[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

一種面向TCP/IP和BLE集成協議棧的優化方法，包括：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；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；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；將添加有所述自適應層的TCP/IP和BLE集成協議棧，分別應用于BLE主設備和BLE從設備；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。與現有技術相比，本發明在不違反TCP/IP和BLE規范的前提下顯著提高了BLE設備上TCP有效吞吐量。

技術領域

本發明涉及網絡通信領域，尤其是涉及一種面向TCP/IP和BLE集成協議棧的優化方法。

背景技術

藍牙(BLE)是一種低功耗的無線技術，可以在短距離內使用，使設備能夠進行通信。傳統的BLE設備大多隱藏在無線電網關后面，并依靠網關轉換連接到互聯網。最近有研究人員將TCP/IP協議棧和BLE協議棧集成起來，這樣做的有如下的兩個優勢。1)互操作性：TCP/IP有助于BLE與傳統的TCP/IP網絡進行互操作，使用TCP大大簡化了物聯網網關設計。2)協議支持：廣泛使用的物聯網應用協議，如MQTT，ZeroMQ等，都建立在TCP協議上，從而BLE設備可以支持更多的上層協議和應用程序。

TCP-over-BLE協議棧的TCP與其他無線通信技術上的TCP相比，TCP有效吞吐量顯著下降，BLE上的TCP設備僅達到BLE物理比特率的9.1％，遠低于TCP-over-802.11、TCP-over-802.11b和TCP-over-802.15.4協議棧的比率。造成TCP-over-BLE協議棧的TCP有效吞吐量低下的主要原因在于BLE連接事件效率低下。當通過BLE傳輸TCP時，一般有以下兩種情況導致連接事件效率低下，嚴重造成TCP有效吞吐量下降：1)實際連接事件長度遠小于連接間隔。當它們的差異大于TCP的往返時間(RTT)時，TCP ACK每次都必須在BLE緩沖區中等待。2)連接事件在傳輸完成后，TCP接收器發送ACK后端，導致后續的TCP數據包必須在BLE緩沖區中等待近一個連接間隔。

目前，針對此問題，現存的工作聚焦于架構設計或者BLE性能本身的優化，未能探索當TCP/IP協議棧和BLE協議棧集成時的TCP-over-BLE協議棧的性能優化，造成TCP有效吞吐量嚴重下降的原因出發。

發明內容

本發明要克服現有技術的上述缺點，對TCP/IP協議棧和BLE協議棧的集成協議棧進行優化，提出一種面向TCP/IP和BLE集成協議棧的優化方法。

本發明的目的是提高TCP在配備TCP協議的BLE設備上的有效吞吐量，而提出的一種面向TCP/IP和BLE集成協議棧的優化方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種面向TCP/IP和BLE集成協議棧的優化方法，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。

所述的步驟2)具體為：