提高下链传输率的方法和提高下链传输率的系统

摘要

本发明提供一种提高下链传输率的方法和提高下链传输率的系统，其中提高下链传输率的方法包括：向基站发送关于带宽量的带宽请求，用以传输将要产生的至少一个确认数据包；产生至少一个确认数据包；伴随来自基站的通知传输至少一个确认数据包至基站，通知表示已分配所请求的带宽量。本发明所提供的提高下链传输率的方法和提高下链传输率的系统能在产生确认数据包之前向传输方发送带宽请求，当产生确认数据包时，就能立即将该确认数据包传输至传输方，因此减少传输延时从而提高下链传输率。

说明书

技术领域

本发明有关于一种提高下链传输率的方法和提高下链传输率的系统。

背景技术

在各种通信拓扑(communication topologies)中，传输控制协议(TransmissionControl Protocol，TCP)是最通用的计算器主机之间的端对端(end-to-end)数据传输协议。缩写字母TCP通常与互连网协议(Internet Protocol，IP)同时出现，因为TCP作为一个传输层协议广泛地部署于IP网络。TCP/IP支持无误数据传输、依序发送、拥塞控制和流量控制。TCP/IP适用于因特网上的数据传输，因为TCP/IP能抑制网络拥塞并保证流量完整(traffic integrity)。因此，大部分的因特网应用使用TCP/IP，例如文件传输协议(File Transfer Protocol，FTP)和万维网(World Wide Web，WWW)应用。TCP数据传输旨在两端(即传输方与接收方)上提供无误信道。因此，TCP能处理一些经常出现在通信网络中的问题，例如数据包遗失、非依序路由和复制数据。此外，TCP也允许对毁坏或遗失的数据进行数据恢复。因为一个TCP会话(session)的两端点可由于不同的处理器或缓冲器大小而具有不同的处理能力，所以TCP也执行端对端流量控制，以防止传输方发送太多的数据至接收方。通过使用滑动视窗以实现流量控制机制。TCP滑动视窗的大小决定了数据流量的总量。

此外，TCP也提供基于网络条件而动态调整传输数据的拥塞控制。传输方可基于网络条件而增加或减少滑动视窗的大小。如果网络条件足够好则增加滑动视窗的大小，反之亦然。网络条件的最重要指标是由接收方答复的确认(acknowledgement，ACK)数据包。对于好的网络条件，ACK数据包的答复很快。为了提高下链带宽率，需要尽快答复ACK数据包。

发明内容

网络条件的最重要指标是确认数据包，当由接收方发送的确认数据包过慢到达传输方时，传输方会认为网络发生拥塞，于是将减少滑动视窗的大小，从而降低下链传输率。本发明提供一种提高下链传输率的方法和提高下链传输率的系统以解决上述问题。

本发明提供一种提高下链传输率的方法，包括：向基站发送关于带宽量的带宽请求，用以传输将要产生的至少一个确认数据包；产生至少一个确认数据包；伴随来自该基站的一通知传输至少一个确认数据包至基站，通知表示已分配所请求的带宽量。

本发明另提供一种提高下链传输率的系统，包括：射频模块；以及媒体存取控制单元，耦接至射频模块，媒体存取控制单元向基站发送关于带宽量的带宽请求，用以传输将要产生的至少一个确认数据包，产生至少一个确认数据包，并指示射频模块伴随来自该基站的通知传输至少一个确认数据包至基站，通知表示已分配所请求的带宽量。

本发明所提供的提高下链传输率的方法和提高下链传输率的系统能在产生确认数据包之前向传输方发送带宽请求，当产生确认数据包时，就能立即将该确认数据包传输至传输方，因此减少传输延时从而提高下链传输率。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的WiMAX网络的结构示意图；

图2为根据本发明一实施例的移动台的方块示意图；

图3为根据本发明一实施例的移动台和基站之间的WiMAX带宽请求处理过程；

图4为根据本发明一实施例的TCP数据包的数据结构示意图；

图5为根据本发明一实施例的传输方与接收方之间的TCP连接设置示意图；

图6为根据本发明一实施例的TCP数据包的典型格式示意图；

图7为根据本发明一实施例的ACK数据包的典型格式示意图；

图8A为根据本发明一实施例的增加滑动视窗的大小的示意图；

图8B为根据本发明一实施例的减小滑动视窗的大小的示意图；

图9为根据本发明一实施例的WiMAX网络的TCP下链会话；

图10为根据本发明一实施例的移动台MAC资料层的示意图；

图11为根据本发明一实施例的ACK估测和预测的流程图；

图12为根据本发明一实施例的传输至移动台的WiMAX网络下链会话的信息序列表；

图13A为根据本发明一实施例的带宽请求的一标头的结构示意图；

图13B为根据本发明另一实施例的带宽请求的另一标头的结构示意图；

图13C为根据本发明再一实施例的带宽请求的再一标头的结构示意图；

图13D为根据本发明又一实施例的带宽请求的又一标头的结构示意图；

图13E为根据本发明一实施例的批准管理子标头。

具体实施方式

在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。所属技术领域的技术人员应可理解，制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分准则。在通篇说明书及权利要求中所提及的“包含”为开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。藉由以下的较佳实施例的叙述并配合全文的图至图说明本发明，但以下叙述中的装置、组件与方法、步骤乃用以解释本发明，而不应当用来限制本发明。

全球互通微波存取(Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX)是无线通信技术的一个替代，在30英里的范围内，WiMAX为数据、音频和视频信号提供增强的架构。WiMAX最初设计用于宽带存取网络的最后一英里，并用以代替有线通信网络，例如代替数字用户线(Digital Subscriber Line，DSL)和有线电视调制解调器(Cable Modem)等。WiMAX的发展是基于描述媒体存取控制(Media Access Control，MAC)层和物理(Physical，PHY)层的电子电机工程师学会(Institute of Electronics and Electrical Engineers，IEEE)标准802.16。WiMAX网络拓扑是基于如图1所示的单点对多点结构，图1为根据本发明一实施例的WiMAX网络10的结构示意图。请参考图1，WiMAX网络10使用中央控制单元(即基站13)以提供网络资源，并在基站的覆盖范围(coverage)内安排上链和下链流量传输(traffic transmission)。WiMAX客户端(即移动台14和移动台15)用以基于IEEE 802.16协议与基站13进行通信而获取网络连通性。基站13提供网络存取服务至移动台14和移动台15，允许移动台14和移动台15通过IP网络11到达程序服务器(application server)12。IP网络11上的各种程序服务器通过基站13和中枢网络16与移动台14和移动台15进行通信。程序服务器12可为FTP服务器、会话启动协议(Session InitiationProtocol，SIP)服务器或Web服务器。移动台14和移动台15可为手机或客户预置设备(Customer-Premises Equipment，CPE)，但本发明并不以此为限。

图2为根据本发明一实施例的移动台的方块示意图。请参考图2，移动台14/15可包括天线141、射频(Radio Frequency，RF)模块142、模数转换器(Analogto Digital Converter，ADC)143、基带芯片144和网络驱动器接口145。天线141和RF模块142用以接收与传输空中信号(air signal)。ADC 143用以对空气信号进行模数转换。基带芯片144可包括MAC 1441、物理层控制器1442和处理器1443。MAC 1441和物理层控制器1442均基于IEEE 802.16标准而实施。MAC1441提供上层应用和调制解调器接口，并基于IEEE 802.16标准与基站13的MAC进行通信。物理层控制器1442用以信号调制与编码。基站13可包括多个组件，用以从一个或多个移动台14和15接收一个或多个服务流量(service flow)，或传送一个或多个服务流量至一个或多个移动台14和15，其中，服务流量符合服务质量(Quality of Service，QoS)的要求。图3为根据本发明一实施例的移动台和基站之间的WiMAX带宽请求处理过程。请参考图3，在下链方向，基站13将服务流量的数据传输至所有移动台14和15。对于上链方向，以请求-批准(request-and-grant)方式分配网络带宽。基站13负责协调带宽资源。一旦移动台14/15需要传输数据包，则需要带宽，就以基于竞争(contention-based)的方式或单播(unicast)方式发送一个带宽请求至基站13。当基站13接收到该带宽请求，基站13的调度器(图未示)将决定是否批准该带宽请求，若批准，基站13则分配一带宽。当答复一个带宽批准信号(即该带宽请求已批准)至特定移动台14/15时，移动台14/15的调度器被激活，并安排根据已批准的传输发送数据包，即，使用分配的带宽发送数据包至基站13。如上所述，请求-批准的过程中将产生延时。

带宽调度是无线通信网络的核心处理程序。高效率的带宽调度确保服务的质量，并优化系统通量。基站13和移动台14/15利用带宽调度的两个阶段。带宽调度任务为实时运作以提供所需的QoS，从而充分利用可用带宽资源并最小化成本。WiMAX标准也定义了高水平QoS，并提供带宽调度支持以使能无线环境的流量传输。然而，WiMAX标准并未定义带宽调度的特殊算法，并要求供货商实施。带宽调度的类型包括：非请求的频宽分配(Unsolicited Grant Service，UGS)、实时轮询服务(real-time Polling Service，rtPS)、延长的实时轮询服务(extended real-time Polling Service，ertPS)、非实时轮询服务(non-real-timePolling Pervice，nrtPS)和现场实际可传送的最大速率(Best Effort，BE)等。上述带宽调度的类型用于已知的应用：UGS和ertPS主要用于网络电话协议(Voice over Internet Protocol，VoIP)应用，rtPS用于动画专家群(Moving PictureExperts Group，MPEG)串流，nrtPS主要用于FTP会话，以及BE用于传统的因特网流量。带宽调度的每种类型由一参数集指定，用于QoS管理。可参考IEEE802.16标准更详细地描述服务流量和上链调度的类型。

如先前技术所述，TCP使用滑动视窗以实现流量控制。滑动视窗的详细描述如下。图4为根据本发明一实施例的TCP数据包的数据结构示意图。图4的TCP数据包包括两个部分：数据包标头和资料量(data payload)。其中数据包标头包括下面几个字段：来源端口(16位)、目的端口(16位)、数据包序号(32位)、响应序号(32位)、数据偏移(4位)、保留区间(6位)、紧急数据(urgent，URG)、响应编号(acknowledge，ACK)、传送(push，PSH)、数据重置(reset，RST)、同步(synchronous，SYN)、结束(finish，FIN)、视窗(16位)、校验(16位)、紧急指针(16位)和选项。来源端口(16位)指定TCP数据包的源地址，目的端口(16位)指定TCP数据包的目的地址。数据包序号(32位)指定已传输TCP数据包的序号。根据TCP数据包的特定序号，资料无论是分片(fragmentation)、无序或遗失均可以适当的序号进行可靠地传输。数据包序号(32位)按照随后传输的TCP长度(字节数值)依次地递增1。当接收一个TCP数据包，接收方便返回一个ACK，通知传输方TCP数据包已成功接收。ACK也由TCP数据包的数据结构(也称作ACK数据包)承载，每个ACK数据包也给出一个由响应序号(32位)所指定的序号。当传输TCP数据包时，传输方为已传输TCP数据包开启一个定时器。如果在定时器到达期限前，传输方还没有接收到响应的ACK数据包，则认为TCP数据包遗失。因此，传输方需再重传该TCP数据包。数据偏移(4位)指定数据的开始地址。保留区间(6位)未被使用，保留下来用于将来的实施。URG、ACK、PSH、RST、SYN和FIN均为控制标记。URG表示TCP数据包是否携有必须立即处理的紧急数据。ACK表示响应序号(32位)的有效性。如果对于TCP数据包响应序号(32位)是有效的(即ACK为“1”)，即表示TCP数据包是一个ACK数据包。除第一个TCP数据包外，通常将ACK设置为“1”，其中第一个TCP数据包需与另一方建立连接。PSH表示是否立即传输TCP数据包。如果对于一个TCP数据包将PSH设置为“1”，表示该TCP数据包连同缓冲区的其它TCP数据包应立即进行传输，而无需等待缓冲区满了才传输，且接收方需要尽快将已接收TCP数据包传送至应用程序进行处理。RST表示连接是否会被立即结束。如果RST设置为“1”，则连接被立即结束。SYN表示传输方和接收方是否需同步。如果SYN设置为“1”，则在传输方和接收方之间建立连接。FIN表示数据传输是否将要结束。如果当前TCP数据包是待传输的最后一个TCP数据包，设置FIN为“1”，申明数据传输的终止。此后，传输方和接收方结束连接。校验(16位)用于验证目的。在TCP数据包要传输出去之前，传输方对TCP数据包执行验证处理。验证处理产生一个校验值，该校验值位于该TCP数据包的校验(16位)字段中。当接收到该TCP数据包，接收方会再对已接收TCP数据包执行另一个验证处理。该另一个验证处理也会产生一个校验值，再进一步比较这两个校验值是否一致。若不一致，则认为已接收TCP数据包已损毁。因此，要求传输方重传该TCP数据包。紧急指针(16位)表示需立即处理的紧急数据的起始地址。例如，假设数据流量超出系统带宽，在这种情况下，要求所有的传输方停止传输数据至接收方。此后，接收方进入一个紧急状态并立即处理紧急数据，此时紧急指针(16位)设置为“1”。当紧急数据处理完毕后，接收方就会回复正常的接收状态，允许传输方继续数据传输。根据TCP数据包的TCP选项，使用“选项”字段匹配TCP数据包。然而，“选项”字段很少使用。

图5为根据本发明一实施例的传输方与接收方之间的TCP连接设置示意图。传输方利用三方交握处理(three-way handshaking process)与接收方建立一个连接。在第一步骤中，传输方发送第一TCP数据包50至接收方。第一TCP数据包50的典型格式如图6所示。图6为根据本发明一实施例的TCP数据包的典型格式示意图。在图6中，数据包序号为100，该序号由传输方随机产生。此外，视窗大小为200，这表明传输方当前能从接收方同时接收上至200个TCP数据包。同时，第一TCP数据包50的SYN设置为“1”，因为第一TCP数据包50需与接收方进行连接。请注意第一TCP数据包50的回应序号当前为0。在第二步骤中，当从传输方接收到第一TCP数据包50时，接收方发送一个ACK数据包51至传输方以表示接收到第一TCP数据包50。ACK数据包51的典型格式如图7所示。图7为根据本发明一实施例的ACK数据包的典型格式示意图。在图7中，数据包序号为190，该序号由接收方随机产生。此外，视窗大小为250，这表明接收方当前能从传输方同时接收上至250个TCP数据包。同时，ACK数据包51的SYN设置为“1”，同样表示ACK数据包51需与传输方进行连接。此时，ACK数据包51的响应序号在传输方的数据包序号前加1，即在本实施例中为101。这表示接收方愿意接收数据包序号为101的下一个TCP数据包。在第三步骤中，当从接收方接收到ACK数据包51时，传输方发送一个TCP数据包52。TCP数据包52的回应序号在接收方的数据包序号前加1，即在本实施例中为191。此外，TCP数据包52的SYN不再设置为“1”，因为已建立传输方与接收方的连接。上述即为TCP连接设置的过程。接下来，描述TCP流量控制。

如上所述，TCP滑动视窗的大小决定了数据通量。传输方可基于网络条件增加或减少滑动视窗的大小。图8A为根据本发明一实施例的增加滑动视窗的大小的示意图。如图8A所示，最初使用当前滑动视窗传输两个TCP数据包至接收方。然后为已传输TCP数据包开启一个定时器。当成功接收到该两个TCP数据包，接收方产生并发送一个ACK数据包至传输方。如果在定时器到达期限前，该ACK数据包到达传输方，传输方则认为网络条件良好，反之亦然。在本实施例中，在定时器到达期限前，接收到该ACK数据包。因此，传输方重置定时器，缩短定时器的计数并增加滑动视窗的大小，以允许在一个预设时间周期内传输更多的TCP数据包。作为结果，传输方可使用新的滑动视窗和更短的定时器计数传输更多的TCP数据包(在本实施例中为四个数据包)，这将增加TCP通量，达到更高的TCP通量。相反，可能会发生网络拥塞，如图8B所示。图8B为根据本发明一实施例的减小滑动视窗的大小的示意图。如图8B所示，传输方使用增加的滑动视窗和更短的定时器计数传输五个TCP数据包至接收方。然后为已传输TCP数据包开启一个定时器。当成功接收到该五个TCP数据包，接收方产生并发送一个ACK数据包至传输方。在本实施例中，在定时器到达期限之前，未接收到该ACK数据包。因此，传输方则认为网络拥塞。为了解决拥塞现象，传输方减小滑动视窗的大小，增加定时器计数，然后重传TCP数据包。待TCP数据包传输至接收方以后，传输方再处理延时的ACK数据包。作为结果，传输方将传输更少的TCP数据包(在本实施例中为两个数据包)，这将减少TCP通量。

基于以上描述，可为有效率的网络选择更大的滑动视窗。此外，数据包延迟或遗失可影响ACK数据包的回复，这将导致滑动视窗大小的减少。对于无线网络，与有线网络相比，已传输TCP数据包更容易发生遗失或延时。其中一个原因是ACK数据包由于衰退、屏蔽、切换或其它在有线网络中不存在的射频作用而被损坏。在当前的TCP/IP网络中，任何的数据包遗失或延时被认为是网络拥塞的标志，然后开始大幅度减小滑动视窗的大小。因此，未充分利用射频资源。为了解决这个问题，WiMAX使用自动重发请求(Automatic Repeat Request，ARQ)和混和式自动重发请求(Hybrid ARQ，HARQ)以增强错误抑制能力。此外，无线网络比有线网络具有更长传输延时的原因是，相比有线网络，在空气环境中更容易发生碰撞(collision)或信号干扰。因为上述原因，对于无线网络，由MAC执行的存取机制在传输真实数据之前，总需花费更多时间在协议(negotiation)上，以减少碰撞。这种解决方式也遇到传输延时这个副作用。以图1的WiMAX结构为例，基于竞争的带宽范围码或免于竞争的带宽请求首先在数据传输之前被发送。此后，移动台14/15等待来自基站13的带宽批准。带宽请求的过程需花费时间，并导致在MAC层的传输延时。如果TCP传输率不高，该传输延时不会损坏TCP传输。如果TCP传输率很高且滑动视窗的大小又很大，则传输方希望接收方快速回复ACK数据包。然而，传输延时可阻碍ACK数据包的响应时间。作为结果，传输方可认为网络条件不够好，从而维持甚至减小最初的滑动视窗的大小。在这种情况下，传输方可低估网络条件，而这时IP网络仍具有更多可用于数据传输的带宽资源。图9为根据本发明一实施例的WiMAX网络10的TCP下链会话，例如使用移动台14/15自FTP服务器下载文件。在图9中，基站13(传输方)最初使用增加的滑动视窗和更短的定时器计数发送TCP数据包至移动台14/15(接收方)。当成功接收到该TCP数据包，移动台14/15产生一个ACK数据包。在ACK数据包产生之后，移动台14/15发送一个带宽请求至基站13，并等待基站的带宽批准，用以随后传输ACK数据包。带宽请求过程延迟了ACK数据包的传输，因为直到产生ACK数据包才能发送带宽请求，且直到分配了带宽才能发送ACK数据包。由于延迟了ACK数据包的传输，在定时器到达期限之前，未接收到该ACK数据包。因此，传输方则认为网络拥塞，然后重传TCP数据包。作为结果，传输方将传输更少的TCP数据包，这将减少TCP通量。为了解决上述弊端，尽早产生带宽请求(例如在ACK数据包产生之前产生带宽请求)以减少传输延时。优先准备带宽，并由基站13预先分配带宽，因此当完全提供ACK数据包时，可传输该ACK数据包。为了达到上述效果，移动台14/15可预测将要产生的ACK数据包的数目，并预测ACK数据包产生的时序。基于已预测的ACK数据包的数目，移动台14/15发送带宽请求至基站13，以在ACK数据包产生之前获取充足的带宽，用以传输将要产生的ACK数据包。因此，基站13在ACK数据包到达之前，可接收、处理和批准带宽请求。所以，接收方可更快的发送ACK数据包至传输方，因此，增加滑动视窗的大小(或改善FTP下链通量)。更详细的描述如图10所示。

引入MAC数据层(data plane)以提供额外的功能，用以预测通过RF模块142传输至基站13的ACK数据包的数目。额外的MAC组件与上链流量调度器一起，或者直接将MAC组件整合至上链流量调度器(例如MAC 1441内部)可实现上述功能。图10为根据本发明一实施例的移动台14/15MAC数据层的示意图。MAC 1441包括至少一个上链-MAP解析器100、汇聚子层管理器(convergence sublayer manager)101、上链流量调度器102、ACK估测和预测模块103和PHY控制器104。上链流量调度器102用以管理基站13的带宽分配。上链流量调度器102自上链-MAP解析器100收集带宽分配信息，即收集来自基站13的一通知，该通知表示已分配ACK数据包所需的带宽量，同时自汇聚子层管理器101收集上链TCP数据包，即提供ACK数据包。一旦上链流量调度器102完成传输数据(ACK数据包和通知)的安排，就将传输数据传输至PHY控制器104，然后PHY控制器104触发该传输，即一旦上链流量调度器102将ACK数据包和通知传输至PHY控制器104，则PHY控制器104伴随通知传输该ACK数据包至该基站13。

此外，ACK估测和预测模块103也自汇聚子层管理器101获取上链流量信息。根据已获取的上链流量信息，ACK估测和预测模块103估测将要产生的ACK数据包的数目，并预测何时产生ACK数据包的时序。ACK估测和预测模块103指示PHY控制器104在ACK数据包到达PHY控制器104之前，为ACK数据包所需的带宽量发出带宽请求。已获取的上链流量信息被认为是ACK估测和预测模块103的输入信号，用以ACK预测和分析。如果期望ACK数据包在不远的将来产生，ACK估测和预测模块103计算ACK数据包所需的带宽，并触发PHY控制器104以执行至基站13的带宽请求。图11为根据本发明一实施例的ACK估测和预测的流程图，该ACK估测和预测由MAC 1441执行。

如图11所示，自基站接收TCP数据包(步骤S110)。然后，获得上链流量信息(步骤S111)。接着，估测和预测将要产生的ACK数据包的数目(步骤S112)。接下来，确定至少一个已预测的ACK数据包的带宽量(步骤S113)。然后，为已确定的带宽量发送带宽请求至基站(步骤S114)，用以传输将要产生的ACK数据包。最后，伴随来自基站的一通知传输ACK数据包至基站，该通知表示已分配所请求的带宽量(步骤S115)。

有多种预测ACK数据包的方法。第一种方法是在ACK估测和预测模块103中嵌入一个TCP协定层(图10未示)。利用TCP协议层，MAC可分析历史时间帧所产生的历史ACK数据包。下式为计算将要产生的ACK数据包数目的典型公式。

$x\left[t\right]=\underset{k=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\omega }_k·x[t-k]+\Delta ={\omega }_1·x[t-1]+{\omega }_2·x[t-2]+{\omega }_3·x[t-3]+...+$

${\omega }_n·x[t-n]+\Delta$

其中，变量t为时间帧指数，x[t]是时间帧t的预测的ACK数据包的数目，x[t-k]是历史时间帧t-k的历史ACK数据包的数目，ω_k是x[t-k]的加权系数，其中k为1至n中的一个，且所有加权系数的和可为1。符号Δ是额外的偏移量，可根据需要进行调整。

上式是时变通用离散函数(time-variant general discrete function)，可基于历史ACK数据包预测即将到来的ACK数据包。换句话说，利用产生于历史时间帧的具有相应权重的历史ACK数据包来进行ACK预测。在上述公式中进一步解释预测过程。变量x[t-1]是产生于历史时间帧t-1的历史ACK数据包的数目，例如，历史时间帧t-1与时间帧t之间的时间间隔为5毫秒，且历史时间帧t-1先于时间帧t。类似地，变量x[t-2]是产生于另一个更早的历史时间帧t-2的历史ACK数据包的数目，例如，历史时间帧t-2与历史时间帧t-1之间的时间间隔为5毫秒，且历史时间帧t-2先于历史时间帧t-1。通过使用加权函数，可考虑时序因素。例如，认为关于产生于最近历史时间帧的ACK数据包的信息比产生于更早历史时间帧的ACK数据包的信息更重要。因此，相比于更早历史时间帧，给与产生于最近历史时间帧的历史ACK数据包更高的加权值。基于上述处理，可预测产生于即将到来的时间帧的ACK数据包的数目。尽管TCP解析器有近似法的优点，但TCP解析器需要额外硬件、处理时间或复杂性。

估测和预测ACK数据包的数目的另一个实施例是基于将接收自基站13的已预测的下链TCP数据包数目(以d[t]表示)，并基于将传输至基站13的已预测的上链TCP数据包数目(以u[t]表示)。典型公式如下：

$d\left[t\right]=\underset{k=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\omega }_k·d[t-k]+{\Delta }_d={\omega }_1·d[t-1]+{\omega }_2·d[t-2]+{\omega }_3·d[t-3]+...+$

${\omega }_n·d[t-n]+{\Delta }_d$

$u\left[t\right]=\underset{k=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\omega }_k^{\prime }·u[t-k]+{\Delta }_u={\omega }_1^{\prime }·u[t-1]+{\omega }_2^{\prime }·u[t-2]+{\omega }_3^{\prime }·u[t-3]+...+$

${\omega }_n^{\prime }·u[t-n]+{\Delta }_u$

其中，d[t]是观测或预测于时间帧t的下链TCP数据包的数目，d[t-k]是产生于历史时间帧t-k的历史下链TCP数据包的数目，u[t]是观测或预测于时间帧t的上链TCP数据包的数目，u[t-k]是产生于历史时间帧t-k的历史上链TCP数据包的数目，ω_k是d[t-k]的加权系数，其中k为1至n中的一个，所有加权系数ω_k的和可为1。δ_k′是u[t-k]的加权系数，其中k为1至n中的一个，所有加权系数ω_k′的和可为1。符号Δ_d和Δ_u是额外的偏移量，可根据需要进行调整。

上述方法需要历史下链/上链TCP流量统计。所有移动台14/15的输入(下链)和输出(上链)历史TCP数据包都被考虑。

基于已预测的d[t]和u[t]，已预测的ACK数据包数目可通过下列公式确定：

p[t]＝ω_u·u[t]+ω_d·d[t]

其中，p[t]是预测于时间帧t的ACK数据包的数目，ω_u是u[t]的上链加权系数，ω_d是d[t]的下链加权系数。

ACK流量通常具有特定的模式，因为已产生的ACK数据包的数目与传输率和滑动视窗的大小成比例。记录历史下链TCP流量和历史上链TCP流量两者的传输率，并导出时间帧t的下链TCP流量和上链TCP流量的期望总量。基于上述传输率和期望总量，通过适当调整加权系数ω_u和ω_d，可检测和计算ACK流量。此外，通过参考历史下链TCP流量和历史上链TCP流量，MAC也能确定何时产生随后的ACK数据包的时序。

图12为根据本发明一实施例的传输至移动台的WiMAX网络下链会话的信息序列表。如图12所示，预测何时产生ACK数据包的时序，且移动台14/15预先为已预测的ACK数据包发送一个带宽请求至基站13。当带宽请求在ACK数据包产生之前被批准，则当产生ACK数据包后，可立即传输ACK数据包。因此，ACK数据包可通过移动台14/15更快地传输至传输方。作为结果，传输方增加滑动视窗的大小，且传输通量也相应地增加。

图13A为根据本发明一实施例的带宽请求的一标头的结构示意图。如图13A所示，格式包括指示所需带宽量的“BR”字段，所需带宽量以19位表示。图13B为根据本发明另一实施例的带宽请求的另一标头的结构示意图。如图13B所示，标头的数据结构指示所需带宽量和上链传输功率(以UL TX Power表示)。“BR”字段指示以11位表示的所需带宽量。图13C为根据本发明再一实施例的带宽请求的再一标头的结构示意图。如图13C所示，标头的数据结构指示载波对干扰和噪声比(Carrier to Interference plus Noise Ratio，CINR)以及所需带宽量。“BR”字段指示同样以11位表示的所需带宽量，“CINR”字段指示以7位表示的载波对干扰和噪声比。此外，该标头还具有以1位表示的DCD改变指示。图13D为根据本发明又一实施例的带宽请求的又一标头的结构示意图。然而，可同样使用该标头去请求带宽量。“BR”字段指示同样以11位表示的所需带宽量。此外，该标头还具有以6位表示的功率节省组ID、以1位表示的工作和以1位表示的保留。图13E为根据本发明一实施例的批准管理子标头。该批准管理子标头与TCP数据包一同被发送。“Piggyback request”字段指示所需带宽量。

除WiMAX网络外，本发明也可应用于其它无线网络，例如高速上链数据包分组接入(High-Speed Uplink Packet Access，HSUPA)或长期演进(Long TermEvolution，LTE)无线网络。为了优化频带的利用率，已经根据中央架构和请求-批准机制设计近期无线技术标准。此外，数据包交换网络(packet switchednetwork)已广泛使用，因为数据包交换网络比电路交换网络与因特网更兼容。本发明所提供的系统和方法的实施例是取材于数据包交换网络(即WiMAX网络)，且基于相似的概念能轻易用于其它无线网络。

上述的实施例仅用来列举本发明的实施方式，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的范畴。任何所属技术领域的技术人员依据本发明的精神而轻易完成的改变或均等性安排均属于本发明所主张的范围，本发明的权利范围应以权利要求为准。