专利名称：一种提高移动应用系统端到端QoS的方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及在广域移动通信系统中，满足应用层对端到端QoS需求，提高系统端到端服务质量(QoS)的一种方法。
背景技术：
随着移动通信技术的飞速发展，移动通信领域，已经由原有的以语音通信为主，逐步转向数据通信和多媒体通信。广域移动通信系统的无线接入环境非常复杂，无线频谱资源有限，加之无线链路的信噪比要比有线链路信噪比差1到2个数量级，更容易受到干扰。
目前的广域移动通信系统提供高下载带宽，低上传带宽的非对称业务模式，提供为下载服务优化的数据链路，对以上传为主的业务应用限制性比较大。从通信系统的协议层结构来看，广域移动运营商最高只实现到通信协议层的IP层，端-端应用的TCP层由应用的移动终端和服务器实现。并且广域移动运营商对无线接入链路段都暂不提供优先级服务，因此，不能根据用户的业务的情况分配不同的优先级别和带宽；延迟大，抖动大(延迟的差异性大)、丢包率高、带宽有限、控制复杂是目前广域移动数据通信的特点。
而在现有的技术方案中，第一没有实现综合的通信过程的监测和控制。通信过程的监测只是从通信的各层考虑，缺乏对应用而言的通信状态和通信质量统一的衡量和评价，对通信参数和通信状态的监测大多数在物理层、链路层和IP层实现，对TCP层也只是监测TCP连接(SocketConnection)的状态；通信过程的控制也是在各层独立的实现，没有从应用层的可用性角度全面考虑的控制策略。这种通信各层的独立操作，使底层对高层而言，是不可完全控制的黑盒。因此，现有技术方案仅能判别物理信号强度低引起的物理层中断、PPP连接的开放和关闭状态引起的链路层中断、TCP连接是否活动状态引起的TCP中断。控制措施也仅仅是掉线重联和超时重联，而且是各层独立操作，缺少全局统筹和配合，由于控制措施缺少针对性，因此会出现重复操作和振荡现象，增加了中断时间，降低了通信质量，不能从根本上解决应用可用性的问题。
第二、现有的技术方案没有从应用的角度考虑通信的有效性，只是从信号强度、PPP连接的状态、IP层的可达性、TCP连接的状态等来判断通信的有效性，没有从应用层面判断通信的连接和状态是否真正的有效。既缺少对无效和低效状态的判定和衡量的指标及相应的措施，也没有提供全面评价通信质量的方法。例如，对于移动通信应用中经常出现的TCP虚连接现象和TCP性能降级现象TCP虚连接现象是指在移动通信正常通信过程中，由于发生基站/基站控制器的切换、软件和硬件模块配合或其它底层的原因，造成无线信号强度正常、链路层正常、IP层正常、TCP连接状态正常，而实际在TCP层并没有或非常少的应用层数据传输的现象；TCP性能降级现象则指在移动通信过程中，随着TCP连接建立时间的增长，通信各层的参数正常，但是TCP层的吞吐量效率会降低，甚至会不能满足应用的最低需求的现象。现有的技术方案面对这两种现象，因为TCP连接状态正常，通信底层的IP层、链路层正常、信号强度正常，因此系统不会采取措施而是维持现状，导致不能识别和消除无效和低效的状态。而实际上，在TCP层并没有或仅有非常少的应用层数据传输，对应用层而言，这是一条无效或低效的TCP连接，不能保障通信质量的QoS。
第三、由于在无线通信环境部分，各地的地理环境、城市布局、建筑形态、基站分布、用户群分布、用户移动性分布、应用业务分布等在时间域和空间域都对通信质量有很大的影响，例如，在某些区域的某地点或某时间段，存在频繁的切换或中断现象，对移动终端的通信效果有非常大的影响，现有的技术方案不能识别和适应位置和时间等因素的影响，而且没有历史经验数据作为参考，只能通过频繁的拨号和重联来试图解决，降低了通信的有效性和可用性。而在设备方面，各地运营商采用的厂家设备不同，根据本地情况进行的优化不同，通信参数也存在时间域和空间域的变化，现有的技术方案在通信效果和控制层面上，没有考虑以上因素对通信质量的影响。要实现QoS机制，需要面对这些因素的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术通信各层独立操作，没有实现综合的通信过程的监测和控制的缺点，在移动终端及服务器各自系统的应用层与TCP层间增加一个管理层，实现对通信过程中通信各层全面监测，实施控制策略的功能，建立起一种智能化、可管理的QoS控制机制，满足应用层对端到端QoS的需求。
本发明的另一目的是，提供一种评价系统通信质量的方法和量化指标，定义系统无效和低效状态。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为一种提高移动应用系统端到端QoS的方法，其用于移动终端/服务器系统，在所述系统的应用层与TCP层之间建立一个监测和控制该系统通信质量的管理层，所述管理层包括一用于连接通信模块与所述管理层的驱动接口；一用于描述和记录所述系统通信过程动态变化的有限状态机；一用于动态实时更新存储通信信息的通信信息库；一提供控制策略的控制策略模块，与所述通信信息库和有限状态机通讯连接；一用于管理和协调所述管理层上述各功能模块的控制模块，与各功能模块通讯连接；所述方法包括以下步骤A、通过所述驱动接口周期收集所述管理层下的各通信层的通信参数和通信状态，将获取的参数信息存入所述通信信息库，通信状态的改变反馈给所述控制模块；B、所述管理层控制模块响应所述系统通信状态的改变，以所述通信信息库当前的信息、有限状态机当前的状态为依据，引用预定义的控制策略；C、由所述管理层控制模块实施对应控制策略。
所述的方法，其中所述步骤A同时还包括以下步骤用所述控制模块内置的通信质量评价工具，周期评价所述系统的通信质量，处理结果存入所述通信信息库，通信状态的改变反馈给所述控制模块。
所述的方法，其中所述步骤A同时还包括以下步骤所述控制模块响应通信事件触发，将参数信息存入所述通信信息库，通信状态的改变反馈给所述控制模块。
所述的方法，其中所述的管理层还包括一通信质量等级库，所述管理层控制模块通过所述通信质量等级库来查询当前通信环境的通信质量等级，并作为所述步骤B引用控制策略的附加依据。
所述的方法，其中所述通信质量等级库用于评估网络实际通信质量等级，所述通信质量等级分为发送等级和接收等级，所述通信质量库以位置或时间和位置作为通信质量等级的查询索引。
所述的方法，其中所述的管理层还包括一专用AP数据通道模块，所述AP数据通道模块具有缓冲机制和流量反馈控制，通过管理层控制模块对所述应用层与所述TCP层之间的数据传输质量进行管理。
所述的方法，其中所述AP数据通道设置两级缓冲，第一级缓冲设置在系统内存中，作为发送和接收缓冲区，第二级缓冲设置在系统低速存储区，作为发送和接收溢出处理缓冲区，所述第一缓冲区设置控制阈值，当所述数据通道第一缓冲区的数据容量超过控制阈值时，触发流量反馈控制，降低应用数据的发送和通信速率。
所述的方法，其中所述管理层控制模块包括一事件处理模块、一参数/状态查询模块、一连通性/可用性评价模块、一参数控制模块，一策略控制模块、一状态控制模块以及与上述模块通信连接并调用和协调上述各功能模块的调度模块。
所述的方法，其中所述步骤B所述的步骤包括B1、所述调度模块响应来自事件处理模块或参数/状态查询模块或者连通性/可用性评价模块报告的系统工作状态的改变；B2、所述调度模块调用所述策略控制模块，查询所述通信信息库、有限状态机、通信质量等级库的信息，并将查询获得的信息提供给控制策略模块；B3、所述控制策略模块以所述查询获得的信息为输入条件，从控制策略模块内的规则库/方法集中查找对应策略反馈给所述策略控制模块。
所述的方法，其中所述步骤C所述的实施控制策略包括采用如下措施用所述策略控制模块主动控制AP数据通道的流量反馈；或者调用所述状态控制模块，使有限状态机按预定义规则实现工作状态的转移；或者调用所述参数控制模块通过所述驱动接口在TCP/IP协议栈和通信模块实施控制策略，或同时采用如上措施；或者不采取任何动作。
所述的方法，其中所述的通信质量评价工具包括对IP层连通性和可用性的评价、对TCP层连通性和可用性的评价以及AP层面可用性的评价。
所述的方法，其中所述对IP层连通性和可用性的评价方法为所述调度模块调用连通性/可用性评价模块，通过所述驱动接口，利用PING机制和ICMP协议，在所述系统的源和目的端，按指定分组长度和指定数量，测试端-端的连通性，分析延迟、抖动、丢包率，同时在指定时段内，统计IP层发送和接收分组数量、类型、分布情况、数据流量等信息，评价IP层的可用性；所述对TCP层连通性和可用性的评价方法为所述调度模块调用连通性/可用性评价模块，通过所述驱动接口，统计和分析TCP层的SYN信息包，Alive信息包等心跳信息的互通，测试TCP连接的连通性，同时在指定时段内，统计TCP层发送和接收包的数量、类型、分布情况、数据流量等信息，评价TCP层的可用性；所述对AP层面可用性的评价方法为所述调度模块调用连通性/可用性评价模块，在指定时段内，统计AP数据通道中缓冲区数据发送和接收的情况，溢出处理的情况，计算AP层的有效数据吞吐量，评价AP层面的可用性。
本发明的有益效果为本发明的一种方法，由于在应用层与TCP层之间增加了一个管理层，通过管理层控制模块的调度、驱动接口调用、连通性和可用性工具分析、状态参数集和有限状态机的动态存储，实现了对通信全过程，各通信层参数和状态的全面监测；通过管理层控制模块查询控制策略，选择最优的处理措施，通过调用驱动接口在通信各层采取相应的措施实现迅速和准确的响应，提高了通信质量；由于本方法提出了从应用层面衡量通信的可用性的概念和量化通信质量的指标，并提供了实现方法，因此，通过连通性和可用性分析工具评估，可以判断当前通信状态的有效性，识别低效和无效的通信连接，进而通过控制策略查询采取针对的措施消除无效和低效状态，恢复有效的通信连接，实现更高的通信质量和可用性。由于本方法引用了反映通信地点和时间的历史经验数据的通信质量等级库的概念，可以了解以往此地点的有效通信速率和中断的概率、中断类型的频次，并将通信质量等级作为控制策略引用决策的重要影响因素，根据控制策略，判断出在当前情况下最优的处理，更好的适应应用环境的复杂性和实际变化，保证更加有效的通信质量。
因此，本发明的方法在移动终端/服务器系统建立起一种智能化、可管理的QoS控制机制，满足应用层对端到端QoS的需求。
图1为增加了管理层的协议层结构2为管理层结构示意3为驱动接口结构及功能实现4为典型应用的有限状态机的状态转移5为控制策略模块结构示意6为AP数据通道工作示意7为管理层控制模块结构8为本发明方法流程图具体实施方式
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明由于无线通信的复杂性，在有线环境下适用的传统通信模型不能适应无线通信的需求，尤其是会话型(Session)的实时业务。为此，为提高系统端到端服务质量(QoS)，本发明对传统通信模型加以改进，在移动终端系统的应用层与TCP层之间和服务器系统的应用层与TCP层之间同时增加了一个专门进行通信质量监测和控制的管理层，参见图1、图2，实现有QoS保证的新的通信模型。
管理层由下述模块组成
●驱动接口，参见图3驱动接口是管理层与各通信层之间通信连接的接口，管理层通过驱动接口实时监测查询并获取通信信息，并通过驱动接口实施控制策略。驱动接口由数据接口和实现数据接口功能的函数库组成数据接口包括查询类数据接口和控制类数据接口，查询类数据接口实现各通信层状态参数信息的收集和数据格式的统一化，包括参数查询接口、状态查询接口和事件报告接口；控制类数据接口实现参数设置、控制策略的实施，包括参数控制接口、状态控制接口和功能控制接口。数据接口是在管理层内实现的功能函数库，是管理层其它功能模块调用的API接口。
数据接口函数库是具体实现数据接口功能的软件程序。根据无线通信模块提供的AT指令集、扩展AT指令集、产品特定的指令/接口，TCP/IP协议栈提供的API、配置文件、特定功能、特定API等接口和调用作为编程的API和单元功能，经过逻辑组合、映射，实现数据接口的功能。如参数和状态查询，经软件控制处理，调用API和AT指令集等单元功能在各通信层实现查询，将结果进行处理后，由数据接口按预定义的格式返回。
由于移动终端使用的通信模块(物理层和数据链路层)的供应商不同，接口方式也不同；协议栈(IP层和TCP层)的版本不同，API接口方式也不同，驱动接口可以为管理层提供统一的数据接口，屏蔽硬件模块和TCP/IP协议栈，通过驱动接口，对管理层控制模块和其它功能模块提供一个适配接口，消除底层的差异性，实现版本的稳定和管理的一致性。
●通信信息库通信信息库是一个数据存储结构，存储格式包括数组、记录、结构、集合等数据结构；用来存储通信参数、状态参数、统计信息、事件记录及其它的相关特定信息。通信信息库由管理层控制模块维护，实时动态更新通信信息，通信信息库的信息作为引用控制策略的重要依据之一参与控制策略引用的决定过程。通信信息库的更新有2种方法主动查询更新、事件报告更新。其中主动查询采用多线程和计时器技术，由管理层控制模块定时通过驱动接口的查询类数据接口，查询当前的通信参数和状态参数等信息，并更新数据；事件报告更新由通信过程中产生和触发的事件报告，通过驱动接口的事件报告接口处理，解析出参数、状态信息，并将当前的最新数据更新通信信息库。
●有限状态机，参见图4有限状态机是描述并记录通信过程动态变化的软件，由特定的数据结构和实现状态变化的功能函数组成。有限状态机的变化状态是预先定义的，例如图4所示的典型应用的有限状态机的状态转移图，有限状态机根据通信质量的不同在正常通信过程中设定不同类型的中断状态中断1状态为TCP层保持连接，但AP数据吞吐量降级，低于阀值；中断2状态为TCP层连接拆链，但IP可以PING通；中断3状态为IP不能PING通，但PPP连接保持；中断4PPP连接中断，并且信号质量低于阀值。有限状态机由管理层控制模块维护，管理层控制模块通过收集的信息、状态参数表中的信息、事件报告的信息，通信质量等级库的信息等，经引用控制策略后按预定义规则维护有限状态机，使有限状态机状态发生变化。移动运营商在各地采用的设备不同，实现的通信底层的控制状态也略有差异；不同的移动运营商和不同的通信网络，实现的通信控制状态不同，因此，有限状态机具有地域和网络的差异性。
●通信质量等级库通信质量等级库是为了考量通信环境对通信质量的影响而引入的概念。通信质量库是这样建立的，以位置或位置和时间为主键值，通过实地测量并处理，记录移动终端侧或服务器侧发送、接收通信质量等级和数据吞吐量、当前位置中断概率以及中断类型分布概率的数据，并根据多次实际测量得到的数据用统计学的方法处理吞吐量数据，得到均值与方差，以此确定通信质量等级、中断概率、中断类型与频次，将其结果录入通信质量等级数据库。通信质量等级是衡量满足应用通信需求的量化指标，分为发送等级和接收等级。
通信质量等级库用于评估网络当前实际通信环境的通信质量，在通信过程中，管理层控制模块可以利用位置、位置和时间作为索引查询当前通信环境的通信质量等级，作为控制策略决策的输入源，为管理层采用可靠通信的措施提供依据和支持。由于网络优化、网络升级、用户群变化、移动数据业务变化等都会对通信质量等级产生影响，因此通信质量等级库需要动态保持更新，反映实际应用的可用性。
●控制策略，参见图5控制策略模块是根据当前的通信状态(有限状态机)、各通信层的通信参数(通信信息库)，并结合所处的通信环境(通信质量等级库)，提供在当前状况下为满足通信质量使用的策略和方法。控制策略模块由数据查询接口、策略引擎、规则库/方法集组成。规则库/方法集是一个知识库，存储着预先组织好的控制措施，这些措施是实际应用中遇到的问题和解决办法的总结，规则库/方法集是以有限状态机中的状态为主条件进行组织的。策略引擎则由管理层控制模块调用，根据输入的条件在规则库/方法集中查找策略和方法，并将匹配的结果(对应策略)返回给管理层控制模块实现。策略引擎是以有限状态机的状态、通信信息库中的通信参数、通信质量等级、连通性和有效性评价工具的结果为条件来查询策略的。根据通信网络、应用环境的变化，知识的更新，软件的升级，控制策略需要保持动态的更新。
●AP数据通道，参见图6AP数据通道是具有缓冲机制和流量反馈控制的数据管道，用来完成应用层数据交换，同时由管理控制模块监控AP数据通道数据传输质量，形成对AP层面可用性的量化指标。
对以上传为主的会话型(Session)实时业务数据通信，尤其是关键业务的信息数据的传输过程中，不能丢失数据是系统传输的一个重要质量指标，为了适应无线链路的带宽动态变化大、链路可靠性低的状况，弥补无线通信链路的吞吐量速率和应用数据源的产生和到达速率的差异性，设置二级缓冲和流量反馈控制。
缓冲机制第一级缓冲是发送和接收缓冲区，在内存中实现。发送缓冲区的容量配置，要根据应用的数据产生速率、无线链路的发送吞吐量，无线链路的可用性等因素考虑，建议按10分钟应用的数据平均产生量设置，当一级缓冲区达到90％阈值时，启动溢出处理。第二级缓冲是发送和接收溢出处理缓冲区，在低速存储区，如FLASH、CF卡等实现。发送缓冲区要根据应用数据产生速率，考虑在最坏情况下，保证用户数据不丢失的前提下配置容量。
流量反馈控制一级缓冲区设置控制阈值(建议70％)，当一级缓冲区的数据容量超过阈值时，触发反馈控制。移动终端侧发送缓冲区的反馈通过数据接口与移动终端的应用层进行流量协商；接收缓冲区的反馈与对端数据通道软件或应用层进行流量协商。服务器侧发送缓冲区的反馈通过数据接口与服务器的应用层进行流量协商；接收缓冲区的反馈与对端数据通道软件或应用层进行流量协商。
除了上述通过控制阈值被动触发流量反馈控制外，也可作为实施控制策略采用的一种手段，由管理层控制模块主动控制AP数据通道的流量反馈。
●管理层控制模块，参见图7管理层控制模块是管理层的核心模块，该模块管理与协调上述各功能模块并控制各项功能的实现和任务的调度；还提供通信连通性和可用性评价工具。管理层控制模块包括以下子模块与驱动接口通信连接的事件处理模块、参数/状态查询模块、连通性/可用性评价模块；用来控制的状态控制模块、参数控制模块、策略控制模块；以及调度各子模块的调度模块。管理层控制模块的各项功能在下述本发明方法步骤的详细描述中得以体现。
本发明为了从应用层面衡量通信的可用性提出了量化通信质量的指标——连通性和可用性，用来定义系统无效和低效状态，并提供了评价连通性和可用性的实现方法，管理层控制模块提供了通信连通性和可用性评价工具。对通信各层连通性和可用性的评价方法如下对IP层连通性和可用性的评价方法为所述调度模块调用连通性/可用性评价模块，通过所述驱动接口，利用PING机制和ICMP协议，在所述系统的源和目的端，按指定分组长度和指定数量，测试端-端的连通性，分析延迟、抖动、丢包率，同时在指定时段内，统计IP层发送和接收分组数量、类型、分布情况、数据流量等信息，评价IP层的可用性。
所述对TCP层连通性和可用性的评价方法为所述调度模块调用连通性/可用性评价模块，通过所述驱动接口，统计和分析TCP层的SYN信息包，Alive信息包等心跳信息的互通，测试TCP连接的连通性，同时在指定时段内，统计TCP层发送和接收包的数量、类型、分布情况、数据流量等信息，评价TCP层的可用性。
所述对AP层面可用性的评价方法为所述调度模块调用连通性/可用性评价模块，在指定时段内，统计AP数据通道中缓冲区数据发送和接收的情况，溢出处理的情况，计算AP层的有效数据吞吐量，评价AP层面的可用性。数据吞吐量的测算方法有2种移动终端测算在与服务器的Socket连接有效情况下，发送数据吞吐量以发送缓冲区未置空情况下，固定时长内的平均数据发送速率。接收数据吞吐量是连续接收数据情况下固定时长内的平均接收速率。
服务器端测算在与移动终端的Socket连接有效情况下，发送数据吞吐量以发送缓冲区未置空情况下，固定时长内的平均数据发送速率。接收数据吞吐量是连续接收数据情况下固定时长内的平均接收速率。
下面结合图7和图8详细说明本方法的具体步骤1a、通信开始，调度模块周期性调用(根据应用需求调整周期时间，建议30秒)参数/状态查询模块，通过驱动接口的查询类数据接口，查询通信各层(从物理层到TCP层)的状态和参数并获得当前的通信状态和参数，若通信状态和参数发生改变，则将当前参数信息存入通信信息库，通信状态的改变反馈给调度模块，并做LOG记录；1b、与步骤1a同时并列进行的是，通信开始，调度模块周期调用(根据应用需求调整周期时间，建议30秒)连通性/可用性评价模块，通过对驱动接口获得的IP层TCP层信息的处理以及对AP数据通道获得的AP层信息的处理，获得当前通信的有效质量，将处理结果存入通信信息库，通信状态的改变反馈给调度模块，并做LOG记录；1c、当使通信状态改变的突发事件发生时，事件处理模块接受通信事件的触发并进行处理，将当前参数信息存入通信信息库，通信状态的改变反馈给调度模块，并做LOG记录；2、所述调度模块响应来自参数/状态查询模块或者连通性/可用性评价模块或者事件处理模块报告的系统工作状态的改变，调用策略控制模块去查询所述通信信息库、有限状态机、通信质量等级库的信息，并将查询获得的信息提供给控制策略模块；3、策略控制模块调用策略引擎，策略引擎以所述查询获得的信息为输入条件去规则库/方法集查找对应策略和方法，并反馈给所述策略控制模块；4、策略控制模块调用状态控制模块、参数控制模块实施对应控制策略。
步骤4所说的实施控制策略包括采用如下措施直接用所述策略控制模块主动控制AP数据通道的流量反馈；或者调用所述状态控制模块，使有限状态机按预定义规则实现工作状态的转移；或者通过所述参数控制模块调用所述驱动接口在TCP/IP协议栈和通信模块实现控制(实施控制策略或参数设置)。上述措施可以是单独实施，也可以是相互组合实施，或同时采用如上措施；或者不采取任何动作。
下面举例说明本发明方法的效果。采用了本发明方法后●能及时发现无效和低效状态参见图4，在通信开始，经过初始化和拨号连接，正常通信后，有限状态机转移到通信状态。管理层控制模块的连通性/可用性模块会周期(根据应用需求调整)的调用IP、TCP、AP连通性和可用性工具实时监视IP层、TCP层和应用层的连通和数据吞吐量的效率，在数据吞吐量低于阈值(根据应用需求确定)时、或连续一段时间内低于阈值时，触发通信中断事件，反馈给管理层控制模块的调度模块，调度模块通过状态控制模块将有限状态机转移到中断1状态(TCP连接保持，AP吞吐量降级，低于阈值)。
●能消除无效和低效状态管理层控制模块的调度模块响应反馈，启动策略控制模块，策略控制模块收集通信信息库、有限状态机、通信质量等级库的信息，查询控制策略1.中断1状态如果在超时(根据应用需求确定)时间内，恢复性能，不采取措施，状态控制模块将有限状态机转移到通信状态。
2.如果超时后，通过查询通信质量等级库，了解当前位置和时间历史的通信质量信息，判断是偶发现象，还是通信质量差的原因。
3.如果数据吞吐量高于控制值(通信质量等级库吞吐量的80％)，判定为通信质量差的原因，超时计数器清零，有限状态机维持在中断1状态，不采取措施。处理回到第1步。避免不必要的断链重联。
4.如果数据吞吐量低于控制值(通信质量等级库吞吐量的80％)，判定为偶发现象，状态控制模块将有限状态机转移到拆链状态，参数控制模块通过调用驱动接口的控制类接口断链重拨，重拨成功后，调用有限状态机转移到通信状态。
通过及时发现低效和无效的状态，综合判断通信状态，在避免不必要的动作情况下消除低效和无效连接，恢复有效连接状态，保证通信质量的QoS。
●使系统具备自适应性。
通信质量等级库反映实际应用环境的有效性，并根据实际的变化及时动态的调整。控制策略保存对不同类型的事件和中断的最优化的处理措施，并动态保持更新。
例如，在某些区域的某地点或某时间段，存在频繁的切换或中断现象，对移动终端的通信效果有非常大的影响，现有的技术方案不能识别和适应位置和时间等因素的影响，而且没有历史经验数据作为参考，只能通过频繁的拨号和重联来试图解决，降低了通信的有效性和可用性。
本发明通过使用通信质量等级库，记录因位置和时间变化的通信可用性和有效性，能够预知频繁切换或中断的地点，并知道以往此地点的有效通信速率和中断的概率、中断类型的频次，在管理层控制模块的控制下，利用AP数据通道的流量反馈机制，可以适当降低应用的发送和接收速率；同时，明确的知道当前从物理层到应用层的各层的通信参数和通信状态，根据控制策略，判断出在当前情况下最优的处理，避免盲目的等待超时、拆链重拨、反复重试等振荡现象。更好的适应应用环境的复杂性和实际变化，保证更加有效的通信质量。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种提高移动应用系统端到端QoS的方法，其用于移动终端/服务器系统，在所述系统的应用层与TCP层之间建立一个监测和控制该系统通信质量的管理层，所述管理层包括一用于连接通信模块与所述管理层的驱动接口；一用于描述和记录所述系统通信过程动态变化的有限状态机；一用于动态实时更新存储通信信息的通信信息库；一提供控制策略的控制策略模块，与所述通信信息库和有限状态机通讯连接；一用于管理和协调所述管理层上述各功能模块的控制模块，与各功能模块通讯连接；所述方法包括以下步骤A、通过所述驱动接口周期收集所述管理层下的各通信层的通信参数和通信状态，将获取的参数信息存入所述通信信息库，通信状态的改变反馈给所述控制模块；B、所述管理层控制模块响应所述系统通信状态的改变，以所述通信信息库当前的信息、有限状态机当前的状态为依据，引用预定义的控制策略；C、由所述管理层控制模块实施对应控制策略。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤A同时还包括以下步骤用所述控制模块内置的通信质量评价工具，周期评价所述系统的通信质量，处理结果存入所述通信信息库，通信状态的改变反馈给所述控制模块。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述步骤A同时还包括以下步骤所述控制模块响应通信事件触发，将参数信息存入所述通信信息库，通信状态的改变反馈给所述控制模块。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述的管理层还包括一通信质量等级库，所述管理层控制模块通过所述通信质量等级库来查询当前通信环境的通信质量等级，并作为所述步骤B引用控制策略的附加依据。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述通信质量等级库用于评估网络实际通信质量等级，所述通信质量等级分为发送等级和接收等级，所述通信质量库以位置或时间和位置作为通信质量等级的查询索引。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述的管理层还包括一专用AP数据通道模块，所述AP数据通道模块具有缓冲机制和流量反馈控制，通过管理层控制模块对所述应用层与所述TCP层之间的数据传输质量进行管理。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述AP数据通道设置两级缓冲，第一级缓冲设置在系统内存中，作为发送和接收缓冲区，第二级缓冲设置在系统低速存储区，作为发送和接收溢出处理缓冲区，所述第一缓冲区设置控制阈值，当所述数据通道第一缓冲区的数据容量超过控制阈值时，触发流量反馈控制，降低应用数据的发送和通信速率。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述管理层控制模块包括一事件处理模块、一参数/状态查询模块、一连通性/可用性评价模块、一参数控制模块，一策略控制模块、一状态控制模块以及与上述模块通信连接并调用和协调上述各功能模块的调度模块。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述步骤B所述的步骤包括B1、所述调度模块响应来自事件处理模块或参数/状态查询模块或者连通性/可用性评价模块报告的系统工作状态的改变；B2、所述调度模块调用所述策略控制模块，查询所述通信信息库、有限状态机、通信质量等级库的信息，并将查询获得的信息提供给控制策略模块；B3、所述控制策略模块以所述查询获得的信息为输入条件，从控制策略模块内的规则库/方法集中查找对应策略反馈给所述策略控制模块。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述步骤C所述的实施控制策略包括采用如下措施用所述策略控制模块主动控制AP数据通道的流量反馈；或者调用所述状态控制模块，使有限状态机按预定义规则实现工作状态的转移；或者调用所述参数控制模块通过所述驱动接口在TCP/IP协议栈和通信模块实施控制策略；或同时采用如上措施；或者不采取任何动作。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述的通信质量评价工具包括对IP层连通性和可用性的评价、对TCP层连通性和可用性的评价以及AP层面可用性的评价。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于所述对IP层连通性和可用性的评价方法为所述调度模块调用连通性/可用性评价模块，通过所述驱动接口，利用PING机制和ICMP协议，在所述系统的源和目的端，按指定分组长度和指定数量，测试端-端的连通性，分析延迟、抖动、丢包率，同时在指定时段内，统计IP层发送和接收分组数量、类型、分布情况、数据流量等信息，评价IP层的可用性；所述对TCP层连通性和可用性的评价方法为所述调度模块调用连通性/可用性评价模块，通过所述驱动接口，统计和分析TCP层的SYN信息包，Alive信息包等心跳信息的互通，测试TCP连接的连通性，同时在指定时段内，统计TCP层发送和接收包的数量、类型、分布情况、数据流量等信息，评价TCP层的可用性；所述对AP层面可用性的评价方法为所述调度模块调用连通性/可用性评价模块，在指定时段内，统计AP数据通道中缓冲区数据发送和接收的情况，溢出处理的情况，计算AP层的有效数据吞吐量，评价AP层面的可用性。
13.根据权利要求1-12所述的方法，其特征在于所述驱动接口由数据接口和实现数据接口功能的函数库组成；所述数据接口包括查询类数据接口和控制类数据接口；这些数据接口为在所述管理层内设置的API接口，可由管理层其它功能模块调用；所述函数库实现数据接口功能的方法为以无线通信模块和TCP/IP协议栈提供的接口和调用作为所述函数库编程的单元功能，将所述单元功能经过逻辑组合，实现所述数据接口的功能。
全文摘要
一种提高移动应用系统端到端QoS的方法，其用于移动终端/服务器系统，在系统的应用层与TCP层之间建立一个监测和控制该系统通信质量的管理层，管理层包括一驱动接口、一通信信息库、一有限状态机、一控制策略模块、一管理层控制模块；所述方法包括A.通过驱动接口周期收集所述管理层下的各通信层的通信参数和通信状态，将获取的参数信息存入通信信息库，通信状态的改变反馈给控制模块；B.管理层控制模块响应所述系统通信状态的改变，以通信信息库当前的信息、有限状态机当前的状态为依据，引用预定义的控制策略；C.由管理层控制模块实施对应控制策略。从而实现智能化的、可管理的QoS控制机制，满足应用层对端－端QoS的需求。
文档编号H04L29/06GK1558637SQ20041001522
公开日2004年12月29日 申请日期2004年1月19日 优先权日2004年1月19日
发明者胡巍, 吴少凡, 邵长军, 胡 巍 申请人:深圳市思杰科技有限公司