Title:
Einrichtung, Systeme und Verfahren für eine adaptive Segmentgröße für Datenübermittlung
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Hierin werden eine Einrichtung, Systeme und Verfahren für eine adaptive Segmentgröße für Datenübertragungen beschrieben. Ein Verfahren kann bei einer Benutzerausrüstung (user equipment – UE) ein Identifizieren einer aktuellen Größeneinstellung eines Datensegments (z. B. einer maximalen Segmentgröße (MSS) des Übermittlungssteuerungsprotokoll (TCP) für eine Kommunikation über ein Netzwerk, ein Empfangen aktueller Bedingungen der physikalischen Schicht, ein Empfangen von Verlaufsdaten und ein Anpassen der aktuellen Größeneinstellung auf der Grundlage von mindestens einem von den aktuellen Bedingungen der physikalischen Schicht oder den Verlaufsdaten umfassen.





Inventors:
Vangala, Sarma, Calif. (Cupertino, US)
Pasupuleti, Srinivas, Calif. (Cupertino, US)
Bhooma, Padma, Calif. (Cupertino, US)
Paasch, Christoph, Calif. (Cupertino, US)
Masputra, Cahya, Calif. (Cupertino, US)
Rivera-Barretto, Rafael, Calif. (Cupertino, US)
Application Number:
DE102017208795A
Publication Date:
12/14/2017
Filing Date:
05/24/2017
Assignee:
Apple Inc. (Calif., Cupertino, US)
International Classes:
H04W28/06; H04W80/06
Attorney, Agent or Firm:
BARDEHLE PAGENBERG Partnerschaft mbB Patentanwälte, Rechtsanwälte, 81675, München, DE
Claims:
1. Verfahren, umfassend:
bei einer Benutzerausrüstung (UE):
Identifizieren einer aktuellen Größeneinstellung eines Datensegments für eine Kommunikation über ein Netzwerk;
Empfangen aktueller Bedingungen der physikalischen Schicht; Empfangen von Verlaufsdaten; und
Anpassen der aktuellen Größeneinstellung auf der Grundlage von mindestens einem von den aktuellen Bedingungen der physikalischen Schicht oder den Verlaufsdaten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Größeneinstellung eine maximale Segmentgröße (MSS) des Übermittlungssteuerungsprotokolls (TCP) betrifft.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die aktuellen Bedingungen der physikalischen Schicht eines von einem Stärkenanzeiger eines empfangenen Signals (RSSI) und einem Kanalqualitätsanzeiger (CQI) beinhalten.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verlaufsdaten mindestens eines von zuteilungsgestützten Messungen und verzögerungsgestützten Messungen beinhalten.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die aktuelle Größeneinstellung eine Vielzahl von vorbestimmten Größeneinstellungen beinhaltet.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei der angepassten Größeneinstellung um eines handelt von einer Einstellung einer guten Kommunikationsbedingung, einer Einstellung einer mittelmäßigen Kommunikationsbedingung und einer Einstellung einer schlechten Kommunikationsbedingung.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die angepasste Größe der Einstellung der guten Kommunikationsbedingung größer ist als die angepasste Größe der Einstellung der mittelmäßigen Kommunikationsbedingung und die angepasste Größe der Einstellung der mittelmäßigen Kommunikationsbedingung größer ist als die angepasste Größe der Einstellung der schlechten Kommunikationsbedingung.

8. Benutzerausrüstungs-(UE)-Vorrichtung, umfassend:
einen nichtflüchtigen Speicher mit einem darauf gespeicherten Programm; und einen Prozessor, wobei ein Ausführen des Programms den Prozessor veranlasst, Operationen durchzuführen, die umfassen:
Identifizieren einer aktuellen Größeneinstellung eines Datensegments für eine Kommunikation über ein Netzwerk;
Empfangen aktueller Bedingungen der physikalischen Schicht; Empfangen von Verlaufsdaten; und
Anpassen der aktuellen Größeneinstellung auf der Grundlage von mindestens einem von den aktuellen Bedingungen der Physikalischen Schicht oder den Verlaufsdaten.

9. UE-Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Größeneinstellung eine maximale Segmentgröße (MSS) des Übermittlungssteuerungsprotokolls (TCP) betrifft.

10. UE-Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die aktuellen Bedingungen der physikalischen Schicht eines von einem Stärkenanzeiger eines empfangenen Signals (RSSI) und einem Kanalqualitätsanzeiger (CQI) beinhaltet.

11. UE-Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Verlaufsdaten mindestens eines von zuteilungsgestützten Messungen oder verzögerungsgestützten Messungen beinhalten.

12. UE-Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die aktuelle Größeneinstellung eine Vielzahl von vorbestimmten Größeneinstellungen beinhaltet.

13. UE-Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei es sich bei der angepassten Größeneinstellung um eines handelt von einer Einstellung einer guten Kommunikationsbedingung, einer Einstellung einer mittelmäßigen Kommunikationsbedingung und einer Einstellung einer schlechten Kommunikationsbedingung.

14. UE-Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die angepasste Größe der Einstellung der guten Kommunikationsbedingung größer ist als die angepasste Größe der Einstellung der mittelmäßigen Kommunikationsbedingung und die angepasste Größe der Einstellung der mittelmäßigen Kommunikationsbedingung größer ist als die angepasste Größe der Einstellung der schlechten Kommunikationsbedingung.

Description:
HINTERGRUND

Innerhalb von Kommunikationsnetzwerken handelt es sich bei dem Übermittlungssteuerungsprotokoll (TCP) um einen Standard, der die Weise definiert, in der eine Netzwerkkonversation hergestellt und aufrechterhalten wird, um es Anwendungsprogrammen zu erlauben, Daten auszutauschen. Das TCP funktioniert in Verbindung mit dem Internet Protokoll (IP), das die Weise definiert, in der Computervorrichtungen Datenpakete zueinander übertragen. Dementsprechend definieren das TCP- und das IP-Protokoll die grundlegenden Regeln, die das Internet definieren. Insbesondere stellt das TCP eine zuverlässige, strukturierte und fehlerüberprüfte Übermittlung eines Datenstroms zwischen Anwendungen bereit, die auf Hosts ausgeführt werden, die über ein IP-Netzwerk kommunizieren. Wichtige Internetanwendungen, wie beispielsweise Webbrowser, E-Mail, Remote-Administration und Dateitransfer, beruhen auf TCP-Kommunikation.

Das TCP stellt einen Kommunikationsdienst auf einer Zwischenebene zwischen einem Anwendungsprogramm und dem Internet Protokoll bereit, indem es Host-zu-Host-Konnektivität in der Transportschicht des Internetmodus bereitstellt. Das TCP kann als ein verbindungsorientiertes Protokoll beschrieben werden, derart, dass eine Verbindung hergestellt und aufrechterhalten wird, bis die Anwendungsprogramme an jedem Ende ein Austauschen von Nachrichten beendet haben. Das TCP bestimmt die Weise, in der Anwendungsdaten in Pakete aufgeschlüsselt werden, sodass Netzwerke Pakete zur Netzwerkschicht übertragen können und diese aus der Netzwerkschicht annehmen. Das TCP verwaltet auch die Flusssteuerung und wickelt Neuübertragungen von verworfenen Paketen sowie eine Bestätigung aller Pakete ab, um Datenübertragungsfehler zu verringern.

Wie vorstehend festgehalten, nimmt das TCP Daten aus einem Datenstrom an, teilt sie in kleinere Abschnitte und fügt einen TCP-Vorsatz hinzu, wodurch es ein TCP-Segment erzeugt. Das TCP-Segment wird dann in ein IP-Datagramm gekapselt und mit Peers ausgetauscht. Bei der maximalen Segmentgröße (MSS) handelt es sich um die größte Menge an Daten, in Bytes angegeben, die das TCP in einem einzigen Segment empfangen soll. Die TCP-MSS-Auswahl wird typischerweise während einer Handshake-Operation durchgeführt, wobei die MSS durch jede Seite unter Verwendung der MSS-Option angekündigt wird, wenn die TCP-Verbindung hergestellt wird. Die TCP-MSS kann aus der Größe der maximalen Übertragungseinheit (MTU) der Datenverbindungsschicht der Netzwerke abgeleitet werden, an die der Absender und Empfänger direkt angebunden sind.

In den aktuellen Implementierungen des TCP werden die TCP-MSS-Werte ohne Berücksichtigung von Leistungs- und Bandbreiteneinschränkungen eingestellt. Dies kann zu potenziell verheerenden Ergebnissen führen, wenn die Werte auf Leistungsübertragungsbilanz-begrenzte Vorrichtungen und/oder leistungsbegrenzte Vorrichtungen angewandt werden.

ZUSAMMENFASSUNG

Hierin werden eine Einrichtung, Systeme und Verfahren für eine adaptive Segmentgröße für Datenübermittlungen beschrieben. Ein Verfahren kann bei einer Benutzerausrüstung (UE) ein Identifizieren einer aktuellen Größeneinstellung eines Datensegments (z. B. einer maximalen Segmentgröße (MSS) des Übermittlungssteuerungsprotokoll (TCP) für eine Kommunikation über ein Netzwerk, ein Empfangen aktueller Bedingungen der physikalischen Schicht, ein Empfangen von Verlaufsdaten und ein Anpassen der aktuellen Größeneinstellung auf der Grundlage von mindestens einem von den aktuellen Bedingungen der physikalischen Schicht oder den Verlaufsdaten umfassen.

Ebenfalls hierin beschrieben ist eine Benutzerausrüstungs-(UE)-Vorrichtung, die einen nichtflüchtigen Speicher mit einem darauf gespeicherten Programm und einen Prozessor umfasst. Des Weiteren veranlasst das Ausführen des Programms den Prozessor, Operationen durchzuführen, die ein Identifizieren einer aktuellen Größeneinstellung eines Datensegments (z. B. einer TCP-MSS) zum Kommunizieren über ein Netzwerk, ein Empfangen aktueller Bedingungen der physikalischen Schicht, ein Empfangen von Verlaufsdaten und ein Anpassen der aktuellen Größeneinstellung auf der Grundlage von mindestens einem von den aktuellen Bedingungen der physikalischen Schicht oder den Verlaufsdaten umfassen.

Ebenfalls hierin beschrieben ist eine integrierte Schaltung, die eine Schaltlogik umfasst, um eine aktuelle Größeneinstellung eines Datensegments für eine Kommunikation über ein Netzwerk zu identifizieren, wobei die Schaltlogik ferner aktuelle Bedingungen der physikalischen Schicht und Verlaufsdaten empfängt und wobei die Schaltlogik ferner die aktuelle Größeneinstellung auf der Grundlage von mindestens einem von den aktuellen Bedingungen der physikalischen Schicht oder den Verlaufsdaten anpasst.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 zeigt eine beispielhafte Grafik, die eine exponentielle Kurve für eine Verzögerung als eine Funktion von erhöhten Senderaten darstellt.

2 zeigt eine mobile Vorrichtung, wie beispielsweise die UE, zum Verwenden einer adaptiven Segmentgröße für Datenübertragungen, wie beispielsweise einer TCP-MSS, gemäß verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsformen.

3 zeigt einen beispielhaften Ablaufplan zum Verwenden einer adaptiven Segmentgröße für Datenübertragungen, wie beispielsweise der TCP-MSS, gemäß verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsformen.

4 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Verwenden einer adaptiven Segmentgröße für Datenübertragungen, wie beispielsweise der TCP-MSS, gemäß verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsformen.

5 zeigt eine beispielhafte Tabelle von Daten, die Erträge einer adaptiven MSS aufgrund eines Glättens einer Umlaufzeit (RTT) gemäß verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsformen darstellt.

6 zeigt ein beispielhaftes Schaubild, das die TCP-RTT für Daten darstellt, wobei das adaptive MSS-System nicht verwendet wird.

7 zeigt eine beispielhafte Grafik, welche die TCP-RTT für Daten darstellt, wobei das adaptive MSS-System gemäß verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Die beispielhaften Ausführungsformen können unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die angehängten Zeichnungen weiter verstanden werden, wobei gleiche Elemente mit denselben Bezugsziffern bezeichnet sind. Die beispielhaften Ausführungsformen beschreiben eine Einrichtung, Systeme und Verfahren für eine adaptive Segmentgröße für Datenübertragungen. Es sollte beachtet werden, dass ein beliebiger Kommunikationsnetzwerktyp verwendet werden kann und die Systeme und Verfahren nicht auf ein Anpassen einer aktuellen Einstellung einer maximalen Segmentgröße (MSS) des Übermittlungssteuerungsprotokolls (TCP) über ein Mobilfunknetz beschränkt sind, obwohl sich die hierein beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen auf ein Anpassen einer TCP-MSS in einem drahtlosen Netzwerk wie einem Mobilfunknetz beziehen.

Der Fachmann versteht, dass die aktuelle Verfahrensweise für eine TCP-MSS-Auswahl typischerweise während einer Handshake-Operation durchgeführt wird. Wenn zum Beispiel ein Webserver eine HTML-Datei an einen Client sendet, verwendet er dazu das HTTP-Protokoll. Die HTTP-Programmschicht fordert von der TCP-Schicht an, die Verbindung einzurichten und die Datei zu senden. Der TCP-Stapel teilt die Datei in Pakete auf, nummeriert die Pakete und leitet die Pakete dann einzeln an die IP-Schicht zur Übermittlung weiter. Obwohl jedes Paket in der Übermittlung dieselben Quell- und Ziel-IP-Adressen besitzt, können Pakete entlang mehrerer Routen gesendet werden. Die TCP-Programmschicht im Client-Computer (z. B. der empfangenden Vorrichtung) wartet, bis alle Pakete angekommen sind, bestätigt dann die empfangenen Pakete und fordert eine Neuübertragung von allen Paketen an, die nicht empfangen wurden (z. B. ausgehend von fehlenden Paketnummern), fügt dann die Pakete in eine Datei zusammen und übermittelt die Datei an die empfangende Anwendung.

Innerhalb drahtloser Netzwerke kann der Handshake zwischen einer Basisstation (BS) und einer Benutzerausrüstung (UE) erfolgen. Um zum Beispiel eine Verbindung herzustellen, kann jede dieser Vorrichtungen eine Rückmeldung in der Form einer SYN (synchronize message – Synchronisierungsnachricht) an die andere Vorrichtung senden und eine ACK (acknowledgment message – Bestätigungsnachricht) von der anderen Vorrichtung empfangen. Dementsprechend gibt es vier Steuerungsnachrichten bzw. kann es vier Steuerungsnachrichten geben, die während einer Rückführungsschleife zwischen den Vorrichtungen umlaufen. Es ist jedoch ineffizient, eine SYN und eine ACK in separaten Nachrichten zu senden, wenn eine einzige Nachricht beides gleichzeitig mitteilen könnte. Somit können in der normalen Abfolge von Ereignissen bei einer Verbindungsherstellung eine der SYNs und eine der ACKs durch Festlegen von beiden relevanten Bits in einer SYN+ACK-Nachricht zusammen gesendet werden. Dies ergibt insgesamt drei Nachrichten, und die Verbindungsprozedur kann als ein Drei-Wege-Handshake bezeichnet werden.

Des Weiteren versteht der Fachmann, dass die Zeitdauer, die zum Senden eines Signals benötigt wird, sowie die Zeitdauer, die zum Empfangen einer Bestätigung dieses Signals benötigt wird, als Umlaufzeit (RTT) oder Umlaufverzögerung bezeichnet werden können. Eine kürzere RTT ist günstig, da sie eine raschere Antwortzeit auf etwaige Änderungen im Netzwerk und eine raschere Anpassung durch den Absender sicherstellt, um auf diese Änderungen zu reagieren.

Wie vorstehend festgehalten, wickelt das TCP alle Handshaking- und Übertragungsdetails in der Transportschicht ab und legt dem Anwendungsprogramm eine Abstraktion der Netzwerkverbindung vor. Die maximale Segmentgröße (MSS) kann sich auf die größte Menge an Daten, in Bytes angegeben, beziehen, die das TCP in einem einzigen TCP-Segment zu empfangen bereit ist. Zum Beispiel kann ein TCP-Segment in einem typischen TCP im Bereich von 1400 bis 1500 Byte liegen. Die MSS kann klein genug eingestellt werden, um eine IP-Fragmentierung zu vermeiden, die zu einem Paketverlust und übermäßigen Neuübertragungen führen kann. Die TCP-MSS kann durch jede Seite während des Handshakes angekündigt werden, wenn eine TCP-Verbindung hergestellt wird. Insbesondere kann die TCP-MSS aus der Größe der maximalen Übertragungseinheit (MTU) der Datenverbindungsschicht der Netzwerke abgeleitet werden, an welche die Absendervorrichtung und die Empfängervorrichtung direkt angebunden sind.

Abhängig vom Typ einer Vorrichtung und ihren Fähigkeiten führt dieser Ansatz zu Beschränkungen für die Endbenutzer sowie die Netzwerkbetreiber. Zum Beispiel werden TCP-MSS-Werte typischerweise in Szenarien ausgewählt und verwendet, in denen Leistung und Bandbreite auf der verbundenen Vorrichtung keine Einschränkung darstellen. Diese typischen TCP-MSS-Werte können drastische Folgen haben, wenn sie auf Leistungsübertragungsbilanzbegrenzte Vorrichtungen (wie z. B. eine am Körper tragbare Rechenvorrichtung) angewandt werden.

Der Fachmann versteht, dass eine Leistungsübertragungsbilanz alle Gewinne und Verluste von der sendenden Vorrichtung über eine Verbindung zu einer empfangenden Vorrichtung in einem Telekommunikationssystem berücksichtigt. Die Leistungsübertragungsbilanz kann die Abschwächung des übertragenen Signals aufgrund einer Ausbreitung sowie die Antennengewinne, Zuleitung und verschiedene Verluste berücksichtigen. Zufällig schwankende Kanalerträge, wie beispielsweise Schwinden, werden berücksichtigt, indem abhängig von dem angenommenen Schweregrad ihrer Auswirkungen eine Spanne hinzugefügt wird. Dementsprechend kann eine typische Leistungsübertragungsbilanz-Gleichung einen Wert einer empfangenen Leistung (z. B. in Dezibel) als Übertragungsleistung plus Erträge minus Verluste berechnen.

Leistungsübertragungsbilanz-begrenzte Vorrichtungen wie beispielsweise am Körper tragbare Telekommunikationsvorrichtungen können aufgrund von Hardware- und/oder Software-Begrenzungen (z. B. Antennengröße, Verarbeitungskapazität, Batteriegröße usw.) eine niedrigere Übertragungsleistung aufweisen. Dementsprechend kann die RTT für die TCP-Kommunikation in solchen Vorrichtungen einer exponentiellen Kurve für Verzögerungen als eine Funktion einer erhöhten Senderate folgen, wie in Schaubild 100 von 1 veranschaulicht. Solche Verzögerungen können zu potenziellen TCP-Zeitüberschreitungen führen, die verursachen, dass die TCP-Rückführungsschleife Pakete zurücksetzt und erneut versucht. Diese Neuübertragungen können dann zu einer Situation führen, in der neuere Daten in der Vorrichtungswarteschlange über älteren, veralteten Daten sitzen. Jeder dieser Faktoren führt zu einer weiteren Verschlechterung der Leistungsfähigkeit durch diese Leistungsübertragungsbilanz-begrenzten Vorrichtungen.

Wie nachstehend ausführlich beschrieben, können beispielhafte Systeme und Verfahren einen adaptiven MSS-Mechanismus auf der Grundlage von netzwerkbeobachteten Parametern implementieren. Die netzwerkbeobachteten Parameter können unter anderem Hochfrequenz-(HF)-Messungen, zuteilungsbasierte Messungen und verzögerungsbasierte Messungen einschließen. Zusätzlich zu aktuellen Bedingungen der physikalischen Schicht kann der adaptive MSS-Mechanismus auch Verlaufsinformationen berücksichtigen, die der MSS-Auswahl zugehörig sind. Dementsprechend kann der TCP-Stapel diese Indikatoren und Verlaufsdaten verwenden, um die MSS-Einstellungen auf einer flussgestützten Grundlage dynamisch anzupassen und neu anzupassen.

2 zeigt eine mobile Vorrichtung, wie beispielsweise eine UE 200, zum Verwenden einer adaptiven Segmentgröße für Datenübertragungen, wie beispielsweise einer TCP-MSS, gemäß verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsformen. Die UE 200 kann eine beliebige elektronische Vorrichtung darstellen, die konfiguriert ist, hierin beschriebene drahtlose Funktionalitäten durchzuführen. Dementsprechend kann es sich bei der UE 200 um eine tragbare Vorrichtung handeln, wie beispielsweise ein Smartphone, ein Tablet, ein Phablet, ein Laptop, eine am Körper tragbare Vorrichtung usw. In einem anderen Beispiel kann es sich bei der UE 200 um eine stationäre Client-Vorrichtung handeln, wie beispielsweise ein Desktop-Terminal. Die UE 200 kann konfiguriert sein, drahtlose Kommunikation durchzuführen, wie beispielsweise Mobilfunk- und/oder WLAN-Funktionalitäten.

Die UE 200 kann einen Prozessor 205, eine Speicheranordnung 210, eine Anzeigevorrichtung 215, eine Eingabe/Ausgabe-(E/A)-Vorrichtung 220, einen Sendeempfänger 230 und andere Komponenten 235 einschließen. Die anderen Komponenten 235 können zum Beispiel eine Audioeingabevorrichtung, eine Audioausgabevorrichtung, eine Batterie, eine Datenerwerbsvorrichtung, Anschlüsse, um die UE 200 elektrisch mit anderen elektronischen Vorrichtungen zu verbinden, usw. einschließen. Der Prozessor 205 kann konfiguriert sein, eine Mehrzahl von Anwendungen der UE 200 auszuführen.

Es sollte beachtet werden, dass die vorstehend festgehaltenen Anwendungen, bei denen es sich jeweils um eine durch den Prozessor 205 ausgeführte Anwendung (z. B. ein Programm) handelt, nur beispielhaft sind. Die den Anwendungen zugeordnete Funktionalität kann auch als eine separate eingebundene Komponente der UE 200 dargestellt werden oder eine modulare Komponente sein, die an die UE 200 gekoppelt ist, Z. B. eine integrierte Schaltung mit oder ohne Firmware. Zusätzlich ist in manchen UEs die für den Prozessor 205 beschriebene Funktionalität zwischen zwei Prozessoren, einem Basisband-Prozessor und einem Anwendungsprozessor (AP) aufgeteilt. Die beispielhaften Ausführungsformen können in einer beliebigen von diesen oder anderen Konfigurationen einer UE implementiert sein.

Bei dem Speicher 210 kann es sich um eine Hardware-Komponente handeln, die konfiguriert ist, Daten bezüglich durch die UE 200 durchgeführter Vorgänge zu speichern. Insbesondere können im Speicher 210 Daten bezüglich verschiedener Anwendungen gespeichert werden. Bei der Anzeigevorrichtung 215 kann es sich um eine Hardware-Komponente handeln, die konfiguriert ist, einem Benutzer Daten zu zeigen, während es sich bei der E/A-Vorrichtung 220 um eine Hardware-Komponente handeln kann, die es dem Benutzer ermöglicht, Eingaben einzugeben. Es sollte beachtet werden, dass die Anzeigevorrichtung 215 und die E/A-Vorrichtung 220 separate Komponenten oder gemeinsam integriert, wie beispielsweise als berührungsempfindlicher Bildschirm, sein können.

Die UE 200 kann konfiguriert sein, direkt mit einem oder mehreren Netzwerken zu kommunizieren, wie beispielsweise einem LTE-Netzwerk, einem Bestands-Funkzugangsnetz (RAN), einem WLAN-Netzwerk usw. Der Fachmann versteht, dass beispielhafte Bestands-RANs ein leitungsvermitteltes Netz, z. B. GSM, UMTS, CDMA, 1xRTT, 1x usw., einschließen können. In Hinsicht auf die beispielhaften Ausführungsformen kann die UE 200 eine Verbindung mit dem LTE-RAN herstellen, um neben anderen Funktionalitäten Datenübertragungen oder Sprachanrufe durchzuführen und SMS-Nachrichten mit dem LTE-Netzwerk auszutauschen.

Bei dem Sendeempfänger 230 kann es sich um eine Hardware-Komponente handeln, die konfiguriert ist, Daten zu übertragen und/oder zu empfangen. Das heißt, dass der Sendeempfänger 230 eine Kommunikation mit anderen elektronischen Vorrichtungen direkt oder indirekt durch ein oder mehrere Netzwerke auf der Grundlage einer Betriebsfrequenz des Netzwerks ermöglichen kann. Der Sendeempfänger 230 kann mit einer Vielfalt unterschiedlicher Frequenzen oder Kanäle arbeiten (z. B. mit einem Satz von aufeinanderfolgenden Frequenzen). Somit können es eine oder mehrere mit dem Sendeempfänger 230 gekoppelte Antennen (nicht gezeigt) dem Sendeempfänger 230 ermöglichen, sowohl auf dem LTE-Frequenzband als auch über ein WLAN-Netzwerk zu arbeiten.

3 zeigt einen beispielhaften Ablaufplan 300 zum Verwenden einer adaptiven Segmentgröße für Datenübertragungen, wie beispielsweise der TCP-MSS, gemäß verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsformen. Die beispielhafte UE 200 von 2 kann die im Ablaufplan 300 abgebildeten Aktionen durchführen. Zum Beispiel können der Prozessor 205 und/oder eine andere Schaltlogik (z. B. eine integrierte Schaltung) innerhalb der UE 200 die hierin beschriebenen Aktionen durchführen. Alternativ dazu können auch weitere Komponenten des Netzwerks, wie beispielsweise eine Basisstation, diese Aktionen durchführen, sodass die adaptive Segmentgröße für Datenübertragungen auf der Grundlage von Daten aus anderen Komponenten eingestellt wird. In anderen Worten kann die Basisstation feststellen, dass es sich bei der UE 200 um eine Leistungsübertragungsbilanz-begrenzte Vorrichtung handelt, und sie kann die Aktionen des Ablaufplans 300 durchführen, um die UE 200 über eine TCP-MSS-Größeneinstellung auf der Grundlage von Bedingungen und/oder Verlaufsdaten zu informieren.

Wie vorstehend festgehalten, erlauben die beispielhaften Ausführungsformen einen adaptiven MSS-Mechanismus auf der Grundlage von beobachteten und Verlaufsnetzwerkparametern. Diese Parameter können unter anderem HF-gestützte Messungen 310 (z. B. einen Stärkenanzeiger eines empfangenen Signals (RSSI), einen Kanalqualitätsanzeiger (CQI) usw.), zuteilungsgestützte Messungen 320 und verzögerungsgestützte Messungen 330 einschließen.

Dementsprechend können die verschiedenen Parameter einschließlich Bedingungen der physikalischen Schicht und Verlaufsinformationen zu einer Verbindungsqualitäts-Überwachungskomponente (link quality monitoring component – LQM) 340 gesendet werden (z. B. einer verbesserten LQM (enhanced-LQM – eLQM). Die LQM-Komponente 340 stellt eine standardgestützte Lösung für Netzwerkprobleme bereit, indem ein Verbindungsqualitätsbericht (link quality report – LQR) ausgetauscht wird, der die Anzahl von Paketen beschreibt, die während der Übertragung verloren gegangen sind. Die LQM-Komponente 340 kann sich auf jeden Peer stützen (z. B. die übertragende Vorrichtung und die empfangende Vorrichtung), um einen Satz von Zählern zu pflegen, um die Anzahl von Paketen und Oktetten zu verfolgen, die gesendet und erfolgreich empfangen worden sind. Diese Zähler werden dann periodisch in einem LQR-Paket übertragen. Obwohl 3 die Verwendung der LQM-Komponente 340 darstellt, sind die beispielhaften Ausführungsformen nicht auf solche Überwachungsprotokolle beschränkt. Dementsprechend kann jeder Rahmen verwendet werden, um Bedingungen der physikalischen Schicht und Verlaufsinformationen zu sammeln.

Die Informationen (z. B. der LQR) aus der LQM-Komponente 340 können dann zur Verarbeitung an den TCP-Stapel-Eingang 350 übertragen werden. In anderen Worten kann der TCP-Stapel-Eingang 350 die Anzeiger, wie beispielsweise die Bedingungen der physikalischen Schicht und die Verlaufsinformationen, empfangen und auf der Grundlage dieser Anzeiger eine Ermittlung einer dynamischen TCP-MSS 360 vornehmen. Insbesondere kann der TCP-Stapel 350 die Größe der TCP-MSS auf der Grundlage der beobachteten und Verlaufsparameter einstellen und/oder anpassen. Dementsprechend kann die TCP-MSS 360 dynamische flussgestützte MSS-Anpassungen erlauben. Diese Anpassungen stellen sicher, dass Daten keine Verzögerungsspitzen verursachen, und sie stellen ebenso sicher, dass das TCP innerhalb von bandbreitenbegrenzten Umgebungen (z. B. kleineren UEs wie beispielsweise am Körper tragbaren Kommunikationsvorrichtungen) effizient arbeiten.

4 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 400 zum Verwenden einer adaptiven Segmentgröße für Datenübertragungen, wie beispielsweise der TCP-MSS, gemäß verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsformen. Es sollte beachtet werden, dass jede Kombination von Hardware- und Software-Komponenten der UE 200, wie unter anderem ein Basisband-Prozessor, ein AP und der Sendeempfänger 230, fähig sein kann, die hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen, obwohl das beispielhafte Verfahren 400 als durch den Prozessor 205 durchgeführt beschrieben wird.

In 410 kann der Prozessor 205 eine aktuelle TCP-MSS-Einstellung identifizieren. Zum Beispiel kann eine aktuelle Standard-TCP-MSS-Einstellung auf 1400 Byte bemessen sein. Aufgrund von betrieblichen Einschränkungen der beispielhaften UE 200 kann solch eine große TCP-MSS jedoch zu Paketverlust und abgeschwächter Leistungsfähigkeit führen. Gemäß einer bestimmten beispielhaften Ausführungsform kann eine große TCP-MSS von 1400 Byte als eine maximale Einstellung für die TCP-MSS betrachtet werden, die für günstige oder gute Kommunikationsbedingungen verwendet wird. Zusätzliche Einstellungen können andere vorgesehene kleinere Größen, wie beispielsweise 1200 Byte für mittelmäßige Bedingungen, 500 Byte für schlechte Bedingungen usw., einschließen. Somit kann die UE 200 sowohl Bedingungen der physikalischen Schicht als auch Leistungsfähigkeits-Verlaufsinformationen untersuchen.

In 420 kann der Prozessor 205 aktuelle Bedingungen der physikalischen Schicht der vorliegenden Kommunikationsverbindung empfangen. Wie vorstehend festgehalten, können diese Bedingungen beobachtbare Messungen, wie beispielsweise RSSI, CQI usw., einschließen.

In 430 kann der Prozessor 205 TCP-MSS-Verlaufsdaten empfangen. Wie vorstehend festgehalten, können diese Daten Messungen, wie beispielsweise zuteilungsgestützte Messungen, verzögerungsgestützte Messungen usw., einschließen.

In 440 kann der Prozessor 205 die aktuelle TCP-MSS-Einstellung auf der Grundlage von mindestens einem von den aktuellen Bedingungen der physikalischen Schicht und den TCP-MSS-Daten anpassen. Wenn zum Beispiel der Prozessor 205 feststellt, dass die Bedingungen der physikalischen Schicht und/oder die Verlaufsinformationen mittelmäßige Kommunikationsbedingungen angeben, kann der Prozessor 205 die TCP-MSS-Einstellung von 1400 Byte auf 1200 Byte verringern. Wenn der Prozessor 205 feststellt, dass die Bedingungen der physikalischen Schicht und/oder die Verlaufsinformationen schlechte Kommunikationsbedingungen angeben, kann der Prozessor 205 die TCP-MSS-Einstellung gleichermaßen von 1400 Byte auf 500 Byte verringern. Es sollte beachtet werden, dass der Fachmann versteht, dass eine beliebige Anzahl von Einstellungen mit einer beliebigen Größeneinstellung innerhalb der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen verwendet werden kann, obwohl das beispielhafte Verfahren 400 drei vorbestimmte TCP-MSS-Größeneinstellungen (1400 Byte, 1200 Byte und 500 Byte) beschreibt.

Gemäß einer bestimmten beispielhaften Ausführungsform können TCP-Algorithmen ihre Zeitzähler starten, sobald sich die Daten außerhalb des TCP-Stapels befinden, zum Beispiel sobald die Daten an die nächstniedrigere Schicht (z. B. die IP-Schicht) übergeben wurden. Herkömmliche Kommunikation für Vorrichtungen, die nicht Leistungsübertragungsbilanzbegrenzt sind, kann eine typische Zuteilungsgröße unter mittleren HF-Bedingungen (z. B. RSRP < –110 dBm) von 500 Byte pro Übertragungszeitintervall (transmission time interval – TTI) (z. B. 1 ms) verwenden. Wenn eine Leistungsübertragungsbilanz-begrenzte Vorrichtung innerhalb derselben Bedingungen arbeitet, können Begrenzungen an der Vorrichtungsübertragungsleistung und eNB-Leistungsschleifenalgorithmen verursachen, dass die Zuteilungsgröße auf 100 Byte pro TTI abfällt. Dementsprechend impliziert dies, dass, obwohl ein TCP-Paket mit einer großen TCP-MSS-Größeneinstellung von 1500 Byte zuvor in 3 ms aus der Vorrichtung übertragen wurde, dieses große TCP-Paket nun 15 ms zum Übertragen aus dem System brauchen kann (z. B. aufgrund der Übertragungsrate von 100 Byte pro TTI).

Des Weiteren annehmend, dass es mehrere Vorrichtungen in einer beispielhaften Zelle gibt, erhält die UE 200 unter Umständen keine Zuteilungen, um Daten jede ms zu übertragen, sondern erhält stattdessen alle 10 ms Übertragungsressourcen. Dies impliziert, dass die Gesamtübertragungszeit eines TCP-Pakets von 1500 Byte auf einer Leistungsübertragungsbilanz-begrenzten Vorrichtung nun 150 ms betragen kann, im Gegensatz zu 30 ms auf einer nicht Leistungsübertragungsbilanzbegrenzten Vorrichtung (z. B. erneut aufgrund der Übertragungsrate von 100 Byte pro TTI). Die nachfolgenden Pakete, die bereits an die IP/PDCP-Schichten übermittelt wurden, können aufgrund der Weise, in der TCP-Zeitzähler laufen, steigende Verzögerungen mit sich bringen. Bis dieses Paket tatsächlich an die andere Seite übermittelt wurde und eine Bestätigung von dem empfangenden Knoten empfangen wurde, laufen die TCP-Zeitzähler unter Umständen weiter. In Verbindung mit den steigenden Verzögerungen für die Übermittlung der Pakete können die Bestätigungen ebenfalls steigende Verzögerungen erfahren. Somit können diese Verzögerungen aufgrund der Tatsache, dass das TCP einen Blockierungssteuerungsalgorithmus aktiviert, potenziell zu einer TCP-Zeitüberschreitung sowie einer Verringerung des TCP-Blockierungsfensters führen.

Diese Situation kann mit hinzukommenden Paketverlusten auf der Mobilfunkverbindung weiter verkompliziert werden. Durch Verwenden der hierin beschriebenen beispielhaften Systeme und Verfahren für eine adaptive MSS (z. B. innerhalb einer Leistungsübertragungsbilanz-begrenzten Vorrichtung) kann die Segmentgröße verringert werden, wie beispielsweise auf 500 Bytes, und kann die Übertragungsverzögerung verringert werden, wie beispielsweise auf 50 ms. Sobald dieses Paket übermittelt wurde, kann dementsprechend eine Bestätigung erzeugt werden, die es der TCP-Engine erlauben kann, stabiler zu sein.

5 zeigt eine beispielhafte Tabelle von Daten 500, welche die Vorteile einer adaptiven MSS aufgrund eines Glättens der Umlaufzeit (RTT) gemäß verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsformen darstellt. Die Tabelle 500 veranschaulicht die Durchsätze (in kbit/s) während unterschiedlicher eLQM-Bedingungen (z. B. 20 schlecht, 50 gut, 50 schlecht). Insbesondere veranschaulicht die Tabelle 500 die Durchsätze für jede von drei Runden bei Verwenden von adaptiver MSS, bei Nicht-Verwenden von adaptiver MSS und die prozentuale Differenz der Durchsätze für die zwei Verfahren.

6 zeigt ein beispielhaftes Schaubild 600, das die TCP-RTT für Daten darstellt, wobei das adaptive MSS-System nicht verwendet wird. Wie im Schaubild 600 veranschaulicht, kann die TCP-MSS-RTT sehr rasch schwanken, während sie sehr hohe Maximalwerte erreicht. Zum Beispiel erreicht die RTT Spitzen von zunehmend hohen Werten (z. B. 9000 ms, 16000 ms, 20000 ms und 27000 ms) rasch über Datenpaketsequenznummern 0 bis 1000000 hinweg. Wie vorstehend erörtert, können diese hohen TCP-RTTs zu erhöhten Verzögerungen und einer Verringerung der Vorrichtungsleistungsfähigkeit führen.

7 zeigt eine beispielhafte Graphik 700, welche die TCP-RTT für Daten darstellt, wobei das adaptive MSS-System gemäß verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird. Wie in der Graphik 700 veranschaulicht, erlaubt es die Verwendung der adaptiven MSS, dass die TCP-RTT geglättet wird, da Daten hinsichtlich TCP-Segmenten schneller ausgetrieben werden, wie vorstehend detailliert ausgeführt. Zum Beispiel kann die RTT nur kleine Spitzen von 9000 ms erfahren mit einer gelegentlichen hohen Spitze von 11000 ms oder 13000 ms über Datenpaketsequenznummern 0 bis 2100000 hinweg. Dementsprechend besitzen die Spitzen mit der adaptiven MSS beträchtlich kleinere Maximalwerte und sind über eine viel breitere Folge von Datenpaketen verteilt.

Es kann festgehalten werden, dass die beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf das TCP des LTE- und LTE-Advanced-Kommunikationssystems beschrieben sind. Der Fachmann versteht jedoch, dass die beispielhaften Ausführungsformen auf ein Auswählen und Anpassen einer Maximalgröße eines Datensegments, wie beispielsweise der TCP-MSS, innerhalb beliebiger drahtloser Kommunikationsschemata angewandt werden können, einschließlich derjenigen, die sich vom LTE-Schema unterscheidende Charakteristika besitzen.

Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass vielfältige Modifikationen in der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom Geist oder Umfang der Erfindung abzuweichen. Somit ist es beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung die Modifikationen und Variationen dieser Erfindung abdeckt, vorausgesetzt sie fallen in den Umfang der angehängten Patentansprüche und ihrer Äquivalente.