CN1435956A - 评估通信网中无线链路的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于调节通信网中无线链路探测的速率的方法，所述通信网包括至少一个接收机终端和至少一个发射机终端，其特征在于，在接收机终端的层次上，所述的方法包括以下步骤：确定每个发射机终端通过各自的无线链路发送到接收机终端的数据量；当要进行链路探测时，探测与发射了最大数据量的发射机终端相对应的链路。

Description

评估通信网中无线链路的方法
技术领域
本发明涉及一种评估通信网中的无线链路的方法，所述的通信网例如是(但并不局限于)IEEE802.11网。
背景技术
在无线网中，通过无线链路进行通信的两个装置需要动态地配置它们的传输参数。这些参数可以具体包括：多扇区天线情况下发射机的有效天线扇区或者单元、自动增益控制设置、频率偏移、物理模式、数据速率等等参数。现在经常遇到包括多个单元的天线。最流行的天线之一是2级空间分集天线，包括间距为lambda/2(λ/2)的两个简单单元，以减少两个单元处于衰减区域的概率。
选择适当的参数会直接影响无线链路的稳定性和整体性能。确实，大家都知道，在其它的因素中，2到5GHz范围中的无线网对在室内移动的人非常敏感。因此，需要更新对有效接收机天线单元的选择。与人们移动的速度相比，100Hz的更新周期足够使用。
在2001年10月10日以Thomson Licensing S.A.的名义提交的标题为“用于无线链路适配的方法和装置”的欧洲专利申请No.01402592.8描述了适用于在集中式网络中，例如基于ETSI BRAN HiperLAN2的无线网中评估无线链路的方法和装置。同一天以Thomson Licensing S.A.的名义提交的标题为“非协调网络中的无线链路适配方法”的欧洲专利申请涉及诸如基于IEEE802.11网络之类的非协调网络。
在这些申请中，接收机移动终端触发从已知的发射机移动终端传输预定的测试数据，以便使用不同的传输参数值(天线单元，物理模式……)来评估无线链路。
接收机终端可以接收来自多个发射机终端的数据，并可以连续评估来自所有发射机终端的链路，以避免衰减。探测可能在网络上产生相当的通信量，并可以使用相当的一部分的接收机终端的处理资源。
发明内容
本发明涉及一种用于调节通信网中无线链路探测的速率的方法，所述通信网包括至少一个接收机终端和至少一个发射机终端，其特征在于，在接收机终端的层次上，所述的方法包括以下步骤：
确定每个发射机终端通过各自的无线链路发送到接收机终端的数据量，
当要进行链路探测时，探测与发射了最大数据量的发射机终端相对应的链路。
因此，接收机终端对更多的有效链路进行更多的探测。
根据本发明的实施例，确定数据量的步骤包括累加函数值的步骤，所述函数考虑到了与各自的发射机终端相关的累加器中的数据量，其中在对相应的发射机终端进行探测之后，复位累加器。
根据本发明的实施例，从发射机终端接收的数据量在加到对应的累加器上之前被加权。
根据本发明的实施例，对来自给定的发射机终端的数据的加权是所述给定的发射机终端发射的数据类型的函数。
根据本发明的实施例，将预定数目的探测分配给接收机终端达预定的时间周期。
根据本发明的实施例，实际上周期地执行探测。
根据本发明的实施例，有序链表的单元与每个发射机终端相关，每个单元包括发射机终端标识符、当前累加器值和指向上一个和下一个单元的指针，所述的列表按照累加器内容降序排列。
根据本发明的实施例，从所述的列表中去除与在给定时间周期没有发射的发射机终端相对应的单元。
根据本发明的实施例，该方法还包括探测潜在的发射数据的发射终端的步骤，所述发射终端的速率比接收终端接收的数据所来自的发射终端低。
附图说明
下面借助附图对本发明的详细而非局限性的实施例的说明将会使本发明的特性和优点更加清楚。
图1是根据本实施例示出了用于评估接收机终端和发射机终端之间的链路的消息交换过程的网络图。
图2是一种用于探测无线链路的方法的流程图。
图3是图1中与其它三个终端链接的接收终端执行估计或者探测的时间图。
图4是根据本发明优选实施例的方法的流程图。
具体实施方式
本实施例涉及在遵循电子电子工程师协会公布的IEEE802.11标准的网络中实现本发明的过程，尽管本发明也可以应用于其它的领域，例如，但不限于ETSI BRAN HiperLAN2。
在上面提及的两件专利申请中描述了链路评估的不同方法。在本发明中将仅仅给出一种方法的详细细节。要获得更多的信息，请读者参考另外的两件申请。
在本实施例中，要测试的链路参数是接收机终端的有效天线单元，当然，本发明并不局限于这种特定的参数。
基于IEEE802.11标准的网络至少在一定的网络配置方面缺少集中式控制器。在被称为分布协调功能(DCF)模式中，IEEE802.11实现了基于载波侦听媒介访问-碰撞避免(CSMA-CA)的争用机制，以调整对无线媒介的访问。根据这种机制，要进行发射的移动终端执行以下步骤：
侦听媒介，以确定媒介是否繁忙(即，是不是有另一移动终端正在发射)。
在最小的空闲周期之后授权发射。
如果媒介繁忙，则移动终端等待繁忙周期的结束，以及等待最小的空闲周期并进入随机退避周期，在此之后尝试发射。
IEEE802.11提供一种被称为“虚拟载波侦听”(与物理载波侦听相对)的媒介访问机制，该机制是CSMA/CA机制的发展。虚拟载波侦听机制的一种实现方式称为RTS/CTS机制。RTS表示准备发送，而CTS表示清除发送。在这种机制中使用了两种短控制分组的标识，如下所述。
RTS/CTS机制允许为即将到来的发射保留媒介达特定的时间。图1示出了包括移动终端A到D的网络。在A和B之间存在运行的链路。该链路例如用于将视频流从B发送到A。存在另一条从终端C到终端A的链路。不存在与终端D有关的运行的链路。
通过使终端A在特定的接收条件(天线单元，物理模式……)下适当地请求终端B将数据发送到终端A来进行链路评估，下面也将链路评估称为探测。包括与信号接收链接的特定参数(例如，最终与基于OFDM单独载波功率的标准的组合的总信号功率……)的接收信息被用来评估质量标准。针对一系列的接收条件来评估该标准，并保留最佳值。如果发现的值比用于运行的链路的有效值好，从而修改链路的参数。
根据提及的与本申请一天提交的欧洲专利申请的一个实施例，该虚拟载波检测机制被用来在事先已知的时间(在发送空数据分组之后)触发预定的响应(以终端B发送的确认消息为格式)。
在第一步骤，终端A发送RTS帧。
在第二步骤，读取当前有效的天线单元标识和质量标准值，并存储在寄存器中。
在第三步骤，终端A等待终端B发送的CTS帧。
在第四步骤，终端A为即将从终端B进行的发射选择除了当前存储在表中的天线单元之外的天线单元，并发送不带净负荷的数据分组。
在第五步骤，终端A等待由终端B发送的确认(‘ACK’)帧。
在第六步骤，终端A按照ACK来评估质量标准。
在第七步骤，终端A将质量标准与存储在寄存器中的质量标准相比较，如果该质量高，存储新的天线单元标识和质量标准值(步骤8)。
在第九步骤，对于其它的天线单元，确定是否重复从第二到第七步骤。
在第十步骤，终端A验证是否需要改变用于运行的链路的天线单元。如果是，采取必要的措施来修改链路参数。
探测过程可以由各种事件来触发，下面的列表并未穷尽各种事件：
(a)当接收的信号的功率电平低于阈值时；
(b)当即将从给定的终端进行的发射更稳定时(例如在同步流的传输的情况下，要避免服务的中断)；
(c)在从给定的终端接收到预定数目的分组之后。
探测的速率可以是下面的变量的函数(本列表并未穷尽)：
(a)信道动态特性，在有移动人群的环境中，100Hz的频率被认为是足够的；
(b)物理模式的灵敏度，已知一些物理模式对于一定的信道特性比其它的模式更灵敏(例如，Viterbi冗余3/4的物理模式对于信道波形因数(form factor)比1/2冗余更敏感)；
(c)网络负载，由于减少用于检测的带宽是可取的，所以该带宽用于其它的目的需要。
(d)要探测的链路上的平均比特率，很少使用的链路应该比经常使用的链路引起更少的注意(因此更少被探测)。
当在运行的链路上接收到数据分组时，接收机终端确定相对应的质量标准值并将该值存储在存储器中。当按照图2所示的过程来接收诸如ACK帧之类的测试分组时，接收机终端确定标准值和决定是否修改运行链路的参数。
根据本实施例，以一定的时间周期，例如本实施例中以100Hz的平均速率来为每个接收机终端分配预定数目的探测，为了评估所有发射机终端(即使存在未运行的链路的终端)的链路而划分这些探测，以避免网络或者终端容量的过载。根据本发明，探测不是被均匀地划分，而是按照一定数目的因数来划分。本发明的发明人认识到信道特性的变化速度随信道的不同而不同。一些信道在1秒之内没有变化，而其它的信道(例如当有人或者物体运动时)将会迅速变化。因此，将规则定为使接收机终端以一个接收机终端一个接收机终端的形式适配动态探测的速率，以避免运行的链路使用的参数与实际信道特性相比变得过时。平均的速率可以高于100Hz，这取决于接收机的处理资源和可使用的网络带宽。
根据本实施例，为了每隔预定的周期就向给定的发射机终端分配更多或者较少的探测所考虑的因素是通过信道发射的数据量。
在优选实施例中，考虑到了经过信道传输的数据的类型，以为从每个发射机终端接收的数据产生加权系数。
要注意的是可以认为这两种因素是独立的。
这里涉及的数据类型，也称为“服务类别”是：‘视频’、‘音频/语音’和‘数据’。服务类别具有关于传输的不同限制，将服务类别加权系数Sci归结于每个类别，以便通过维持与一定水平的服务质量相关的类别来定义优先权。系数越高，对应的服务类别的优先权越高。在本例的范围中，加权系数是分别针对视频、音频和数据服务类别的SCv、SCa、和SCd。例如，SCa可以大于SCv，因为很难隐蔽音频数据的丢失，而SCv本身可以大于SCd，它具有较小的实时性限制。
通过媒介访问控制标识符(NAC Id)来标识网络中的终端。对于每个具有运行的链路的发射终端，接收终端在内部存储器中保留一个累加器。在图1中示出了终端A为终端B和C保留的累加器。当新的MAC Id出现在网络在中时，例如，从终端D到终端A，一旦终端A已经接收到来自新的发射终端的数据，则终端A将另外的累加器添加到它的列表中。
对于每个MAC Id，接收终端还使用服务类别加权系数Sci来确定信道加权系数Ci。与多个服务类别相对应的数据可以从给定的发射机终端发送到接收机终端。对于本例的目的，接收终端为每个发射终端(例如，MAC Id)确定具有最高数据速率的服务类别，并为整个信道使用相对应的系数SCi。也可以使用SCi系数的加权平均，加权可以是每个服务类别的相关加权的函数。每当新的连接添加到给定的发射机终端和接收机终端之间时，就可以确定系数Ci。确定作为系数SCi的函数的系数Ci的详细处理过程超出了本实施例的范围，并且出于所有的实用目的，可以使用等于一的系数。
采取如下的进行选择要探测的下一链路的过程：
首先，所有的累加器都复位到零(例如，当接收到来自新的MAC的新分组时)。
然后，每当接收机终端接收到来自接收机终端之一的数据分组时，使用相对应的系数Ci(链路上接收的Size of packet*信道加权系数Ci)加权一定数量的接收数据，并且将结果加到相对应的累加器上。假设，通常比特率越高，避免传输差错和避免发射机和接收机上的过大缓冲器就越重要。如上所提及，根据本优选实施例，当系数Ci相等时，使用不同的Ci系数能够使得本规则适应于发射的数据的属性和/或优先权。因此，能够通过简单地将较高的系数Ci归于对应的MAC Id来避免低比特率传输中的数据传输差错。
根据本例，接收机终端每100Hz执行一次探测。当探测到期时，接收机终端检查累加器的内容，确定哪一个MAC Id与具有最高的内容的累加器相对应，对MAC Id进行探测并且复位累加器。
图3是终端A保留的、与三个节点B，C和D对应的累加器的内容的演变的例子。其中设D与A之间也有运行的链路。
图4的流程图描述了根据本发明的方法的步骤。
根据一个变化实施例，接收机终端实现了表示发射终端的MAC Id的单元有序链表。该列表按照累加器的值的降序排列。每个单元包括：MAC Id、对应的累加器值和指向前一和后一单元的指针。
当接收到分组时，更新对应的累加器，并通过比较累加器的值和在其前面的单元的累加器，将对应的单元移动到有序链表中的新的位置，以及更新指针，直到所述单元到达正确的位置。单元的初始列表是空的。当从尚无这个相关的单元的接收机终端接收到数据时，创建单元。
该变化实施例并不需要算法实现，以便每进行一次探测都搜索最大的累加器值：使用列表中的第一单元指示的终端来进行探测，复位累加器值和将该单元移动到列表末尾。
非强制地，为了避免在列表中具有无效发射机终端的单元，接收机终端确定在给定期间发射机终端有没有发射数据，并且如果检测到该终端，将对应的单元从列表中移出。如果发射机单元开始发送新数据，则创建新单元，为了实现这个单元消除功能，向每个单元添加附加的计数器。计数器都被初始化为零。每当单元是列表的第一单元并且该单元的累加器为空时，就增加计数器。这意味着发射单元在一定时间内无效。当计数器的值达到预定的值时，例如，255，消除对应的单元。
作为使用上述计数器的另一选择，建议当列表达到阈值数目的单元时删除列表的末尾。
根据变化实施例，在预备将来运行的链路时，接收终端还探测不具有运行的链路的发射机终端。以较低的频率探测这些发射机终端。因为，由于没有从这些终端接收到数据，所以它们的累加器值总为零，因此不可能简单地使用较低值的系数。
尽管根据本实施例或多或少周期地执行探测，以便不会占据媒介较长的时间间隔，但是并没有必要这样，可以连续进行多个探测或者以不规则的时间间隔来执行探测。

Claims (9)

1.一种用于调节通信网中无线链路探测的速率的方法，所述通信网包括至少一个接收机终端(A)和至少一个发射机终端(B，C)，其特征在于，在接收机终端的层次上，所述的方法包括以下步骤：
确定每个发射机终端通过各自的无线链路发送到接收机终端的数据量，
当要进行链路探测时，探测与发射了最大数据量的发射机终端相对应的链路。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定数据量的步骤包括累加函数值的步骤，所述函数考虑到了与各自的发射机终端相关的累加器中的数据量，其中在对相应的发射机终端进行探测之后，复位累加器。
3.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，从发射机终端接收的数据量在加到对应的累加器上之前被加权。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对来自给定的发射机终端的数据的加权是所述给定的发射机终端发射的数据类型的函数。
5.根据权利要求1到4之一所述的方法，其特征在于，将预定数目的探测分配给接收机终端达预定的时间周期。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，实际上周期地执行探测。
7.根据权利要求2和权利要求3到6之一所述的方法，其特征在于，有序链表的单元与每个发射机终端相关，每个单元包括发射机终端标识符、当前累加器值和指向上一个和下一个单元的指针，所述的列表按照累加器内容降序排列。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，从所述的列表中去除与在预定时间周期没有发射的发射机终端相对应的单元。
9.根据权利要求1到8之一所述的方法，其特征在于，包括探测潜在的发射数据的发射终端的步骤，所述发射终端的速率比接收终端接收的数据所来自的发射终端低。
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