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　　本文提出了一種TD-HSUPA系統的TCP優化方法：利用無線網絡控制器RNC(Radio Network Controller)解析TCP連接鏈路上服務器的反饋包信息，分析當前TCP連接的狀態，在上行鏈路的TCP超時發生之前,控制NodeB對終端做優先調度并在短期內分配更多的時隙和碼道，有效防止無線鏈路進入“TCP慢啟動階段”而影響無線帶寬利用。本方法的優點在于僅在RNC內做TCP數據包的分析處理工作，不影響整個網絡，有很好的系統兼容性。

　　1 TD-HSUPA系統的TCP優化方法

　　高速上行鏈路分組接入HSUPA(High Speed Uplink Packet Access)是TD-SCDMA的上行數據傳輸標準，作為匹配HSDPA高速下行數據傳輸，HSUPA通過引入了基于NodeB的快速調度、快速混合自動重傳請求HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)、高階調制和增強專用信道E-DCH(Enhance-Dedicated Channel)等關鍵技術，使得TD-SCDMA理論上行最大速率為2.2 Mb/s，為在線游戲、高清視頻通話等業務提供足夠的帶寬,豐富3G無線通信的應用。

　　HSUPA的TCP數據包傳輸流程是：終端、RNC和遠端服務器的連接建立以后，TCP數據包由終端發送，經過無線空口傳輸后被基站接收，然后基站會將數據包通過傳輸網發送給RNC，RNC提供一個路由的功能將數據包轉發到核心網并最終到達遠端服務器。TD-HSUPA系統的協議結構如圖1所示[1]。

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　　在HSUPA系統中數據的發送端是終端，因為不是所有的終端都支持TCP SACK等較新版本的傳輸協議，大部分終端只支持標準的TCP NewReno，所以考慮到系統的兼容性問題，HSUPA系統只能以使用TCP NewReno為主。

　　無線網絡中優化TCP的有效手段(如TCP westwood[2]等)大都是針對數據的發送方。但是對HSUPA系統來說對所有的終端做改進比較困難，從圖1中所示的HSUPA系統網絡結構來看，HSUPA的擁塞控制優化工作可考慮由無線鏈路的接收端來做[3-4]，也就是交由RNC和基站來完成。

　　本文提出了一種在RNC和NodeB優化 HSUPA系統TCP的方法，結構如圖2所示。

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　　具體方案如下：

　　(1)數據由用戶設備UE(User Equipment)發出后經過Node B轉交給RNC，RNC解析每個數據包的TCP包頭信息，由式Bw′=L/tint[5]可計算出每個用戶利用的無線鏈路帶寬，其中L為數據包大小,tint為數據包到達時間間隔。根據Bw′的計算結果由式Bw=αBw+(1-α)Bw′ [2]可計算得到帶寬估計值Bw，其中?琢為加權系數取0.9，帶寬的計算有90%都來源于先前的值,這也是平滑帶寬的估計值。

　　(2)RNC并不知道UE的超時重傳時間RTO(Retransmission Timeout)，只能通過其他的途徑估算該值。TCP連接的RTO是根據數據包的往返時延RTT(Round-Trip Time)計算得到的，RTT包含有線鏈路的時延、RNC轉發的時延和無線鏈路的傳輸時延，由步驟(1)中解析數據包可以很容易地計算有線鏈路的傳輸時延tc，RNC轉發的時延相比RTO的值較小，可以認為是定值tr，無線鏈路的時延可以由式tw=L/Bw計算得到，其中L為TCP/IP數據包大小，可設為1 500 B，Bw為步驟(1)中計算的帶寬，所以RNC側可估算得到TCP的超時時間RTO=2×(tc+tw+tr)。

　　(3)服務器收到數據包以后會發送含有反饋信息的數據包,這些含有反饋信息的數據包在到達RNC時，RNC需要解析這些數據包的TCP/IP包頭信息，如果檢測到這些反饋數據包含有3個重復的ACK信息，RNC將通過Iur傳達信令通知Node B在下一次調度周期中臨時提高該UE的調度優先級并為該UE增加物理信道以擴大該UE的可用帶寬，使UE能盡快重傳數據以免進入慢啟動階段,持續一個RTO時間后，Node B自動還原UE的優先級和被分配的物理信道。

　　在上述方法中RNC根據對反饋數據包解析的情況分析UE出現擁塞的原因。如果擁塞出現的次數較少，則說明是無線空口環境的抖動引起，RNC根據步驟(1)計算出UE所需的帶寬，并且將計算出的帶寬值發送給Node B，讓Node B為UE在接下來的一段時間調度增加信道數，來保證UE能夠盡快重傳數據。如果長時間多次出現擁塞，則說明是由其他原因所致，在HSUPA系統中這種問題由無線資源管理RRM(Radio Resource Management)來處理，所以只需要為本方案設定一個靜默時間，在執行一次本方案以后需要啟動一個定時器，靜默一段時間后再激活本方法，靜默時間應根據網絡的負載情況來定,如過負載較小則可將時間設得較短，否之則需要設置較長。