[發明專利]一種面向TCP/IP和BLE集成協議棧的優化方法

在審

• 申請號: 202210359043.3
• 申請日: 2022-04-06
• 公開（公告）號: CN114785870A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 董瑋;高藝;呂嘉美;李燁明;龔凱杰
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04L69/16
• 分類號: H04L69/16;H04W4/80;H04L1/16;H04L5/00;H04W28/06
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 舒良

1.一種面向TCP/IP和BLE集成協議棧的優化方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)在TCP/IP協議棧和BLE協議棧之間添加了一個額外的自適應層，構建新型的TCP/IP和BLE集成協議棧；

2)在所述自適應層中設置BLE連接事件長度自適應機制，自適應地更新連接事件的容量；

3)在所述自適應層中設置BLE連接維護機制，通過預取TCP層等待的數據包以維護連接事件；

4)將添加有所述自適應層的TCP/IP和BLE集成協議棧，應用于BLE主設備和BLE從設備；

5)判斷BLE設備是否為從設備，若是，則所述自適應層取消BLE連接事件長度自適應機制的設置，若否，則忽略此步驟。

2.根據權利要求1所述的一種面向TCP/IP和BLE集成協議棧的優化方法，其特征在于，所述步驟2)具體為：

21)定義最大連接事件長度L_max、實際連接事件長度L_act以及它們的比值R_lu；

其中，最大連接事件長度L_max為固定連接間隔內連接事件長度的上限，實際連接事件長度L_act為連接事件實際發送的數據量大小，并且L_act≤L_max，R_lu描述最大連接事件長度和事件連接事件長度的間隙，其值在0和1之間，通過調節最大的連接事件長度L_max，使其接近L_act，以提高TCP有效吞吐量；

22)通過下式獲得最大連接事件長度L_max：

其中，RTT為TCP數據包的往返時間，由所述自適應層包括的RTT估計方法獲得，附加的0.2*L_act用于減小參數更新的開銷；

23)通過下式獲得實際連接事件長度L_act：

其中p_s為當前BLE協議棧緩沖區中的數據包的大小，p_r為由于鏈路質量差而重傳的數據包的大小，r為每秒傳輸的有效載荷大小；

24)通過下式獲得BLE協議棧緩沖區中的數據包大小p_s：

p_s＝min(S_data，S_snd，S_ble) (4)

其中S_data為剩余要發送的數據包大小，S_snd為TCP發送窗口限制的數據包大小，S_ble為藍牙協議棧限制的數據包大小；

25)通過下式獲得BLE由于鏈路質量差而重傳的數據包大小p_r：

其中e為給定幀錯誤率(FER)，通過在線學習的方法預測當前e的大小，

所述是發送數據包p_s總共需要發送的次數，通過下式獲得：

所述為BLE發送方發送p_s字節數據而需要發送的實際字節數據大小。

3.根據權利要求2所述的一種面向TCP/IP和BLE集成協議棧的優化方法，其特征在于，所述步驟22)中自適應層包括的RTT估計方法包括：

221)構建了一個等待時間表，記錄每個數據包從進入緩沖區到離開的T_wdata的持續時間；

222)對于傳出的包，首先使用跨層信息來判斷它是否是ACK包，如果是，將根據其BLE控制器的狀態來估計等待時間T_wack；

223)遍歷等待時間表，根據數據包報頭中的“ACK”字段，找出與ACK對應的數據包的等待時間，一旦找到，將獲取數據并從表中刪除該項，那些在表中停留的時間超過了閾值的項也將被刪除；

224)通過下式獲得RTT在當前網絡環境下的真實值RTT_r：

RTT_r＝T_s-T_r-(T_wdata+T_wack) (7)

其中T_s是發送數據包的時間戳，T_r是接收到ACK的時間戳。