[發(fā)明專利]多跳無線網(wǎng)絡中的無線設備估計端到端延時概率特性的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010172840.8
• 申請日: 2010-05-13
• 公開（公告）號: CN102244876A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發(fā)明（設計）人: 楊旸;陳宇
• 申請（專利權）人: 上海無線通信研究中心
• 主分類號: H04W24/00
• 分類號: H04W24/00;H04L1/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術領域

本發(fā)明涉及一種延時概率特性估計方法，特別涉及一種多跳無線網(wǎng)絡中的無線設備估計端到端延時概率特性的方法。

背景技術

多跳無線網(wǎng)絡是一種網(wǎng)絡連接方式，它使網(wǎng)絡中不同的設備通過其他設備的交互與轉發(fā)來完成彼此間的相互通信。圖1為多跳無線網(wǎng)絡的示意圖，從無線設備1發(fā)送給無線設備4的數(shù)據(jù)包需要通過無線設備2和無線設備3的轉發(fā)才能最終到達目的設備(無線設備4)。多跳無線的連接方式是對無線單跳連接方式的一種良好的補充，它使得兩個在無線傳輸范圍之外的無線設備通過這種多跳的方式彼此傳遞消息，使得數(shù)據(jù)的傳輸更加靈活和有效。同時，對比物理連接(通過網(wǎng)線，光纖等)帶來的對大量的人力，物力和時間的消耗，和對網(wǎng)絡的運營成本的提高，無線通信自身在網(wǎng)絡部署上具備的便捷性使得這種多跳無線形式越來越多地得到了工業(yè)界的應用和學術界的重視。比如，

1.無線傳感網(wǎng)(wireless?sensor?networks)的應用。無線傳感網(wǎng)是一種比較典型的分布式網(wǎng)絡。由于每個傳感器(sensor)的覆蓋范圍不大，不同的傳感器(sensor)，傳感器(sensor)和匯聚點(sink)之間的數(shù)據(jù)傳輸往往需要通過這種多跳無線的方式來實現(xiàn)。現(xiàn)在，有很多針對無線傳感網(wǎng)制定的標準，包括EnOcean，ZigBee，WirelessHART等等的標準。

2.無線回程傳輸網(wǎng)(wireless?backhaul?networks)的應用。無線回程網(wǎng)是一種在基站和基站控制器之間建立安全可靠的電路傳輸?shù)氖侄巍Ｓ捎诰嚯x和發(fā)射功率的限制，很多公司采用點對點的微波中繼的方法來保證帶寬和延時的要求。

3.“無線最后一公里”的應用。“最后一公里”用來指代從通信服務商和用戶終端的連接。而在眾多“最后一公里”的解決方案里，無線寬帶方案無疑是最有吸引力的一種。現(xiàn)在，包括IEEE?802.11s，IEEE?802.16j，IMT-Advanced在內的標準化組織都定義了多跳無線網(wǎng)絡結構的應用場景，也逐步開始定義其在標準中的實施方案細則(無線設備在不同的標準有不同的稱謂，如在IEEE?802.16j，和IMT-Advanced標準中，無線設備被稱為中繼(relay)，而在IEEE?802.11s中，無線設備則被稱為mesh入口點(mesh?portal?point))，用來降低部署成本，解決小區(qū)邊界覆蓋及盲點的問題，和提高用戶客戶端的傳輸速率。

但是多跳無線網(wǎng)絡也帶來了很多新的問題。這使得在多跳無線網(wǎng)絡下，對QoS保障(延時，丟包率，抖動)，較之傳統(tǒng)的單跳環(huán)境下的QoS保障，成為了一個非常大的挑戰(zhàn)。

為此，人們很早便開始了端到端的包延時研究。廣義上說，端到端的包延時包括四個部分：1.包處理延時，2.電波傳播延時，3.接入延時，4.包在隊列中的等待延時。其中1類延時，2類延時和3類延時是相對固定的延時，并且相對與第4類延時來說，也是很小的。所以人們往往更加關注第4類延時。

1909年，丹麥數(shù)學家A.K.Erlang發(fā)表了名為“The?Theory?of?Probabilities?andTelephone?Conversation”的文章，將分析排隊系統(tǒng)理論化。之后的一個世紀里，排隊論不斷地完善，并成為一種可以準確分析數(shù)據(jù)包在排隊系統(tǒng)中的等待延時的工具。但是用這種分析方式來分析數(shù)據(jù)包在一個某個無線設備上的延時統(tǒng)計情況時，人們往往需要預先知道輸入過程(arrival?process)的統(tǒng)計特性，這在實際系統(tǒng)中是非常難達到的。加之在處理多跳問題上，某個無線設備的輸入過程(arrival?process)特性往往是和別的無線設備相關的，這使得數(shù)據(jù)包在端到端的延時統(tǒng)計特性的分析變得非常復雜且不易于處理。

相比經(jīng)典的排隊論，網(wǎng)絡積分是一種相對簡單的分析排隊延時的工具。網(wǎng)絡積分的概念由R.Cruz在1991年第一次提出，之后CS.Chang和J.Le?Bondec也對網(wǎng)絡積分做出了非常大的貢獻，使得該理論更加系統(tǒng)和完善，并使其被大量應用在ATM系統(tǒng)的分析上。網(wǎng)絡積分僅需要本排隊系統(tǒng)中輸入曲線(arrival?curve)和服務曲線(service?curve)的特性來估計排隊系統(tǒng)的性能，而不用去考慮本排隊系統(tǒng)和其他排隊系統(tǒng)的相關性。這種消除不同無線設備間的相關性使得不同無線設備之間相互獨立的方法極大地方便了我們對多跳無線的分析。