新型多標(biāo)準(zhǔn)用于無線通訊網(wǎng)絡(luò)中動態(tài)分配重傳控制數(shù)據(jù)重傳的方法
【專利說明】新型多標(biāo)準(zhǔn)用于無線通訊網(wǎng)絡(luò)中動態(tài)分配重傳控制數(shù)據(jù)重傳的方法
[0001]本發(fā)明新型多標(biāo)準(zhǔn)用于無線通訊網(wǎng)絡(luò)中動態(tài)分配重傳控制數(shù)據(jù)重傳的方法屬于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域。
[0002]多標(biāo)準(zhǔn)用于無線通訊網(wǎng)絡(luò)中動態(tài)分配重傳控制數(shù)據(jù)重傳的方法是一種新型的無線網(wǎng)絡(luò)方法。
[0003]與傳統(tǒng)的帶固定設(shè)備(如基站)的無線網(wǎng)絡(luò)相比，其顯著特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)中沒有固定的通信設(shè)施，網(wǎng)絡(luò)中所有通信節(jié)點(diǎn)都是移動的，每個(gè)移動節(jié)點(diǎn)既是終端又是路由器，能夠提高包的存儲轉(zhuǎn)發(fā)功能。
[0004]因此，無線自組織網(wǎng)絡(luò)具有很高的可靠性和靈活性，可廣泛應(yīng)用于敵對和不易建設(shè)固定通信設(shè)施的環(huán)境中，如野戰(zhàn)通信、緊急搜救、臨時(shí)會議等。
明確地考慮了基于IEEE 802.11框架結(jié)構(gòu)的無線自組織網(wǎng)絡(luò)中TCP不公平性問題。
[0005]這里分析了單跳無線節(jié)點(diǎn)間TCP公平性問題，通過改進(jìn)802.11回退算法來改進(jìn)在不同TCP分組長度下的公平性，其基本思想是每個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)自己實(shí)際得到的帶寬與應(yīng)允的帶寬之間的比來設(shè)置競爭窗口，給出了公平性模型與沖突解析之間的轉(zhuǎn)換機(jī)制，并由此推導(dǎo)出了能夠取得成比例的公平性的退避算法，對單條直線鏈路TCP穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。
[0006]但是，之前的研究考慮的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都比較簡單，基本上是一條鏈狀拓?fù)渖喜煌?jié)點(diǎn)間的TCP公平性，沒有考慮多條并行鏈路間TCP流的公平性。
這里結(jié)合IEEE802.1lDCF和TCP本身，對無線自組織網(wǎng)絡(luò)中并行鏈路間TCP流的不公平性進(jìn)行仿真。采用跨層思想，將傳輸層的數(shù)據(jù)重傳率作為TCP流不公平發(fā)生的一個(gè)重要條件，通過重傳率的變化動態(tài)改變MAC層競爭窗口的大小，從而提高并行鏈路間TCP流的公平性。
[0007]通過仿真分析，證明了改進(jìn)算法可以有效地提高鏈路間TCP流的公平性。
為了對無線自組織網(wǎng)絡(luò)里TCP流公平性問題進(jìn)行仿真分析，我們采用了 LBNL(Lawrence Berkeley Nat1nal Laboratory)開發(fā)的仿真平臺 NS-2。
[0008]相鄰節(jié)點(diǎn)間的距離為250m，干擾范圍是550m，相鄰節(jié)點(diǎn)在彼此的發(fā)送和接收范圍之內(nèi)。
[0009]仿真的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層采用IEEE802.11DCF，路由協(xié)議使用DSR，TCP版本為Newreno0
[0010]模擬時(shí)間為100s,無線信道帶寬為2Mbps。
[0011]3G長期演進(jìn)系統(tǒng)(LTE)的標(biāo)準(zhǔn)化工作已經(jīng)全面展開，并得到了大家的廣泛關(guān)注。
[0012]各種先進(jìn)的無線傳輸技術(shù)即將在該系統(tǒng)中得到應(yīng)用，包括混合自動重傳請求(HARQ)技術(shù)。
[0013]根據(jù)重傳發(fā)生時(shí)刻的不同，HARQ可以分為同步和異步兩類。
[0014]同步HARQ由于接收端預(yù)先已知傳輸?shù)陌l(fā)生時(shí)刻，HARQ進(jìn)程的序號可以從子幀號獲得；異步HARQ進(jìn)程的傳輸可以發(fā)生在任何時(shí)刻，HARQ進(jìn)程的處理序號需要連同數(shù)據(jù)一起發(fā)送。
[0015]由于HARQ技術(shù)能夠很好地補(bǔ)償無線移動信道時(shí)變和多徑衰落對信號傳輸?shù)挠绊?，已成為LTE中的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0016]該技術(shù)將會隨著3G長期演進(jìn)系統(tǒng)的發(fā)展不斷完善。
隨著數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，基于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的通信在各種通信中占的比重越來越大，作為主要支持話音業(yè)務(wù)的第二代移動通信系統(tǒng)已經(jīng)不能夠滿足人們對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求。
[0017]如今世界各移動通信設(shè)備制造商和運(yùn)營商已從對第三代移動通信系統(tǒng)的概念認(rèn)同階段進(jìn)入到具體的設(shè)計(jì)、規(guī)劃和實(shí)施階段。
[0018]在第三代移動通信的發(fā)展過程中，隨著R99、R4、R5、R6和R7各個(gè)系統(tǒng)版本技術(shù)規(guī)范的發(fā)布，第三代移動通信合作計(jì)劃(3GPP)組織作為寬帶碼分多址(WCDMA)和時(shí)分同步碼分多址(TD-SCDMA)這兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行國際標(biāo)準(zhǔn)化工作的主要組織，為基于帶碼分多址(CDMA)技術(shù)的第三代移動通信技術(shù)的發(fā)展發(fā)揮了重要的作用，近年來這些系統(tǒng)逐漸進(jìn)入了商用的進(jìn)程。
[0019]為了滿足更高速率業(yè)務(wù)的需求，3GPP于2004年12月正式開始了 3G長期演進(jìn)(LTE)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化工作。
[0020]推動LTE的出發(fā)點(diǎn)是保證3G系統(tǒng)未來10年的競爭力，使其性能、功能等得到全面提升。
[0021]3G LTE重點(diǎn)考慮的方面主要包括降低時(shí)延、提高用戶的數(shù)據(jù)率、增大系統(tǒng)容量和覆蓋范圍以及降低運(yùn)營成本等。
[0022]為了滿足這些要求，需要對無線接口以及無線網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)進(jìn)行一些改進(jìn)。相應(yīng)的研究將圍繞多個(gè)方面展開，包括:物理層的空中接口、層二與層三間的接口，通用移動通信系統(tǒng)陸地?zé)o線接入網(wǎng)(UTRAN)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和與射頻相關(guān)的問題等。
[0023]為了克服無線移動信道時(shí)變和多徑衰落對信號傳輸?shù)挠绊懀?G LTE可以采用基于前向糾錯(FEC)和自動重傳請求(ARQ)等差錯控制方法，來降低系統(tǒng)的誤碼率以確保服務(wù)質(zhì)量。
[0024]雖然FEC方案產(chǎn)生的時(shí)延較小，但存在的編碼冗余卻降低了系統(tǒng)吞吐量；ARQ在誤碼率不大時(shí)可以得到理想的吞吐量，但產(chǎn)生的時(shí)延較大，不宜于提供實(shí)時(shí)服務(wù)。
[0025]為了克服兩者的缺點(diǎn)，將這兩種方法結(jié)合就產(chǎn)生了混合自動重傳請求(HARQ)方案:即在一個(gè)ARQ系統(tǒng)中包含一個(gè)FEC子系統(tǒng)，當(dāng)FEC的糾錯能力可以糾正這些錯誤時(shí)，則不需要使用ARQ ;只有當(dāng)FEC無法正常糾錯時(shí)，才通過ARQ反饋信道請求重發(fā)錯誤碼組。
ARQ和FEC的有效結(jié)合不僅提供了比單獨(dú)的FEC系統(tǒng)更高的可靠性，而且提供了比單獨(dú)的ARQ系統(tǒng)更高的系統(tǒng)吞吐量。
[0026]因此，隨著對高數(shù)據(jù)率或高可靠業(yè)務(wù)需求的迅速發(fā)展，HARQ成為無線通信系統(tǒng)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)并得到了深入的研究，并必將應(yīng)用于3G LTE系統(tǒng)中。
[0027]無線技術(shù)給人們帶來的影響是無可爭議的。
[0028]如今每一天大約有15萬人成為新的無線用戶，全球范圍內(nèi)的無線用戶數(shù)量現(xiàn)今已經(jīng)超過2億。
[0029]這些人包括大學(xué)教授、倉庫管理員、護(hù)士、商店負(fù)責(zé)人、辦公室經(jīng)理和卡車司機(jī)。
[0030]他們使用無線技術(shù)的方式和他們自身的工作一樣都在不斷地更新。
[0031]從二十世紀(jì)七十年代，人們就開始了無線網(wǎng)的研究。
[0032]在整個(gè)二十世紀(jì)八十年代，伴隨著以太局域網(wǎng)的迅猛發(fā)展，以具有不用架線、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)的無線網(wǎng)以己之長補(bǔ)〃有線〃所短，也贏得了特定市場的認(rèn)可，但也正是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的無線網(wǎng)是作為有線以太網(wǎng)的一種補(bǔ)充，遵循了 IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)，使直接架構(gòu)于802.3上的無線網(wǎng)產(chǎn)品存在著易受其他微波噪聲干擾，性能不穩(wěn)定，傳輸速率低且不易升級等弱點(diǎn)，不同廠商的產(chǎn)品相互也不兼容，這一切都限制了無線網(wǎng)的進(jìn)一步應(yīng)用。
[0033]這樣，制定一個(gè)有利于無線網(wǎng)自身發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)就提上了議事日程。到1997年6月，IEEE終于通過了 802.11標(biāo)準(zhǔn)。
[0034]802.11標(biāo)準(zhǔn)是IEEE制定的無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，主要是對網(wǎng)絡(luò)的物理層(PH)和媒質(zhì)訪問控制層(MAC)進(jìn)行了規(guī)定，其中對MAC層的規(guī)定是重點(diǎn)。各廠商的產(chǎn)品在同一物理層上可以互操作，邏輯鏈路控制層(LLC)是一致的，即MAC層以下對網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用是透明的。
[0035]這樣就使得無線網(wǎng)的兩種主要用途〃多點(diǎn)接入〃和〃多網(wǎng)段互連〃，易于質(zhì)優(yōu)價(jià)廉地實(shí)現(xiàn)。
[0036]對應(yīng)用來說，更重要的是，某種程度上的〃兼容〃就意味著競爭開始出現(xiàn)；而在IT這個(gè)行業(yè)，〃兼容〃，就意味著〃十倍速時(shí)代〃降臨了。
[0037]在MAC層以下,802.11規(guī)定了三種發(fā)送及接收技術(shù):擴(kuò)頻(SpreadSpectrum)技術(shù)；紅外(Infared)技術(shù)；窄帶(NarrowBand)技術(shù)。
[0038]而擴(kuò)頻又分為直接序列(DirectSequence, DS)擴(kuò)頻技術(shù)(簡稱直擴(kuò))，和跳頻(FrequencyHopping, FH)擴(kuò)頻技術(shù)。直序擴(kuò)頻技術(shù)，通常又會結(jié)合碼分多址CDMA技術(shù)。
[0039]根據(jù)預(yù)測，今后幾年，無線網(wǎng)在全世界將有較大的發(fā)展，單只美國無線局域網(wǎng)銷售額就將從1997年的2.1億美元增加到2001年的8億美元。
[0040]這一應(yīng)用已深入到人們生活和工作的各個(gè)方面，包括日常使用的手機(jī)、無線電話等，其中3G、WLAN、UWB、藍(lán)牙、寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)、數(shù)字電視都是21世紀(jì)最熱門的無線通信技術(shù)的應(yīng)用。
[0041 ] 無線通信主要包括微波通信和衛(wèi)星通信。
[0042]微波是一種無線電波，它傳送的距離一般只有幾十千米。但微波的頻帶很寬，通信容量很大。微波通信每隔幾十千米要建一個(gè)微波中繼站。
[0043]衛(wèi)星通信是利用通信衛(wèi)星作為中繼站在地面上兩個(gè)或多個(gè)地球站之間或移動體之間建立微波通信聯(lián)系。
[0044]分布協(xié)調(diào)功能(DistributedCoordinat1n Funct1n, DCF)是一種基于帶沖突避免的載波偵聽多重訪問(CSMA/CA)的隨機(jī)訪問機(jī)制。對碰撞包的重傳采用二進(jìn)制指數(shù)回退策略。
[0045]它是為無線局域網(wǎng)(Wireless LAN, WLAN)制定的MAC規(guī)范。
基于IEEE 802.1lDCF的無線自組織網(wǎng)絡(luò)