原创 流量监测方法可提升无线宽带数据传输的可靠性

无线宽带网络接入市场近年来飞速发展，它在给人们带来方便的同时，网络拥塞和RF环境的恶化却经常导致信息丢失，本文介绍的流量监测方法让设计工程师能够改进应用软件设计，从而提高在各种环境下的数据传输性能，重点比较了RLP和TCP处理出错情况的方法，并通过流量测试对两协议的工作过程进行了分析。

在两台主机的数据交换通路中引入无线网络，如果高速数据传输受到严重的干扰，那么，不但数据率肯定会降低，带来更大的传输延迟，而且因无线路径中存在噪声，误码也将显著增加。

在网络产生拥塞时，RF传输条件的退化会导致网络上层曲解超时设置，从而极大降低网络效率。遇到这种情况时，传输控制协议(TCP)会调用一种拥塞控制算法，以便路由器有时间清理出错的数据包，而这类操作对应用层的影响可能会导致软件性能降低至用户无法接受的程度。

要解决以上问题，就需要在应用运行时，测量在各种数据率下和噪声或阴影级别下，射频链路层和传输层的数据流量。这样，就能观测到具体的应用对于数据流量下降的敏感度，从而便于软件设计工程师决定是否需要作出改进。

本文中，我们将考察一种CDMA2000系统的数据流，该系统使用了高速分组数据业务选项33模型，这一标准允许对数据流经的各网络实体中的不同层上的协议要求进行定义，从而使CDMA网络支持数据传输。其中，我们将重点讨论数据流量测试对无线链路协议(RLP)层和TCP层的影响。

可靠性问题

在一个高速CDMA分组数据网中，可靠性是通过面向连接的协议来实现的，包括传输层的TCP协议和物理层的RLP协议。

其中，TCP协议提供了一种基于光纤和铜缆的面向连接的业务，拓展了不同通信终端之间的通信距离。路由器是分组数据网中常用的设备，用于缓冲数据，并将其转发到目的地。在分组数据网中，存在猝发通信的情况，猝发数据会引发拥塞，最终导致数据包延迟甚至完全丢失，但这部分网络却几乎不会出现由于线路噪声而丢失数据的情况。

然而，当网络中包含了一个空中接口之后，造成数据丢失的最主要的原因就不再是拥塞，而是噪声和干扰。TCP认为数据传送的问题是由网络拥塞引起的，所以其应对机制均假设所有问题出现在网络的有线部分。其中的一种应对机制就是保持跟踪传送每个数据分组所需的时间，另一种则是在数据没有在预计时间内到达时重传分组。总之，最终TCP必须保证不漏传任何分组。

而RLP是无线链接的物理层的一部分，用于在一次单跳上提供可靠的数据传输。在一些RF信道中，多径信号和建筑物的影响常常会使信道条件恶化。这时，RLP为保证数据传输而能达到的最佳状况叫做“最佳效果”帧传输。如果信道中出现严重问题，迫使RLP放弃发送部分数据，那么RLP会重启一次，并继续运行，这样就将问题转移给协议栈的上层TCP来处理，而在TCP中，任何错误都必须被纠正。

下面我们将比较RLP和TCP在无线链接中出现信号丢失时的应对措施有什么不同。但首先，让我们先看看分组激活(packet-enabled)CDMA设备的协议栈。

协议栈描述

图1给出了一个CDMA2000无线设备的协议栈，其中阴影区域为专用于Service Option 33(高速分组数据)呼叫的协议实体。

在连接上一个高速分组数据呼叫之后，不同的TCP 对(peers)之间就能进行应用数据交换。TCP规定，接收机在接到数据之后，必须确认，因此如果数据分组被丢失、破坏或延迟，那么TCP就会重新发送这些数据分组。如果在一个预定的时间长度之内，发送设备没能收到分组确认信号，那么TCP就会降低数据流量。

TCP依靠IP(因特网协议)来管理其载荷的传输，将其送至目的设备，这些载荷通常封装在IP数据包之内。IP协议和网络层中的其他控制协议一起，监督着数据包传输路径中的各个路由器对该数据包的中继情况。这一传输路径可能会跨越包括无线链接在内的，具有不同拓扑结构的各种网络。在默认条件下，IP并不完成纠错功能，而是由其下层的服务来完成检错和纠错功能。

PPP(点到点协议)负责在无线站和分组数据业务节点(PDSN)之间建立连接。PPP需要其下所有层的服务才能将数据从PDSN(PDSN是一种专用路由器，用作无线终端与因特网的接口)发送到无线设备。

RLP可为基站和无线终端间提供字节(8位)流服务。复用子层则将RLP数据和其他业务(例如话音业务)数据组合起来，并将这些数据映射到物理层通信信道结构中。在RLP之下的物理信道完成收发二进制数据流所必须的编码和调制功能。

这些协议中，RLP和TCP有许多相似之处：

1. RLP也是一种面向连接的字节流业务，在分割数据时，不会保留数据在上层时的帧边界，而是将帧重组的任务交给上层来完成。

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