專利名稱：評估通信網中無線鏈路的方法
技術領域：
本發明涉及一種評估通信網中的無線鏈路的方法，所述的通信網例如是(但并不局限于)IEEE802.11網。
選擇適當的參數會直接影響無線鏈路的穩定性和整體性能。確實，大家都知道，在其它的因素中，2到5GHz范圍中的無線網對在室內移動的人非常敏感。因此，需要更新對有效接收機天線單元的選擇。與人們移動的速度相比，100Hz的更新周期足夠使用。
在2001年10月10日以Thomson Licensing S.A.的名義提交的標題為“用于無線鏈路適配的方法和裝置”的歐洲專利申請No.01402592.8描述了適用于在集中式網絡中，例如基于ETSI BRAN HiperLAN2的無線網中評估無線鏈路的方法和裝置。同一天以Thomson Licensing S.A.的名義提交的標題為“非協調網絡中的無線鏈路適配方法”的歐洲專利申請涉及諸如基于IEEE802.11網絡之類的非協調網絡。
在這些申請中，接收機移動終端觸發從已知的發射機移動終端傳輸預定的測試數據，以便使用不同的傳輸參數值(天線單元，物理模式……)來評估無線鏈路。
接收機終端可以接收來自多個發射機終端的數據，并可以連續評估來自所有發射機終端的鏈路，以避免衰減。探測可能在網絡上產生相當的通信量，并可以使用相當的一部分的接收機終端的處理資源。
因此，接收機終端對更多的有效鏈路進行更多的探測。
根據本發明的實施例，確定數據量的步驟包括累加函數值的步驟，所述函數考慮到了與各自的發射機終端相關的累加器中的數據量，其中在對相應的發射機終端進行探測之后，復位累加器。
根據本發明的實施例，從發射機終端接收的數據量在加到對應的累加器上之前被加權。
根據本發明的實施例，對來自給定的發射機終端的數據的加權是所述給定的發射機終端發射的數據類型的函數。
根據本發明的實施例，將預定數目的探測分配給接收機終端達預定的時間周期。
根據本發明的實施例，實際上周期地執行探測。
根據本發明的實施例，有序鏈表的單元與每個發射機終端相關，每個單元包括發射機終端標識符、當前累加器值和指向上一個和下一個單元的指針，所述的列表按照累加器內容降序排列。
根據本發明的實施例，從所述的列表中去除與在給定時間周期沒有發射的發射機終端相對應的單元。
根據本發明的實施例，該方法還包括探測潛在的發射數據的發射終端的步驟，所述發射終端的速率比接收終端接收的數據所來自的發射終端低。


圖1是根據本實施例示出了用于評估接收機終端和發射機終端之間的鏈路的消息交換過程的網絡圖。
圖2是一種用于探測無線鏈路的方法的流程圖。
圖3是圖1中與其它三個終端鏈接的接收終端執行估計或者探測的時間圖。
圖4是根據本發明優選實施例的方法的流程圖。
在上面提及的兩件專利申請中描述了鏈路評估的不同方法。在本發明中將僅僅給出一種方法的詳細細節。要獲得更多的信息，請讀者參考另外的兩件申請。
在本實施例中，要測試的鏈路參數是接收機終端的有效天線單元，當然，本發明并不局限于這種特定的參數。
基于IEEE802.11標準的網絡至少在一定的網絡配置方面缺少集中式控制器。在被稱為分布協調功能(DCF)模式中，IEEE802.11實現了基于載波偵聽媒介訪問-碰撞避免(CSMA-CA)的爭用機制，以調整對無線媒介的訪問。根據這種機制，要進行發射的移動終端執行以下步驟偵聽媒介，以確定媒介是否繁忙(即，是不是有另一移動終端正在發射)。
在最小的空閑周期之后授權發射。
如果媒介繁忙，則移動終端等待繁忙周期的結束，以及等待最小的空閑周期并進入隨機退避周期，在此之后嘗試發射。
IEEE802.11提供一種被稱為“虛擬載波偵聽”(與物理載波偵聽相對)的媒介訪問機制，該機制是CSMA/CA機制的發展。虛擬載波偵聽機制的一種實現方式稱為RTS/CTS機制。RTS表示準備發送，而CTS表示清除發送。在這種機制中使用了兩種短控制分組的標識，如下所述。
RTS/CTS機制允許為即將到來的發射保留媒介達特定的時間。圖1示出了包括移動終端A到D的網絡。在A和B之間存在運行的鏈路。該鏈路例如用于將視頻流從B發送到A。存在另一條從終端C到終端A的鏈路。不存在與終端D有關的運行的鏈路。
通過使終端A在特定的接收條件(天線單元，物理模式……)下適當地請求終端B將數據發送到終端A來進行鏈路評估，下面也將鏈路評估稱為探測。包括與信號接收鏈接的特定參數(例如，最終與基于OFDM單獨載波功率的標準的組合的總信號功率……)的接收信息被用來評估質量標準。針對一系列的接收條件來評估該標準，并保留最佳值。如果發現的值比用于運行的鏈路的有效值好，從而修改鏈路的參數。
根據提及的與本申請一天提交的歐洲專利申請的一個實施例，該虛擬載波檢測機制被用來在事先已知的時間(在發送空數據分組之后)觸發預定的響應(以終端B發送的確認消息為格式)。
在第一步驟，終端A發送RTS幀。
在第二步驟，讀取當前有效的天線單元標識和質量標準值，并存儲在寄存器中。
在第三步驟，終端A等待終端B發送的CTS幀。
在第四步驟，終端A為即將從終端B進行的發射選擇除了當前存儲在表中的天線單元之外的天線單元，并發送不帶凈負荷的數據分組。
在第五步驟，終端A等待由終端B發送的確認(‘ACK’)幀。
在第六步驟，終端A按照ACK來評估質量標準。
在第七步驟，終端A將質量標準與存儲在寄存器中的質量標準相比較，如果該質量高，存儲新的天線單元標識和質量標準值(步驟8)。
在第九步驟，對于其它的天線單元，確定是否重復從第二到第七步驟。
在第十步驟，終端A驗證是否需要改變用于運行的鏈路的天線單元。如果是，采取必要的措施來修改鏈路參數。
探測過程可以由各種事件來觸發，下面的列表并未窮盡各種事件(a)當接收的信號的功率電平低于閾值時；(b)當即將從給定的終端進行的發射更穩定時(例如在同步流的傳輸的情況下，要避免服務的中斷)；(c)在從給定的終端接收到預定數目的分組之后。
探測的速率可以是下面的變量的函數(本列表并未窮盡)(a)信道動態特性，在有移動人群的環境中，100Hz的頻率被認為是足夠的；(b)物理模式的靈敏度，已知一些物理模式對于一定的信道特性比其它的模式更靈敏(例如，Viterbi冗余3/4的物理模式對于信道波形因數(form factor)比1/2冗余更敏感)；(c)網絡負載，由于減少用于檢測的帶寬是可取的，所以該帶寬用于其它的目的需要。
(d)要探測的鏈路上的平均比特率，很少使用的鏈路應該比經常使用的鏈路引起更少的注意(因此更少被探測)。
當在運行的鏈路上接收到數據分組時，接收機終端確定相對應的質量標準值并將該值存儲在存儲器中。當按照圖2所示的過程來接收諸如ACK幀之類的測試分組時，接收機終端確定標準值和決定是否修改運行鏈路的參數。
根據本實施例，以一定的時間周期，例如本實施例中以100Hz的平均速率來為每個接收機終端分配預定數目的探測，為了評估所有發射機終端(即使存在未運行的鏈路的終端)的鏈路而劃分這些探測，以避免網絡或者終端容量的過載。根據本發明，探測不是被均勻地劃分，而是按照一定數目的因數來劃分。本發明的發明人認識到信道特性的變化速度隨信道的不同而不同。一些信道在1秒之內沒有變化，而其它的信道(例如當有人或者物體運動時)將會迅速變化。因此，將規則定為使接收機終端以一個接收機終端一個接收機終端的形式適配動態探測的速率，以避免運行的鏈路使用的參數與實際信道特性相比變得過時。平均的速率可以高于100Hz，這取決于接收機的處理資源和可使用的網絡帶寬。
根據本實施例，為了每隔預定的周期就向給定的發射機終端分配更多或者較少的探測所考慮的因素是通過信道發射的數據量。
在優選實施例中，考慮到了經過信道傳輸的數據的類型，以為從每個發射機終端接收的數據產生加權系數。
要注意的是可以認為這兩種因素是獨立的。
這里涉及的數據類型，也稱為“服務類別”是‘視頻’、‘音頻/語音’和‘數據’。服務類別具有關于傳輸的不同限制，將服務類別加權系數Sci歸結于每個類別，以便通過維持與一定水平的服務質量相關的類別來定義優先權。系數越高，對應的服務類別的優先權越高。在本例的范圍中，加權系數是分別針對視頻、音頻和數據服務類別的SCv、SCa、和SCd。例如，SCa可以大于SCv，因為很難隱蔽音頻數據的丟失，而SCv本身可以大于SCd，它具有較小的實時性限制。
通過媒介訪問控制標識符(NAC Id)來標識網絡中的終端。對于每個具有運行的鏈路的發射終端，接收終端在內部存儲器中保留一個累加器。在圖1中示出了終端A為終端B和C保留的累加器。當新的MAC Id出現在網絡在中時，例如，從終端D到終端A，一旦終端A已經接收到來自新的發射終端的數據，則終端A將另外的累加器添加到它的列表中。
對于每個MAC Id，接收終端還使用服務類別加權系數Sci來確定信道加權系數Ci。與多個服務類別相對應的數據可以從給定的發射機終端發送到接收機終端。對于本例的目的，接收終端為每個發射終端(例如，MAC Id)確定具有最高數據速率的服務類別，并為整個信道使用相對應的系數SCi。也可以使用SCi系數的加權平均，加權可以是每個服務類別的相關加權的函數。每當新的連接添加到給定的發射機終端和接收機終端之間時，就可以確定系數Ci。確定作為系數SCi的函數的系數Ci的詳細處理過程超出了本實施例的范圍，并且出于所有的實用目的，可以使用等于一的系數。
采取如下的進行選擇要探測的下一鏈路的過程首先，所有的累加器都復位到零(例如，當接收到來自新的MAC的新分組時)。
然后，每當接收機終端接收到來自接收機終端之一的數據分組時，使用相對應的系數Ci(鏈路上接收的Size of packet*信道加權系數Ci)加權一定數量的接收數據，并且將結果加到相對應的累加器上。假設，通常比特率越高，避免傳輸差錯和避免發射機和接收機上的過大緩沖器就越重要。如上所提及，根據本優選實施例，當系數Ci相等時，使用不同的Ci系數能夠使得本規則適應于發射的數據的屬性和/或優先權。因此，能夠通過簡單地將較高的系數Ci歸于對應的MAC Id來避免低比特率傳輸中的數據傳輸差錯。
根據本例，接收機終端每100Hz執行一次探測。當探測到期時，接收機終端檢查累加器的內容，確定哪一個MAC Id與具有最高的內容的累加器相對應，對MAC Id進行探測并且復位累加器。
圖3是終端A保留的、與三個節點B，C和D對應的累加器的內容的演變的例子。其中設D與A之間也有運行的鏈路。
圖4的流程圖描述了根據本發明的方法的步驟。
根據一個變化實施例，接收機終端實現了表示發射終端的MAC Id的單元有序鏈表。該列表按照累加器的值的降序排列。每個單元包括MAC Id、對應的累加器值和指向前一和后一單元的指針。
當接收到分組時，更新對應的累加器，并通過比較累加器的值和在其前面的單元的累加器，將對應的單元移動到有序鏈表中的新的位置，以及更新指針，直到所述單元到達正確的位置。單元的初始列表是空的。當從尚無這個相關的單元的接收機終端接收到數據時，創建單元。
該變化實施例并不需要算法實現，以便每進行一次探測都搜索最大的累加器值使用列表中的第一單元指示的終端來進行探測，復位累加器值和將該單元移動到列表末尾。
非強制地，為了避免在列表中具有無效發射機終端的單元，接收機終端確定在給定期間發射機終端有沒有發射數據，并且如果檢測到該終端，將對應的單元從列表中移出。如果發射機單元開始發送新數據，則創建新單元，為了實現這個單元消除功能，向每個單元添加附加的計數器。計數器都被初始化為零。每當單元是列表的第一單元并且該單元的累加器為空時，就增加計數器。這意味著發射單元在一定時間內無效。當計數器的值達到預定的值時，例如，255，消除對應的單元。
作為使用上述計數器的另一選擇，建議當列表達到閾值數目的單元時刪除列表的末尾。
根據變化實施例，在預備將來運行的鏈路時，接收終端還探測不具有運行的鏈路的發射機終端。以較低的頻率探測這些發射機終端。因為，由于沒有從這些終端接收到數據，所以它們的累加器值總為零，因此不可能簡單地使用較低值的系數。
盡管根據本實施例或多或少周期地執行探測，以便不會占據媒介較長的時間間隔，但是并沒有必要這樣，可以連續進行多個探測或者以不規則的時間間隔來執行探測。
權利要求
1.一種用于調節通信網中無線鏈路探測的速率的方法，所述通信網包括至少一個接收機終端(A)和至少一個發射機終端(B，C)，其特征在于，在接收機終端的層次上，所述的方法包括以下步驟確定每個發射機終端通過各自的無線鏈路發送到接收機終端的數據量，當要進行鏈路探測時，探測與發射了最大數據量的發射機終端相對應的鏈路。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，確定數據量的步驟包括累加函數值的步驟，所述函數考慮到了與各自的發射機終端相關的累加器中的數據量，其中在對相應的發射機終端進行探測之后，復位累加器。
3.根據權利要求1或者2所述的方法，其特征在于，從發射機終端接收的數據量在加到對應的累加器上之前被加權。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，對來自給定的發射機終端的數據的加權是所述給定的發射機終端發射的數據類型的函數。
5.根據權利要求1到4之一所述的方法，其特征在于，將預定數目的探測分配給接收機終端達預定的時間周期。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，實際上周期地執行探測。
7.根據權利要求2和權利要求3到6之一所述的方法，其特征在于，有序鏈表的單元與每個發射機終端相關，每個單元包括發射機終端標識符、當前累加器值和指向上一個和下一個單元的指針，所述的列表按照累加器內容降序排列。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，從所述的列表中去除與在預定時間周期沒有發射的發射機終端相對應的單元。
9.根據權利要求1到8之一所述的方法，其特征在于，包括探測潛在的發射數據的發射終端的步驟，所述發射終端的速率比接收終端接收的數據所來自的發射終端低。
全文摘要
一種用于調節通信網中無線鏈路探測的速率的方法，所述通信網包括至少一個接收機終端和至少一個發射機終端，其特征在于，在接收機終端的層次上，所述的方法包括以下步驟確定每個發射機終端通過各自的無線鏈路發送到接收機終端的數據量；當要進行鏈路探測時，探測與發射了最大數據量的發射機終端相對應的鏈路。
文檔編號H04L12/28GK1435956SQ0310293
公開日2003年8月13日 申請日期2003年1月24日 優先權日2002年2月1日
發明者盧多維克·讓娜, 帕特里克·方丹, 雷諾·多爾 申請人:湯姆森許可貿易公司