[发明专利]一种用于有线网络和无线网络交互的智能网关

说明书

技术领域

本发明涉及到互联网领域用的网关，具体的说是一种用于有线网络和无线网络交互的智能网关。

背景技术

在有线无线边界处，由于有线网络与无线网络混合结构的引入，TCP协议(Transmission Control Protocol)在有线无线网络混合的异构网络的运行中会出现各种问题。主要的问题是当数据包丢失时TCP协议将其原因归结于网络拥塞，基于此，将降低发送速率，以缓解网络中的拥塞。但是在无线网络中，数据包不仅会因为拥塞而出现丢失，也会因为无线信号干扰等原因出现丢失，这是由于无线信道自身的特点决定的。如果在无线网络或者有线无线混合网络中，数据包出现丢失，就将数据包的丢失归于拥塞，降低发送速率，就会造成发送速率盲目的降低，不仅无法缓解数据包丢失的情况，而且会因为发送窗口的不断变化，导致网络性能下降。

智能网关模型采用类似于分段连接方法的设计思路，在边界处将智能网关的分段连接代理作为一个模块加入到普通的AP中。在加入代理之前，普通的AP工作在网络层，主要负责缓存数据包并根据数据包的IP地址对其进行转发，并不对数据包进行任何其他的操作。加入代理之后，智能网关会根据数据流向和网络状态，在不同网络层上加入优化算法，提高网络流量和网络性能。现有常用的智能网关有以下四种:

PSP代理(Pure Split Proxy)可以有效解决由于数据包在非拥塞状态下的丢失而造成的发送端发送速率频繁变化的问题。PSP代理在本地维持两个缓存，即上行流缓存和下行流缓存。当有数据包到达代理，代理先将数据包存入相应的缓存之中，然后再进行转发。在转发数据包的同时，代理产生对应数据包的ACK(PreACK)，提前向发送端确认已经收到的数据包，直至本地的缓存空间不足，以提高发送端的发送速率。最后，当代理接收到真实的ACK之后，再向发送端进行转发，同时从本地缓存中删去已经发送成功的数据包。如果在发送过程中，数据包出现丢失，则由代理重传对应的数据包。

DA代理(Decreasing-ACK Proxy)。DA代理与PSP代理最大的区别是取消了PSP代理的PreACK，在未接收到接收端返回的ACK之前，代理不再产生PreACK。在接收到接收端返回的ACK之后，代理不是直接转发接收到的ACK，而是根据接收到的ACK重新确认。这是由于PSP代理能够向发送端屏蔽由于无线特性导致的非拥塞丢包，在某些条件下上提高了吞吐量，但是发送端接收到的awnd却在一直减小。代理在接收到发送端的数据包之后，会将数据包存入本地缓存中，在未接收到接收端返回的ACK之前，代理的缓存会被一直占用。缓存大小的减小使得代理向发送端返回的awnd逐渐减小，降低了发送端的发送速率。

HA代理(Half-ACKProxy)，将ACK返回策略进一步进行了修改，把代理接收到一个ACK然后向发送端返回一个ACK的普通传输方式修改为代理连续接收到N个ACK之后再返回一个ACK，一次确认N个数据包的方式，来提高网络的传输效率，达到提升传输带宽的能力。简单的将返回ACK的数目减半在数据流较少的情况下能够取得良好的性能，但是当数据流增大时，并不能取得理想的效果。此外，延迟返回的ACK会导致发送端因为等待ACK超时而进入拥塞避免阶段，这种错误的判断会降低数据的发送速率。

MDA代理(Modified Decreasing-ACK Proxy)，在一定程度上解决了HA代理中出现的问题，但是MDA代理中最重要的两个变量ack_stock和wnd_interval的取值问题并未解决。

校园网络是有线无线混合的网络，上行流与下行流有着不同的特点，而原有的智能网关对于上下行流采用同一种控制策略的方式，并不符合实际网络的需要，因此需要不同的控制策略。上几种代理都不能很好地解决上下行流的公平性问题。

发明内容