通信系统的制作方法
【专利摘要】通信系统(1)包括远程优化服务器(3)和中央优化服务器(5)，两者适应地通过回程网络(4)进行通信。所述中央优化服务器(5)与核心网元件(6、8、9)通信用于数据传输。服务器(3、5)提供到本地数据服务器的访问，管理回程链接，执行数据缓存，并且优化需要回程的数据传输，以便以对用户和核心网元件来说是透明的方式减少通过回程网络的数据传输。服务器执行压缩和协议优化。所述远程优化服务器包括HTTP加速器，其使用客户端和服务器端优化功能来提取关联于用于基础HTML的请求的一束资源，并维护承载所有HTTP传输的一组持续连接。所述HTTP加速器具有分离的代理架构，在其中功能被分配于回程链路两端的服务器上。
【专利说明】通信系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及数据通信，尤其是具有图像和/或视频，和/或音频的数据通过广域网的通信。
[0002]参照图1，在传统的移动蜂窝数据网络中，在其出现作为“标准” IP传输之前，来自用户端的数据穿过基站(例如，Node-B, eNode-B……)，接着是RNC，在这里加密被终止，之后紧跟是SGSN和GGSN。
[0003]移动数据网络(例如3G或4G)经过过去的数年已经以空前的速度成熟起来。当前有大约150万3G基站(Node-B)在全世界使用。这个数目，不包括Femto小区，以每年大概30万的速度增长且其增长率预期会增加。
[0004]对于3G容量的需求是由许多因素驱使的，包括:
[0005]-USB调制解调器；这些设备使得便携电脑可以连接到互联网和通过3G移动网络的联合网络。这些调制解调器对于那些旅行很多或无法访问WiF1、DSL或线缆调制解调器的人们来说是非常流行的。运营商通常引入这些设备在统一费用的计费系统并且常见的就是“通用的”的价目表设计用于固定的按月付费。
[0006]-具有网络浏览工具的高级手机耗费的带宽是传统手机的很多倍。这些3G网络设备的增加导致了 200%到300%的容量需求的增加。
[0007]由于在传统蜂窝系统运营商指望使用许多更小的小区来处理容量的需求。现在，许多运营商在消费者家里和事务所非常大规模地部署Femto小区。
[0008]作为在站点数目和站点容量方面的3G网络容量增加的直接结果，这些站点的回程容量需求也以类似百分比而增加。然而一个传统的宏3G基站假定原始使用两个El连接用于声音和短信(2X2MBU/S)，现在，相同的站点则常需要配置6到8个这样的El链接来处理额外容量。由于在大多数情况下运营商出租其回程容量是按照每Mbit/s每月的基础，因此最小化回程的成本就是高优先级的。
[0009]另一个技术就是在网络中引入Femto小区。Femto小区是3G Node-Β形式中非常小，低容量(4到16个用户同时)，低成本(少于$100)的。这些Femto小区通常部署在消费者家中或事务所，且典型地使用现有DSL线来连接回核心网。换句话说蜂窝运营商正使用用户自己的DSL线作为回程。学术上该方法运行的相当好，然而由于3G数据吞吐量的增加和ISP反对蜂窝运营商“免费”使用他们的基础架构使得最终需要优化/减少带宽。Femto小区设计的另一个有趣的方面就是其包括RNC元件，由此无线接入网的所有元件被包含于一个单元中。
[0010]本发明旨在解决上述问题。
【发明内容】
[0011]根据本发明，提供了一种通信系统，包括:
[0012]远程优化服务器，其适用于与基站通信，
[0013]中央优化服务器，其适用于通过回程网络与所述远程优化服务器通信，并且与核心网元件通信用于数据传输，以及
[0014]其中所述远程优化服务器和所述中央优化服务器适用于:提供对本地数据服务器的访问，管理通过所述回程网络的通信，执行数据缓存，并优化通过所述回程网络传送的数据的传输，以便以对用户和核心网元件是透明的方式减少通过所述回程网络的数据传输。
[0015]在一个实施例中，所述远程优化服务器和所述中央优化服务器适用于:以对用户和所述核心网元件是透明的方式减少通过所述回程网络的数据传输。
[0016]在一个实施例中，所述中央优化服务器适用于与所述核心网元件连接以用于监视、用户业务、记账和安全。
[0017]在一个实施例中，所述中央优化服务器适用于:仿真基站控制器朝向其他核心网元件的接口。
[0018]优选地，所述中央优化服务器适用于执行压缩。
[0019]在一个实施例中，所述中央优化服务器适用于执行协议优化。
[0020]在一个实施例中，所述远程优化服务器适用于在远程站点实现RNC、SGSN和GGSN功能的一子集，来在所述远程站点展现未封装且未加密的用户IP业务以便该IP业务能被
管理并优化。
[0021]在一个实施例中，所述远程优化服务器适用于执行对本地数据存储的直接IP访问，使得能够在基站站点进行本地数据访问并且对于回程通信能够使用标准和增强的IP优化技术。
[0022]优选地，所述远程优化服务器包括:业务分类器、用户数据优化功能单元和回程链路管理器。在一个实施例中，所述回程链路管理器适用于访问本地数据存储。
[0023]在一个实施例中，所述中央优化服务器包括:回程链路管理器、用户数据优化功能单元和协议中继功能单元。优选地，所述远程优化服务器的业务分类器适用于，执行业务检查，并且将所述业务划分成不同类别，并且在提交给所述回程链路管理器之前标记所述不同类别。
[0024]在一个实施例中，所述远程优化服务器适用于在特定时间阻止特定类别的业务进行回程通信。在一个实施例中，所述回程链路管理器适用于根据业务类别动态选择载体。优选地，所述选择是根据服务质量标准和用户设备进行的。
[0025]在一个实施例中，所述服务器适用于:执行业务优化，其包括缓存和预提取，所述缓存用于确保通过回程下载仅页面内改变的对象；执行传输分析，以确定非高峰期间要下载的数据、数据压缩；执行用于报头和有效载荷的压缩算法；并且执行报头压缩。
[0026]在一个实施例中，所述远程优化服务器包括HTTP加速器，其使用客户端和服务器端优化功能来提取与对基础HTML的请求相关联的一束资源。
[0027]在另一个实施例中，所述HTTP加速器适用于维护一组持续连接，通过所述一组持续连接来携带所有HTTP传输。优选地，所述HTTP加速器具有分离的代理架构，在所述分离的代理架构中，功能分布于回程链路两端的服务器上。在一个实施例中，远程代理作为运行于远程站点的用户设备上的浏览器的HTTP代理而出现，并且中央代理用作Web服务器的典型Web客户端。
[0028]在一个实施例中，所述优化服务器适用于基于:哪些对象在用户的视野中、所述对象的大小、浏览器请求所述对象的顺序、对象类型、用户的优先级访问组，而执行优化。优选地，IP业务直接关联于特定蜂窝用户标识符。
[0029]在一个实施例中，所述优化服务器适用于执行下列步骤以便服务于HTTP Web页面请求:当在客户端需要基础页面时，针对所述页面由浏览器发送初始GET请求；远程代理截取所述GET请求并转发URL给中央代理；所述中央代理从Web服务器获取与所述URL相关联的基础页面，并将所述基础页面传递给所述中央优化服务器的调度器和压缩引擎，所述调度器和压缩引擎调度所述基础HTML以通过持续连接传输给所述远程站点；所述中央代理解析所述基础HTML，并立即提取嵌入在该页面中的相关Web资源，压缩并调度这些资源以传输给所述远程站点；在远程端，所述远程代理解析所述基础HTML来确定哪些资源将被传输，随后所述远程代理将所述基础HTML传输给所述客户端；以及当所述客户端进行后续的对所述相关资源的请求时，所述远程代理首先确定所述资源是否正在被传输，如果所述资源正在被传输，则来自所述客户端的请求被延迟直到所述资源抵达为止；否则，如果这是对新的基础页面的新请求，那么所述系统执行上述步骤。
[0030]在一个实施例中，所述优化服务器适用于保持移动设备的对等会话的透明度，同时减少回程链路上的数据业务，其中所述远程优化服务器包括远程对等代理，所述中央优化服务器包括中央对等代理，其中所述远程对等代理代表移动客户端的网络对等端，所述中央对等代理代表移动客户端，并且所述代理对于所述移动客户端和它们的网络对等端都是透明的。
[0031 ] 在另一个实施例中，所述代理都将数据缓存在一分离的对称缓存架构中，在所述分离的对称缓存架构中，在服务器间通过回程链路交换缓存密钥。优选地，服务器适用于检查所述服务器发送到其他服务器的数据，并且动态修改缓存参数，所述缓存参数包括:队列大小、或密钥生成算法、或块大小、或缓存数据保持策略。在一个实施例中，所述中央对等代理适用于向所述远程对等代理通知:所请求的数据在所述系统的相同或不同远程优化服务器的辅助远程对等代理上是可用的。在一个实施例中，所述代理适用于监视移动客户端的对等连接和位置。在一个实施例中，所述代理适用于:在需要少量使用回程网络或不使用回程网络的情况下，使用所监视的信息在所述回程网络的同一侧上在对等端之间引导对等数据。在一个实施例中，所述代理适用于修改当建立并且维护对等连接时选择对等端的标准。
[0032]优选地，所述标准包括位置、无线链路质量、或远程小区的容量或回程链路的容量。
[0033]在一个实施例中，所述代理适用于在多个分组数据协议上下文中维护客户端的身份。
[0034]在一个实施例中，所述服务器适用于监视分组数据协议PDP上下文的激活和去激活，来分配标识符给每个上下文，并同其他服务器共享所述标识符。
[0035]在一个实施例中，所述远程优化服务器和所述中央优化服务器适用于:通过所述核心网提取数据，即使所述数据是由所述远程优化服务器从缓存传输的而没有通过回程链路进行发送也是如此。
[0036]在一个实施例中，所述远程优化服务器适用于:仅在所述数据已经通过所述核心网被拉动到所述中央优化服务器之后，才传输所述数据。
[0037]在一个实施例中，所述远程优化服务器适用于延迟传输直到接收到来自所述中央优化服务器的允许之后为止。优选地，所述远程优化服务器适用于监视缓存使用，并基于如果缓存使用高则更多的回程容量将是可用的，来相应地确定回程网络的使用。
[0038]在另一实施例中，所述远程优化服务器适用于根据缓存使用的监视动态修改服务质量参数，所述缓存使用作为回程网络使用的指示符。优选地，所述系统包括多个远程优化服务器。
[0039]在一个实施例中，所述远程优化服务器适于推送数据到另一远程优化服务器。在一个实施例中，所述远程优化服务器采用群集架构并共享相同回程链路。
[0040]在另一方面中，本发明提供一种计算机程序产品，包括软件代码，适用于执行如先前任何实施例所述的系统的优化服务器步骤。
[0041]发明详述
[0042]附图的简要说明
[0043]本发明可以通过下面一些实施例及其仅仅参照附图的示例所给出的描述来更清楚地理解，如下:
[0044]图1是示例了上面提到的，现有技术中典型移动数据网络架构的组件图；
[0045]图2是本发明的通信系统架构的组件图；
[0046]图3是示例了远程优化服务器的架构方块图；和
[0047]图4是示例了中央优化服务器的架构方块图；
[0048]图5是不例了/[目号流的图；和
[0049]图6和7是示例了可选的中央和远程优化服务器的图。
【具体实施方式】
[0050]参照图2，在远程站点，通信系统I包括基站2和远程优化服务器3。其通过回程网络4与在核心网站点的元件通信。后者是中央优化服务器5、MSC6、SGSN8和GGSN9。MSC6与PSTN7通信且GGSN与互联网10通信。
[0051]如图3所示，远程优化服务器3包括业务分类器20、用户数据优化功能21和回程链路管理器22。后者与本地数据存储23链路连接。
[0052]参照图4，中央优化服务器5包括回程链路管理器30、用户数据优化功能31、协议中继33和IMSI数据库34。
[0053]RNC功能包括加密端点，可在基站2内或物理位置在基站2附近的硬件内实施。该改变的影响就是使得架构“更扁平”且这样做可使得下面描述的优化技术实施更便利。其次，位于回程链路4任一端的(远程和中央)优化服务器被引入。
[0054]远程优化服务器3的主要任务就是为本地数据访问(例如本地网络站点)、不同回程链路的管理、数据缓存和需要回程的数据的优化提供支持。
[0055]中央优化服务器5类似于位于核心网的远程优化服务器3，用于回程数据的优化。中央优化服务器5与核心网的元件连接以用于计费、运行管理、监视、用户业务和安全。其以类似于如同其他(现有)核心网元件所感知的RNC的方式运转。这便利了对于这些核心网元件的整合。中央优化服务器5还处理数据优化方面中的一些，例如下面描述的压缩和协议优化。
[0056]所述架构的优势方面之一就是在远程站点实施RNC，SGSN和GGSN功能的子集。其在远程站点展现未封装、未加密的用户业务以便该IP传输可以被管理和优化。[0057]同样地，变扁平的架构实现对本地数据存储的直接IP访问；例如企业Web站点、本地视频服务器、本地教育或健康资源。这实现了在基站站点的本地数据访问以及在回程网络4使用标准和增强的IP优化技术。
[0058]远程优化服务器3执行业务分类和服务区分。使用深度报文检测(De印PacketInspection)的业务检测实现不同业务类型例如VoIP、游戏、视频和VPN的识别。这允许业务被分为不同的优先种类，接着在提交给回程网络4之前其被从服务质量(QoS)的角度恰当地标记。这也实现了如果必须的情况下，特定多余的业务类型例如VoIP的识别和可能的阻止。
[0059]优先传输的服务区分允许不同载体被用于回程不同类型的传输。例如，市区的Node-B可使用高质量E1/T1链路来承载QoS标准传输例如声音或信令，而非标准数据传输(公共互联网)能通过更低成本的链路例如DSL被回程。同样地，不同QoS标准可基于用户的蜂窝身份和QoS参数被应用。例如，HLR可包含用于特定用户的特定蜂窝QoS参数(MSI)且这些HLR参数可被用在远程站点用于区分到达和来自用户的传输的优先次序。
[0060]同样地，远程优化服务器3执行其他IP优化技术包括:
[0061]-缓存；缓存确保页面内仅改变的对象通过回程来下载；
[0062]-预先提取；传输分析确定非高峰时间内要被下载/广播的内容；
[0063]-数据压缩；用于报头和有效载荷的压缩算法；
[0064]-报头压缩。
[0065]系统I执行HTTP协议的加速，这在使用高延迟的回程链路时是尤其有益的。
[0066]参照回图3，远程优化服务器3包含下面的功能模块。业务分类器10检查来自基站的分组并路由该传输直接到回程链路管理器22或到用户数据优化模块21。业务分类器10还可提供其他功能例如阻止特定业务类型。用户数据优化模块21执行标准的和增强的IP数据优化技术来回程用户数据。回程链路管理器22维护远程和中央站点之间的连接并对使用这些连接的传输区分优先次序。其还可以在需要的情况下路由传输到本地数据存储(web站点)ο
[0067]参照图4，中央优化服务器5包括回程链路管理器30来维护远程和中央站点之间的连接并对使用这些连接的传输区分优先次序。用户数据优化模块31实施标准的和增强的IP数据优化技术用于回程用户数据。协议中继模块33具有两个主要功能；其将使用在回程中的协议转换(中继)为标准协议例如指向核心网元件的3GPP Iu0其也配合在下面描述的远程优化服务器3中的业务分类器来管理用户数据从信令中分离。也维护后者功能并使用用户的MSI标识符的数据库。
[0068]内部GGSN终止到达和来自SGSN的传输并还用于隧道管理和互联网的访问。
[0069]系统I最小化通过回程网络4传输的用户数据的量。这可通过本地访问(本地网服务器、缓存数据)足够多的数据和通过优化不得不通过回程网络4的用户数据来达到。这么做只在现有网络运行中有一点影响，或者没有影响。该用户数据传输被从其他重要网络传输例如信令中分离出来，后者透明地通过系统，也就是说，信令传输的任意压缩是无损的且传输可被在另一端解压。
[0070]移动性管理传输例如位置更新、认证、切换、注册和网络依附可被例如由业务分类器10识别且透明地通过系统。当协议中继33检测正为用户数据建立的隧道时，其检查用户的IMSI并确定是否优化能被应用到特定用户的数据。在特定情况下，例如漫游用户，由于其需要通过用户的归属网络来传输，其可能不需要优化数据。
[0071]如果頂SI检查是肯定的，那么协议中继33发送包含MSI和隧道标识符的消息给远程用户数据优化模块21，指示其终止在远程优化服务器3的用户数据隧道。该用户数据优化模块21终止隧道并提取用户数据(IP传输)。该IP传输被优化并转发给回程链路管理器22。
[0072]用户数据通过在中央优化服务器5的对等回程链路管理器22和用户数据优化模块31发送。基于配置数据，协议中继33决定数据应当如何被外部路由。可能的情况包括从用户数据优化模块31直接路由到外部网络(例如互联网)，从用户数据优化模块31通过内部的GGSN9路由到外部网络或通过SGSN8和GGSN9路由到外部网络。第一种方式的主要优势在于通过更少网络元件传输更高效、更快且使用更少资源。通过SGSN8路由的主要优势在于任何现有的计费器或类似架构不被影响。
[0073]HTTP 加速器
[0074]超文本传输协议(HTTP)是一个无国界的事务处理的协议，其管理Web客户端和服务器之间的内容交换。HTTP的特征在于连续的操作，其延迟嵌入式Web网络资源的提取时间。例如，当在端用户设备上的客户端提出对于特定网页面的HTTP GET请求时，Web服务器回复包含对用户所请求的其他嵌套资源的参考的基础HTML页面来显示该页面给端用户。这些资源被通过进一步的连续HTTP GET请求通过可能的由客户端开放给网络服务器的新TCP连接来请求。由于每个单独操作被长往返时间所延迟，HTTP协议的连续操作通过诸如卫星链路的高延迟回程链路执行的非常不好。
[0075]传统Web浏览器典型地不聚集其GET请求，替代地，其一次性请求一个其所需的资源。为了克服HTTP的连续操作，有几个已知的方式被说明用来从服务器提取一组聚合的资源，一般称为一束。这些方式通常可被分类为客户端和服务器端解决方案。系统I包括HTTP加速器，其使用客户端和服务器端的混合优化技术来提取一束与对基础HTML的请求相关联的资源。
[0076]此外，有几个传输控制协议(TCP)的问题，其归因于通过高延迟回程链路的差网页面负载性能。例如，有几个相关于连接建立和慢启动的问题。TCP三方握手(SYN-SYN-ACK)被用来建立TCP连接和将连接拆除。例如，Web浏览器可被配置来开放几个TCP连接给Web服务器。这个过程对通过高延迟回程链路的网页面下载时间引入了长延迟。HTTP加速器维护了一组连续连接，通过其所有HTTP传输被承载。
[0077]参照图5，HTTP加速器被分布在服务器3和5之间。其具有分离HTTP代理架构，通过此其功能性被在回程网络4两端实施的两个代理服务器之间分配。远程代理(远程Opt代理)出现作为到运行于在远程站点的端用户的设备上的浏览器的HTTP代理。中央代理(中央Opt代理)作为Web服务器的典型web客户端。因此，系统在这些使用新的束状机制传输网络内容的代理上“分开” HTTP协议。
[0078]图5所示的功能模块如下:
[0079]22、30远程和中央链路管理器；
[0080]40远程代理(远程Opt代理);
[0081]41远程客户端(ΗΤ0ΤΡ客户端)；[0082]42中央代理(中央Opt代理)；
[0083]43具有解析器的web内容提取功能；
[0084]44工作线程；
[0085]45调度器和压缩引擎；
[0086]46服务器(ΗΤ0ΤΡ服务器)。
[0087]链路管理器22和30的任务是维护在远程和中央站点之间的连接并对使用这些连接的传输区分优先次序。网络内容提取功能(WCR) 43包括解析器，其解析基础HTML并决定需要从起始服务器中提取哪个嵌入资源。工作线程44向起始服务器发出单独的GET请求并转发响应给调度器。
[0088]调度器/压缩引擎45以优先方式推送在基础HTML内的嵌套对象给远程站点。该优先基于:
[0089]a)哪个对象在用户视野中。基础html页面可大于浏览器窗口显示区很多倍。端用户只能“看到”嵌套对象，其在他/她的视野内；
[0090]b)对象的大小；
[0091]c)浏览器请求对象的顺序；
[0092]d)对象类型例如CSS比图像具有更高的优先级；
[0093]e)用户的优先访问组。本发明的一个新方面就是IP传输可被直接关联于特定蜂窝用户标识符。
[0094]当调度器45推送内容到远程站点时，调度器45提供跨活动用户的公平性，同时维护这些优先级类别。内容例如图像可以在此时被压缩来进一步减少通过回程承载的数据量。
[0095]HTOPT服务器46接收(优先的)来自调度器45的响应并转发这些响应到在多路复用流中的链路管理器30。链路管理器30的任务是维护远程和中央站点之间的连接并对使用这些连接的传输区分优先次序。HTOPT客户端41接收来自调度器45的多路复用响应并作为单独响应转发这些响应到远程Opt代理40。
[0096]在启动时，远程Opt代理40和中央Opt代理42在它们之间建立固定数量的TCP连接。这仅仅在启动阶段执行且这些连接在整个系统运行期间被维护。
[0097]为了服务于HTTP网页面请求，系统如下操作:
[0098]-当在客户端新网页面被请求时,对该页面(被称作基础页面)的初始GET请求被浏览器发送；
[0099]-远程Opt代理40截取该GET请求并通过固定连接之一转发该URL到中央Opt代理；
[0100]-中央Opt代理42从Web服务器提取与URL相关的基础页面并传给调度器/压缩引擎。基础HTML被调度以通过持续的连接传输给远程站点；
[0101]-中央Opt代理42解析该基础HTML并立即重新获得嵌入在该页面的相关web资源。这些资源被压缩并调度以传输给远程站点；
[0102]-当基础HTML在远程端被接收，远程Opt代理40解析它来确定哪些资源将在来自地面的途中。接着它传输基础HTML到客户端。
[0103]-当客户端41发出对相关资源的随后的请求时，远程Opt代理40首先确定资源是否在来自地面侧的途中。如果是，所述来自客户端的请求被延迟直到所述资源抵达，否则，如果这是用于新的基础页面的新请求，那么系统执行上述提过的步骤。
[0104]分开的架构在几个不同方面优化了网页面提取。首先，通过卫星的昂贵的三方握手被取消了，这是因为到Web服务器的TCP连接是在地面侧进行的。其次，对于特定基础HTML的初始GET引发了一束对于在地面侧发出的其嵌套资源的GET请求。相关资源被接下来从地面传递到远程站点。这样的机制克服了 HTTP的连续操作。第三，压缩辅助于减少通过卫星链路的传输量。
[0105]缓存到蜂窝网络边缘引入的问题之一就是传统运营商的功能，如合法拦截，计费和客户关怀和服务质量被影响，并停止运作，如预期这些功能通常驻留在运营商的核心网，因此期待通过核心网服务的所有数据和内容。在计费方面，缓存命中可能会引入多种计费之下或计费之上的方案。合法拦截需要为精确的数据复制到一个合法拦截服务器。由于缓存命中率不被考虑在QoS配置文件因素内，服务质量也受到缓存的影响。在基站站点的缓存命中将服务于本地数据且将不会通过运营商的网络因而影响这些功能。作为远程优化和中央优化服务器的部分，本发明实现对称缓存架构，在其中缓存密钥和数据被在每个节点复制且在一个缓存命中中仅仅一个参考被在图3和图4中的回程链路管理器3和30之间发送。在图2中，通过远程优化服务器3和基站2之间的数据以及通过中央优化服务器5和SGSN8/GGSN9之间的数据是现有的真实数据，而无需本发明在恰当的位置。这方面维护了运营商的合法拦截、计费和QoS功能。典型的操作场景如下:
[0106]-用户请求来自互联网网络web服务器的某些数据，例如视频剪辑服务器视频流。
[0107]-在起初通过网络时，内容不会呈现在远程和中央服务器中的缓存中。内容被加密钥例如使用哈希功能且存储在远程和中央缓存中。在这种情况下视频通过具有某些优化特征例如协议优化的回程。
[0108]-在其次和随后经过网络时，内容在远程和中央优化服务器中加上密钥且在缓存命中时仅仅一个参考通过回程被发送。
[0109]-在中央优化服务器，用户的初始请求和响应将通过核心网且因此保留运营商的合法拦截、计费和QoS功能但参考被通过回程发送。
[0110]-在远程优化服务器，最初的或现在的内容按照参考的指示由远程优化缓存服务。
[0111]移动蜂窝网络的特性需要缓存实施的多种方式。Web缓存在静态内容例如HTML处理很好但是对于视频和动态内容却有差的缓存率。字节和对象对多媒体内容缓存很好但是字节缓存例如对于大文件尺寸例如视频和对等传输需要大密钥尺寸。系统采用缓存例如Web缓存、对象缓存和块/字节缓存且缓存本质上是对称的，来实施分层缓存方式。由于蜂窝信令通过远程和中央服务器，服务器可基于最好的缓存命中场景、必须数据的吞吐量和数据大小使数据适应缓存层和哈希机制。对于特定流的蜂窝特性还识别用于数据会话例如会话实时、流实时、交互尽力而为和背景尽力而为的特定内容和QoS，同时还指定无线访问承载特性例如最大和担保的比特率、错误率、有效载荷大小和延迟。远程和中央服务器还在IP层执行分组检查。本发明使用蜂窝参数结合IP分组分析和检查，确定缓存参数例如哈希密钥算法、数据有效载荷的缓存块大小、缓存清除策略和缓存的磁盘存储管理。
[0112]本发明的另一方面是远程和中央优化服务器3和5可监视蜂窝移动消息和地理位置数据，因此缓存数据可以符合用户的移动性从远程节点移动到远程节点或被消除。[0113]并且，远程和中央优化服务器3和5可使用标准分组检查技术来辅助QoS的决定，除此之外还辅助缓存的预热和预提取，这里频繁使用的数据基于用户在特定小区的行为而被预缓存。系统还可考虑用户的移动模式来确定哪个远程缓存预下载相关于一个特定用户的数据，如果组用户在一个小区。
[0114]系统的另一特征就是当一组小区和远程优化服务器共享相同回程时，远程优化服务器3还可集群在一起来共享密钥和数据。并且，本发明允许对QoS特性和行为的动态修改来考虑缓存命中率、伴随节省带宽的协议优化和压缩。
[0115]然而前述描述涉及移动(蜂窝)数据网络例如3GPP3G和4G网络，所描述的技术可等效地很好应用于固定带宽和其他数据网络配置。
[0116]参照图6和7，在另一个实施例中，远程优化服务器50包含远程对等代理51 (RPA)和远程对等(P2P)缓存52和所示的与之通信的移动客户端53。中央优化服务器60具有中央对等代理61 (CPA)和中央P2P缓存62。其与外部GGSN63通信且通过互联网10向前地与P2P客户端64和P2P跟踪系统66通信。
[0117]服务器50和60具有多个其他特征，在连接的移动网络的上下文中提供对等(P2P)协议的优化。服务器实现回程网络4的优化，同时维护移动用户所在的对等(P2P)客户端会话的透明度。当移动设备通过蜂窝基础架构建立对等(P2P)会话，对等代理51和61建立在回程网络4的远程和核心网侧。这些组成部分协调工作，以从移动用户、它们的对等副本65和其他在建立和维护对等会话中涉及的服务器(例如跟踪器66)的角度来看，行为透明。
[0118]这意味着用户的P2P客户端53使用现有的对等协议来与它们的对等端通信(即使如此，事实上RPA代表用户的P2P网络对等端运行)。另外，代理61使用现有对等协议来与对等端和代表客户端的其他服务器进行外部通信，还意味着外部客户端和服务器正使用现有对等协议且不关注这些其他部件的呈现。
[0119]在远程和中央对等代理51和61之间的回程网络4被用来传输数据作为正在进行的对等会话的部分。系统利用可在两个代理上存储先前传输的数据的分离对称缓存架构来优化在代理51和61之间的交换数据。例如，当移动用户P2P客户端53已请求从对端下载数据，如果该数据已经在之前在RPA和CPA间传输，且两个代理仍保留该数据的副本，CPA可指示RPA向客户端透明地提供代表那个节点的数据，否则传递那个节点。类似地，当数据由客户端上载到一个或更多对等端，RPA可指示CPA提供代表客户端的数据给它的远程对等端。
[0120]当移动网络拓扑允许，CPA还可指示特定RPA，另一个RPA具有它所请求的信息，并且为了节省带宽的目的，CPA指示最初的RPA，它将要从第二个RPA请求所述信息。
[0121]照此方式，对等上载/下载统计保持透明，允许对等协议管理上载和下载率，好像客户端直接和它对等端连接一样。这很重要，例如这里协议使用“对等的”机制来选择对等端和下载率。透明性还保留在转换场景，这里RPA和CPA协调工作从而考虑用户的移动性。
[0122]系统还使用网络拓扑知识和连接用户的位置来优化在网络内的对等行为。尤其是注意到每个对等端关于蜂窝网络拓扑的位置，P2P会话可被监视以建立网络内交换数据对等端的位置。它可以使用该知识来识别对等连接，这里两方在回程连接的相同(远程)侦U。接着，在这些对等端之间通过信道传输对等数据，而无需通过回程来传输数据，这带来了在延迟、吞吐量和带宽使用上的改进，同时符合合法拦截和计费要求。这会发生在单独RPA、或穿过两个或多个RPA的上下文中。其潜在地还会发生在CPA级别。
[0123]在对等端在蜂窝网络拓扑内的地方，将其他因素例如有效带宽、延迟、传输和QoS成本考虑在内成为可能。本发明的一个方面就是信息还被用来修改在建立和维护对等连接时对等端的权重。
[0124]在蜂窝环境内分组传输被通过PDP上下文提供，该上下文用IP地址与用户连接关联；这些由核心网(GGSN)分配和维护。对等协议可使用用户IP地址跟踪数据流，以及统计哪些数据流轮流被用来管理对等端选择和可用性。通过关联来自PDP上下文的数据同对等传输流，从对等网络视角来看的用户身份可以跨多路复用PDP上下文而被维护。该信息还可被用于在蜂窝环境内指导服务质量的确定。
[0125]再参照回图5，组件40和42可具有蜂窝和数据优化功能。在中央优化服务器内的组件42的蜂窝功能负责与蜂窝核心网的交互工作。它监视蜂窝信令来确定蜂窝用户何时正利用蜂窝分组数据服务。中央蜂窝组件42监视由单独移动用户执行的激活和无效PDP (分组数据协议)上下文。当PDP上下文被建立时，它分配唯一的标识符给每个PDP上下文并与远程优化服务器上的对等组件共享该信息。在远程和中央优化功能之间共享的用于每个PDP上下文的PDP特定属性包括:
[0126]-唯一PDP标识符；
[0127]-用户MSI;
[0128]-PDP 上下文 APN;
[0129]-PDP QoS 参数；
[0130]-PDP 地址
[0131]-GGSN 地址:
[0132]-GGSN侧隧道标识符；
[0133]-小区侧隧道标识符。
[0134]远程优化服务器的组件40的蜂窝功能分析蜂窝用户平面的传输，并确定发端呼叫用户和基于共享的PDP上下文数据使用的PDP上下文。在远程和中央数据优化组件之间通信期间，PDP上下文标识符被保留。该上下文数据可被在远程优化节点到中央优化节点之间发送，或者带内作为数据有效载荷的部分例如作为HEMLGet请求的参数，或者带外在一个信令消息内的信息单元内，或者作为单独的消息。中央优化节点使用PDP参考参数重新建立朝向核心网的隧道。唯一 PDP上下文标识符的包含内容使得蜂窝组件在与核心网的GGSN交互时选择恰当的GPRS隧道。通过移除用于用户平面传输的协议开销，上述步骤的效果提供蜂窝协议的协议优化，同时维护到核心网和远程RNC/Node-B的准确通信。
[0135]本发明的另一个方面就是如果发生用户在转换场景内在远程服务器之间移动时，允许通过中央节点在远程服务器之间进行PDP参考信息的传输。
[0136]在中央和远程优化服务器40和42之间共享关联PDP上下文参数实现了:
[0137]-当应用数据和带宽优化时，在远程和中央优化服务器的数据优化保留在蜂窝域所商议的QoS参数；
[0138]-包含用户身份和接入点名(APN)作为传输类别组件的参数，且
[0139]-当应用带宽管理时，用户身份被用来作为一个确定因素。[0140]本发明不被限制在所描述的实施例，而是可以在架构和细节有改变。这里术语“基站”被使用，它可意味着GSM基本无线电收发站或其等效情况，例如3G网络节点B或eNodeB。回程网络可包括任何通信网络，通过其需要限制传输，包括例如卫星链路。
【权利要求】
1.一种通信系统，包括: 远程优化服务器，其适用于与基站通信， 中央优化服务器，其适用于通过回程网络与所述远程优化服务器通信，并且与核心网元件通信用于数据传输，以及 其中所述远程优化服务器和所述中央优化服务器适用于:提供对本地数据服务器的访问，管理通过所述回程网络的通信，执行数据缓存，并优化通过所述回程网络传送的数据的传输，以便以对用户和核心网元件是透明的方式减少通过所述回程网络的数据传输。
2.如权利要求1所述的通信系统，其中所述远程优化服务器和所述中央优化服务器适用于:以对用户和所述核心网元件是透明的方式减少通过所述回程网络的数据传输。
3.如权利要求1或2中的任一项所述的通信系统，其中所述中央优化服务器适用于与所述核心网元件连接以用于监视、用户业务、记账和安全。
4.如前述任一项权利要求所述的通信系统，其中所述中央优化服务器适用于:仿真基站控制器朝向其他核心网元件的接口。
5.如前述任一项权利要求所述的通信系统，其中所述中央优化服务器适用于执行压缩。
6.如前述任一项权利要求所述的通信系统，其中所述中央优化服务器适用于执行协议优化。
7.如前述任一项权利要求所述的通信系统，其中所述远程优化服务器适用于在远程站点实现RNC、SGSN和GGSN功能的一子集，来在所述远程站点展现未封装且未加密的用户IP业务以便该IP业务能被管理并优化`。
8.如权利要求7所述的通信系统，其中所述远程优化服务器适用于执行对本地数据存储的直接IP访问，使得能够在基站站点进行本地数据访问并且对于回程通信能够使用标准和增强的IP优化技术。
9.如前述任一项权利要求所述的通信系统，其中所述远程优化服务器包括:业务分类器、用户数据优化功能单元和回程链路管理器。
10.如权利要求9所述的通信系统，其中所述回程链路管理器适用于访问本地数据存储。
11.如前述任一项权利要求所述的通信系统，其中所述中央优化服务器包括: 回程链路管理器、用户数据优化功能单元和协议中继功能单元。
12.如权利要求9-11中的任一项权利要求所述的通信系统，其中所述远程优化服务器的业务分类器适用于，执行业务检查，并且将所述业务划分成不同类别，并且在提交给所述回程链路管理器之前标记所述不同类别。
13.如权利要求12所述的通信系统，其中所述远程优化服务器适用于在特定时间阻止特定类别的业务进行回程通信。
14.如权利要求12或13所述的通信系统，其中所述回程链路管理器适用于根据业务类别动态选择载体。
15.如权利要求14所述的通信系统，其中所述选择是根据服务质量标准和用户设备进行的。
16.如前述任一项权利要求所述的通信系统，其中所述服务器适用于:执行业务优化，其包括缓存和预提取，所述缓存用于确保通过回程下载仅页面内改变的对象； 执行传输分析，以确定非高峰期间要下载的数据、数据压缩； 执行用于报头和有效载荷的压缩算法；并且 执行报头压缩。
17.如前述任一项权利要求所述的通信系统，其中所述远程优化服务器包括HTTP加速器，其使用客户端和服务器端优化功能来提取与对基础HTML的请求相关联的一束资源。
18.如权利要求17所述的通信系统，其中所述HTTP加速器适用于维护一组持续连接，通过所述一组持续连接来携带所有HTTP传输。
19.如权利要求18所述的通信系统，其中所述HTTP加速器具有分离的代理架构，在所述分离的代理架构中，功能分布于回程链路两端的服务器上。
20.如权利要求19所述的通信系统，其中远程代理作为运行于远程站点的用户设备上的浏览器的HTTP代理而出现，并且中央代理用作Web服务器的典型Web客户端。
21.如前述任一项权利要求所述的通信系统，其中所述优化服务器适用于基于:哪些对象在用户的视野中、所 述对象的大小、浏览器请求所述对象的顺序、对象类型、用户的优先级访问组，而执行优化。
22.如权利要求21所述的通信系统，其中IP业务直接关联于特定蜂窝用户标识符。
23.如前述任一项权利要求所述的通信系统，其中所述优化服务器适用于执行下列步骤以便服务于HTTP Web页面请求: 当在客户端需要基础页面时，针对所述页面由浏览器发送初始GET请求； 远程代理截取所述GET请求并转发URL给中央代理； 所述中央代理从Web服务器获取与所述URL相关联的基础页面，并将所述基础页面传递给所述中央优化服务器的调度器和压缩引擎，所述调度器和压缩引擎调度所述基础HTML以通过持续连接传输给所述远程站点； 所述中央代理解析所述基础HTML，并立即提取嵌入在该页面中的相关Web资源，压缩并调度这些资源以传输给所述远程站点； 在远程端，所述远程代理解析所述基础HTML来确定哪些资源将被传输，随后所述远程代理将所述基础HTML传输给所述客户端；以及 当所述客户端进行后续的对所述相关资源的请求时，所述远程代理首先确定所述资源是否正在被传输，如果所述资源正在被传输，则来自所述客户端的请求被延迟直到所述资源抵达为止；否则，如果这是对新的基础页面的新请求，那么所述系统执行上述步骤。
24.如前述任一项权利要求所述的通信系统，其中所述优化服务器适用于保持移动设备的对等会话的透明度，同时减少回程链路上的数据业务，其中所述远程优化服务器包括远程对等代理，所述中央优化服务器包括中央对等代理，其中所述远程对等代理代表移动客户端的网络对等端，所述中央对等代理代表移动客户端，并且所述代理对于所述移动客户端和它们的网络对等端都是透明的。
25.如前述任一项权利要求所述的通信系统，其中所述代理都将数据缓存在一分离的对称缓存架构中，在所述分离的对称缓存架构中，在服务器间通过回程链路交换缓存密钥。
26.如权利要求25所述的通信系统，其中服务器适用于检查所述服务器发送到其他服务器的数据，并且动态修改缓存参数，所述缓存参数包括:队列大小、或密钥生成算法、或块大小、或缓存数据保持策略。
27.如权利要求24到26中的任一项所述的通信系统，其中所述中央对等代理适用于向所述远程对等代理通知:所请求的数据在所述系统的相同或不同远程优化服务器的辅助远程对等代理上是可用的。
28.如权利要求24到27中的任一项所述的通信系统，其中所述代理适用于监视移动客户端的对等连接和位置。
29.如权利要求28所述的通信系统，其中所述代理适用于:在需要少量使用回程网络或不使用回程网络的情况下，使用所监视的信息在所述回程网络的同一侧上在对等端之间引导对等数据。
30.如权利要求29所述的通信系统，其中所述代理适用于修改当建立并且维护对等连接时选择对等端的标准。
31.如权利要求30所述的通信系统，其中所述标准包括位置、无线链路质量、或远程小区的容量或回程链路的容量。
32.如权利要求30或31所述的通信系统，其中所述代理适用于在多个分组数据协议上下文中维护客户端的身份。`
33.如权利要求32所述的通信系统，其中所述服务器适用于监视分组数据协议PDP上下文的激活和去激活，来分配标识符给每个上下文，并同其他服务器共享所述标识符。
34.如前述任一项权利要求所述的通信系统，其中所述远程优化服务器和所述中央优化服务器适用于:通过所述核心网提取数据，即使所述数据是由所述远程优化服务器从缓存传输的而没有通过回程链路进行发送也是如此。
35.如权利要求34所述的通信系统，其中所述远程优化服务器适用于:仅在所述数据已经通过所述核心网被拉动到所述中央优化服务器之后，才传输所述数据。
36.如权利要求34或35所述的通信系统，其中所述远程优化服务器适用于延迟传输直到接收到来自所述中央优化服务器的允许之后为止。
37.如前述任一项权利要求所述的通信系统，其中所述远程优化服务器适用于监视缓存使用，并基于如果缓存使用高则更多的回程容量将是可用的，来相应地确定回程网络的使用。
38.如权利要求37所述的通信系统，其中所述远程优化服务器适用于根据缓存使用的监视动态修改服务质量参数，所述缓存使用作为回程网络使用的指示符。
39.如前述任一项权利要求所述的通信系统，其中所述系统包括多个远程优化服务器。
40.如权利要求39所述的通信系统，其中所述远程优化服务器适于推送数据到另一远程优化服务器。
41.如权利要求39或40所述的通信系统，其中所述远程优化服务器采用群集架构并共享相同回程链路。
42.一种包括软件代码的计算机程序产品，其中所述软件代码适用于执行如先前任一项权利要求所述的系统的优化服务器步骤。
【文档编号】H04L29/08GK103503417SQ201280017118
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2012年1月31日 优先权日:2011年1月31日
【发明者】M·菲茨杰拉德, G·沃, R·洛德, M·戈德利, C·永, J·卡希尔, T·克罗蒂, E·希金斯, P·达文, N·N·伊斯兰, C·J·斯里南, A·察兰 申请人:阿尔特布里奇有限公司