项。

在当前的TCP中，当大量无线数据包被丢失时，TCP将大大降低其传输速率。因此，要优化TCP吞吐量，在无线链路上重传丢失的数据包（即没有被第2层成功重传）是有必要的。

发明内容

本发明提供了快速无线重传TCP数据包的系统和方法。在网络设备中，快速无线重传TCP数据包有两种场景。

第一是下载场景：TCP发送器是个远程服务器，通过固定网线连接到无线基站；TCP接收器位于无线终端，通过无线通信与基站连接。第二是上载场景：TCP发送器位于无线终端，通过无线通信与基站连接；而TCP接收器是个远程节点，通过固定网线连接到无线基站。

在下载场景中，本发明提供位于无线基站的机制来快速重传TCP丢失的数据包。在上载场景中，本发明提供位于无线终端的机制来快速重传TCP丢失的数据包。

根据本发明，在上载场景中，无线基站中的一机制将特殊的ACK数据包发送回给无线终端。 在本文的其余部分，这些特殊的ACK数据包将被称为无线ACK包。 这些无线ACK包将被用以确认某TCP段（segment）是否已安全到达无线基站。

在下载场景中，无线RTT定义为从无线基站发送一无线数据包到该基站收到对应该数据包的TCP ACK包的平均时间间隔。 在上载场景中，无线RTT定义为从无线终端发送一无线数据包到无线终端收到对应该数据包的无线ACK包的平均时间间隔。

本发明提供的系统包括在各样无线网络设备（如无线路由器，无线移动终端等）中的组件系统。

在一上载场景实施例中，由无线网络设备组件系统中的软件机制执行以下任务：对于某TCP会话/连接：