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    在無線網路系統中，使用者裝置和基地台之間採用多層級架構來傳送資料。首先在使用者裝置和基地台之間建立無線傳輸通道。當無線傳輸通道中一較高層依據一初始資料傳輸量來運作時，偵測無線傳輸通道之訊號傳輸狀況和無線傳輸通道中一較底層之一目前訊號傳輸參數。當訊號傳輸狀況不符合一預定標準時，較高層依據一調整資料傳輸量來運作，其中調整資料傳輸量相關於目前訊號傳輸參數。
    公开号:TW201320781A
    申请号:TW100140599
    申请日:2011-11-07
    公开日:2013-05-16
    发明作者:Tsung-Yo Cheng
    申请人:Acer Inc；
    IPC主号:H04W80-00
    专利说明:
    最佳化通訊協定之視窗大小伸縮以在無線網路系統內傳送資料之方法
    本發明相關於一種在無線網路系統內傳送資料之方法，尤指一種最佳化通訊協定之視窗大小伸縮以在無線網路系統內傳送資料之方法。
    隨著科技發展，網路應用也越來越普及，使用者可隨時利用桌上型電腦、筆記型電腦、個人數位助理(personal digital assistant,PDA)或智慧型手機等裝置連結至網際網路。為了讓各資訊廠商生產之規格互異的電子設備都能連接於同一個網路，國際化標準組織(ISO)制訂了一種開放系統互連(open system interconnection,OSI)的網路架構標準以規範網路傳輸時共用的溝通模式，使得二個系統之間的傳送、接收、中斷等通訊能更加容易管理。另一方面，傳輸控制協定(transmission control protocol,TCP)/網際協定(Internet protocol,IP)是由網際工程任務小組(Internet engineer task force,IETF)根據DoD(department of defense)模型所制定的標準，是現今區域網路中最常見的標準協定。
    OSI模型和TCP/IP協定規範了網路傳輸的不同層級，在網路環境中無論是接收端裝置或發送端裝置，每一層級只認識對方的同一層級資料。在整個資料傳送過程中，發送端之網路裝置是透過應用程式將資料封包依序從最高層傳送至最底層，然後再傳送至接收端之網路裝置。接收端之網路裝置會依序將每個封包拆開，然後依序交給相對應的層級來視察。由於每一層級的任務不同，其傳輸參數和緩衝器大小也相異。若較高層的傳輸速度大於較底層的傳輸速度，當資料封包傳送至較低層時可能需要等待(stall)時間。若較高層的緩衝不足或遇到傳輸阻礙時，較底層的傳輸速度再快亦無法增加整體資料流通量。
    本發明提供一種在一無線網路系統內傳送資料之方法，該無線網路系統中一使用者裝置和一基地台之間採用一多層級架構來傳送資料。該方法包含在該使用者裝置和該基地台之間建立一無線傳輸通道；當該無線傳輸通道中一第一層依據一初始資料傳輸量來運作時，偵測該無線傳輸通道之一訊號傳輸狀況和該無線傳輸通道中一第二層之一目前訊號傳輸參數；以及當該訊號傳輸狀況不符合一預定標準時，該第一層依據一調整資料傳輸量來運作，其中在該多層級架構下該第一層之層級高於該第二層之層級，而該調整資料傳輸量相關於該目前訊號傳輸參數。
    本發明提供一種在無線網路系統內傳送資料之方法，當無線網路系統中一使用者裝置(user equipment,UE)和一基地台(base station,BS)之間採用多層級架構來傳送資料時，本發明可增加整體資料流通量。
    第1圖顯示了OSI模型所規範的各層級。從最底層Layer 1至最高層Layer 7依序為實體層(physical layer)、資料聯接層(data link layer)、網路層(network layer)、傳送層(transport Layer)、會談層(session layer)、展示層(presentation layer)和應用層(application layer)。層級越低代表最接近硬體，而層級越高代表最接近應用程式。每個層級都有特別的獨立的功能，而且每個層級的程式碼可以獨立撰寫。
    OSI實體層及資料鏈結層主要負責網路實體連接的部份，可架構在多種網路存取介面上，如Ethernet、Token-Ring或FDDI等。OSI網路層主要任務是在發送端和接收端之間提供訊息送達的服務，如辨識位址或選擇資料傳送路徑等，主要採用IP、ARP、RARP或ICMP等協定。OSI傳送層的任務是提供主機對主機的訊息送達服務，主要採用TCP及UDP協定。OSI會談層、展示層和應用層的任務是提供各種應用程式協定，例如TELNET、FTP、SMTP、POP3、SNMP、NNTP、DNS、NIS、NFS、HTTP等。本發明可應用在所有採用多層級架構來傳送資料之無線網路系統，第1圖所示僅為本發明之實施例，並不限定本發明之範疇。
    第2圖顯示了本發明中在一無線網路系統內傳送資料之方法，其包含下列步驟：
    步驟210：在使用者裝置和基地台之間建立一無線傳輸通道。
    步驟220：無線傳輸通道中一較高層依據一初始資料傳輸量來運作；執行步驟230。
    步驟230：判斷無線傳輸通道之一訊號傳輸狀況是否符合一預定標準；若是，執行步驟220；若否，執行步驟240。
    步驟240：依據相關於無線傳輸通道中一較底層之一最大訊號傳輸參數和一最小訊號傳輸參數來分別提供一最大資料傳輸量和一最小資料傳輸量；執行步驟250。
    步驟250：在較高層依據初始值資料傳輸量來運作時，偵測較底層之一目前訊號傳輸參數；執行步驟260。
    步驟260：提供相關於最大訊號傳輸參數之一第一設定和相關於目前訊號傳輸參數之一第二設定；執行步驟270。
    步驟270：依據第一設定、第二設定、最大資料傳輸量和最小資料傳輸量來求出一調整資料傳輸量；執行步驟280。
    步驟280：較高層依據調整資料傳輸量來運作；執行步驟290。
    步驟290：判斷無線傳輸通道之訊號傳輸狀況是否符合預定標準；若是，執行步驟280；若否，執行步驟300。
    步驟300：提供一權值以更新調整資料傳輸量；執行步驟280。
    以第1圖所示採用TCP/IP協定之多層級OSI網路系統為例，較底層可為OSI實體層，較高層可為OSI傳送層或網路層。訊號傳輸狀況可為無線傳輸通道之一資料傳輸錯誤率或是一資料重傳率。訊號傳輸參數可為使用者裝置和基地台之間相對應層級進行通訊時量測到之通道品質指標(channel quality indicator,CQI)，而資料傳輸量可為傳送層或網路層所採用通訊協定之視窗大小(window size)。
    舉例來說，OSI傳送層最常使用TCP協定，主要功能包括為封包序列編號(sequence number)、回送確認(acknowledgement)封包、檢查碼(checksum)與重傳等。OSI網路層最常使用IP協定，主要在功能包括提供定址、尋徑(routing)、服務種類規格、封包切割(fragmentation)和重組(reassamble)與安全性等。因此，在本發明中，資料傳輸量可為TCP/IP視窗大小，其值代表不需要等待回送確認封包即可傳送的最大封包數目。然而，本發明可採用其它訊號傳輸參數來調整其它相關於資料傳輸量之參數，通道品質指標和TCP/IP視窗大小僅為本發明之實施例，並不限定本發明之範疇。
    在高速下行封包存取(high-speed downlink packet access,HSDPA)網路系統中，將使用者裝置分為不同種類，而每一種類型的使用者裝置皆有其相對應之通道品質指標對照表。第3圖以第10種類使用者裝置(Category 10 UE)來說明本發明，其中圖表左方四行顯示了其相對應之通道品質指標對照表，而圖表最右一行說明了本發明執行步驟240之方法。在左方所示之通道品質指標對照表中，CQI值相關於無線傳輸通道之訊號雜訊比(signal-to-noise ratio,SNR)、訊號對干擾加雜訊比(signal-to-interference plus noise ratio,SINR)或訊號雜訊失真比(signal-to-noise plus distortion ratio,SNDR)等參數，其值可介於0和30之間，若使用者裝置和基地台之間某一層級進行通訊時量測到之CQI值越大，代表訊號傳輸狀況越好。每一CQI值皆有其相對應之設定，其中傳送區塊大小(transport block size,TBS)代表傳送至使用者裝置之資料封包量。碼數(code count)代表高速下載共享通道之數目(high speed physical downlink shared channel,HS-PDSCH)。傳送資料封包時使用的調變方式(modulation)可為四位元相位偏移調變(quadrature phase-shift keying,QPSK)或高速的16正交振幅調變(quadrature amplitude modulation,QAM)。
    在步驟210中，本發明會在使用者裝置和基地台之間建立無線傳輸通道，接著會執行步驟220以使較高層能依據初始資料傳輸量來運作。在本發明實施例中，初始資料傳輸量可為TCP/IP視窗大小WS1～WS30中其中之一。
    在步驟230中，當判斷無線傳輸通道之訊號傳輸狀況符合預定標準(例如資料傳輸錯誤率或資料重傳率低於一預定值)時，本發明會再次執行步驟220，此時較高層仍會依據初始資料傳輸量來運作；當判斷無線傳輸通道之訊號傳輸狀況不符合預定標準(例如資料傳輸錯誤率或資料重傳率高於一預定值)時，本發明會接著執行步驟240。
    在步驟240中，本發明可依據相關於較底層之最大訊號傳輸參數和最小訊號傳輸參數來分別提供最大資料傳輸量和最小資料傳輸量。如第3圖右方所示，本發明會將量測到每一通道品質指標值分別對應至一相對應之TCP/IP視窗大小，其中WS1≦WS2≦...≦WS30。為了方便說明本發明實施例，假設最大TCP/IP視窗大小WS30之值為4000K位元，而最小TCP/IP視窗大小WS1之值為10K位元。
    在步驟250中，當較高層依據初始值資料傳輸量來運作時，本發明可偵測較底層之目前訊號傳輸參數，例如偵測較底層之目前訊號品質指標值。為了方便說明本發明實施例中，假設偵測到之目前訊號品質指標值為CQI=16。
    在步驟260中，本發明可提供相關於最大訊號傳輸參數之第一設定和相關於目前訊號傳輸參數之第二設定。為了方便說明本發明實施例，假設最大訊號傳輸參數為訊號品質指標值CQI=30而目前訊號傳輸參數為訊號品質指標值CQI=16，此時第一設定可為傳輸區塊大小TBS=25558，而第二設定可為傳輸區塊大小TBS=3565。
    在步驟270中，本發明可依據第一設定、第二設定、最大資料傳輸量，和最小資料傳輸量來求出調整資料傳輸量。下列公式(1)說明了本發明實施例中執行步驟270之方式：
    調整資料傳輸量=(最大資料傳輸量-最小資料傳輸量)*(第二設定/第一設定)　(1)
    為了說明方便本發明實施例，假設最大資料傳輸量為最大TCP/IP視窗大小WS30=4000K，最小資料傳輸量為最小TCP/IP視窗大小WS1=10K，第一設定為相關於最大訊號品質指標CQI=30時之傳輸區塊大小TBS=25558，而第二設定為相關於目前訊號品質指標CQI=16時之傳輸區塊大小TBS=3565。在將上述參數值套入公式(1)後，得到之調整資料傳輸量如下列公式(2)所示：
    調整資料傳輸量=(4000000-10000)x(3565/25558)=556　(2)
    在步驟280中，較高層會依據步驟270中求出之調整資料傳輸量來運作，例如將傳輸區塊大小調至556。接著，本發明會執行步驟290。若判斷此時無線傳輸通道之訊號傳輸狀況符合預定標準，此時較高層會持續依據公式(2)所示之調整資料傳輸量來運作。若判斷此時無線傳輸通道之訊號傳輸狀況仍未符合預定標準，本發明會執行步驟300。
    在步驟300中，本發明可提供權值以更新調整資料傳輸量。下列公式(3)說明了本發明實施例中執行步驟300之方式：
    調整資料傳輸量=(最大資料傳輸量-最小資料傳輸量)*(第二設定/第一設定)*權值　(3)
    第4圖為本發明實施例執行步驟300時之示意圖。在本發明中，若較高層依據第一次求出之調整資料傳輸量來運作時，無線傳輸通道之訊號傳輸狀況仍未符合預定標準，本發明會依據權值來更新調整資料傳輸量，直到訊號傳輸狀況符合預定標準為止。舉例來說，若權值為0.5，則每次更新後之調整資料傳輸量為未更新前的一半，如第4圖所示。
    如同相關領域具備通常知識者熟知，TCP/IP協定採用滑動視窗(sliding window)和視窗大小伸縮(window size scaling)概念，以多重發送和多重確認的技術允許發送端在接收到確認訊息之前同時傳輸多個封包，因而能夠更充份的利用網路頻寬及加速資料傳輸速度。本發明可在無線傳輸通道之訊號傳輸狀況不佳時，依據較底層量測到CQI值動態地調整較高層之TCP/IP視窗大小，讓不同層級之間的資料傳輸速度能最佳化，進而增加整體資料流通量。亦即，若無線網路系統設定了不合適的TCP/IP視窗大小，造成了資料等待的情形，本發明可動態地將TCP/IP視窗大小調整到最佳值以避免資料傳輸發生問題。
    以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
    210～300．．．步驟
    第1圖為OSI模型中各層級之示意圖。
    第2圖為本發明中在無線網路系統內傳送資料之方法流程圖。
    第3圖和第4圖為本發明在無線網路系統內傳送資料時示意圖。
    210～300．．．步驟
    权利要求:
    Claims (8)
    [1] 一種在一無線網路系統內傳送資料之方法，該無線網路系統中一使用者裝置和一基地台之間採用一多層級架構來傳送資料，該方法包含：在該使用者裝置和該基地台之間建立一無線傳輸通道；當該無線傳輸通道中一第一層依據一初始資料傳輸量來運作時，偵測該無線傳輸通道之一訊號傳輸狀況和該無線傳輸通道中一第二層之一目前訊號傳輸參數；以及當該訊號傳輸狀況不符合一預定標準時，該第一層依據一調整資料傳輸量來運作，其中在該多層級架構下該第一層之層級高於該第二層之層級，而該調整資料傳輸量相關於該目前訊號傳輸參數。
    [2] 如請求項1所述之方法，其另包含：依據相關於該第二層之一最大訊號傳輸參數和一最小訊號傳輸參數來分別提供一最大資料傳輸量和一最小資料傳輸量；提供相關於該最大訊號傳輸參數之一第一設定和相關於該目前訊號傳輸參數之一第二設定；依據該第一設定、該第二設定、該最大資料傳輸量和該最小資料傳輸量來求出該調整資料傳輸量。
    [3] 如請求項1所述之方法，其中該調整資料傳輸量係正比於該最大資料傳輸量和該最小資料傳輸量之一差值，反比於該第一設定，且正比於該第二設定。
    [4] 如請求項1所述之方法，其另包含：當該第一層依據該調整資料傳輸量來運作且該訊號傳輸狀況不符合該預定標準時，調降該調整資料傳輸量之值；且該第一層依據調降後之該調整資料傳輸量來運作。
    [5] 如請求項1所述之方法，其中該訊號傳輸狀況係為該無線傳輸通道之一資料傳輸錯誤率或是一資料重傳率。
    [6] 如請求項1所述之方法，其中該目前訊號傳輸參數係為該第二層之一通道品質指標(channel quality indicator,CQI)值。
    [7] 如請求項1所述之方法，其中該初始資料傳輸量和該調整資料傳輸量係為該第一層之不同傳輸控制協定(transmission control protocol,TCP)視窗大小。
    [8] 如請求項1所述之方法，其中該初始資料傳輸量和該調整資料傳輸量係為該第一層之不同網際協定(Internet protocol,IP)視窗大小。
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