PacketBurst设计文档（通过发送高速的广播报文来提高户外的bridge带宽）

PacketBurst设计文档

1         提出PacketBurest的背景

 

在无线通信的过程中，为了保证数据及时有效的传输，我们经常使用Ack控制帧来进行同步。但是 像MS/CPE这样的户外设备，在长距离传输过程中，如果大量传送以低速率传输(6 Mbps / 1Mbps)的Ack帧，势必会影响到整个系统的Performance。

为了解决这个矛盾，也就是在保证数据及时有效传输的前提下，我们采取某种方法来代替现有的应答机制，以达到提高系统性能的目的，于是我们想到了PacketBurest。也就是无线设备批量爆发性的发送数据包，Wireless driver不再发送Ack帧，通过PacketBurest模块内部的应答机制来实现两台设备之间的同步。

2         PacketBurest模块需要解决的问题以及实现原理

2.1   实现原理

       正如前面所描述的，在现有的应答机制中，AP逐个回复来自station的Ping Req, Station在收到AP的Reply后，也会向AP逐个发送Ack。

       PacketBurest实现在Station和AP上对等的一种同步机制，PacketBurest模块内部为每个和当前设备通信的设备维护一块叫做BurestBuffer的空间，用来缓存接受到数据包，然后按照下面的步骤进行同步：

 

 

        APP

 

 

Bridge

 

 

 

 

  ixp                    eth0

 

Packet  Burst

CPE

 

       APP

 

 

Bridge

 

 

 

 

  eth0                   ixp

 

MS

Packet  Burst

1） 在Station端，将待发送 Req1, Req2, Req3…数据，经过一定的封装，加入Packet Index和开始结束标志，发送给AP，自己保存发送的副本；

2） 当发送到结束数据帧的时候，Station端清除已发送的副本，Packet Index清零，重新开始计数；

3） AP端在收到这些包以后加入接受队列，每隔一定数量的包（可以通过测试调整），判断是否有丢失包，如果有则生成一个Ack帧，告知Station那些包没有成功收到 。

如果全部成功收到，则进行第5步，否则进入第四步；

4） 如果Ack中包含有发送失败的信息，则Station应重复第一步，重新发送丢失的数据包；

5） AP每隔一段时间（可以是10ms），把收到的成功数据包，去掉Packet Index和开始结束标志，交给上层处理。

 

通过测试，把数据的缓冲区和时间片全部设在接受端，在通过接收队列滑动窗口的设计，可以减少时间片的省耗，同时也可以保证数据的同步，连续性和完整性。

 

 

 

 

2.2   主要的数据结构和帧格式

struct sk_buff * array_packet[500];      //保存已发送数据副本指针的数组

int * array_index；                   //用于解析接收到的ACK后，保存的丢失包索引的数组

static struct sk_buff *  array_data[500];  //保存接收到的数据的指针的数组，根据包的索引连续存放

static int index_array[500];             //保存接收到的数据索引的的数组，用于构建ACK

 

struct FRAME_DATA_HEAD

{

       /* the control field of the frame */

/*011:ACK_complete； 100:Data_begin; 101:Data_continue; 110:Data_end;111:Data_Rsend */

       u_int8_t type :3;  /* the define of the type */

       u_int8_t flag_again :1;

       u_int8_t flag_ack :1;

       u_int8_t hode :3;   

       u_int16_t packet_index;  /* the index of the packet */

       u_int16_t ether_type;    /* the original proto type of the packet */  

};

struct FRAME_ACK_HEAD

{

       u_int8_t   num;           /* the count of the lost packets */

       u_int16_t  pIndex_lost[100]; /* the index of the lost packets */

};

 

 

 

2.3   收/发包的流程

2.3.1     发包  

待发送数据包

Packet_index++,修改数据包的协议类型，插入自定义的帧

Packet_index==500

NO

设置数据包的索引和标志，发送数据包

保存数据包的副本，用于重发

设置数据包的索引和标志，发送数据包，清空保存副本的数组，计数器清零

YES

注意：可以修改发送数据包函数的回调函数，让自定义数据包发完以后不释放，只设置标志，表示已经完成发送。这样可以不拷贝数据包，直接保存原始数据 ，等重发完成以后，在释放已经标志的数据包，可以提高性能。

 

2.3.2     收包

                   

接收数据包

ACK

data_index++,根据数据包的索引，放入接收的数组，并把该索引添加到索引表

data_index %5==0

根据接收到的索引表，查找丢失的数据，如果有丢失数据则发送ACK

解析ACK，得到丢失数据的索引，根据索引重发丢失的数据报文。

 

 

 

 

   

 

                   

时间片到来

根据接收的索引表，设置滑动窗口，把接收到的数据报文还原，根据索引依次传给上层处理

2.4   函数介绍及代码分析

Packet_brust_hook.c （主要包括发送和接收钩子函数的注册，把钩子挂接到bridge模块上面）

   unsigned int PacketRxBrust（）；

   unsigned int PacketTxBrust ( );

 

ackOperate.c（是接收方的处理部分）

    int Ack_array_index（）；        //把接收到的数据包根据索引放在接收数组中。

    static inline init_ackOperate()；    //初始化接收部分的数据结构和一些标识。

    static inline int in_array()；      //判断给定的数据包索引是否已接收到，接受到返回1，否则返回0。

    static int alloc_ack_end()；       //根据丢失的数据包索引构建ACK报文。

    int packet_Tx（）；             //时间片的发送函数。

static int Revert_received_skb（）；//还原接收到的数据为原始数据

 

skbOperate.c（对发送方的数据处理部分）

int Amend_type_skb（）；       //设置数据的索引和标识（开始，继续，结束）

int parse_ack（）；             //解析接收到ACK报文，得到的丢失的数据

int parse_skb（）；             //解析接收到数据包，返回数据标识（开始，继续，结束，ACK等）

 

RSend.c

   void Ack_operate(void)          //根据解析ACK报文，重发丢失的数据

 

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