无线数据设备定时参数的动态构建方法和装置的制作方法

专利名称：无线数据设备定时参数的动态构建方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线数据网络领域。本发明具体公开了一种用于在无线数据网络中的客户设备和服务器设备之间动态构建定时参数的方法和装置。
在无线数据网络中，由于诸如环境和地理条件、网络路由选择问题、或发射器电池能量不足等多种因素，在发送者和接收者之间交换的消息会丢失或延迟。在发出一消息后，在接收到接收者发回的确认或响应信息以前，发送者不会知道是否该消息丢失或正在无线数据网络中传输。如果没有来自接收者的确认或响应信息，则为了保证在无线数据网络中的传送，发送者必须在一时间周期后重发该消息。在重发之前的时间长度对无线通信的性能有很大的影响。
现在，有许多不同类型的无线网络，例如，无线数据网络包括蜂窝数字分组数据(CDPD)系统、全球移动通信系统(GSM)、码分多址(CDMA)系统和时分多址(TDMA)系统等。各网络有各自的关于数据流量、分组损失率和分组耗时的定时和性能指标。例如，CDPD无线数据网络具有较高的数据流量和低数据分组耗时，而SMS无线数据网络具有较低的流量和低分组耗时。根据各自的定时和性能指标，各无线网络单独构建一组定时参数，以使无线网络在统计学角度上具有最佳性能。例如，由统计观测得出，在一特定位置上在一特定小时的时期内在网络中传递的消息被截断或不完整的情况有较高的百分比。所以，在该特定位置上，与其它小时相比，调高该特定小时下的重发率。
实际上，由于用于固定定时参数的条件会随时间变换，所以静态或固定的定时参数不会从根本上改善网络的运作或性能。随着网络业务量的变化，适用于轻型业务量的最佳固定定时参数在重型业务量条件下却是很差的定时参数，反之亦然。因此，希望有根据当前条件进行动态调整能力的无线数据网络系统。
本发明的目的是提供一种用于在无线数据网络中动态调整定时参数的方法和装置。在本发明的方法中，服务器设备接收一组定时统计数据，这包括一组由无线客户机测量的定时统计数据和一组由服务于该无线客户机的服务器设备测量的定时统计数据。定时统计数据反映了无线数据网络的性能。服务器设备采用上述定时统计数据和其它如无线网络类型的定时相关信息，来确定它及其无线客户机设备或其它客户机设备要使用的一组新的定时参数。除了对无线数据网络性能有影响的其它功能指标值，定时参数还包括最小初始重发间隔和一组有次序的表示重发消息的重发延时曲线(back-off curve)的数字。
然后，为了使新的定时参数组有效，服务器设备将新定时参数分别发送到一个或多个无线客户机设备。在接收到新的定时参数组之后，无线客户机设备会直接采用该定时参数，或利用本地信息对定时参数进行进一步处理或再调整来导出一组本地最优化的无线客户机设备的最佳定时参数。实际上这使服务器设备能够以最小的代价动态控制所有与之通信的移动设备的定时和性能变化以达到最佳程度。
按照本发明的一个实施例，提供了一种用于动态调整无线数据网络的定时参数的方法，所述方法包括在服务器设备上接收定时统计数据；利用所述定时统计数据来计算新定时参数组；以及，将所述新定时参数组发送给在所述无线数据网络下工作的无线客户机设备。
其中，所述定时统计数据是客户机的定时统计数据和服务器的定时统计数据；并且所述方法还包括在客户机设备上测量客户机定时统计数据；从客户机设备向服务器设备发送客户机定时统计数据；收集服务器定时统计数据；以及利用客户机定时统计数据和服务器定时统计数据两者来计算新定时参数组。
按照本发明的另一个实施例，提供了一种用于动态调整无线网络的参数的系统，所述系统包括无线数据网络；多个客户机设备，它们工作在所述无线数据网络中；以及服务器设备，它连接到无线数据网络，该服务器设备收集定时统计数据，该服务器设备根据定时统计数据来计算新的定时参数组，并向所述多个客户机设备发送新定时参数组。
于是，本发明提供了一种通用技术方案，它允许在无线数据网络中进行通信的无线设备动态地调整最佳定时参数，以改善通信或网络性能。
通过附图和以下的详细说明，会更清楚地了解本发明的其它目的、特征和优点。附图中

图1A示出可应用本发明的结构；图1B示出无线业务量在一天时间内的分布图；图2示出可动态调整的无线数据网络的方框图；图3示出一例当改变定时参数时在服务器和客户机(移动设备)之间的数据流；图4示出本发明一实施例的在客户机和服务器之间动态重构定时参数处理的流程图。
以下，公开了一种动态确定和构建数据网络定时参数的方法和装置。在下面的说明中，为了全面的理解本发明，采用了特定的术语。然而，本领域技术人员显然可以在不要求这些细节的情况下实施本发明。例如，本发明是参照蜂窝电话数据网络来进行说明的。然而，相同的技术可以容易地应用到其它类型的无线数据网络。
参照图1A，示出了通过无线网络104与服务器设备102通信的移动设备100。移动设备100在此也称为客户机或客户机系统，它是一种双向交互的通信设备，并包括但不受限于移动计算设备、蜂窝电话、具有个人数据助理(PDA)功能的掌上计算机设备以及因特网适用设备远程控制器。因特网适用设备远程控制器能够通过电信基础设施(carrier infrastructure)(图中未示出)与服务器设备102进行无线通信。服务器设备102，也被称为服务器或服务器系统，是连接服务器、代理服务器、无线数据服务器或网关服务器，还可以是工作站或个人计算机。服务器102中的一个关键功能是在无线网络104和因特网之间进行桥接，以使移动设备100能够与连接到因特网上的各设备通信。无线网络104可以是诸如CDPD、TDMA、CDMA或GSM等的任何无线网络。
无线网络104中的通信协议通常是无线通信协议，如手持设备传输协议(HDTP)(以前称为安全上行链路网关协议-SUGP)，它由位于加州林德伍德城切瑟比克街800号的电话通有限公司提出，邮政编码为94063(Phone.com，Inc.，800Chesapeake Drive，Redwood City，CA 94603)。与通常在因特网上使用的通信协议相比，无线通信协议一般是会话层协议，它与HTTP相似，也不会带来额外开销。例如，HDTP最适合在用户数据报协议上运行，它对于在诸如移动台100等与台式个人计算机相比计算能力和存储空间很小的瘦设备中使用进行了高度优化。此外，无线通信协议一般不需要在交换信息之前在客户机和服务器之间建立连接，这就免除了在客户机和服务器之间创建会话期间交换大量分组的需要。
按照无线数据网络的一个方面，无线数据网络的当前业务量情况动态地影响无线数据网络的性能。图1B示出某个无线数据网络上的业务量在一天时间内的分布图。在清晨通勤的几个小时中，无线网络业务量很大，但在正常工作时间开始后便下降。在午饭时间，业务量又开始上升。接下来，刚好在晚饭时间以前和在晚上的通勤时间，数据业务量变得非常大。在这些高峰期间，移动电话用户会体验到分组损失和分组耗时的增加，为了防止大业务量使网络过载，在上述高峰期间内，应改变基站和移动客户机使用的定时参数。
无线数据网络的定时参数可以是在移动设备和服务器设备之间的通信协议中直接或间接使用的任何值，这些参数对通信质量有定时和性能上的影响。定时参数可包括用于实现重发重发延时的值、用于启动初始重发的值等。例如，如果在连续重发之间的时间周期太短，则无线设备将产生过大的网络业务量，这会降低整个无线网络的速度。或者，如果在连续重发之间的时间周期太长，则移动设备用户的性能会较差，这是由无线数据网络中的分组损失和分组耗时造成的。
为了便于说明本发明，将主要关注一组受网络业务量影响的定时参数。但这样做并不意味着将本发明仅限于此，事实上，本领域技术人员会理解，本发明能够等同地应用到受其它如消息长度和设备使用频率以及设备在网络中的位置等因素影响的定时参数。
构建定时参数如上所述，静态定时参数由于不能够很好地处理动态情况而有一定的不足。例如，在移动设备中硬编码的特定指数函数基础上的简单重发延时方案，在正常情况下运行良好，而在业务量条件变化或当移动设备漫游到不同网络中时就无效了。在具有有限计算能力的小型移动设备中很难根据在一通信方上的性能/业务量统计数据来计算定时参数，也不会达到最优结果。
本发明引入了一种在服务器和客户机之间动态下载和上载定时参数的技术。如图1A所示，在选择定时参数的处理中，服务器102是主要参与方，而客户机100仅仅参与一小部分。具体地讲，在移动设备100中包括定时器106，它记录各种时间值(统计数据)并将记录值提供给服务器设备102。在接收到时间统计数据之后，服务器设备102根据性能测试部108中一组特定的判据来计算性能指标，若性能指标不满意，就确定一组新的用来在给定环境下使双方性能最佳的定时参数。实际上这使服务器设备能够以最小的代价动态控制所有与之通信的移动设备的定时和性能变化以达到最佳程度。
按照一个实施例，移动设备可以在任何时间将其定时统计数据发送给服务器。客户机可以单独发送定时统计数据，也可以与正常消息数据一起发送定时统计数据。定时统计数据可包括在客户机接收到一服务器消息之后进行处理的所需时间、由客户机统计的从客户机到服务器的往返时间。具体地，在移动设备中的一种时间统计数据是往返时间，它是从客户机向服务器发出一客户机消息起到接收到来自服务器的作为对客户机消息的响应的服务器消息止所经过的时间间隔。它也被称为响应时间。应注意，往返时间一般既包括客户机和服务器响应消息的行程时间又包括服务器对客户机消息的处理时间。
服务器收集、保存和分析由移动客户机发送的的相关定时信息(时间统计数据)。服务器还收集和分析服务器例行测量的其自身的相关定时信息。服务器还允许服务器操作者输入对相关定时信息的调整，这包括选择重发延时重发的曲线。
服务器至少要计算重发初始值和重发延时定时曲线。服务器可利用一组排序的数字表示任何曲线。服务器能够采用任何由公知的数学公式如指数函数得出的曲线、或通过实验统计而不需要简单数学公式得出的曲线。
有了所收集的定时统计数据和其它相关定时信息，服务器会决定修改一个或多个客户机的定时参数。为了修改一个客户机的定时参数，服务器会利用服务器消息向该客户机发送一组新的定时参数。为了修改该客户机的定时参数，可单独发送新的定时参数，或者将定时参数与其它消息一起发送到客户机。
在从服务器消息接收到新的定时参数之后，客户机会直接采用这些定时参数。或者，客户机会按照预定的过程处理这些定时参数。
动态定时参数的调整图2示出了表示本发明的客户机和服务器如何交互来动态设置定时参数的概念性方框图。参照图2，来说明对应于图1的服务器102的服务器210方框图。此外，尽管会有许多移动设备，但仅说明一个移动设备260。
在一个实施例中，移动客户机系统260中的定时器262测量它将一消息进行从客户机到服务器再返回的一个往返过程所需的时间(CRoundTripTime)。CRoundTripTime值是通过确定在向服务器210发送一客户机消息之后接收到对该客户机消息的服务器响应消息所经过的时间来测量的。此外，定时器262还测量客户机在接收到某服务器消息之后响应该服务器消息所花费的处理时间(ClntProcTime)。
如图2所示，客户机260要保存随后用于控制网络性能的至少两种类型的定时值。第一种定时值是客户机最小初始重发间隔(CMIRI)。CMIRI确定客户机260在重发表示没有接收到确认消息或服务器响应消息的一个消息之前要等待多长时间。客户机260还保存一组重发延时曲线点(CBOCP[i]，其中i＝1，2，3，4，5)。重发延时曲线点确定客户机260在试图连续重发以前要等待多长时间。按照一个实施例，为计算第i个重发定时器值(CRTV[i])，使用了下面的方程式CRTV[i]＝Max(CMIRI，CRoundTripTime)*CBOCP[i]其中，Max()表示取括号中的较大值。
服务器210也保存了相同类型的定时值。在一个实施例中，服务器210中的定时器212保存在它向客户机发送一服务器消息后接收到客户机响应所需的时间(SRoundTripTime)、和服务器为响应客户机消息所需的处理时间(SrvProcTime)。同样，服务器210也保存了随后用于控制网络性能的定时值服务器最小初始重发间隔(SMIRI)和一组服务器重发延时曲线点(SBOCP[i]，其中i＝1，2，3，4，5)。为计算第i个服务器重发定时器值(SRTV[i])，使用了下面的方程式SRTV[i]＝Max(SMIRI，SRoundTripTime)*SBOCP[i]应理解，服务器210同时为大量移动设备服务，也可以为在不同无线网络下工作的移动设备服务。按照一个实施例，如图2所示，保存了一组用于各个移动设备的定时参数。通过为每个客户机保存不同定时参数的独立拷贝，服务器能够确定何时和是否为特定的客户机改变定时参数。同样，客户机可保持一个由用于每个可能的分配给它的无线网络或服务器的定时参数组成的表格。例如，客户机能够以CDMA方式来工作，也可以在GSM网络中工作。一组为CDMA网络优化调整的定时参数对GSM网络来说也许不是最好的，所以一般要保存一组独立的定时参数。
在图2的概念性方框图中，移动设备260会向服务器发送一客户机消息。同样，服务器设备210会向移动客户机设备发送一服务器消息。服务器消息可以是对客户机消息的响应，而客户机消息可以是对服务器消息的响应。也可能客户机消息和服务器消息互不相关。应理解，通过作为消息发送或通过在客户机或服务器消息中夹带发送，能够在移动设备260和服务器设备210之间交换定时统计数据。
动态定时参数调整的实例图3示出本发明的动态定时参数调整系统的一个实例。图3的例子仅是示范性的，有许多可能的修改或替换实施例。
参照图3，服务器系统和客户机系统分别以一组初始定时参数302和304开始，这两种定时参数均包括测得的往返时间、本地处理时间、最小初始重发间隔和重发延时曲线点。然后，服务器确定何时调整定时参数。定时参数的再次调整会在规定时间上、在所知的间隔上或当由于性能恶化认为定时参数需要改变时发生。在图3的例子中，假定由于从晚间的几个小时到昼间高峰小时的变化而启动了定时参数的调整。为了启动定时参数的调整，服务器发出一个请求客户机处理时间的消息325。
客户机通过发回客户机处理时间消息328来响应该请求消息。服务器系统接收并记录该客户机处理时间。另外，当服务器系统接收到该客户机响应消息时，服务器测量并然后更新服务器消息的往返时间(SRoundTripTime)。
利用接收到并测得的定时统计数据，服务器系统计算新的一组定时控制参数。首先，服务器确定新的服务器最小初始重发间隔(SMIRI)。服务器最小初始重发间隔(SMIRI)是通过将客户机处理时间(ClntProcTime＝1.68秒)加上服务器对客户机消息和服务响应消息所需行程时间之和的最小估计值来确定的。在该例子中选择的最小估计值为0.5秒。
接着，服务器将服务器重发延时曲线点(SBOCP)设置为一组预定的昼间重发延时曲线点。这些昼间重发延时曲线点已对昼间大业务量进行了优化。应理解，这些曲线点可以根据测得的定时参数来计算或随时由操作员修改。
最后，服务器计算它的用于连续重试的重发时间值(SRTV)。服务器重发时间值(SRTV)的计算公式是SRTV[i]＝Max(SMIRI，SRoundTripTime)*SBOCP[i]。
在确定了自己的重新计算的定时参数之后，服务器将新的定时参数发送给客户机系统。应注意，由于是服务器为客户机系统确定新的定时参数，所以应使需要由客户机系统执行的处理最少。服务器向客户机系统发出新客户机最小初始重发间隔和新昼间客户机重发延时曲线点消息350。在图3的实施例中，新的客户机最小初始重发间隔是通过将服务器处理时间加上半秒即服务器对客户机消息和服务器响应消息的行程时间之和的最小估计值来计算的。
客户机系统接收新的定时参数消息350。客户机系统通过检查消息350来查看是否有指示客户机系统如何解释新定时参数的指示符。例如，该消息可包括一个描述客户机系统应如何利用本地数据如更新的网络业务量信息进一步处理定时参数的指示符。
在图3的例子中，客户机系统只是保存新的CMIRI和CBOCP[]值。然后，客户机系统重新计算新的一组客户机重发时间值(CRTV)。具体地讲，客户机重发时间值(CRTV)是利用公式CRTV[i]＝Max(CMIRI，CRoundTripTime)*CBOCP[i]来计算的。在图3的例子中，在发出原始客户机消息之后的4.63秒，若没有接收到所希望的服务器响应，客户机将重发同样的客户机消息。在第一次重发之后的5.98秒，进行第二次重发，依此类推。最后，客户机会每隔33.68秒重发客户机消息，直到最终客户机放弃为止。
在一个实施例中，接收到的服务器消息会提供给客户机系统，来计算新的客户机往返时间(CRoundTripTime)值，后者用来计算新的客户机重发时间值(CRTV)。当CRoundTripTime的变化超过一阈值时，将重新计算客户机重发时间值。
如上所述，客户机可与不只一个的服务器系统通信或工作在不同的网络中。在这样的实施例中，客户机系统会保存所有不同定时参数设置的表格或数据库。
现在参照图4，它示出了一个实施例的通过无线网络客户机和服务器动态构建定时参数处理的流程图400。应结合其余的附图来理解图4。如上所述，定时参数的重新构建会由多种原因引起，网络性能的劣化可能是会引发为改善无线网络通信性能而重建定时参数的原因之一。在404，由于性能劣化或其它原因，开始重建定时参数。如果不是由于性能劣化而开始重建的，则例如可以以特定的时间间隔开始重建，过程进至408判断是否是重建定时参数的时间。
若由于性能劣化而开始重建定时参数，则在406执行实时性能测试，这包括计算消息往返时间和处理时间。根据上述的说明，应理解，在客户机侧或服务器侧均会发生性能劣化，所以应独立地、分别地和相应地进行实时性能检测。更具体地讲，当在客户机侧出现性能劣化时，只在客户机侧进行性能检测。相反，若在服务器侧出现性能劣化，则只在服务器侧进行性能检测。
在408，根据在406的性能检测结果或者简单地在特定的时间间隔上，决定进行定时参数的调整。如上所述，客户机或服务器可分别开始定时参数的重建。所以，在410，处理进行到已开始重建过程的那一方。如果客户机开始，则客户机测得的时间统计数据将作为独立的消息或夹带在客户机消息中被发送到服务器，以便在416分别为服务器和客户机确定新的一组定时参数。同样，如果服务器开始，则收集服务器测得的时间统计数据，以便在416分别为服务器和客户机确定新的一组定时参数。服务器会请求客户机向服务器发送定时统计数据，来分别为服务器和/或客户机确定新的一组定时参数。
在417，给服务器设置新确定的定时参数，然后在418，将新确定的定时参数通过无线网络发送给客户机。一般会有一个标志随新确定的定时参数一起被发送到客户机。该标志指示客户机如何解释定时参数。虽然该标志不是实施本发明所必需的，但它提供了用于更好管理定时参数的有效手段。于是，当新的定时参数到达客户机时，如果该标志指示必需接纳新的定时参数(强制性的)，当按时间间隔开始重建时通常会出现这种情况，则在424客户机利用新的定时参数重置所有的定时参数，随后按新的定时参数执行操作。如果该标志是非强制性的，则客户机一般会根据新接收到的定时参数，重建一组本地定时参数。这使得客户机能够按照当前更新的业务量情况来进行调整，以便导出一组针对本地优化的定时参数。例如，当客户机得到来自服务器的包括新重发延时曲线点和CMIRI的一组新定时参数时，客户机需要计算它的CRTV值。此外，在424装入可包括本地重新调整的定时参数的新定时参数。
在前面已经说明了一种动态确定无线数据网络定时参数的方法和装置。应明白，在不脱离本发明范围的情况下，本领域普通技术人员可以改变和修改本发明组成成份的种类和结构。
权利要求
1.一种用于动态调整无线数据网络的定时参数的方法，所述方法包括在服务器设备上接收体现无线数据网络特征的定时统计数据；利用所述定时统计数据来计算新定时参数组；以及将所述新定时参数组发送给在所述无线数据网络下工作的无线客户机设备。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述定时统计数据是客户机的定时统计数据和服务器的定时统计数据；所述接收定时统计数据的步骤包括从至少一个所述无线客户机设备接收所述客户机定时统计数据；以及所述计算所述新定时参数组的步骤包括收集所述服务器定时统计数据；以及利用所述客户机定时统计数据和所述服务器定时统计数据两者来计算所述新定时参数组。
3.如权利要求2所述的方法，其中，向所述服务器设备发送所述客户机定时统计数据的所述步骤包括将所述客户机定时统计数据与正常的客户机数据消息一起发送给所述服务器设备。
4.如权利要求3所述的方法，其中，将所述新定时参数组发送给无线客户机设备的所述步骤还包括发送指示所述无线客户机设备应如何处理所述新定时参数组的指示符。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述服务器定时统计数据指示所述无线数据网络的动态情况。
6.如权利要求1所述的方法，其中，将所述新定时参数组发送给无线客户机设备的所述步骤按预定的时间表发生。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述新定时参数组包括最小初始重发间隔。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述新定时参数组之一包括一组针对预定情况进行优化的重发延时曲线点(back-off curve point)。
9.一种用于动态调整无线数据网络的定时参数的方法，所述方法包括在客户机设备中测量客户机的定时统计数据；以及从所述客户机设备向所述无线数据网络发送所述客户机定时统计数据。
10.如权利要求9所述的方法，其中，发送所述客户机定时统计数据的所述步骤包括将所述客户机定时统计数据与正常的客户机数据消息一起发送。
11.如权利要求9所述的方法，还包括从所述无线数据网络接收新的定时参数组；以及按照指示应如何处理所述新定时参数组的指示符来处理所述新的定时参数组。
12.一种用于动态调整无线数据网络的参数的系统，所述系统包括无线数据网络；多个客户机设备，所述多个客户机设备工作在所述无线数据网络中；以及与所述无线数据网络连接的服务器设备，所述服务器设备被构建用来收集定时统计数据，所述服务器设备根据所述定时统计数据来计算新的定时参数组，并向所述多个所述客户机设备发送所述新定时参数组。
13.如权利要求12所述的系统，其中，所述多个所述客户机设备之一测量客户机的定时统计数据并向所述服务器设备发送所述客户机定时统计数据。
14.如权利要求13所述的系统，其中，所述服务器设备测量服务器的定时统计数据，并利用所述客户机定时统计数据和所述服务器定时统计数据两者来计算所述新定时参数组。
15.如权利要求14所述的系统，其中，所述客户机设备将所述客户机定时统计数据与正常的客户机数据消息一起发送给所述服务器设备。
16.如权利要求12所述的系统，其中，所述服务器设备将所述新定时参数与正常的服务器数据消息一起分别发送给所述多个所述无线客户机设备。
17.如权利要求16所述的系统，其中，所述服务器设备包含一个与在所述正常的服务器数据消息中新定时参数组一起发送的指示符，所述指示符指示所述多个所述客户机设备中每个客户机设备应如何处理所述新定时参数组。
18.如权利要求12所述的系统，其中，所述定时统计数据指示所述无线数据网络的动态情况。
19.如权利要求12所述的系统，其中，所述客户机在利用所述定时参数组之前在所述客户机设备中处理所述定时参数组。
20.如权利要求12所述的系统，其中，所述服务器设备按预定的时间表将所述新定时参数组发送给客户机设备。
21.如权利要求12所述的系统，其中，所述新定时参数组的第一个参数包括最小初始重发间隔。
22.如权利要求12所述的系统，其中，所述新定时参数组的第二个参数包括一组针对预定条件进行优化的重发延时曲线点。
全文摘要
一种动态调整无线数据网络中定时参数的方法和装置。其中,服务器根据所收集的反映无线网络性能的定时统计数据,计算可包括表示重发延时曲线的一组排序数字和最小初始重发间隔的新定时参数组,以供服务器和无线客户机使用。在接收到新定时参数组后,客户机可直接使用或利用本地信息进一步处理或再调整定时参数以得出本地优化定时参数组。这使得服务器能够以最小代价对与之通信的所有移动设备进行定时和性能变化的最优动态控制。
文档编号H04L29/08GK1244078SQ99110188
公开日2000年2月9日 申请日期1999年7月7日 优先权日1998年7月10日
发明者廖汉青, 斯蒂芬·S·博伊尔 申请人:电话通有限公司