CN101502055B - 用于关闭排队以便支持服务质量的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的某些实施例提供了用于在窄带网络环境中排队传输协议命令和数据的系统和方法。所述方法可以包括接收数据以便经由网络连接进行传输，排队所述数据，排队与网络连接有关的传输协议命令，经由所述网络连接传输数据，并且在传输数据之后传输所述传输协议命令。在某些实施例中，所述数据和传输协议命令至少部分基于操纵诸如战术数据网络的通信网络的传输协议层来排队。在某些实施例中，根据至少一个规则来优先化数据，所述规则诸如基于内容的规则和/或基于协议的规则。在某些实施例中，所述传输协议命令例如包括关闭连接命令。

Description

用于关闭排队以便支持服务质量的系统和方法
技术领域
目前描述的技术总体上涉及通信网络。更具体来讲，目前描述的技术涉及用于服务质量的协议过滤的系统和方法。
背景技术
通信网络被用于各种环境。通信网络通常包括由一个或多个链路连接的两个或更多节点。一般说来，通信网络用于支持链路之上两个或更多参与方节点与通信网络中的中间节点之间的通信。网络中有许多种节点。例如，网络可以包括诸如客户端、服务器、工作站、交换机和/或路由器之类的节点。链路例如可以是经由电话线、电线的调制解调器连接、以太网链路、异步传输模式(ATM)电路、卫星链路和/或光缆。
通信网络实际可以由一个或多个更小的通信网络组成。例如，往往把互联网描述为互连的计算机网络的网络。每个网络可以利用不同的体系结构和/或拓扑结构。例如，一种网络可以是具有星形拓扑的交换以太网，而另一网络可以是光纤分布式数据接口(FDDI)环。
通信网络可以传送各式各样的数据。例如，对于交互式实时会话而言，网络可以在传输数据的同时传送大批文件。在网络上发送的数据往往是依照分组、单元或者帧来发送的。作为选择，可以作为流来发送数据。在某些情况下，流或者数据流实际上是分组序列。诸如互联网之类的网络在节点范围之间提供通用数据路径，并且依照不同的要求承载巨大的数据阵列。
网络之上的通信通常涉及多级通信协议。协议栈(也称为联网栈或协议组)指的是用于通信的协议集合。每一协议可以集中于特殊类型的通信能力或者通信形式。例如，一种协议可以涉及与通过铜线连接的设备进行通信所需的电信号。其它协议例如可以解决被许多中间节点分隔的两个节点之间的顺序和可靠传输。
协议栈中的协议通常依照分级结构存在。往往，把协议分类为层。协议层的一个参考模型是开放系统互连(OSI)模型。所述OSI参考模型包括七层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。物理层是“最低”层，而应用层是“最高”层。两个众所周知的传输层协议是传输控制协议(TCP)和用户数据报协议(UDP)。众所周知的网络层协议是网际协议(IP)。
在传输节点，待传输的数据从最高到最低向下传递至协议栈的各层。反之，在接收节点，所述数据从最低到最高向上传递至各层。在每一层，所述数据可以由用于处理该层通信的协议来操纵。例如，传输层协议可以向数据添加首部，用于当到达目的地节点处时允许对分组进行排序。根据应用，某些层未必被使用或甚至存在，数据可能仅仅经此传递而已。
一种通信网络是战术数据网络。战术数据网络也可以被称为战术通信网络。战术数据网络可以在诸如军队(例如，陆军、海军和/或空军)之类的组织内按照部队来使用。战术数据网络内的节点例如可以包括个体士兵、飞行器、突击队、卫星和/或无线电设备。战术数据网络可以用于传递诸如语音、位置遥测数据、传感器数据和/或实时视频之类的数据。
如何采用战术数据网络的示例如下。后勤护卫队可以内部选定路线以便为野外的战斗部队提供供养。护卫队和战斗部队两者都可以经由卫星无线电链路向指挥所提供位置遥测数据。无人飞行器(UAV)可以沿途巡逻，同时，护卫队获取并且经由卫星无线电链路向指挥所传输实时视频数据。在指挥所，分析员审查视频数据，同时控制器派给UAV工作以便为特殊公路段提供视频。然后分析员可以定位护卫队正在接近的临时做的引爆装置(IED)，并且为此经由直接无线电链路向护卫队发送命令，并且警告护卫队IED的存在。
战术数据网络内可以存在的各种网络可以具有许多不同的体系结构和特性。例如，突击队中的网络可以包括千兆比特以太网局域网(LAN)以及与卫星和野外部队链接的无线电链路，其利用更低吞吐量和更高的等待时间来操作。野外部队可以经由卫星并且经由直接通路射频(RF)来通信。根据数据的特性和/或网络的特殊物理性质，数据可以被点对点、多播或者广播发送。网络例如可以包括被建立以便中继数据的无线电。另外，网络可以包括用于允许长鸣通信的高频(HF)网络。例如，还可以使用微波网络。因链路和节点的类型的多样性连同其它原因一道，战术网络往往具有极度复杂的网络寻址方案和路由表。另外，诸如基于无线电的网络之类的某些网络可以使用脉冲串操作。也就是说，它们发送周期性的脉冲串数据，而不是连续地传输数据。这是十分有用的，因为无线电是在必须由所有参与方共享的特殊信道上进行广播的，并且每次只有一种无线电可以传输。
战术数据网络通常是带宽限制的。也就是说，与任何给定点处可获得的带宽相比较，通常存在更多数据待及时通信。这些限制可能是由于对带宽的需要超出供给，和/或可利用的通信技术未提供足够带宽以满足用户的需要。例如，在某些节点之间，带宽可能是大约千比特/秒。在限制带宽的战术数据网络中，次要的数据能阻塞网络，由此阻碍更多重要数据及时通过，或者甚至根本无法到达接收节点。另外，部分网络可以包括内部缓冲以便补偿不可靠的链路。这样做会产生额外的延迟。此外，当缓冲器变满时，数据会被丢弃。
在许多情况中，网络可以利用的带宽无法增加。例如，卫星通信链路之上可获得的带宽是固定的，并且在不使用另一卫星的情况下无法有效增加。在这些情况下，带宽必须被管理而不是仅仅为处理需要而扩展。在大型系统中，网络带宽是关键资源。对于应用来说，尽可能有效地利用带宽是合乎需要的。另外，当带宽受限时，所希望的是应用程序避免“阻塞管路”，也就是利用数据覆盖链路。当带宽分配改变时，应用程序最好应该起反应。例如由于服务质量、塞住、信号阻塞、优先级重新分配和视线等原因，带宽能动态地改变。网络可能是高易变性的并且可用带宽能显著地并且不预先通知地改变。
除了带宽限制，战术数据网络还会经受高等待时间。例如，涉及卫星链路之上的通信的网络会遭受大约半秒或更多的等待时间。对于某些通信来说，这未必是问题，但是对于诸如实时、交互式通信(例如，语音通信)之类的其它通信而言，尽可能地最小化等待时间是非常合乎需要的。
许多战术数据网络共有的另一特性是数据丢失。数据可能会因各种原因丢失。例如，具有待发送数据的节点会被损坏或者毁坏。作为另一例子，目的地节点会临时离开网络。例如，因为节点已经移出范围、通信链路不通和/或节点被塞住就会出现这种情况。数据可能会因为如下原因而丢失，即，目的地节点不能接收数据而中间节点缺少足够的能力来缓冲数据直到目的地节点变为可利用为止。另外，中间节点可能根本不缓冲数据，反而让它到发送节点来确定数据曾经是否真的到达目的地。
往往，战术数据网络中的应用程序不知道和/或不说明网络特性。例如，应用程序可能仅仅假定它具有它所需要的那么大的可利用带宽。作为另一例子，应用程序可以假定数据将不会在网络中丢失。不考虑底层通信网络特性的应用程序可以依照实际恶化问题的方式工作。例如，应用程序可以连续地发送数据流，所述数据流可能刚刚在更大的波束中不经常地被有效发送。例如在广播无线电网络中，所述连续的流会引起更大的开销，这使其它节点缺乏通信，然而不频繁的脉冲串往往允许共享的带宽更有效地被使用。
某些协议在战术数据网络之上不能正常工作。例如，诸如TCP之类的协议在基于无线电的战术网络上因高丢失率和长等待时间(这种网络可能会遇到的)而无法正常起作用。TCP需要进行多个形式的握手和确认以便发送数据。高等待时间和损失可能造成TCP命中超时，并且即使有，也不能够经由这种网络发送大量有价值的数据。
与战术数据网络通信的信息相对于网络中的其它数据往往具有各级优先级。例如，飞行器中的威胁警告接收器可能具有比地面上几英里以外的军队的位置遥测数据信息更高的优先级。作为另一例子，来自总部涉及交战的命令可能具有比在友好地列队之后进行后勤通信更高的优先级。所述优先级取决于所述发送方和/或接收方的特殊情况。例如，同所述部队仅仅遵循标准巡逻路径时相比，当部队主动致力于战斗时，位置遥测数据可能会具有非常高的优先级。同样，来自UAV的实时视频数据在目标区域之上时比在它仅仅处于路径内时具有更高的优先级。
经由网络递送数据存在很多方式。由许多通信网络使用的一种方法是“尽力而为”方法。也就是说，给定关于容量、等待时间、可靠性、顺序和错误的其它要求，正在通信的数据将被所述网络尽其所能地处理。由此，所述网络不能保证任何给定的数据将会及时到达其目的地，或者根本就到达不了。另外，不确保数据依照发送顺序或者甚至在没有传输错误的情况下到达，所述传输错误会改变数据中的一个或多个位。
另一方法是服务质量(QoS)。QoS指的是就携带数据而言、网络提供各种形式的保证的一个或多个能力。例如，支持QoS的网络可以确保把一定量的带宽给数据流。作为另一例子，网络可以确保两个特殊节点之间的分组具有最大等待时间。在两个节点是经由网络进行谈话的两个人的情况下，这种确保可能是有用的。在这种情况下，数据递送中的延迟例如会导致通信中的令人烦恼的间隙和/或静默无声。
可以把QoS看作网络为所选网络业务提供更好的服务的能力。QoS的初级目标在于提供包括专用带宽的优先级、可控抖动和等待时间(某些实时和交互式通信需要的)和改进的丢失特性。另一重要目标是确认为一个流提供优先级不使其他流失败。也就是说，对后续流做出的保证不会打破对现有流作出的保证。
QoS的当前方法往往要求网络中的每个节点都支持QoS，或者至少包含特殊通信的所涉及的网络中的每个节点都支持QoS。例如，在当前系统中，为了在两个节点之间提供等待时间保证，在这两个节点之间传送业务的每个节点必须知道并且同意承兑且能够承兑所述保证。
存在多个方法来提供QoS。一种方法是综合服务，或称为“IntServ”。IntServ提供QoS系统，其中网络中的每个节点支持所述服务并且当建立连接时，那些服务被预定。由于必须在每个节点处维持的大量状态信息以及与建立这种连接相关联的开销，IntServ无法很好地调节。
用于提供QoS的另一方法是区别服务，或称为“DiffServ”。DiffServ是用于加强诸如互联网的网络的尽力而为服务的一类服务模式。DiffServ按照用户、服务需求以及其它标准来区分业务。然后，DiffServ标记各分组，从而使网络节点能经由优先级排队或者带宽分配、或者通过为特殊通信流量选择专用路径来提供不同级别的服务。通常，对于每一服务类别来说，节点具有各式各样的队列。然后，节点选择下一分组来根据分类类别从那些队列进行发送。
现存的QoS解决方案往往是网络专用的，并且每一网络类型或者体系结构都会要求不同的QoS配置。由于现存QoS解决方案所利用的机制，当前的QoS系统看上去相同的消息可能根据消息内容而实际上具有不同的优先级。然而，数据消费方可能需要访问高优先级数据，而不被较低优先级的数据充满。现存的QoS系统无法根据消息内容在传输层提供QoS。
如上所述，现存的QoS解决方案至少需要特殊通信所涉及的节点支持QoS。然而，处于网络“边缘”的节点可能适合于提供QoS的某些改进，即使它们无法做出全部保证。如果节点在通信中是参与节点(即，传输和/或接收节点)和/或如果它们位于网络中的阻塞点，那么认为它们处于网络的边缘。阻塞点是所有业务必须经过以到达另一部分的网络段。例如，从LAN到卫星链路，路由器或者网关往往是瓶颈，这是由于从LAN到不在LAN上的任何节点的所有业务都必须经过网关到达卫星链路。
例如，如果为TCP套接字连接提供QoS，那么“打开”和“关闭”命令是每一连接所需要的。可以为一个连接排队数据，以便为该连接提供QoS。当TCP套接字“关闭”被通信应用程序启动时，如果“关闭”立即被承兑，那么已经排队的任何数据将丢失。在当前应用程序中，关闭被立刻处理，并且如果数据未在关闭连接之前被处理，那么可能丢失数据。由此，需要一种系统和方法来使TCP套接字连接情况下的数据丢失最小化。
发明内容
由此，需要一种在战术数据网络中提供QoS的系统和方法。需要一种用于在战术数据网络边缘提供QoS的系统和方法。另外，需要一种用于战术数据网络中的自适应、可配置QoS系统和方法。
本发明的实施例提供了用于促进数据通信的系统和方法。一种方法包括打开网络中第一节点和第二节点之间的连接以便在第一节点和第二节点之间传递数据，以及保持与在第一节点和第二节点之间经由所述连接传递的数据有关的传输协议命令，使得传输协议命令在数据通信完成之后得以处理。
保持例如可以包括把传输协议命令排在数据后面，使得在数据已经于第一和第二节点之间通信之后，相对于所述连接执行传输协议命令。所述传输协议命令例如可以通过操纵网络的传输协议层来保持。另外，可以在传输协议层排队数据，以便优先化数据从第一节点经由连接到第二节点的通信。所述连接例如可以包括传输控制协议套接字连接。所述传输协议例如可以包括传输控制协议。所述网络例如可以是带宽受网络操作环境限制的战术数据网络。所述传输协议命令例如可以包括关闭连接命令。
某些实施例提供了计算机可读介质，具有指令集以便在处理设备上执行。所述指令集包括连接例程，用于在第一节点和第二节点之间建立传输连接，以便在第一节点和第二节点之间传递数据，并且包括在网络传输层操作的保持例程，用于保持与经由传输连接在第一节点和第二节点之间传递的数据有关传输协议命令，其中，所述传输协议命令在数据通信之后被处理。
所述保持例程例如可以排队与经由传输连接在第一节点和第二节点之间传递的数据有关的传输协议命令。所述指令集例如还可以包括队列例程，用于排队与传输连接有关的数据和传输协议命令。所述指令集例如还可以包括优先化例程，用于根据至少一个规则来优先化第一节点和第二节点之间的数据通信。所述传输连接例如可以在战术数据网络中的第一节点和第二节点之间建立。
某些实施例提供了一种用于在窄带网络环境中排队传输协议命令和数据的方法。所述方法可以包括接收数据以便经由网络连接传输，排队所述数据，排队与网络连接有关的传输协议命令，经由所述网络连接传输数据，以及在传输数据之后传输所述传输协议命令。所述数据和传输协议命令例如可以至少部分基于通信网络的传输协议层的操纵来排队。可以根据至少一个规则来优先化数据，所述规则诸如基于内容的规则和/或基于协议的规则。所述传输协议命令例如可以包括关闭连接命令。
附图说明
图1举例说明了依照目前所述技术的实施例操作的战术通信网络环境。
图2示出了按照目前所述技术的实施例的数据通信系统在七层OSI网络模型中的定位。
图3描述了使用按照目前所述技术的实施例的数据通信系统便利的多个网络的示例。
图4是举例说明了依照本发明实施例操作的数据通信环境。
图5举例说明了按照目前所述技术的实施例在传输层之上操作的QoS的排队系统的示例。
图6举例说明了按照本发明实施例的用于传递数据的方法的流程图。
具体实施方式
当结合附图阅读时，将会更好地理解先前的概要以及接下来对目前所述技术的某些实施例的详细说明。为了举例说明目前描述的技术，在附图中示出了某些实施例。然而，应被理解的是，目前描述的技术不局限于附图中示出的结构和手段。
图1举例说明了依照目前描述的技术的实施例操作的战术通信网络环境100。所述网络环境100包括多个通信节点110、一个或多个网络120、连接节点和一个或多个网络的一个或多个链路130以及用于便利网络环境100的组件上的通信的一个或多个通信系统150。接下来的论述假定网络环境100包括一个以上的网络120以及一个以上的链路130，但应该理解的是，其它环境也是可能的并且是可预期的。
通信节点110例如可以是和/或包括无线电、传输器、卫星、接收器、工作站、服务器和/或其它计算或处理设备。一个或多个网络120例如可以是用于在节点110之间传输数据的硬件和/或软件。一个或多个网络120例如可以包括一个或多个节点110。一个或多个链路130可以是有线和/或无线连接，以便允许在节点110和/或一个或多个网络120之间传输。
通信系统150例如可以包括软件、固件和/或硬件，用于便利节点110、网络120和链路130当中的数据传输。如图1中所示那样，通信系统150可以相对于节点110、一个或多个网络120和/或链路130来实现。在某些实施例中，每个节点110都包括通信系统150。在某些实施例中，一个或多个节点110都包括通信系统150。在某些实施例中，一个或多个节点110可能不包括通信系统150。
通信系统150提供对数据的动态管理，以便有助于确保在战术通信网络上(诸如网络环境100)的通信。如图2所示，在某些实施例中，所述系统150作为OSI七层协议模型中传输层的一部分和/或在其顶端来操作。所述系统150例如可以对战术网络中传递到传输层的较高优先级数据给予优先。所述系统150可用来便利单个网络(诸如局域网(LAN)或广域网(WAN))中的通信，或者便利跨越多个网络的通信。图3中示出了多个网络系统的示例。所述系统150例如可用来管理可用带宽，而不是向网络添加额外的带宽。
在某些实施例中，所述系统150是软件系统，不过在各种实施例中，系统150也可以包括硬件和软件两个部分。所述系统150例如可以是独立的网络硬件。也就是说，系统150适合于在各式各样的硬件和软件平台上起作用。在某些实施例中，系统150在网络的边缘操作，而不是在网络内部的节点上操作。然而，系统150也可以在网络内部操作，诸如在网络的“瓶颈”处。
所述系统150可以使用规则和模式或简档来执行吞吐量管理功能，诸如优化可用带宽、设置信息优先级以及管理网络中的数据链路。通过“优化”带宽，这意味着目前描述的技术可以用来增加用于在一个或多个网络中传递数据的带宽使用的效率。优化带宽使用例如可以包括去除功能上冗余的消息、消息流管理或排序以及消息压缩。设置信息优先级例如可以包括依照比基于网际协议(IP)的各种技术更精细的粒度来区分消息类型，并且经由基于选定规则的排序算法把消息排列为数据流。数据链路管理例如可以包括对网络测量结果进行基于规则的分析，以便影响规则、模式和/或数据传输方面的改变。模式或简档可以包括与最佳或不佳的特殊网络状态的操作需要有关的规则集合。所述系统150提供模式的动态、“在运行中(on-the-fly)”的重新配置，包括在运行中定义并且切换到新的模式。
通信系统150可以被配置为适应例如易变的有限带宽网络中的变化优先级和服务等级。系统150可以被配置为管理改进后数据流的信息，以便有助于增加网络中的响应能力并且降低通信等待时间。另外，系统150可以经由灵活的体系结构提供互操作性，所述灵活的体系结构是可升级的并且是可扩展的，以便改进可利用性、有效性以及通信可靠性。系统150例如支持可自发地适应动态变化环境、同时使用预定并且可预测的系统资源和带宽的数据通信体系结构。
在某些实施例中，系统150提供对限制带宽的战术通信网络的吞吐量的管理，同时保持对使用网络的应用程序透明。系统150跨越多个用户和环境以降低的复杂性向网络提供吞吐量管理。如上所述，在某些实施例中，系统150在OSI七层模型的第四层(传输层)中和/或其顶端处的主节点上运行，并且不需要专门的网络硬件。所述系统150可以透明地对第四层接口操作。也就是说，应用程序可以使用传输层的标准接口并且不知道系统150的操作。例如，当应用程序打开套接字时，所述系统150可以在协议栈中的此点过滤数据。所述系统150通过允许应用程序例如使用TCP/IP套接字接口而不是专用于系统150的接口来实现透明度，其中所述TCP/IP套接字接口是由网络上通信设备处的操作系统提供的。系统150规则例如可以依照可扩展标记语言(XML)来撰写和/或经由自定义动态链接库(DLL)来提供。
在某些实施例中，所述系统150在网络边缘上提供服务质量(QoS)。系统的QoS能力例如在网络边缘上提供基于内容的、基于规则的数据优先化。优先化例如可以包括区别和/或排序。所述系统150例如可以根据用户可配置的区别规则把消息区分为队列。按照由用户配置的排序规则(例如，缺乏、循环复用、相对频率等等)所规定的顺序把所述消息排序为数据流。在边缘上使用QoS，不能由传统QoS方法区别的数据消息可以根据消息内容得以区分。规则例如可以依照XML实现。在某些实施例中，为了适应XML以外的能力和/或为了支持极低的等待时间要求，系统150例如允许动态链接库配有自定义码。
网络上的入境和/或出境数据可以经由系统150来自定义。例如，优先化保护客户端应用程序免受大体积、低优先级的数据。系统150有助于确保应用程序接收数据以便支持特殊操作情形或限制。
在某些实施例中，当把主机与LAN相连时，其中LAN包括作为与限制带宽的战术网络的接口的路由器，所述系统可以依照被代理称为QoS的配置来操作。依照此配置，准备去往本地LAN的分组绕过所述系统并且立即进入LAN。所述系统在网络边缘上把QoS应用于去往限制带宽的战术链路的分组。
在某些实施例中，所述系统150经由命令简档切换对多个操作情形和/或网络环境提供动态支持。简档可以包括名称或其它标识符，其允许用户或系统改变为所命名的简档。简档例如还可以包括一个或多个标识符，诸如功能冗余规则标识符、区别规则标识符、档案接口标识符、排序规则标识符、传输前接口标识符、传输后接口标识符、传送标识符和/或其它标识符。功能冗余规则标识符规定用于根据过时数据或基本上类似的数据来检测功能冗余的规则。区别规则标识符例如规定用于把消息区分为队列来处理的规则。档案接口标识符例如规定与档案系统的接口。排序规则标识符标识用于控制队列前端的样本并由此控制数据流上的数据排序的排序算法。传输前接口标识符例如规定用于传输前处理的接口，其提供诸如加密和压缩之类的特殊处理。传输后接口标识符例如标识用于传输后处理的接口，其提供诸如解密和解压之类的特殊处理。传送标识符规定用于所选传送的网络接口。
简档例如还可以包括其它信息，诸如队列大小确定信息。例如，队列大小确定信息标识多个队列和专用于每一队列的存储器和二级存储器的量。
在某些实施例中，所述系统150提供基于规则的方法来优化带宽。例如，系统150可以采用队列选择规则来把消息区分为消息队列，使得可以给消息分配优先级以及数据流上的适当相对频率。系统150可以使用功能冗余规则来从功能上管理冗余消息。例如，如果不是与仍未在网络上发送的先前消息非常不同(正如规则所定义的)，那么消息在功能上是冗余的。也就是说，如果新消息假如不是与早已被调度发送但仍未发送的旧消息非常不同，那么可以丢弃新消息，这是由于旧消息将传送功能上等效的信息并且远在队列的前面。另外，功能冗余多数包括实际重复消息和在旧消息已经被发送以前到达的最新消息。例如，因基础网络的特性，节点可能收到特殊消息的相同副本，诸如出于容错原因而由两个不同路径发送的消息。作为另一例子，新消息可能包含用于取代仍未被发送的旧消息的数据。在这些情况下，所述系统150可以丢弃旧消息而只发送新消息。系统150还可以包括优先级排序规则，用于确定数据流的基于优先级的消息序列。另外，所述系统150可以包括传输处理规则，用于提供传输前和传输后特殊处理，诸如压缩和/或加密。
在某些实施例中，系统150提供容错能力以便有助于保护数据完整性和可靠性。例如，系统150可以使用用户定义的队列选择规则来把消息区分为队列。所述队列例如是依照用户定义的配置来定大小。所述配置例如规定队列可以耗费的最大存储器量。另外，所述配置可以允许用户规定用于队列溢出的二级存储器的位置和量。在队列中的存储器被填满之后，消息可以在二级存储器中排队。当二级存储器也被填满时，系统150可以移除队列中最旧的消息，记录错误消息并且把最新的消息排队。如果操作模式允许存档，那么可以利用指示符把出队的消息存档，其中所述指示符表示消息未被在网络上发送。
用于系统150中的队列的存储器和二级存储器例如可以基于每一链路为专用应用程序配置。网络可用性周期之间的时间越长，就对应更多的存储器和二级存储器，以便支持网络停歇。例如，系统150可以与网络建模和模拟应用程序整合，以便有助于标识大小，由此有助于确保队列被适当地确定大小并且停歇之间的时间足以有助于获得稳定状态并且有助于避免最终的队列溢出。
此外，在某些实施例中，系统150提供用于计量入境(“成型(shaping)”)和出境(“修正(policing)”)数据的能力。修正和成型能力有助于解决网络中定时的失配。成型有助于防止网络缓冲器被在更低优先级数据之后排队等候的高优先级数据充满。修正有助于防止应用程序数据消费方被低优先级数据超出。修正和成型取决于两个参数：有效链接速度和链接比例。例如，系统150可以形成这样的数据流，所述数据流无非是有效链接速度乘以链接比例。所述参数可以随着网络的改变被动态地修改。所述系统还可以提供对检测到的链接速度的访问，以便支持对数据计量的应用程序水平决定。由系统150提供的信息可以同其它网络操作信息相结合，用于有助于判定什么样的链接速度适于给定网络情形。
在某些实施例中，可以把QoS提供给OSI协议模型的传输层以上的通信网络。具体来讲，QoS技术可以恰在传输协议连接的套接字层以下实现。所述传输协议例如可以包括传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)或流控制传输协议(SCTP)。作为另一例子，所述协议类型可以包括网际协议(IP)、网络间分组交换(IPX)、以太网、异步传输模式(ATM)、文件转送协议(FTP)和/或实时传输协议(RTP)。为了例证说明，将使用TCP提供一个或多个示例。
由于TCP是面向连接的，所以套接字经由“打开”和“关闭”命令被打开和关闭，以便开始和结束节点或其它网络元件之间的数据通信连接。当TCP套接字被正在使用QoS的应用程序关闭时，为传输排队的优先化的数据应在网络系统执行关闭命令之前被发送。否则，如果“关闭”立即由系统承兑，那么已经排队的数据会被丢失。为此，所述“关闭”被排队，直到有关数据被发送为止，然后在把数据已经经由连接传输之后，再处理关闭。由此，与传统的TCP连接不同，关闭命令会与数据一起排队，以便在连接响应于所述关闭命令被终止以前，允许协调与打开连接有关的数据的协同处理和传输。
其它网络环境中的现有QoS解决方案是在网络层以下实现的，以便消除“关闭”命令排队或保持。例如，某些实施例提供了用于排队或保持“关闭”命令的机制，因此QoS技术可以在传输层之上实现，这样做考虑到了数据的检查和区别。例如，对于网络层以下不可利用的QoS处理来说，在TCP中在传输层之上实现QoS解决方案有助于提供鉴别或区分数据的能力。在某些实施例中，传输协议被修改或者被操纵，以便除了数据之外，使系统命令(诸如关闭连接命令)也能被排队或者保持。
例如，某些实施例让传输协议机制以及数据一起排队等候或者保持/存储，以便维持协议机制和相关联数据之间的顺序。例如，对于TCP套接字连接来说，TCP关闭命令被标识并且与相关联数据一起排队，使得在关闭命令被处理以便终止连接之前，所述相关联数据经由所述连接被处理和传输。通过在传输层之上操作，某些实施例能够标识协议机制(诸如关闭命令)并且操纵所述机制。相比之下，传输层以下的协议机制和数据被分段并且压缩，并且难以运用规则来操纵与数据有关的协议机制(诸如关闭命令)。
图4举例说明了依照本发明实施例操作的数据通信环境400。环境400包括数据通信系统410、一个或多个源节点420和一个或多个目的地节点430。数据通信系统410与一个或多个源节点420和一个或多个目的地节点430通信。所述数据通信系统410例如可以经由诸如无线电、卫星的链路、网络链路和/或经由进程间通信来与一个或多个源节点420和/或一个或多个目的地节点430通信。在某些实施例中，所述数据通信系统410可以经由一个或多个战术数据网络与一个或多个源节点420和/或目的地节点430通信。
例如，所述数据通信系统410类似于如上所述的通信系统150。在某些实施例中，所述数据通信系统410适于从一个或多个源节点420接收数据。在某些实施例中，所述数据通信系统410可以包括一个或多个队列，用于保持、存储、组织和/或优先化数据。作为选择，也可以使用其它数据结构来保持、存储、组织和/或优先化数据。例如，可以使用表、树或链表。在某些实施例中，所述数据通信系统410适于向一个或多个目的地节点430传递数据。
由数据通信系统410接收、存储、优先化、处理、传递和/或传输的数据可以包括数据块。该数据块例如可以是分组、单元、帧和/或数据流。例如，所述数据通信系统410可以从源节点420接收数据分组。作为另一例子，所述数据通信系统410可以处理来自源节点420的数据流。
在某些实施例中，数据包括首部和净荷。所述首部例如可以包括协议信息和时间戳信息。在某些实施例中，净荷中可以包括协议信息、时间戳信息、内容以及其他信息。在某些实施例中，数据在存储器中可能是连续的或者可能不连续。也就是说，数据的一个或多个部分可以位于存储器的不同区域中。在某些实施例中，数据例如可以包括指向包含数据的另一位置的指针。
一个或多个源节点420至少部分地提供和/或生成由数据通信系统410处理的数据。源节点420例如可以包括应用程序、无线电、卫星或者网络。所述源节点420可以经由链路与数据通信系统410通信，如上所述。一个或多个源节点420例如可以生成连续的数据流或者生成突发数据。在某些实施例中，源节点420和数据通信系统410是同一个系统的一部分。例如，源节点420可以是在与数据通信系统410相同的计算机系统上运行的应用程序。
一个或多个目的地节点430接收由数据通信系统410处理的数据。目的地节点430例如可以包括应用程序、无线电、卫星或者网络。目的地节点430可以经由链路与数据通信系统410通信，如上所述。在某些实施例中，目的地节点430和数据通信系统410是同一个系统的一部分。例如，目的地节点430可以是正在与数据通信系统410相同的计算机系统上运行的应用程序。
数据通信系统410可以经由链路与一个或多个源节点420和/或目的地节点430通信，如上所述。在某些实施例中，一个或多个链路可以是战术数据网络的一部分。在某些实施例中，一个或多个链路可以是限制带宽的。在某些实施例中，一个或多个链路可能会不可靠和/或间歇地断开。在某些实施例中，诸如TCP之类的传输协议打开源节点420和目的地节点430处的套接字之间的连接，以便在链路上从源节点420向目的地节点430传输数据。
在操作中，数据由一个或多个数据源420提供和/或生成。所述数据在数据通信系统410处被接收。所述数据例如可以经由一个或多个链路接收。例如，数据可以经由战术数据网络在数据通信系统410处从无线电接收。作为另一例子，正在同一系统上运行的应用程序可以通过进程间通信机制把数据提供给数据通信系统410。如上所述，所述数据例如可以是数据块。
在某些实施例中，所述数据通信系统410可以组织数据和/或优先化数据。在某些实施例中，所述数据通信系统410可以确定数据块的优先级。例如，当由数据通信系统410接收到数据块时，数据通信系统410的优先化组件可以确定该数据块的优先级。作为另一例子，在数据通信系统410中，可以把数据块存储在队列中，并且优先化组件可以根据为该数据块和/或为队列确定的优先级，从队列中提取该数据块。
例如，由数据通信系统410优先化数据可用来提供QoS。例如，所述数据通信系统410可以为经由战术数据网络接收的数据确定优先级。所述优先级例如可以取决于数据的源地址。例如，与起源于不同作战区域的不同部门的部队的数据相比，来自与数据通信系统410所属小队相同的小队的成员的无线电的数据的源IP地址可以被给予更高的优先级。所述优先级可用来确定数据应被放入多个队列的哪个队列以便后续由数据通信系统410传递。例如，较高优先级数据可以被放置在打算保持较高优先级数据的队列中，并且数据通信系统410在确定接下来传递什么数据的过程中，也首先查看较高优先级队列。
所述数据至少部分基于一个或多个规则被给予优先级。如上所述，所述规则可以是用户定义的。在某些实施例中，规则例如可以依照可扩展标记语言(“XML”)来撰写和/或经由自定义动态链接库(DLL)来提供。规则例如可用来区分网络上的数据和/或对其排序。规则例如可以规定使用一种协议接收的数据比使用另一协议的数据受到优待。例如，命令数据可以利用这样的特殊协议，所述特殊协议经由规则被给予超过使用另一协议发送的位置遥测数据的优先级。作为另一例子，规则可以规定出自第一地址范围的位置遥测数据可以被给予超过出自第二地址范围的位置遥测数据的优先级。第一地址范围例如可以表示与正在运行数据通信系统410的飞行器处于同一飞行中队中的其它飞行器的IP地址。所述第二地址范围例如可以表示不同作战区域中其它飞行器的IP地址，由于位于不同作战区域，因此重要性不及运行数据通信系统410的飞行器。
在某些实施例中，所述数据通信系统410不丢弃数据。也就是说，虽然数据可能具有低优先级，但是数据通信系统410不会丢弃它。更确切地讲，数据可能会被延迟一段时间，这可能取决于接收到的较高优先级数据的数量。在某些实施例中，数据例如可以被排队或者存储，以便有助于确保所述数据不会丢失或者丢弃，直到带宽可以用来发送所述数据为止。
在某些实施例中，所述数据通信系统410包括模式或者简档指示符。所述模式指示符例如可以表示数据通信系统410的当前模式或者状态。如上所述，数据通信系统410可以使用规则和模式或者简档来执行吞吐量管理功能，诸如优化可用带宽、设置信息优先级以及管理网络中的数据链路。不同的模式例如会影响规则、模式和/或数据传输方面的改变。模式或简档可以包括与最佳或不佳的特殊网络状态的操作需要有关的规则集合。数据通信系统410例如可以提供模式的动态重新配置，包括“在运行中”定义并且切换到新的模式。
在某些实施例中，数据通信系统410对于其它应用程序是透明的。例如，由数据通信系统410执行的处理、组织和/或优先化对于一个或多个源节点420或者其它应用程序或数据源可以是透明的。例如，在与数据通信系统410相同的系统上或者在与数据通信系统410相连的源节点420上运行的应用程序可能不知道数据通信系统410所执行的数据优先化。
数据是经由数据通信系统410传递的。所述数据例如可以被传递给一个或多个目的地节点430。所述数据例如可以经由一个或多个链路被传递。例如，数据可以由数据通信系统410经由战术数据网络向无线电传递。作为另一例子，数据通信系统410可以通过进程间通信机制把数据提供给在相同系统上运行的应用程序。
如上所述，数据通信系统410的组件、元件和/或功能例如可以单独实现，或者以各种形式(硬件、固件和/或软件中的指令集)组合实现。某些实施例可以作为驻留在计算机可读介质(诸如存储器、硬盘、DVD或者CD)上的指令集来提供，以便在通用计算机或者其它处理设备上执行。
图5举例说明了按照目前所述技术的实施例在传输层以上操作的用于QoS的排队系统500的示例。虽然图5是就队列来举例说明并且描述的，但是应该理解的是，也可使用可替代的数据结构来保持数据以及类似于排队系统500的协议机制。所述排队系统500包括一个或多个队列510-515。队列510-515包括排队指针520和出队指针530。队列510-515例如还可以包括数据540-541和/或关闭命令550。在某些实施例中，数据540-541可以包括连续的或者非连续的数据部分。在某些实施例中，数据540-541可以包括指向包含数据的其它位置的一个或多个指针。
如图5所示，队列510首先图示了没有数据进行排队的空队列。然后，数据块540在队列511中进行排队。接下来，队列512具有两个排队的数据块540-541。然后，关闭命令550以及两个数据块540-541已经在队列513中排队。所述数据块540-541在网络中被处理，同时关闭命令550在队列514中仍处于它们之后。在某些实施例中，数据块540-541可以按照不同于数据块540-541进行排队的顺序被处理和传输。然后，如队列515所示，把关闭命令550从队列515中移除并且被处理以便关闭数据连接。
由此，诸如数据通信系统410之类的系统例如可以管理在源节点420和目的地节点430之间打开的连接。系统410可以把经由连接传输的数据进行排队，并且还把协议命令进行排队，所述协议命令诸如传输协议命令(例如，“打开连接”命令和“关闭连接”命令)。可以把协议命令与节点之间的某一连接相关联，并且与某些数据相关联。系统410有助于确保与所述连接相关联的数据在协议命令被处理以前被传输和/或处理。由此，经由源节点420和目的地节点430之间的TCP套接字连接传输的数据例如可在关闭命令被处理以便终止连接以前经由所述套接字连接被传输。把所述关闭命令排在用于连接的数据之后，并且虽然用于连接的数据可以依照优先级和/或其它规则按照改变的顺序被处理和/或传输，但是关闭命令直到数据处理完成才会被处理。一旦用于连接的数据已经被处理，那么就处理关闭命令以便终止TCP套接字连接。
在一个实施例中，诸如战术数据网络之类的限制带宽的网络例如包括至少两个通信节点，诸如航空无线电和陆军无线电。所述飞行器可以通过激活或者打开例如航空无线电和地面无线电之间的TCP套接字连接来向地面无线电传输消息。然后开始在航空无线电和地面无线电之间传输数据。数据在传输过程期间进行排队或者被临时存储，以便根据内容、协议和/或其它标准来优先化数据。当航空无线电生成关闭连接命令以便结束通信时，所述关闭命令被存储或者被排在数据之后，以便确保数据在关闭命令以前被优先化并且被传送给地面无线电。由此，所述系统有助于确保通信连接不会过早地结束，并且由此防止因过早处理关闭命令而使数据丢失。然而，其它环境条件会造成通信连接的终止和/或中断。由此，队列和/或其它数据存储装置可用来缓冲数据，以便倘若发生通信连接的中断可以恢复传输。
图6举例说明了按照本发明实施例的用于传递数据的方法600的流程图。所述方法600包括如下步骤，这将在下文比较详细地描述。在步骤610，打开连接。在步骤620，接收数据。在步骤630，把数据进行排队。在步骤640，把关闭命令进行排队。在步骤650，数据被出队并且传输。在步骤660，关闭命令被出队并且执行。所述方法600是参照如上所述的系统元件描述的，但应该理解的是，其它实现方式也是可能的。
在步骤610，打开连接。例如，在通信网络中的两个节点之间打开连接。例如，TCP连接可以在节点套接字之间被打开。
在步骤620，接收数据。所述数据例如可以在数据通信系统410处接收。所述数据例如可以经由一个或多个链路接收。所述数据例如可以由一个或多个数据源420提供和/或生成。例如，数据可以经由战术数据网络在数据通信系统410处从无线电接收。作为另一例子，在同一系统上运行的应用程序可以通过进程间通信机制把数据提供给数据通信系统410。如上所述，所述数据例如可以是数据块。
在某些实施例中，数据通信系统410可能不接收所有数据。例如，某些数据可以被存储在缓冲器中，并且数据通信系统410只接收首部信息和缓冲器的指针。例如，数据通信系统410可以与操作系统的协议栈挂钩，并且当应用程序把数据经由传输层接口(例如，套接字)传递给操作系统时，那么操作系统就可以向数据通信系统410提供对数据的访问。
在步骤630，把数据进行排队。所述数据例如可以由数据通信系统410进行排队。所述数据例如可以根据一个或多个规则或者由系统410建立的优先级、所使用的协议和/或其它机制来进行排队。所述数据例如可以依照被接收时的顺序进行排队，和/或依照替代的顺序进行排队。在某些实施例中，数据可以被存储在一个或多个队列中。一个或多个队列例如可以被分配不同的优先级和/或不同的处理规则。
一个或多个队列中的数据可以被优先化。所述数据例如可以由数据通信系统410来优先化和/或组织。待优先化的数据例如可以是在步骤620接收的数据。例如可以在把数据进行排队之前和/或之后对数据优先化。在某些实施例中，所述数据通信系统410可以确定数据块的优先级。例如，当由数据通信系统410接收到数据块时，数据通信系统410的优先化组件可以确定该数据块的优先级。作为另一例子，在数据通信系统410中，可以把数据块存储在队列中，并且优先化组件可以根据为该数据块和/或为队列确定的优先级，从队列中提取该数据块。数据块的优先级可以至少部分基于与数据块相关联和/或包括在数据块中的协议信息。例如，所述协议信息可以类似于如上所述的协议信息。例如，所述数据通信系统410可以根据数据块的源地址为该数据块确定优先级。作为另一例子，所述数据通信系统410可以根据用于传递该数据块的传输协议为该数据块确定优先级。数据优先级例如还可以至少部分基于数据内容被确定。
例如，数据的优先化可用来提供QoS。例如，所述数据通信系统410可以为经由战术数据网络接收的数据确定优先级。所述优先级例如可以基于数据的源地址。例如，与起源于不同作战区域的不同部门的部队的数据相比，来自与数据通信系统410所属小队相同的小队的成员的无线电的数据的源IP地址可以被给予较高的优先级。所述优先级可用来确定数据应被放入多个队列的哪个队列以便后续由数据通信系统410传递。例如，较高优先级数据可以被放置在打算保持更高优先级数据的队列中，并且数据通信系统410在确定接下来传递什么数据的过程中，也首先查看较高优先级队列。
所述数据至少部分基于一个或多个规则被优先化。如上所述，所述规则例如可以是用户定义的和/或根据系统编程的和/或是操作受限的。在某些实施例中，例如可以依照XML撰写规则和/或经由自定义DLL来提供。规则例如可以规定使用一种协议接收的数据比使用另一协议的数据受到优待。例如，命令数据可以利用这样的特殊协议，所述特殊协议经由规则被给予超过使用另一协议发送的位置遥测数据的优先级。作为另一例子，规则可以规定出自第一地址范围的位置遥测数据可以被给予超过出自第二地址范围的位置遥测数据的优先级。第一地址范围例如可以表示与正在运行数据通信系统410的飞行器处于同一飞行中队中的其它飞行器的IP地址。所述第二地址范围例如可以表示处于不同作战区域中的其它飞行器的IP地址，由于位于不同作战区域，因此重要性不及运行数据通信系统410的飞行器。
在某些实施例中，不会把待优先化的数据丢弃。也就是说，虽然数据可能具有低优先级，但是数据通信系统410不会丢弃它。更确切地讲，数据可能会被延迟一段时间，这可能取决于接收到的较高优先级数据的数量。
在某些实施例中，模式或者简档指示符例如可以表示数据通信系统410的当前模式或者状态。如上所述，可以使用规则和模式或者简档来执行吞吐量管理功能，诸如优化可用带宽、设置信息优先级以及管理网络中的数据链路。不同的模式例如会影响规则、模式和/或数据传输方面的改变。模式或简档可以包括与最佳或不佳的特殊网络状态的操作需要有关的规则集合。数据通信系统410例如可以提供模式的动态重新配置，包括“在运行中”定义并且切换到新的模式。
在某些实施例中，数据的优先化对于其它应用程序是透明的。例如，由数据通信系统410执行的处理、组织和/或优先化对于一个或多个源节点420或者其它应用程序或数据源可以是透明的。例如，在与数据通信系统410相同的系统上或者在与数据通信系统410相连的源节点420上运行的应用程序可能不知道数据通信系统410所执行的数据优先化。
在步骤640，诸如传输协议打开或者关闭命令之类的系统或者协议命令进行排队。由此，诸如TCP关闭命令之类的协议机制可以被操纵以便连同数据一起被存储在一个或多个队列中。在某些实施例中，连接关闭命令可以被存储在与连接相关联的数据相同的队列中。作为选择，所述命令可以被存储在与相关数据不同的队列中。
在步骤650，数据出队。所述数据例如可以被出队并且传输。出队数据例如可以是在步骤620接收的数据。出队数据例如可以是在步骤630进行排队的数据。如上所述，可以在传输之前和/或在传输期间优先化数据。所述数据例如可以从数据通信系统410被传递。所述数据例如可以被传送给一个或多个目的地节点430。所述数据例如可以经由一个或多个链路被传递。例如，数据可以由数据通信系统410经由战术数据网络向无线电传递。作为另一例子，数据通信系统410可以通过进程间通信机制把数据提供给在相同系统上运行的应用程序。数据例如可以经由TCP套接字连接来传输。
在步骤660，关闭命令出队。所述命令例如可以是在步骤640进行排队的命令。在某些实施例中，所述命令是在与命令相关联的数据和/或与命令相关联的连接已经出队并且传输之后才出队的。例如，关闭连接命令可以在与连接相关联的数据已经出队并且经由连接传输之后才出队。
方法600的一个或多个步骤例如可以单独实现，或者依照硬件、固件、和/或软件中的指令集组合实现。某些实施例可以作为驻留在计算机可读介质(诸如存储器、硬盘、DVD或者CD)上的指令集来提供，以便在通用计算机或者其它处理设备上执行。
本发明的某些实施例可以省略这些步骤的一个或多个和/或依照不同于所列顺序的顺序来执行这些步骤。例如，某些步骤在本发明的某些实施例中可能不执行。作为另一个例子，某些步骤会依照不同于上文列出的时间顺序来执行，包括同时执行。
由此，本发明的某些实施例提供了用于为QoS排队数据和协议机制命令的系统和方法。某些实施例提供了有助于确保在对该连接完成QoS和数据传输以前连接不过早地被协议命令关闭的技术效果。

Claims (10)

1.一种数据通信方法，所述方法包括：
打开网络中第一节点和第二节点之间的连接，以便在所述第一节点和所述第二节点之间传递数据；
接收所述数据和传输协议命令；
在队列中将所述接收的数据和所述接收的传输协议命令排队；以及
与正经由所述连接在所述第一节点和所述第二节点之间传递的所述排队的数据有关地在套接字层之下并且传输协议层之上保持所述排队的传输协议命令以不在所述排队的数据之前被处理，而不管所述传输协议命令的到达顺序，使得在完成所述排队的数据的传递之后处理所述排队的传输协议命令。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述保持步骤包括在所述队列中把所述传输协议命令排在所述数据之后，使得在所述数据已经在所述第一节点和所述第二节点之间被传递之后，相对于所述连接执行所述传输协议命令。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述保持步骤包括操纵所述网络的传输协议层以便与所述数据有关地保持所述传输协议命令。
4.如权利要求1所述的方法，包括保持所述数据，以便优先化所述数据从所述第一节点经由所述连接到所述第二节点的传递。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述连接包括传输控制协议连接。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述网络包括带宽受所述网络进行操作的环境的限制的战术数据网络。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述传输协议命令包括关闭连接命令。
8.一种数据通信设备，所述设备包括：
打开装置，用于打开在第一节点和第二节点之间的连接，以便在所述第一节点和所述第二节点之间传递数据；
接收装置，用于接收所述数据和传输协议命令；
排队装置，用于在队列中将所述接收的数据和所述接收的传输协议命令排队；以及
在套接字层之下并且网络传输层之上操作的保持装置，用于与正经由所述连接在所述第一节点和所述第二节点之间传递的所述排队的数据有关地保持所述排队的传输协议命令以不在所述排队的数据之前被处理，而不管所述传输协议命令的到达顺序，使得在完成所述队列中的所述排队的数据的传递之后处理所述排队的传输协议命令。
9.如权利要求8所述的装置，其中，所述保持装置把所述传输协议命令排在所述数据之后，使得在所述数据已经在所述第一节点和所述第二节点之间被传递之后，相对于所述连接执行所述传输协议命令。
10.如权利要求8所述的装置，其中所述保持装置操纵所述网络的传输协议层以便与所述数据有关地保持所述传输协议命令。
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