一种调整TCP连接的初始窗口大小的方法和装置

摘要

本发明实施例提供一种调整TCP连接的初始窗口大小的方法和装置，根据核心网的网络接入方式对应的网络带宽，来确定TCP代理设备的TCP连接的初始窗口大小，使得TCP代理设备可以根据该初始窗口大小实现数据传输。从而实现针对不同的网络接入方式，来设置TCP代理设备的TCP连接的初始窗口大小，实现TCP连接的初始窗口大小的灵活设置，使得TCP连接的初始窗口大小可以与网络接入方式相匹配，进一步提高TCP连接的传输速度及带宽利用率。

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种调整传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）连接的初始窗口大小的方法和装置。

背景技术

随着第二代移动通信（2Generation，2G）/第三代移动通信（3Generation， 3G）/长期演进（Long Term Evolution，LTE）/无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）网络的不断发展，无线接入的带宽越来越高。随着智能终 端的发展和普及，基于TCP协议的业务种类更加多样，不单纯是传统的网页 浏览业务，也包含在线视频、文件下载等业务，且浏览网页的元素数目和大小 都显著增大。同时，主流的浏览器支持并发TCP连接。以上因素都要求TCP 连接能够提升效率。与此同时，利用TCP连接承载实时媒体穿越防火墙，对 实时性有要求，因此，亟需提高TCP连接的传输速度及带宽利用率。

现有方案提出，可以通过调整TCP连接的初始窗口大小，来提高TCP连 接的传输速度及带宽利用率，所述初始窗口可以理解为包括初始接收窗口和初 始发送窗口。目前包括以下两种调整TCP连接的初始窗口大小的方法：

第一种、在服务器上调整TCP连接的初始窗口大小。

在本方法中，通过因特网协议路径（ip route）的方式，在服务器（server） 处添加ip route指令，修改初始发送窗口大小（initcwnd值），在三次握手连接 建立后建立套接字（socket），调用metric函数即采用了新的发送窗口大小（cwnd 值）。

在客户端和服务器建立TCP连接后，初始发送窗口大小=min{拥塞窗口大 小，通告窗口大小}。且初始发送窗口大小一般取决于拥塞窗口大小。在本方 法中，具体公式为：initcwnd=min{10*MSS，max（2*MSS，14600）}。

因此，在本方法中，初始发送窗口大小根据Path MTU确定的MSS值可以 增大至15KB左右，约为10个段（segments）大小。

第二种、在代理设备上调整TCP连接的初始窗口大小。

本方法在代理设备上实现。代理设备部署在客户端（Client）及Server之 间，与Client和Server分别维护两段TCP连接。在代理设备处添加ip route指 令，修改初始发送窗口大小（initcwnd值）及初始接收窗口大小（initrwnd值）， 在三次握手连接建立后建立socket，调用metric函数即采用了新的发送窗口大 小（cwnd值）和接收窗口大小（rwnd值）。

在本方法中，初始窗口大小（initcwnd值和initrwnd值）根据Path MTU 确定的MSS值增大，具体增大的数值可以自行设定。

基于上述描述，第一种方法在服务器侧实现，修改服务器的初始发送窗口 大小，因此，仅适用于提高下行TCP连接（从服务器到客户端的TCP连接） 的传输速度及带宽利用率，进行下行加速。

第二种方法在客户端与服务器中间的代理设备上实现，修改代理设备的初 始发送窗口及初始接收窗口，不仅可以进行下行加速，也可以进行上行加速。 但在第二种方法中，对所有网络接入方式均采用固定的初始发送窗口或初始接 收窗口大小，因此，对TCP连接的传输速度及带宽利用率的提高程度仍有限， 无法有效提高TCP连接的传输速度及带宽利用率。

发明内容

本发明实施例提供一种调整TCP连接的初始窗口大小的方法和装置，用 于进一步提高TCP连接的传输速度及带宽利用率。

一种调整传输控制协议TCP连接的初始窗口大小的方法，所述方法包括：

确定核心网的网络接入方式；

确定所述核心网的网络接入方式对应的网络带宽；

根据所述网络带宽确定TCP连接的初始窗口大小，其中，网络带宽越大， 确定出的初始窗口越大，TCP代理设备建立TCP连接后根据所述初始窗口大 小进行数据传输。

一种调整传输控制协议TCP连接的初始窗口大小的装置，所述装置包括：

第一确定模块，用于确定核心网的网络接入方式；

第二确定模块，用于确定所述核心网的网络接入方式对应的网络带宽；

第三确定模块，用于根据所述网络带宽确定TCP连接的初始窗口大小， 其中，网络带宽越大，确定出的初始窗口越大，TCP代理设备建立TCP连接 后根据所述初始窗口大小进行数据传输。

根据本发明实施例提供的方案，根据核心网的网络接入方式对应的网络带 宽，来确定TCP代理设备的TCP连接的初始窗口大小，使得TCP代理设备可 以根据该初始窗口大小实现数据传输。从而实现针对不同的网络接入方式，来 设置TCP代理设备的TCP连接的初始窗口大小，实现TCP连接的初始窗口大 小的灵活设置，使得TCP连接的初始窗口大小可以与网络接入方式相匹配， 进一步提高TCP连接的传输速度及带宽利用率。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的调整TCP连接的初始窗口大小的方法的步 骤流程图；

图2为本发明实施例二提供的调整TCP连接的初始窗口大小的装置的结 构示意图；

图3为本发明实施例三提供的调整TCP连接的初始窗口大小的系统的结 构示意图；

图4为本发明实施例四提供的调整TCP连接的初始窗口大小的系统的结 构示意图；

图5为本发明实施例五提供的调整TCP连接的初始窗口大小的系统的结 构示意图；

图6为本发明实施例六提供的调整TCP连接的初始窗口大小的系统的结 构示意图。

具体实施方式

针对现有技术中，无法有效提高TCP连接的传输速度及带宽利用率的问 题，本发明实施例提出，可以根据核心网的网络接入方式对应的网络带宽，来 确定初始窗口大小，从而针对不同网络带宽的网络接入方式，分别确定初始窗 口大小，实现初始窗口大小与网络带宽的匹配，达到有效提高TCP连接的传 输速度及带宽利用率的效果。较优的，可以利用通用分组无线服务隧道协议 （GRRS Turning Protocol，GTP）消息中携带的无线接入类型（Radio Access Type，RAT）参数，来确定网络接入方式。

进一步的，本发明实施例还提出，可以结合网络带宽和业务类型来确定初 始窗口大小。

进一步的，本发明实施例还提出，可以结合网络带宽和突发丢包的概率来 确定初始窗口大小。

其中，本发明各实施例涉及的网络接入方式包括但不限于包括2G接入方 式、3G接入方式、LTE接入方式和WLAN接入方式。

以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所 描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不 冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一、

以利用GTP消息中携带的RAT参数，来确定网络接入方式为例，本发明 实施例一提供一种调整TCP连接的初始窗口大小的方法，该方法的步骤流程 图可以如图1所示，包括：

步骤101、确定RAT参数的参数值。

由于GTP消息中携带的RAT参数表示网络接入方式，例如，RAT参数值 与网络接入方式的对应关系可以如表1所示。因此在本实施例中，可以通过 RAT参数来确定网络接入方式。

网络接入方式 RAT参数值(十进制) <reserved> 0 UTRAN 1 GERAN 2 WLAN 3 GAN 4 HSPA Evolution 5 EUTRAN 6 Virtual 7 <sare> 8-255

表1

在本步骤中，可以确定核心网设备之间传输的GTP消息中携带的RAT参 数的参数值。

步骤102、确定核心网的网络接入方式。

在本步骤中，可以将所述RAT参数的参数值对应的网络接入方式，确定 为核心网的网络接入方式。

当然，在本步骤之前，已经预先设置了RAT参数的各种参数值与网络接 入方式的对应关系。具体的，在本步骤中，可以根据预先设置的RAT参数的 各种参数值与网络接入方式的对应关系，确定步骤101中确定出的参数值对应 的网络接入方式。

步骤103、确定网络带宽。

在本步骤中，可以确定所述核心网的网络接入方式对应的网络带宽。具体 的，在本步骤中，可以根据预先保存的各种网络接入方式与网络带宽的对应关 系，确定所述核心网的网络接入方式对应的网络带宽。

例如，本发明各实施例涉及的网络接入方式中，部分网络接入方式下的网 络带宽（数据速率）通常如下，可以理解为预先保存的一种网络接入方式对应 的网络带宽，为该网络接入方式对应的实际网络带宽：

（1）、2G接入方式，其中包括但不限于包括：

通用分组无线服务（General Packect Radio Service，GPRS）接入方式，理 论数据速率170Kbps，实际数据速率通常为30-70Kbps；

增强型数据速率全球移动通信系统演进（Enhanced Data Rate for GSM Evolution，EDGE）接入方式，理论数据速率384Kbps。

（2）、3G接入方式，其中包括但不限于包括：

时分同步码分多址下一步演进（TD-HSDPA）接入方式，理论数据速率下 行2.8Mbps、上行128Kbps。

（3）、LTE接入方式，理论数据速率下行100Mbps、上行50Mbps。

（4）、WLAN接入方式，其中包括但不限于包括：

802.11g标准下的WLAN接入方式，理论数据速率54Mbps，实际一般在 16～30Mbps之间；

802.11g+标准下的WLAN接入方式，理论数据速率108Mbps，实际一般在 24～50Mbps。

在本实施例中，可以针对2G/3G接入方式、LTE接入方式、WLAN接入 方式层面来分别设置初始窗口。即，可以根据网络接入方式为2G/3G接入方式、 LTE接入方式或WLAN接入方式，来确定初始窗口的大小。

步骤104、确定初始窗口大小。

在本步骤中，可以根据步骤103确定出的网络带宽，确定TCP代理设备 的TCP连接的初始窗口大小，其中，所述TCP代理设备建立TCP连接后根据 所述初始窗口大小进行数据传输。

具体的，可以按照针对越高的网络带宽，确定越大的初始窗口的原则，确 定TCP代理设备的TCP连接的初始窗口大小。

例如，可以对于较高的网络带宽，设置较大的TCP连接的初始窗口，如 10个segments；对于较低的网络带宽，设置较小的TCP连接的初始窗口，如6 个segments。

进一步的，在本步骤中，可以确定TCP代理设备的下行初始发送窗口大 小、下行初始接收窗口大小、上行初始发送窗口大小和上行初始接收窗口大小。 具体的，可以通过以下方式实现：

根据步骤103确定出的网络带宽，确定TCP代理设备的下行初始发送窗 口大小，所述下行初始发送窗口表示用于实现从服务器到客户端的TCP连接 的初始发送窗口大小。

例如，对于对应高带宽的网络接入方式，可设置较大的下行初始发送窗口， 如对于LTE接入方式、WLAN接入方式，设置下行初始发送窗口为10个 segments。对于对应低带宽的网络接入方式，可设置较小的下行初始发送窗口， 如对于2G/3G接入方式，设置下行初始发送窗口为4～6个segments。

根据步骤103确定出的网络带宽，以及TCP代理设备缓存大小，确定所 述TCP代理设备的下行初始接收窗口大小，所述下行初始接收窗口表示用于 实现从服务器到客户端的TCP连接的初始接收窗口大小。

其中，可以设定下行初始接收窗口大小的最大值，如将该最大值设置为 64KB。

根据步骤103确定出的网络带宽，以及用户代理（User Agent，UA）操作 系统信息，确定TCP代理设备的上行初始发送窗口大小，所述上行初始发送 窗口表示用于实现从客户端到服务器的TCP连接的初始发送窗口大小。当然， 所述UA操作系统信息是在确定所述上行初始发送窗口之前，由客户端上报的。

例如，在网络带宽较大，且根据UA操作系统信息确定TCP连接支持较大 的发送窗口时，可以设置第一尺寸大小的上行初始发送窗口。对于网络带宽较 大，但根据UA操作系统信息确定TCP连接支持较小的发送窗口时，可以设置 第二尺寸大小的上行初始发送窗口，其中第二尺寸大小小于第一尺寸大小。

同样，在网络带宽较小，但根据UA操作系统信息确定TCP连接支持较大 的发送窗口时，可以设置第三尺寸大小的上行初始发送窗口。在网络带宽较小， 且根据UA操作系统信息确定TCP连接支持较小的发送窗口时，可以设置第四 尺寸大小的上行初始发送窗口，其中第四尺寸大小小于第三尺寸大小。

根据步骤103确定出的网络带宽，以及TCP代理设备缓存大小，确定所 述TCP代理设备的上行初始接收窗口大小，所述上行初始接收窗口表示用于 实现从客户端到服务器的TCP连接的初始接收窗口大小。

其中，可以设定上行初始接收窗口大小的最大值，如将该最大值设置为 64KB。

在本步骤中，不限于仅根据网络带宽来确定TCP代理设备的TCP连接的 初始窗口大小。

更优的，在核心网包括的网元具有七层深层包检测（Deep Packet Inspection，DPI）功能时，可以根据步骤103确定出网络带宽，以及TCP连接 承载业务的类型，如FTP下载业务类型、网页浏览业务类型、在线视频业务类 型等，确定TCP代理设备的TCP连接的初始窗口大小。

例如，可以针对指定的业务类型，增大仅根据步骤103确定出网络带宽， 确定出的TCP代理设备的TCP连接的初始窗口大小，如针对移动公司自有业 务，增大仅根据步骤103确定出网络带宽，确定出的TCP代理设备的TCP连 接的初始窗口大小至10个segments。

又如，可以为业务设置优先级，如根据用户访问量设置，将业务的优先级 设置为高、中、低三类。可以针对高优先级的业务，增大仅根据步骤103确定 出网络带宽，确定出的TCP代理设备的TCP连接的初始窗口大小，如增大至 10个segments。针对中优先级的业务，增大仅根据步骤103确定出网络带宽， 确定出的TCP代理设备的TCP连接的初始窗口大小，如增大至6个segments。 针对低优先级的业务，保持仅根据步骤103确定出网络带宽，确定出的TCP 代理设备的TCP连接的初始窗口大小不变。

更优的，还可以根据步骤103确定出网络带宽，以及当前网络环境下发生 突发丢包的概率，确定TCP代理设备的TCP连接的初始窗口大小。

例如，在当前网络环境下发生突发丢包的概率大于设定值时，增大仅根据 步骤103确定出网络带宽，确定出的TCP代理设备的TCP连接的初始窗口大 小，如，增大至10个segments。

需要说明的是，本实施例各步骤的执行主体可以是TCP代理设备，也可 以是独立于TCP代理设备的网元。

若各步骤的执行主体是TCP代理设备，则TCP代理设备可以直接根据确 定出的初始窗口大小进行TCP连接。且TCP代理设备可以直接获得自身的缓 存大小。TCP代理设备可以部署在核心网设备上，较优的，可以部署在可以获 得携带RAT参数的GTP消息的核心网设备上，从而可以更快地获得RAT参数， 从而更快地确定初始窗口大小。

若各步骤的执行主体是独立于TCP代理设备的网元，则该网元可以将确 定出的初始窗口大小发送给TCP代理设备，TCP代理设备可以根据接收到的 初始窗口大小进行TCP连接。且该网元获得的TCP代理设备缓存大小可以是 TCP代理设备发送的。

与实施例一基于同一发明构思，提供以下的装置。

实施例二、

本发明实施例二提供一种调整TCP连接的初始窗口大小的装置，该装置 可以集成在TCP代理设备，亦可以集成在独立于TCP代理设备的网元，该装 置的结构示意图可以如图2所示，包括：

第一确定模块11用于确定核心网的网络接入方式；第二确定模块12用于 确定所述核心网的网络接入方式对应的网络带宽；第三确定模块13用于根据 所述网络带宽确定TCP连接的初始窗口大小，其中，网络带宽越大，确定出 的初始窗口越大，TCP代理设备建立TCP连接后根据所述初始窗口大小进行 数据传输。

所述第一确定模块11具体用于确定核心网设备之间传输的通用分组无线 服务隧道协议GTP消息中携带的无线接入类型RAT参数的参数值；将所述RAT 参数的参数值对应的网络接入方式，确定为核心网的网络接入方式。

所述第三确定模块13具体用于根据所述网络带宽，确定下行初始发送窗 口大小，所述下行初始发送窗口表示用于实现从服务器到客户端的TCP连接 的初始发送窗口大小。

所述第三确定模块13具体用于根据所述网络带宽，以及TCP代理设备缓 存大小，确定下行初始接收窗口大小，所述下行初始接收窗口表示用于实现从 服务器到客户端的TCP连接的初始接收窗口大小。

所述装置还包括接收模块14：

所述接收模块14用于接收客户端上报的用户代理UA操作系统信息；

所述第三确定模块13具体用于根据所述网络带宽，以及所述UA操作系 统信息，确定上行初始发送窗口大小，所述上行初始发送窗口表示用于实现从 客户端到服务器的TCP连接的初始发送窗口大小。

所述第三确定模块13具体用于根据所述网络带宽，以及TCP代理设备缓 存大小，确定所述上行初始接收窗口大小，所述上行初始接收窗口表示用于实 现从客户端到服务器的TCP连接的初始接收窗口大小。

所述第三确定模块13具体用于根据所述网络带宽，以及TCP连接承载业 务的类型，确定TCP连接的初始窗口大小。

所述第三确定模块13具体用于根据所述网络带宽，以及当前网络环境下 发生突发丢包的概率，确定TCP连接的初始窗口大小。

与实施例一、二基于同一发明构思，提供以下的系统。

实施例三、

以实施例一各步骤的执行主体是独立于TCP代理设备的策略服务器 （PCRF），可以理解为实施例二所述的装置集成在策略服务器PCRF，TCP代 理设备部署在核心网设备为例，本发明实施例三提供一种调整TCP连接的初 始窗口大小的系统，该系统的结构示意图可以如图3所示，包括依次连接的客 户端所在终端、第一核心网设备、部署有TCP代理设备的第二核心网设备、 服务器，以及与第二核心网设备、TCP代理设备进行交互的策略服务器：

其中，TCP代理设备分别维护与客户端和服务器的TCP连接；策略服务 器可以保存各种网络接入方式对应的网络带宽，并可以保存有RAT参数的各 种参数值与网络接入方式的对应关系。策略服务器在接收到第二核心网设备上 报的RAT参数的参数值时，确定该参数值对应的网络接入方式，并确定该网 络接入方式对应的网络带宽，进而根据该网络带宽确定TCP代理设备的TCP 连接的初始窗口大小，并可以将该初始窗口大小发送给TCP代理设备，使得 TCP代理设备建立TCP连接后根据所述初始窗口大小进行数据传输。

下面通过几个具体的实例对本发明实施例三的方案进行说明。

实施例四、

以TCP代理设备部署在2G/3G核心网上的网关通用分组无线服务支持节 点（Gateway GPRS Support Node，GGSN）为例，本发明实施例四提供一种调 整TCP连接的初始窗口大小的系统，该系统的结构示意图可以如图4所示， 包括依次连接的客户端所在终端、服务通用分组无线服务支持节点（Servicing GPRS Support Node，SGSN）、部署有TCP代理设备的GGSN、服务器，以及 与GGSN、TCP代理设备进行交互的策略服务器：

其中，TCP代理设备分别维护与客户端和服务器的TCP连接；策略服务 器可以保存各种网络接入方式对应的网络带宽，并可以保存有RAT参数的各 种参数值与网络接入方式的对应关系。策略服务器在接收到GGSN上报的RAT 参数的参数值时，确定该参数值对应的网络接入方式，并确定该网络接入方式 对应的网络带宽，进而根据该网络带宽确定TCP代理设备的TCP连接的初始 窗口大小，并可以将该初始窗口大小发送给TCP代理设备，使得TCP代理设 备建立TCP连接后根据所述初始窗口大小进行数据传输。

实施例五、

以TCP代理设备部署在LTE核心网上的公用数据网网关（PDN Gateway， P-GW）为例，本发明实施例五提供一种调整TCP连接的初始窗口大小的系统， 该系统的结构示意图可以如图5所示，包括依次连接的客户端所在终端、服务 网关（Serving Gateway，S-GW）、部署有TCP代理设备的P-GW、服务器，以 及与P-GW、TCP代理设备进行交互的策略服务器：

其中，TCP代理设备分别维护与客户端和服务器的TCP连接；策略服务 器可以保存各种网络接入方式对应的网络带宽，并可以保存有RAT参数的各 种参数值与网络接入方式的对应关系。策略服务器在接收到P-GW上报的RAT 参数的参数值时，确定该参数值对应的网络接入方式，并确定该网络接入方式 对应的网络带宽，进而根据该网络带宽确定TCP代理设备的TCP连接的初始 窗口大小，并可以将该初始窗口大小发送给TCP代理设备，使得TCP代理设 备建立TCP连接后根据所述初始窗口大小进行数据传输。

实施例六、

以TCP代理设备部署在WLAN核心网上的公用数据网网关（PDN Gateway，P-GW）为例，本发明实施例六提供一种调整TCP连接的初始窗口 大小的系统，该系统的结构示意图可以如图6所示，包括依次连接的客户端所 在终端、接入点、接入控制器（AP、AC）、部署有TCP代理设备的P-GW、服 务器，以及与P-GW、TCP代理设备进行交互的策略服务器：

其中，TCP代理设备分别维护与客户端和服务器的TCP连接；策略服务 器可以保存各种网络接入方式对应的网络带宽，并可以保存有RAT参数的各 种参数值与网络接入方式的对应关系。策略服务器在接收到P-GW上报的RAT 参数的参数值时，确定该参数值对应的网络接入方式，并确定该网络接入方式 对应的网络带宽，进而根据该网络带宽确定TCP代理设备的TCP连接的初始 窗口大小，并可以将该初始窗口大小发送给TCP代理设备，使得TCP代理设 备建立TCP连接后根据所述初始窗口大小进行数据传输。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计 算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结 合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包 含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、 CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产 品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和 ／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／ 或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入 式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算 机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一 个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设 备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中 的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个 流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使 得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处 理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个 流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基 本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要 求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申 请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及 其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。