[發(fā)明專利]虛擬無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其建立方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210092334.7
• 申請日: 2012-03-31
• 公開（公告）號: CN103368910A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曲俊媚;李力;劉亮;袁昱
• 申請（專利權(quán)）人: 國際商業(yè)機器公司
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務(wù)所 11038
• 代理人: 鄒姍姍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及虛擬無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其建立方法。

背景技術(shù)

隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，各種無線通信協(xié)議、無線通信技術(shù)的開發(fā)工作變得越來越引人關(guān)注。對于新的無線通信技術(shù)，需要在實際應(yīng)用之前評估其運行性能。

總的來說，評估無線通信技術(shù)的現(xiàn)有方法有兩種。其一是在真實環(huán)境中架設(shè)真實的通信系統(tǒng)，例如包括多個節(jié)點、服務(wù)器等，在該系統(tǒng)上實現(xiàn)開發(fā)的無線通信技術(shù)并以此來評估其性能。然而，很顯然，這樣的方法受到了場地、維護、硬件成本等限制。因此，這樣的評估往往只能在小范圍的情況下(具有較少的通信節(jié)點和較小的測試面積)進行，這限制了評估的準確性和實用性。

另一方面，提出了使用虛擬無線網(wǎng)絡(luò)來評估新技術(shù)性能的方法。例如，提出了使用計算機或者虛擬機來模擬無線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點，從而模擬整個無線通信網(wǎng)絡(luò)中的信號傳輸?shù)刃袨椋源藖碓u估新技術(shù)的性能。這種方法具有成本低、可裁剪性好、方便靈活等優(yōu)點，因此具有較大的應(yīng)用前景。

在使用虛擬無線網(wǎng)絡(luò)的情況下，需要使每個虛擬節(jié)點的通信行為符合真實無線通信中的節(jié)點的行為。例如，在真實的無線網(wǎng)絡(luò)中，相互鄰近的幾個通信節(jié)點之間可能存在著干擾。于是，在這些節(jié)點在同一時刻試圖傳輸數(shù)據(jù)時，可能由于存在干擾而導(dǎo)致數(shù)據(jù)包丟失。因此，在實現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)時，也需要模擬這樣的干擾情況。

此外，對于例如基于IEEE.802.11協(xié)議的通信來說，發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)需要計算信號的通信質(zhì)量。例如，當接收到的數(shù)據(jù)包的信噪比低于預(yù)定閾值時，認為數(shù)據(jù)包所承載的信息已經(jīng)很大程度上發(fā)生了改變，因此，將有可能丟棄該數(shù)據(jù)包。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)將其中的實質(zhì)和精神應(yīng)用于其他通信協(xié)議。

在現(xiàn)有技術(shù)中，例如參見2005年3月30日由HRL?Laboratories，LLC的Gavin?Holland撰寫的“Wireless?Network?Emulation?System(WiNE)，F(xiàn)inal?Technical?Report”，已經(jīng)提出了使用虛擬機和虛擬節(jié)點的方式來模擬無線通信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)方案。在現(xiàn)有技術(shù)中，將虛擬節(jié)點布置在虛擬機上，并且在物理機上設(shè)置盡可能多的虛擬機從而模擬盡可能多的無線節(jié)點。這樣，實際上采用了有線網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境來模擬無線通信的行為。為了模擬無線節(jié)點的通信行為，在現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)置有虛擬的中央服務(wù)器，所有虛擬節(jié)點的通信行為，例如發(fā)送和接收，都首先報告給該中央服務(wù)器。

更具體地，該中央服務(wù)器知道全部虛擬節(jié)點的布置、相互之間的干擾、模擬通信的所有參數(shù)等，由此來決定每一個虛擬節(jié)點的通信行為。如圖2所示，例如，當一個虛擬節(jié)點201希望發(fā)出一個數(shù)據(jù)包時，其首先向中央服務(wù)器200報告該行為。此時，中央服務(wù)器確定可能影響該虛擬節(jié)點201的發(fā)送行為的其他虛擬節(jié)點(例如202和203)，根據(jù)這些節(jié)點的狀態(tài)來決定該虛擬節(jié)點201是否能夠成功發(fā)出數(shù)據(jù)包。例如當中央服務(wù)器200發(fā)現(xiàn)虛擬節(jié)點201附近的另一虛擬節(jié)點202也正在發(fā)送數(shù)據(jù)時(表明存在無線通信干擾)，該中央服務(wù)器200根據(jù)虛擬網(wǎng)絡(luò)的預(yù)設(shè)參數(shù)計算兩個虛擬節(jié)點之間的干擾強度、信道質(zhì)量等，當計算結(jié)果表明來自虛擬節(jié)點202干擾強烈到足以導(dǎo)致虛擬節(jié)點201發(fā)送信號失敗時，中央服務(wù)器200指示該虛擬節(jié)點201此次發(fā)送失敗。另一方面，當虛擬節(jié)點201接收數(shù)據(jù)時，中央服務(wù)器200根據(jù)其他節(jié)點的行為、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、通信參數(shù)等計算該接收數(shù)據(jù)包的信噪比，當發(fā)現(xiàn)信噪比低于預(yù)定閾值時，指示正在接收數(shù)據(jù)包的虛擬節(jié)點201丟棄該數(shù)據(jù)包，并請求重新發(fā)送。當服務(wù)器認為通信成功時，各虛擬節(jié)點之間的數(shù)據(jù)包被允許發(fā)送(通過有線網(wǎng)絡(luò)，未示出)。

從上述技術(shù)方案可以看出，中央服務(wù)器知道全部虛擬節(jié)點的通信情況，并且決定各虛擬節(jié)點的行為，從而模擬無線通信。

然而，上述現(xiàn)有技術(shù)的方案存在著如下的缺陷。第一，可以看出，所有的通信都由該服務(wù)器分析、指派。故此，中央服務(wù)器是整個虛擬系統(tǒng)的性能瓶頸。當虛擬節(jié)點數(shù)目增加時，所包含的計算量將呈幾何數(shù)級增加。第二，在該方案中，每一個數(shù)據(jù)包必須首先由服務(wù)器進行分析和判斷，這影響了通信流的實時性。最后，購置高性能的服務(wù)器將帶來相當多的成本支出，而服務(wù)器的穩(wěn)定性也將成為整個虛擬網(wǎng)絡(luò)運行的關(guān)鍵因素。

發(fā)明內(nèi)容