專利名稱：在無線網(wǎng)絡(luò)中估計(jì)無線處理設(shè)備隊(duì)列長度和估計(jì)信號接收質(zhì)量的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來說涉及發(fā)送和接收信息流的設(shè)備，且更為具體地 說，涉及可以用于通過監(jiān)控信息流確定這些設(shè)備的工作特性的技術(shù)。 例如，本發(fā)明可以用于確定無線網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送和接收按分組排列的多媒 體信息流的接收器、路由器和接入點(diǎn)的工作特性。
背景技術(shù)：
預(yù)期經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)傳送實(shí)時(shí)多媒體業(yè)務(wù)流量將是第三代蜂窩通信、
WiFi和WiMAX無線網(wǎng)絡(luò)中的重要應(yīng)用。在這些應(yīng)用中，比如表示圖 像和聲音的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的多媒體信息流被組織為分組。多媒體源發(fā)送這
些分組流到比如路由器或無線接入點(diǎn)的處理設(shè)備，該路由器或無線接 入點(diǎn)經(jīng)通信信道發(fā)送分組到終端用戶接收器。如果處理設(shè)備不能立即 發(fā)送分組，則其將分組臨時(shí)存儲在隊(duì)列或緩存器中直到能夠發(fā)送分組。 例如，無線接入點(diǎn)在無線通信信道正由另 一處理設(shè)備使用時(shí)不能發(fā)送 分組。
當(dāng)比如路由器的接收設(shè)備以比它發(fā)送信息更高的速率接收信息 時(shí)，在隊(duì)列或緩存器中存儲的信息量將增加。如果呼入速率在足夠長 的時(shí)間期間保持高于呼出速率，在緩存器中存儲的信息的占用程度將 增加，直到其達(dá)到由緩存器的存儲容量所指定的最大占用程度。在這 個被稱為緩存器溢出的情況期間，因?yàn)樘幚碓O(shè)備必須在信息到達(dá)時(shí)丟 棄它或者必須丟棄來自緩存器的信息以獲得存儲到達(dá)的信息的空間， 所以信息丟失是不可避免的。在符合IEEE802.11a或802.11g標(biāo)準(zhǔn)的典 型的無線網(wǎng)絡(luò)中，例如，比如無線接入點(diǎn)和路由器的處理設(shè)備從以高 達(dá)100Mb/s的速率工作的有線通信路徑接收信息，并且將信息經(jīng)以不高于54Mb/s的速率工作的無線通信路徑轉(zhuǎn)發(fā)或發(fā)送。例如，如果處理 設(shè)備從有線路徑以接近100Mb/s的速率接收信息，則其不能經(jīng)無線路 徑以足以跟上所接收信息的到達(dá)速率的高速率發(fā)送信息。緩存器占用 的程度將增加直到緩存器存儲的要求超過緩存器容量。因?yàn)樵谛畔⒛?夠被轉(zhuǎn)發(fā)或發(fā)送之前，必須被丟棄一些，所以將丟失一些信息。
信息還可能因?yàn)閭鬏斝诺乐械脑肼暬蚋蓴_而丟失。這種類型的丟 失在很多無線網(wǎng)絡(luò)中是很普遍的，但是通過使用重發(fā)和前向糾錯 (FEC)技術(shù)可以減少丟失。遺憾的是，這些技術(shù)增加了必須發(fā)送的 數(shù)據(jù)量，由此降低了處理設(shè)備可發(fā)送信息的有效速率，并且因此造成 了緩存器存儲的更大需求。
Bauer和Jiang于2006年5月26日提交的題為"Method and System for Optimizing Forward Error Correction of Multimedia Streaming over Wireless Networks"的國際專利申請No. PCT/US2006/020861 (2007年l月ll日公開的公開號WO 2007/005160 )，描述了可以用于 對于一組n個分組為基于分組的網(wǎng)絡(luò)選擇FEC參數(shù)對(w， A:)的技術(shù)，該 技術(shù)最小化由緩存器溢出引起的信息損失，其中k-攜帶多媒體數(shù)據(jù)的 分組的數(shù)目且(w-A:)=在該組11個分組中糾錯分組的數(shù)目(該申請?jiān)谙旅?被引用為"FEC優(yōu)化申請"，且將其內(nèi)容完全包括于此并作為參考。) 這些技術(shù)需要若干輸入?yún)?shù)，包括緩存器占用的最大程度(在這里稱 為緩存器大小或緩存器容量)，和爭用或千擾信息到達(dá)處理設(shè)備的速 率。所需要的是在不知道并且不訪問處理設(shè)備的內(nèi)部工作的情況下估 計(jì)這些參數(shù)的方法。
可以通過使用控制源提供信息到處理設(shè)備的速率的另一技術(shù)減 少或消除由緩存器溢出引起的信息丟失。所需要的是使用在不知道并 且不訪問處理設(shè)備的內(nèi)部工作的情況下，獲得緩存器占用程度的測量 值來實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供通過監(jiān)控由類似路由器和無線接入點(diǎn)的處理設(shè)備發(fā)送的信息，來確定這些設(shè)備的工作特性的方法。例如，能 夠確定比如緩存器容量和緩存器占用程度的工作特性。本發(fā)明的目的
作特性的方法。、，4 、 、、，
下面討論的本發(fā)明的多種實(shí)現(xiàn)方式能夠估計(jì)處理設(shè)備中緩存器 的容量，能夠在特定時(shí)間點(diǎn)估計(jì)處理設(shè)備中緩存器占用程度，并且能 夠通過監(jiān)控由處理設(shè)備發(fā)送的信息來測量這些估計(jì)值的可靠性。下面 討論的所有實(shí)現(xiàn)都假定處理設(shè)備是比如無線接入點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)類型的設(shè) 備，其從有線或光路徑接收一個或多個輸入信息流，并且經(jīng)無線路徑 發(fā)送一個或多個輸出信息流，其中以離散的段排列輸入信息流和輸出 信息流。這些實(shí)現(xiàn)方式中的一些實(shí)現(xiàn)方式假定處理設(shè)備中的緩存器對
于信息段采用先進(jìn)先出(FIFO)隊(duì)列。
通過參考下面描述和附圖能夠更好地理解本發(fā)明的多種特性及 其優(yōu)選實(shí)施例。以下描述和附圖的內(nèi)容僅被作為實(shí)例提到，且不應(yīng)被 理解為表示對本發(fā)明范圍的限定。


圖1是通信系統(tǒng)的示意性框圖。 圖2到4是幀流中具有序列號的分組的示意性圖。 圖5是說明了可以用于對在一個時(shí)間間隔期間發(fā)送的特有分組的 數(shù)目計(jì)數(shù)的處理的步驟的流程圖。
圖6到9是在幀流中分組的示意性圖。
具體實(shí)施方式
A.介紹
圖l是通信系統(tǒng)的示意性圖示，其中一個或多個數(shù)據(jù)源2， 4提供 源信號，該源信號傳送以分組排列的信息。例如，在至少一些分組中 攜帶的信息可以是多媒體信息。由數(shù)據(jù)源2提供的源信號傳送以和一些 應(yīng)用相關(guān)的"主要分組"排列的信息。比如數(shù)據(jù)源4的其它數(shù)據(jù)源也提供傳送以被稱為"爭用分組，，的分組排列的信息的源信號，因?yàn)楹笳?br> 這些分組爭用服務(wù)于主要分組所需要的資源；但是，來自這些其它數(shù) 據(jù)源的源信號不需要攜帶相同類型的信息，且不需要以和數(shù)據(jù)源2描述 的相同方式排列爭用分組。
來自數(shù)據(jù)源2， 4的源信號分別沿通信路徑3， 5傳遞到處理設(shè)備10。 這些通信路徑3， 5可以由多種通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)。例如，可以采用使用比 如金屬線或光纖的介質(zhì)并且符合任意一個IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)。處理 設(shè)備10可以是路由器或無線接入點(diǎn)，例如，其從每個數(shù)據(jù)源2， 4接收 分組，并且在緩存器中存儲至少一些分組的信息。處理設(shè)備10沿通信 路徑ll發(fā)送信息分組以由比如接收器20的一個或多個接收器接收。通 信路徑ll可以由多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)，包括比如符合任意一個IEEE802.11標(biāo) 準(zhǔn)的無線技術(shù)。如果需要，該通信系統(tǒng)可以包括其它接收器、發(fā)射器 和數(shù)據(jù)源。
接收器20表示其中可以執(zhí)行本發(fā)明的多種方面的設(shè)備。在比如下 面描述的通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)中，通信路徑ll是廣播或多播介質(zhì)。接收器 20監(jiān)控通信路徑11并使用下面所述的技術(shù)分析由處理設(shè)備10發(fā)送的信 息。監(jiān)控并分析到達(dá)接收器20以及其它接收器的信息。該接收器20還 可以接收和處理意在用于一個或多個其它應(yīng)用的信息。
該通信系統(tǒng)中的設(shè)備可以包括多種糾錯或錯誤恢復(fù)技術(shù)，比如現(xiàn) 有的前向糾錯(FEC)處理或服務(wù)質(zhì)量處理，例如，令數(shù)據(jù)源或處理 設(shè)備重發(fā)那些接收器不能確認(rèn)接收到的分組。
圖l所示的示意性說明省略了在通信系統(tǒng)的實(shí)際實(shí)現(xiàn)方式中可能 需要但是解釋本發(fā)明不需要的一些部件。例如，附圖不說明為了確定 通信路徑ll是否干凈，也就是，其它分組處理設(shè)備當(dāng)前是否正在使用 通信路徑11或是否存在一些類型的干擾可能妨礙接收器20的接收而可 能需要的部件。并且，也沒有示出為了從接收器20獲得關(guān)于分組損失 的任何信息或重發(fā)分組而可能需要的部件。
在本說明書的剩余部分，將更具體地說明其中在數(shù)據(jù)源和處理設(shè) 備之間的通信路徑符合IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)之一并且在處理設(shè)備和接收器之間的通信路徑符合IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)之一 的實(shí)現(xiàn)方式。根據(jù)媒介訪問 控制(MAC)協(xié)議設(shè)置沿這些通信路徑傳送的信息流，其將信息設(shè)置 于MAC幀中，MAC幀包括附加到MAC報(bào)頭的應(yīng)用數(shù)據(jù)的分組。MAC 報(bào)頭包括應(yīng)用數(shù)據(jù)的源的網(wǎng)絡(luò)地址("源地址")，和應(yīng)用數(shù)據(jù)的一 個或多個意向接收方的網(wǎng)絡(luò)地址("目的地地址，，)。作為實(shí)例提供 這些實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)?？珊突旧先我馑璧耐ㄐ偶夹g(shù)一起使用本發(fā)明。
對于符合IEEE802.3和IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)，在技術(shù)上i兌發(fā)送 和接收傳送信息分組的MAC幀是準(zhǔn)確的；但是，下面的說明書在某種 程度上簡化了，有時(shí)描述這些類型的活動為發(fā)送和接收分組。
下面所述的一些實(shí)例實(shí)現(xiàn)使用具有時(shí)間信息的分組，被稱為"探 測分組"，以測量信號傳播和處理延遲。除非另外提到，這些實(shí)例實(shí) 現(xiàn)基于這樣的假定在可忽略的時(shí)間量內(nèi)從各自的源傳送這些探測分 組的信號到處理設(shè)備IO，或者該時(shí)間量恒定或能夠由接收器20預(yù)測。
B.估計(jì)緩存器占用
下面所述的一些技術(shù)可用于估計(jì)處理設(shè)備10中的緩存器的當(dāng)前 占用程度。
1.基本技術(shù)
緩存器占用估計(jì)技術(shù)的一個實(shí)施方式使用探測分組且基于一些 假定(1)數(shù)據(jù)源在時(shí)間&發(fā)送探測分組且其將發(fā)送時(shí)間&插入該分 組或伴隨探測分組的控制信息中，(2 )發(fā)送時(shí)間&和到達(dá)處理設(shè)備10 的時(shí)間之間的間隔可忽略，(3)處理設(shè)備10緩存并接下來發(fā)送探測分 組，且其發(fā)送時(shí)間是能夠由接收器20觀察到的形式，U)探測分組的 數(shù)據(jù)源和接收器20使用彼此同步的時(shí)鐘，(5)處理設(shè)備10使用其緩存 器實(shí)現(xiàn)先進(jìn)先出(FIFO)排隊(duì)方案，且(6)考慮已經(jīng)在緩存器中存 儲而還沒有被取回的分組的數(shù)目測量緩存器占用的程度。
如果當(dāng)探測分組到達(dá)處理設(shè)備10時(shí)，在時(shí)間&緩存器占用的程度 另丄，之后緩存器在時(shí)間&在FIFO隊(duì)列中在探測分組之前將具有￡個分 組。處理設(shè)備10將不發(fā)送探測分組直到發(fā)送了所有L個先前的分組。當(dāng)處理設(shè)備10發(fā)送探測分組且由接收器20在時(shí)間&觀察到探測分組時(shí)， 接收器20能夠通過對在從&到&的間隔期間處理設(shè)備10發(fā)送的特有分 組的數(shù)目計(jì)數(shù)，確定在時(shí)間G處理設(shè)備IO中存在的緩存器的占用程度。 如果接收器20計(jì)算在這個間隔期間發(fā)送的所有特有分組的字節(jié) 總數(shù)，則能夠以字節(jié)的形式表示緩存器占用程度。如果需要，接收器 20還能夠解決在數(shù)據(jù)源和處理設(shè)備10之間的任意傳播。
2.對分組計(jì)數(shù)
接收器20必須對其接收的由處理設(shè)備10發(fā)送的所有特有分組計(jì) 數(shù)。僅對那些目的地指向接收器20本身的分組計(jì)數(shù)是不夠的。可能沒 有分組目的地指向接收器20。
在很多實(shí)際實(shí)現(xiàn)中，如果一個分組的意向接收器不能無錯誤地接 收它，則處理設(shè)備10將重發(fā)該分組。如果通信路徑10的傳輸媒介經(jīng)歷 噪聲或能夠損壞分組信息的其它干擾，則這個技術(shù)是特別有用的。在 比如這些實(shí)施方式的實(shí)施中，接收器20必須保存其接收的所有MAC幀 的記錄，使得其能夠確定哪些分組由處理設(shè)備10發(fā)送，且哪些分組是 特有的。這能夠通過下述過程來實(shí)現(xiàn)，使用每個MAC幀中的循環(huán)冗余 碼(CRC)檢測錯誤和使用比如前向糾錯的校正處理以校正盡可能多 的數(shù)據(jù)錯誤，檢查在MAC報(bào)頭中的信息以確定MAC幀是否由處理設(shè) 備10發(fā)送的，且保存幀中指示MAC幀是否表示分組重發(fā)的其它信息的 記錄。
能夠通過檢查在MAC凈艮頭中的已知為方向標(biāo)志和源地址的信息 確定一個MAC幀是否由處理設(shè)備10發(fā)送的。能夠通過檢查在MAC報(bào) 頭中已知為分組序列字段的其它信息確定MAC幀是否表示分組的重 發(fā)。如果需要，還可以使用已知為Retry一flag的發(fā)送重試指示符。
比如符合IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的很多協(xié)議使用一些方式來標(biāo)識由相 同設(shè)備發(fā)送的每個特有分組。IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對于每個特有分組 傳送單調(diào)增加的序列號的12比特字段。該序列號對于攜帶特有分組的 每個后續(xù)MAC幀增加一。如果由相同"^:備發(fā)送的兩個相鄰MAC幀具有相同的序列號，則認(rèn)為后續(xù)幀表示其分組的重發(fā)。如果兩個相鄰的
MAC幀具有以2"為模彼此相差1的序列號，其中較早的幀具有較低的 序列號，模212,則認(rèn)為兩個幀傳送分組流中特有的連續(xù)分組。在圖2 中示意性地說明了幀流中具有序列號l， 2， 3, 4的四個特有分組P1， P2， P3和P4。
如果通信路徑ll是無線通信路徑，低信噪比或強(qiáng)千擾信號會妨礙 接收器20識別由處理設(shè)備10發(fā)送的一些分組。如果接收器20是意向的 接收者，則該損失能夠由處理設(shè)備10識別，因?yàn)榻邮掌?0不確認(rèn)成功 接收分組。處理設(shè)備10重發(fā)分組直到確認(rèn)成功的接收。但是，如果接 收器20不是意向的接收者，將不能檢測到損失。在圖3中示意性地說明 了該情況，其中虛線的框表示具有接收器20觀察不到的分組P3的幀。
接收器20還因?yàn)楸热缏幚砘驅(qū)崿F(xiàn)接收器20中各種特性的電路 或編程中的缺陷的其它原因而不能夠觀察到分組。損失的原因?qū)τ诒?發(fā)明不是關(guān)鍵的。
能夠通過檢測序列號的流中的間隙或跳躍，并對一定是丟失引起 該跳躍的特有分組的數(shù)目計(jì)數(shù)來較正由丟失分組引起的分組計(jì)數(shù)中的 錯誤。例如，對于符合IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)之一的實(shí)現(xiàn)，能夠從下面公式 計(jì)算丟失分組的計(jì)^V肌^,yvG:
^Vm/s濯g =仏mp - ^sr力/ r誦1 (1)
其中^7^燈=緊接在跳躍之前的幀中的序列號；且^zw-緊接在跳躍
之后的幀中的序列號。
各種IEEE802.11無線網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)驗(yàn)測試顯示，需要解決多達(dá)四個丟 失分組。如果丟失四個或更少的分組，在小于或等于五的序列號的流 中將發(fā)生跳躍，模212。在圖3所示的實(shí)例中，在序列號的流中的跳躍 存在于具有序列號為2和4的分組P2和P4的分組之間。跳躍的大小是 4-2 = 2，這指示丟失一個分組。這一個丟失分組P3的計(jì)數(shù)能夠被包括 在由接收器20觀察到的分組的總數(shù)中。
如果在序列號的流中的跳躍較大，則除了不能觀察到分組之外或 替代不能觀察到分組，可能發(fā)生了一些其它類型的錯誤。例如，接收的分組中的序列號可能以不能被校正的方式損壞。圖4中示意性地示出 了該情況的實(shí)例，其中分組P3的序列號的最低有效位(二進(jìn)制表示為 00011 )由于一個比特的錯誤損壞，而成為19 (表示為10011 )。該比 特錯誤產(chǎn)生的跳躍等于19 - 2 = 17。說明這種較大跳躍的分組數(shù)目不應(yīng) 被計(jì)數(shù)，因?yàn)楹芸赡芤粋€或多個幀中的序列號已經(jīng)損壞，而不是沒有 觀察到大量分組。對于如圖4所示的實(shí)例，接收器20的優(yōu)選實(shí)現(xiàn)應(yīng)該將 具有表面上序列號19的分組P3計(jì)數(shù)為僅一個分組。
除了序列號中的未校正的位錯誤，在序列號中的較大跳躍可由至 少兩個其它原因引起。 一個原因是信號接收質(zhì)量不好，比如由極低的 信噪比(SNR)引起的，其使得接收器20觀察到非常少的MAC幀。較 大的跳躍因?yàn)閬G失分組的數(shù)目較大。下面所述的一些技術(shù)用于確定是 否存在該情況。另一原因是處理設(shè)備10可能實(shí)施了不嚴(yán)格FIFO的排隊(duì) 方案，因?yàn)槠鋵τ谔囟l件下的發(fā)送對分組重新排序。經(jīng)驗(yàn)測試顯示 一些符合IEEE802.11的處理設(shè)備，比如路由器或無線接收點(diǎn)，無論何 時(shí)該設(shè)備遇到去往多個接收器之一的無線鏈路的質(zhì)量惡化，可從它們 的緩存器檢索分組并以不嚴(yán)格FIFO的次序發(fā)送分組。如果這種處理設(shè) 備在幾次重發(fā)之后，沒有從已經(jīng)成功接收特定分組P1的意向接收器接 收到應(yīng)答，則該處理設(shè)備可發(fā)送目的地為另一接收器的另一分組P2， 即使該P(yáng)2分組在隊(duì)列中排在P1分組之后。在效果上，對隊(duì)列中的分組 重新排序，這引起了由處理設(shè)備發(fā)送的分組流的序列號的跳躍。當(dāng)排 隊(duì)方案不是FIFO時(shí)，估計(jì)緩存器占用程度變得更加復(fù)雜。
幸運(yùn)的是，通常在序列號的流中僅對于小的跳躍解決丟失分組就 足夠了，而不用嘗試確定解決由比特錯誤、不良信號接收質(zhì)量或分組
重排序引起的序列號的較大跳躍的分組數(shù)目。
附圖5所示的圖表示了可以用于使用對于由處理設(shè)備10發(fā)送的幀 流記錄的信息實(shí)現(xiàn)上面所述的技術(shù)的一個處理。該信息包括每個探測 分組的當(dāng)由其數(shù)據(jù)源發(fā)送該探測分組時(shí)的發(fā)送時(shí)間rs ，其被假定為到 達(dá)處理設(shè)備10的時(shí)間，由接收器20觀察到每個分組時(shí)的觀察時(shí)間7V， 和對于封裝每個分組的幀的序列號仏參考圖5中所示的圖，步驟SIOO通過將cw/re"/初始化為對于探測分組幀記錄的基準(zhǔn)信息，而建立"當(dāng) 前幀"，從當(dāng)前幀中的探測分組的發(fā)送時(shí)間rs初始化開始時(shí)間T一start， 從當(dāng)前幀的序列號Q初始化值sqw,，并且將分組計(jì)數(shù)7V初始化為等于 一 。探測分組幀的觀察時(shí)間7>表示計(jì)數(shù)分組的時(shí)間間隔的終止時(shí)間 r一ew^步驟S102通過設(shè)置c"/rew/為對于在幀流中正好在當(dāng)前幀之前 的幀記錄的基準(zhǔn)信息，而建立新的當(dāng)前幀，并且從新的當(dāng)前幀的觀察
時(shí)間7H殳置值r—Ws。步驟si04確定值r—o&是否在開始時(shí)間r—w""之 前。如果是，處理以值N表示時(shí)間間隔r—w w， r一em/i中的分組的計(jì)數(shù) 而結(jié)束。如果值r—o&不在開始時(shí)間r—w"w之前，則處理前進(jìn)到步驟
S106,其將sqw的值傳換為oWs^w,并且從當(dāng)前幀的序列號Q復(fù)位 sq"r的值。計(jì)算_/"附7 或在相鄰幀的序列號之間的差值。步驟S108確定 y"附/;的絕對值是否大于閾值，其在本實(shí)例中是五。如果y'ww/ 的絕對值 大于閾值，則步驟S110將分組計(jì)數(shù)N增加一。如果y'M附p的絕對值不大 于閾值，則步驟S112將計(jì)數(shù)增加乂w附/7的值。之后處理繼續(xù)到步驟S102。
3.計(jì)數(shù)的替代方法
如果需要，可以以其它方式進(jìn)行分組計(jì)數(shù)。 一個替代的方法是計(jì) 算在它們的控制信息中具有接近上述的發(fā)送時(shí)間G和觀察時(shí)間^的時(shí) 間值的那些幀的序列號之間的差值。根據(jù)該技術(shù)，接收器20在從探測 分組的發(fā)送時(shí)間= ^開始且在探測分組的觀察時(shí)間= ^結(jié)束 的時(shí)間間隔保持具有它們相應(yīng)的序列號和發(fā)送時(shí)間信息的記錄。具有 等于或大于時(shí)間,^4燈的時(shí)間值的最早的幀被識別為開始幀，且具有等 于或小于時(shí)間few的時(shí)間值的最后的幀被識別為結(jié)束幀。該方法嘗試
識別在時(shí)間間隔[&t^r， ^wz)中的第 一 個和最后 一 個幀。計(jì)算在結(jié)束幀 和開始幀的序列號之間的差值D，模212，且從等式"+l獲得在該間隔 期間的分組計(jì)數(shù)。該計(jì)數(shù)分組的方法總的來說不如上述方法可靠，因 為在幀的序列號中的未校正的比特錯誤能夠在所計(jì)算的分組計(jì)數(shù)中引 起明顯錯誤。
可以修改前面段落中描述的方法以僅考慮對幀的CRC檢查所指示的顯得不具有比特錯誤的那些幀。這可以基本上消除由損壞的數(shù)據(jù) 引起的錯誤，但是這通常在信號接收質(zhì)量低時(shí)提供過小的緩存器占用
的評估。當(dāng)信號接收質(zhì)量低時(shí)，通常觀察到很少的幀具有好的CRC， 且很可能識別為開始和結(jié)束幀的幀不是時(shí)間間隔&zx/ r，中的實(shí) 際的第一和最后幀。分別在被認(rèn)為是開始和結(jié)束幀的幀之前和之后的 時(shí)間間隔中的幀會被錯誤地排除出所計(jì)算的計(jì)數(shù)。
4. FIFO隊(duì)列的變化
上述的技術(shù)假定緩存器用于實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的或至少基本上符合FIFO 的排隊(duì)方案。這些技術(shù)能夠適于運(yùn)行其它排隊(duì)方案的實(shí)現(xiàn)。在下面段 落中描述的一個方案對于不同等級的分組提供單獨(dú)的FIFO隊(duì)列。
實(shí)現(xiàn)IEEE802.11守則技術(shù)的處理設(shè)備10還能夠包括使用多級 FIFO排隊(duì)方案的服務(wù)質(zhì)量(QoS)增強(qiáng)。在根據(jù)IEEE802.11e標(biāo)準(zhǔn)的 一個實(shí)現(xiàn)方式中，將分組放入由MAC報(bào)頭中三比特業(yè)務(wù)標(biāo)識符(TID ) 字段指示的八個排隊(duì)等級或優(yōu)先級之一。上述技術(shù)能夠用于通過識別
該級別的分組和對分組計(jì)數(shù)，對于特定隊(duì)列等級評估緩存器占用程度。 上述一些過程用于避免或減少由丟失分組引起的計(jì)數(shù)誤差。更難
以獲得對于特定隊(duì)列等級的丟失分組的數(shù)目的精確評估，因?yàn)槊總€丟 失的分組可屬于任意可能的等級。這可以以多種方式處理。下面段落 中描述了兩種技術(shù)。
在一個技術(shù)中，接收器20保持能夠由其TID字段中的值識別的每 個等級中的所有分組的移動平均，在特定間隔內(nèi)對能由在其TID字段 中的值識別的分組數(shù)目計(jì)數(shù)，且使用上述處理以估計(jì)在該特定間隔內(nèi) 不能被觀察到或不能由TID字段識別的不可分級的分組的數(shù)目。通過
率。通過將該給定間隔中不可分級的分組的總數(shù)乘以該等級的相對概 率，計(jì)算在屬于特定等級的給定間隔內(nèi)的不可分級的分組的數(shù)目的估 值。將該估值加到該等級的計(jì)數(shù)。
能夠改良該技術(shù)用于將隊(duì)列優(yōu)先級和每個隊(duì)列等級相關(guān)聯(lián)的實(shí)現(xiàn)。根據(jù)該改良的技術(shù)，接收器20對于每個隊(duì)列等級保持緩存器占用 程度的進(jìn)行中的估值，并且從僅那些具有等于或大于具有大于零的緩 存器占用的最高優(yōu)先級等級的隊(duì)列優(yōu)先級的等級的移動平均計(jì)算相對 優(yōu)先級。該改良基于在該特定間隔期間不可能發(fā)送低優(yōu)先級類中的分 組的觀察。
C. 估計(jì)緩存器容量
可通過確保處理設(shè)備10中的緩存器充滿到容量且之后使用上述 任意方法來估計(jì)緩存器占用程度來估計(jì)處理設(shè)備10中的緩存器容量。 可以通過以一速率發(fā)送分組流到處理設(shè)備10并具有足夠高以將緩存器
驅(qū)動到溢出條件的長度來將緩存器充滿到容量。
在一個實(shí)現(xiàn)中，例如，在一些時(shí)間間隔，比如100毫秒，以超過
設(shè)備的發(fā)送速率的速率將分組流發(fā)送到處理設(shè)備io,且之后如上所迷
估計(jì)緩存器占用程度。例如，在更長的時(shí)間間隔，比如，200毫秒，將 另一探測分組流以相同速率發(fā)送到處理設(shè)備IO,并且之后再次估計(jì)緩 存器的占用程度。如果在兩個估計(jì)的程度之間沒有顯著的差別，能夠 假定兩個分組流都能夠?qū)⒕彺嫫鞒錆M到其容量。如果在估計(jì)的程度之 間具有顯著差別，則使用更長的探測分組流重復(fù)處理直到估計(jì)的程度 不再增加0
能夠通過發(fā)送足夠速率和長度的幾個探測分組流到處理設(shè)備io
以充滿緩存器到其容量、獲得每個流的緩存器占用的估計(jì)值、并計(jì)算 估計(jì)值的平均，來獲得緩存器容量的合理精確的測量值。
D. 其它應(yīng)用
l.估計(jì)爭用業(yè)務(wù)到達(dá)速率
能夠使用緩存器占用程度的估計(jì)值來推導(dǎo)其它參數(shù)的估計(jì)值，以 用于比如在上述FEC優(yōu)化應(yīng)用中公開的技術(shù)的各種應(yīng)用。能夠估計(jì)的 一個參數(shù)是和"主要分組"的流爭用處理資源和通信帶寬的所謂"爭 用分組"的到達(dá)速率。這可以在緩存器占用程度低于緩存器容量時(shí)的時(shí)間間隔期間通過推導(dǎo)緩存器占用程度多快改變的測量值來進(jìn)行。
參考圖l所示的通信系統(tǒng)，例如，假設(shè)由數(shù)據(jù)源2發(fā)送的分組流是 在前段中提到的主要分組的流。如果在設(shè)備中的緩存器占用程度低于 緩存器容量，那么主要分組和所有其它爭用分組的到達(dá)速率的和將等 于由處理設(shè)備10發(fā)送的分組的速率和緩存器占用程度改變的速率的 和。例如，如果在時(shí)間A緩存器占用程度是&，且在時(shí)間h緩存器占用 程度是62,那么以下等式假設(shè)沒有緩存器溢出引起的分組損失
" (2) 其中，^-在時(shí)間^在緩存器中存儲的分組的數(shù)目； 62=在時(shí)間,2在緩存器中存儲的分組的數(shù)目； & =主要分組的到達(dá)速率； pc =爭用分組的到達(dá)速率；且 & =所有分組的發(fā)送速率。 以可能需要的基本上任意時(shí)間單元表示速率和時(shí)間，但是以被稱為時(shí) 隙的均勻的時(shí)間間隔表示這些值是方便的，如在FEC優(yōu)化應(yīng)用中定義 的。建立這些時(shí)隙的持續(xù)時(shí)間使得在任意給定時(shí)隙分組處理設(shè)備10能 夠從指定流接收分組，能夠接收爭用分組且能夠發(fā)送分組，但是在一 個時(shí)隙中能夠接收不多于一個指定的分組和不多于一個爭用分組，且 在一個時(shí)隙中能夠發(fā)送不多于一個分組。這能被表示為
<formula>formula see original document page 20</formula>
在許多應(yīng)用中，主要分組的到達(dá)速率"被指定為接收器20的先驗(yàn) 條件，且能夠通過對由處理設(shè)備10經(jīng)一些時(shí)間周期發(fā)送的分組數(shù)進(jìn)行 計(jì)數(shù)，和計(jì)算每時(shí)隙或任意其它所需單位時(shí)間周期的平均速率，來測 量發(fā)送速率& 。能夠使用任意上述方法估計(jì)時(shí)間^的緩存器占用程度 &。能夠從下面等式估計(jì)爭用分組的到達(dá)速率，下面等式是通過重新 排列等式(2)獲得的
" (3) 從等式(3)計(jì)算的速率對于緩存器占用程度增加或減少時(shí)的間隔是有效的，但是如果緩存器溢出或由于任意其它原因分組丟失，其 是無效的。如杲需要，能夠從幾個估計(jì)值的線性或移動平均推導(dǎo)爭用 分組的到達(dá)速率。
2，估計(jì)發(fā)送速率
當(dāng)緩存器不為空時(shí)，能夠使用緩存器占用的估計(jì)值來推導(dǎo)發(fā)送速 率參數(shù)&以用于比如上述在FEC優(yōu)化應(yīng)用中公開的技術(shù)的多種應(yīng)用。 該參數(shù)表示當(dāng)在緩存器中有分組在排隊(duì)且準(zhǔn)備發(fā)送時(shí)處理設(shè)備10能夠 實(shí)現(xiàn)的發(fā)送速率。如上所述，如果在一些間隔期間緩存器不為空，那
該間隔期間發(fā)送速率的估計(jì)值。
但是，如果在所有或部分計(jì)數(shù)間隔期間緩存器為空，需要一些其 它技術(shù)來計(jì)算該參數(shù)，因?yàn)橛^察的分組的平均速率將很可能低估當(dāng)緩 存器不為空時(shí)設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)的發(fā)送速率。下面描述在網(wǎng)絡(luò)中可應(yīng)用的 方法，其使用帶沖突避免的載波偵聽多址訪問(CSMA/CA)協(xié)議。該
達(dá)時(shí)緩存器為空。下面描述該CSMA/CA協(xié)議的有關(guān)特性和可用于確定 緩存器是否為空的技術(shù)。
3.控制發(fā)送速率
能夠使用緩存器占用程度的估計(jì)值來控制一個或多個數(shù)據(jù)源的 發(fā)送速率以防止處理設(shè)備10中的緩存器溢出。存在已知的速率控制方 法，其使用通常被稱為早期擁塞通知(ECN)的特性，但這些已知方 法需要處理設(shè)備10監(jiān)控緩存器占用程度并如果緩存器占用程度上升到 某些閾值之上，在分組中設(shè)置特殊ECN標(biāo)志。當(dāng)分組的意向接收器檢 測到ECN標(biāo)志，其發(fā)送ECN反饋分組到相應(yīng)的數(shù)據(jù)源。該數(shù)據(jù)源通過 降低其發(fā)送速率響應(yīng)于ECN反饋分組。
遺憾的是，ECN不是廣泛實(shí)現(xiàn)的。另外，例如> 如果處理設(shè)備IO 是無線接入點(diǎn)，則該設(shè)備不適于實(shí)現(xiàn)ECN。根據(jù)開放系統(tǒng)互連(OSI)基準(zhǔn)模型，應(yīng)該由在OSI層3 (網(wǎng)絡(luò)層)工作的設(shè)備設(shè)置ECN標(biāo)志。路 由器典型地在OSI層3工作，但是基本上橋接在有線和無線網(wǎng)絡(luò)之間的 無線接入點(diǎn)典型地在OSI層2 (鏈路層)工作。
不像已知的ECN控制方法，這里描述的控制方法不需要處理設(shè)備 IO的任意特殊特性或功能。根據(jù)該方法，接收器20使用類似上述的方 法監(jiān)控緩存器占用程度，并無論何時(shí)估計(jì)的緩存器占用程度滿足一個 或多個標(biāo)準(zhǔn)，就發(fā)送ECN反饋分組到相應(yīng)的數(shù)據(jù)源。例如，接收器20 能夠?qū)嵺`簡單的方案，比如當(dāng)估計(jì)的緩存器占用程度超過某個閾值時(shí) 發(fā)送ECN反饋分組。如果需要，接收器20能夠?qū)崿F(xiàn)對于特定數(shù)據(jù)源優(yōu) 化的更加復(fù)雜的方案，比如考慮占用情況的改變速率以及占用程度。
該方法能夠用于使用傳輸控制協(xié)議(TCP)的單跳網(wǎng)絡(luò)中。使用 TCP,數(shù)據(jù)源增加其發(fā)送速率直到其被通知發(fā)生分組損失。響應(yīng)于該 通知，數(shù)據(jù)源降低其發(fā)送速率且之后以較慢的速率再次增加。這個處 理重復(fù)，使得發(fā)送速率震蕩。該處理的一個缺點(diǎn)是其依賴于分組損失。 該損失在一些應(yīng)用中，比如流多媒體應(yīng)用中可能不能忍受或至少高度 抗拒的。對于這些類型的應(yīng)用，應(yīng)該在不需要分組損失的情況下控制 發(fā)送速率。
使用本發(fā)明的緩存器占用估計(jì)技術(shù)的控制處理不具有該缺點(diǎn)。不 需要分組損失。接收器20能夠檢測即將發(fā)生的緩存器溢出，并使用和 發(fā)生分組損失相同的通知來通知數(shù)據(jù)源。當(dāng)緩存器占用程度超過閾值 時(shí)啟動該通知。該閾值的確切的值對于某些應(yīng)用可能不是關(guān)鍵的，因 為大于零的任意緩存器占用是發(fā)送速率過高的指示。
E.時(shí)鐘同步
上述的緩存器占用估計(jì)技術(shù)假定探測分組的數(shù)據(jù)源和接收器20 使用彼此同步的時(shí)鐘。這些技術(shù)可適于解決兩個時(shí)鐘不同步但是彼此 相差接近恒定或緩慢變化的量的情況。接收器20調(diào)整數(shù)據(jù)源時(shí)鐘的表 現(xiàn)以實(shí)現(xiàn)和它自己的時(shí)鐘的同步。首先描述依賴于一簡化假設(shè)的基本 的調(diào)整技術(shù)。之后描述不依賴于該假設(shè)的更加復(fù)雜的技術(shù)。參考圖l所示的通信系統(tǒng)，例如，由數(shù)據(jù)源2在時(shí)間&發(fā)送探測分 組，且分組沿通信路徑3傳播到處理設(shè)備10。如果當(dāng)分組到達(dá)時(shí)處理設(shè) 備10中的緩存器為空，假定在一恒定、非常短的處理時(shí)間間隔之后立 即沿通信路徑ll發(fā)送該分組。之后所發(fā)送的分組幾乎立即由接收器20 觀察到。在發(fā)送時(shí)間^和觀察時(shí)間^之間的延遲s等于通信路徑3和通信 路徑11的總傳播時(shí)間加上處理設(shè)備10緩存、檢索和發(fā)送分組的處理時(shí) 間。如果通信路徑3符合IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)之一且通信路徑11符合 IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)之一，延遲e典型地為l毫秒的量級。
在觀察時(shí)間&和表示為關(guān)于接收器20中的時(shí)鐘的真正的發(fā)送時(shí)間 4之間的延遲被表示為
(4)
能夠通過重新排列等式(4)如下表示真正的發(fā)送時(shí)間一 4" -￡ = ~" (5)
其中5=同步發(fā)送和接收時(shí)鐘的調(diào)整值。
給定延遲￡的精確估計(jì)值，接收器20能夠使用下面等式(其是等
式(5)的重排)計(jì)算調(diào)整值的合理精確的值5:
(6)
計(jì)算的值5中的任何誤差最多為延遲s的幅度。通過使用該計(jì)算的
值，和典型地在處理設(shè)備10中發(fā)生的排隊(duì)延遲比較，如果值￡非常小，
則能夠?qū)蓚€時(shí)鐘以合理的精度同步。例如，如果當(dāng)緩存器滿時(shí)延遲s 是1毫秒，且排隊(duì)延遲是100毫秒，則由接收器20觀察的時(shí)鐘時(shí)間將具 有不大于百分之一的誤差，這意味著上述技術(shù)能夠以不大于百分之一 的誤差估計(jì)緩存器容量。
如果延遲S的值相對大但是恒定，仍可通過從延遲值￡排除沿通信
路徑3的傳播延遲實(shí)現(xiàn)在發(fā)送和接收時(shí)鐘之間的精確同步。上述技術(shù)基 于發(fā)送時(shí)間&基本上等于探測分組到達(dá)處理設(shè)備10的事件的假定。如 果沿路徑3的傳播延遲足夠大，使得假定不成立，則能夠調(diào)整探測分組 的發(fā)送時(shí)間&以通過使用排除了沿路徑3的傳播延遲的延遲值￡計(jì)算調(diào) 整值、來補(bǔ)償該情況。通過假定由處理設(shè)備10沿通信路徑11發(fā)送探測分組而沒有任何
排隊(duì)延遲來簡化上述時(shí)鐘同步技術(shù)。在該假定下，探測分組的發(fā)送僅
延遲恒定、非常短的時(shí)間間隔，在該時(shí)間間隔中處理設(shè)備10處理探測 分組的接收和發(fā)送。如果當(dāng)處理設(shè)備10準(zhǔn)備發(fā)送分組時(shí)，來自另一發(fā)
射器的噪聲或爭用業(yè)務(wù)使得通信路徑ll不空閑，則該假定無效。在這
些情況中，分組將經(jīng)受額外的延遲，因?yàn)樘幚碓O(shè)備10在其能夠發(fā)送分 組之前必須等待直到通信路徑11空閑。如果通信路徑11實(shí)現(xiàn)CSMA/CA 協(xié)議，例如，不能由另一設(shè)備，比如接收器20精確地計(jì)算或預(yù)測處理 設(shè)備10等待的時(shí)間量。結(jié)果，不能計(jì)算時(shí)鐘調(diào)整值
通過使得接收器20僅在通信路徑11在探測分組的發(fā)送時(shí)間&之前 的空閑指定時(shí)間周期時(shí)計(jì)算時(shí)鐘調(diào)整值、能夠避免噪聲或爭用業(yè)務(wù) 產(chǎn)生的計(jì)算的值S中的誤差。在符合IEEE802.11的網(wǎng)絡(luò)中，該指定的 時(shí)間周期應(yīng)至少和下面所述的"/F5間隔相同。如果處理設(shè)備10能夠檢 查接收器20觀察不到的發(fā)送，則接收器20不能可靠地確定何時(shí)通信路 徑11空閑。通過使得接收器20多次計(jì)算時(shí)鐘調(diào)整值、并比較多個值， 能避免或至少顯著減少該情況產(chǎn)生的問題。如果《的不同計(jì)算結(jié)果值 基本上相同，很可能每個計(jì)算的探測分組沒有經(jīng)受任何排隊(duì)延遲。接 收器20能夠重復(fù)計(jì)算直到實(shí)現(xiàn)計(jì)算的值S的足夠的置信度。
對于每個探測分組，在接收其時(shí)，接收器20應(yīng)用時(shí)鐘調(diào)整值^到 發(fā)送時(shí)間值&。如果發(fā)送和接收時(shí)鐘不關(guān)于彼此漂移，如果需要，能 夠?qū)τ诿總€通信會話僅確定一次5的值。如果兩個時(shí)鐘之間的差值改
變，可在需要時(shí)確定調(diào)整值^的修訂的值。 l.確定緩存器是否為空
如果處理設(shè)備10中的緩存器在測量時(shí)為空，能夠以合理的精度測 量時(shí)鐘調(diào)整值5。上述緩存器占用估計(jì)技術(shù)不能精確地確定緩存器是 否為空，因?yàn)槟切┘夹g(shù)的精度取決于數(shù)據(jù)源時(shí)鐘和接收器時(shí)鐘同步。 如果通信路徑ll使用被稱為分布坐標(biāo)函數(shù)(DCF)的CSMA/CA協(xié)議， 則能夠由接收器20實(shí)現(xiàn)在前段中討論的技術(shù)，以更可靠地確定緩存器是否為空。能夠按需要修改該技術(shù)的原理并應(yīng)用于使用不同通信技術(shù) 的網(wǎng)絡(luò)。
在符合IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的CSMA/CA網(wǎng)絡(luò)中，在處理設(shè)備10嘗試 發(fā)送分組之前，其確定通信路徑ll是否繁忙。如果通信路徑ll在已知 為分布幀間空間(DIFS)的指定時(shí)間周期(這可被表示為DIFS-50ns) 不忙，則處理設(shè)備10發(fā)送分組，且之后等到來自意向接收器的已成功 接收分組的肯定應(yīng)答(ACK)。如果處理設(shè)備10在已知為短幀間空間 (SIFS)的指定時(shí)間周期(是l(His)之后沒有接收到ACK，則其將重 發(fā)分組。如果通信路徑ll繁忙或者如果需要重發(fā)，則處理設(shè)備10在嘗 試發(fā)送之前等待所計(jì)算的時(shí)間周期，直到通信路徑ll空閑。該時(shí)間周 期等于DIFS間隔加上由下面描述的"退避算法"計(jì)算的"退避間隔"。
指示器的組合確定通信路徑ll是否繁忙。不需要該處理的細(xì)節(jié)來理解 本發(fā)明的原理，周此從說明書中省略。
退避算法根據(jù)下面等式計(jì)算等于某些數(shù)目的時(shí)隙的退避間隔
<formula>formula see original document page 25</formula>(7)
其中i -間隔[O， C7F]中的隨機(jī)或偽隨機(jī)數(shù)； OF-竟?fàn)幋翱陂g隔；且
rs-時(shí)隙的間隔。
對于IEEE802.11b,例如，時(shí)隙的長度TS是20 jis，且竟?fàn)幋翱?( CW) 間隔具有初始最小值Cl^nin-31個時(shí)隙。對于IEEE802.11g，例如，時(shí) 隙的長度TS是9ns，且CW間隔具有初始最小值C^nin-15個時(shí)隙。CW 窗口的長度可增加到最大1023時(shí)隙，如下面所述。
處理設(shè)備10使用倒計(jì)時(shí)計(jì)時(shí)器在嘗試發(fā)送之前等待等于7V的時(shí) 間間隔。如果處理設(shè)備10偵聽到通信路徑11繁忙，則暫停倒計(jì)時(shí)計(jì)時(shí) 器直到通信路徑1 l保持空閑DIFS間隔那么長時(shí)間。當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)計(jì)時(shí)器到 達(dá)零時(shí)，處理設(shè)備10嘗試發(fā)送。從意向接收器20接收ACK將使得處理
設(shè)備10復(fù)位CW到其最小值C『min以準(zhǔn)備發(fā)送下一個分組。如果沒有接
收到ACK，則將CW的值加倍直到其最大允許的值，且處理對于下一次嘗試發(fā)送重復(fù)。
下面所述的技術(shù)基于分組的第一或初始發(fā)送的觀察的等待次數(shù)。
分組的第 一發(fā)送可通過在MAC才艮頭中設(shè)置的被稱為/ Cj;J7"g的比特 值與所有接下來的該分組的重發(fā)區(qū)別。對于第一發(fā)送將i ^o;_7^^殳置 為零，且對于任意接下來的重發(fā)將其設(shè)置為l。該技術(shù)基于如果處理設(shè) 備10進(jìn)行的分組的第 一 次發(fā)送在等于2)//3 + 7Vx的其中不發(fā)生其它發(fā) 送(包括在相同或相鄰網(wǎng)絡(luò)中從其它發(fā)射器的發(fā)送)的最大可能的等 待間隔之后，則處理設(shè)備10中的緩存器已知為空的事實(shí)。該間隔7Vx 可被表示為
如果接收器20在時(shí)間^接收到分組，且在時(shí)間間隔[^-(/)//W+7V;0， 期間沒有觀察到其它發(fā)送，那么已知處理設(shè)備IO中的緩存器在發(fā)射的 分組到達(dá)發(fā)射器的時(shí)間為空。換句話說，該空閑間隔足以暗示該特定 分組的發(fā)送沒有由任意排隊(duì)延遲拖延的情況。該情況能由反證法證明， 假定分組經(jīng)歷排隊(duì)延遲，且仍在時(shí)間&觀察到。
在這個實(shí)例中，^被定義為由接收器20觀察到分組的第一比特的 時(shí)間。如果作為替代地，接收器20檢查接收到分組的最后比特的時(shí)間， 那么能從下面等式獲得第一比特的觀察時(shí)間
^ 丄r
(fi f"ST y 乂P肚 (9)
其中,w w =分組中最后比特的觀察時(shí)間；
^B-分組中的比特?cái)?shù)；
r-每秒的比特的發(fā)送速率；且
=接收所有幀前導(dǎo)信息的時(shí)間間隔。 參數(shù)B和V的值通常是從接收器中的定制的符合IEEE802.11的設(shè)
備驅(qū)動器獲得的，但是通常不能獲得時(shí)間間隔7V^的值。如果該值不 是可用的，通過使用由經(jīng)驗(yàn)測試確定的值、查詢適宜的通信協(xié)議的規(guī) 范、或者通過需要的任意其它方式，可實(shí)現(xiàn)滿意結(jié)果。例如，對于符 合IEEE802.11b和802.11g的通信路徑，適宜的規(guī)范指示間隔7^￡的值 分別是192 ps和24 jis。指出上述的空閑間隔是緩存器為空的充分條件而不是必要條件 是有用的。為此，該技術(shù)更好地適于其中通信路徑ll不總是高度使用
的網(wǎng)絡(luò)。如果最大可能初始等待間隔7Vx已知，則該技術(shù)能用于使用 某些類型的沖突避免方案的其它通信協(xié)議。
當(dāng)接收器20對于探測分組確定緩存器為空時(shí)，能測量時(shí)鐘調(diào)整因 素3，且之后將其用于同步接收器和數(shù)據(jù)源時(shí)鐘。之后能使用上述技術(shù) 估計(jì)緩存器占用程度。
F.在緩存器為空時(shí)估計(jì)發(fā)送速率
假定設(shè)備中的緩存器不為空，通過計(jì)算由處理設(shè)備10每單位時(shí)間 周期發(fā)送的分組的平均數(shù)，接收器20能夠使用上述技術(shù)獲得發(fā)送速率 參數(shù)&的精確估計(jì)值。如果緩存器為空，沒有發(fā)送分組；因此，如果 緩存器為空，應(yīng)該使用一些其它技術(shù)精確地估計(jì)該參數(shù)。用于估計(jì)&的 一種技術(shù)如下面所述。該技術(shù)估計(jì)處理設(shè)備10發(fā)送M個特有分組中的 每一個所需要的各個時(shí)間rr的和i:7V，并通過計(jì)算M除以和27V的商推 導(dǎo)發(fā)送速率參數(shù)。估計(jì)發(fā)送分組所需的各個時(shí)間間隔的技術(shù)使用前段 中公開的CSMA/C A協(xié)議的某些特性。
圖6和7說明了在比如通信路徑ll的通信信道上觀察到的由幀流 傳送的分組。參考圖6，由處理設(shè)備10發(fā)送傳送分組戶 的幀。傳送分組 尸x、 /^和/^的幀由處理設(shè)備10之外的一個或多個設(shè)備發(fā)送，并表現(xiàn)爭 用業(yè)務(wù)。參考圖7，由處理設(shè)備10發(fā)送傳送分組iV7和尸"的幀。傳送分 組的幀尸x、 i^和尸z由處理設(shè)備10之外的一些設(shè)備發(fā)送，并表現(xiàn)爭用業(yè) 務(wù)。為了這里描述的模型的目的，如杲需要，所有爭用業(yè)務(wù)可被看作 從單一設(shè)備始發(fā)的。信道繁忙時(shí)間r^^表示其間觀察到爭用業(yè)務(wù)的幀
的間隔的持續(xù)時(shí)間。幀間到達(dá)時(shí)間r,^表示在爭用業(yè)務(wù)的連續(xù)幀之間
的間隔的持續(xù)時(shí)間。信道發(fā)送時(shí)間7V肌r表示其間觀察到在幀間到達(dá)時(shí) 間內(nèi)由處理設(shè)備lO發(fā)送的所有幀的間隔的累積持續(xù)時(shí)間。在如圖6所示 的實(shí)例中，信道發(fā)送時(shí)間7V肌r等于發(fā)送攜帶分組戶 的幀所需的時(shí)間。 在如圖7所示的實(shí)例中，信道發(fā)送時(shí)間7Vm汀等于其間觀察到攜帶分組/Vi和尸 的幀的各個時(shí)間7>的和。信道空閑時(shí)間7,沉￡表示其間沒有觀 察到業(yè)務(wù)的間隔的持續(xù)時(shí)間。
能夠通過觀察通信信道上的業(yè)務(wù)估計(jì)信道繁忙時(shí)間7^^，信道發(fā) 送時(shí)間r;f肌r和幀間到達(dá)時(shí)間7Vm的統(tǒng)計(jì)分布或概率密度函數(shù)。從估計(jì) 的統(tǒng)計(jì)分布計(jì)算每個時(shí)間的平均。從下面等式計(jì)算通信信道傳送爭用 業(yè)務(wù)的概率義
義=二 f麗一 (10)
其中^w-平均信道繁忙時(shí)間；且 -平均幀間到達(dá)時(shí)間。 可從下面等式計(jì)算通信信道傳送由處理設(shè)備10發(fā)送的業(yè)務(wù)的概
率伊
其中^m =平均信道發(fā)送時(shí)間。
下述模型可用于估計(jì)發(fā)送分組所需的時(shí)間間隔7V，其是等待時(shí)間 ffV和處理設(shè)備10將傳送分組的幀的所有信息注入通信路徑ll中需要 的時(shí)間7V的和。該模型包括四種通常情況，且這些情況的實(shí)例如圖 8A-8F所示。
在第一情況中，在緊接著爭用業(yè)務(wù)之后的信道空閑間隔內(nèi)，來自 數(shù)據(jù)源的分組尸"在時(shí)間&到達(dá)處理設(shè)備IO，且在其到達(dá)之后立即準(zhǔn)備 好發(fā)送。對于該模型，在分組到達(dá)時(shí)間和分組準(zhǔn)備好發(fā)送的時(shí)間之間 的延遲被假定可忽略。圖8A和8C示出第一情況的實(shí)例。間隔7^是在分
組信道空閑時(shí)間r,z) ^中在到達(dá)時(shí)間/2之前發(fā)生的那部分。
在第二情況中，在信道繁忙間隔內(nèi)，來自數(shù)據(jù)源的分組尸"在時(shí)間
/e到達(dá)處理設(shè)備10，且在其到達(dá)之后立即準(zhǔn)備好發(fā)送。圖8B和8D示出
第二情況的實(shí)例。間隔&是信道繁忙時(shí)間rBC/w中在分組到達(dá)時(shí)間^之 后發(fā)生的那部分。
在第三情況中，緊接著在處理設(shè)備10已發(fā)送分組尸w之后的信道 空閑間隔內(nèi)，來自數(shù)據(jù)源的分組尸"在時(shí)間&到達(dá)處理設(shè)備10，并且分組P"在其到達(dá)之后立即準(zhǔn)備好發(fā)送。圖8E示出第三情況的實(shí)例。間隔
rj是信道空閑時(shí)間r化^中在分組到達(dá)時(shí)間^之前發(fā)生的那部分。
在第四情況中，在處理設(shè)備10正發(fā)送分組/Vi期間，來自數(shù)據(jù)源 的分組尸"在時(shí)間&到達(dá)處理設(shè)備IO，并且分組尸"在完成分組iVi的發(fā)送 之后立即準(zhǔn)備好發(fā)送。圖8F示出了第四情況的實(shí)例。間隔&是信道繁
忙時(shí)間rsray中在分組到達(dá)時(shí)間^之后發(fā)生的那部分。
這些情況的每個能夠統(tǒng)計(jì)地模型化。下面示出示意性說明了一種 算法的源代碼程序段，其輸入?yún)?shù)v能夠用于估計(jì)處理設(shè)備io發(fā)送分組 A的等待時(shí)間ffV。如果緊接在分組戶"之前的分組是由某些其他設(shè)備發(fā)
送的爭用分組Py，則該輸入?yún)?shù)v被設(shè)置為等于O。如果緊接在分組A 之前的分組是由處理設(shè)備10發(fā)送的分組/Vi，則該輸入?yún)?shù)v被設(shè)置為
等于l。這以及本說明書中所示的其它程序段包括具有c編程語言的語
法特性的語句；但是，特定語言或?qū)崿F(xiàn)都不是關(guān)鍵。這些程序段不意 在為完整的，實(shí)際的或有效的解決方案，而是僅表示為說明足以使得 本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)其技術(shù)方案的基本原理。> (DIFS + T—wx))
1.2WT = 0; 〃 Fig. 8A > DIFS && T一idle[O<=(DIFS + T一wx)) [1.10
{ + T_busy0I + T—idle[l! +
T—busy[ll + T—idle[2j + 0.5 * T—busy[2)； 〖1.15
WT = Pr3 * T3 + Pr4 * T4 +
Pr5 * T5 + Pr6 * T6，如果先前的嘗試都不滿足，那么模型決定不能 確定等待時(shí)間。如果處理設(shè)備10檢測到接收器20不能檢測的爭用分組 時(shí)發(fā)生該情況。否則，該情況可指示處理設(shè)備10或一些其它發(fā)射設(shè)備 違反了通信協(xié)議的 一個或多個規(guī)定。
從估計(jì)的等待時(shí)間『r和將幀的信息注入通信路徑11所需的時(shí)間 7V的和獲得處理設(shè)備10發(fā)送具有分組A的幀所需的時(shí)間7V。在累積處 理設(shè)備10發(fā)射M個特有分組需要的總時(shí)間5:7V^后，接收器能夠從下面 等式獲得合理精確的發(fā)送速率的估計(jì)值
M
G.信號接收質(zhì)量 l.概論
可為了多種目的監(jiān)控通信路徑ll上的發(fā)送，包括估計(jì)類似于發(fā)送 速率&的參數(shù)。結(jié)果的有用性和可靠性基于觀察的信號，其受到由監(jiān)
控設(shè)備接收的那些信號的接收質(zhì)量的影響。例如，觀察到的信息的正 確性影響估計(jì)參數(shù)P。的精度，且該參數(shù)的精度對于類似于在FEC優(yōu)化應(yīng)用中公開的技術(shù)的優(yōu)化操作很重要。上述技術(shù)包括改進(jìn)在信號接收 受到千擾或低接收質(zhì)量損害時(shí)期估計(jì)的精度的規(guī)定。該規(guī)定允許本發(fā)
果。但是，如果信號接收質(zhì)量變得過低，這些規(guī)定也不能防止估計(jì)精 度惡化到不可接受的程度。
下面所述的技術(shù)能在接收器20中實(shí)現(xiàn)以確定是否信號接收質(zhì)量 足夠高以允許其監(jiān)控工作以足夠的精度估計(jì)各種參數(shù)值。考慮在通信 路徑ll上發(fā)送分組的方式，這些技術(shù)基于兩個前提(1)處理設(shè)備IO 根據(jù)通信路徑條件改變其發(fā)送速率和(2)與能夠計(jì)算特有的發(fā)射分組 的數(shù)目的估計(jì)值的一些控制信息一起發(fā)送分組。使用這兩個前提，接 收器20能夠?qū)υ谀康牡貫樽约旱膬蓚€接收到的分組之間實(shí)際觀察到的 分組的數(shù)目計(jì)數(shù)，且之后將該計(jì)數(shù)和從觀察到的分組的控制信息計(jì)算 的分組的估計(jì)的數(shù)目相比較。如果兩個值相等或彼此足夠接近，則信
號接收質(zhì)量應(yīng)該足夠高以允許精確地估計(jì)其它參數(shù)值。
下面所述的技術(shù)基本上可以和需要評估信號接收質(zhì)量的任意應(yīng) 用一起使用。它們的應(yīng)用不限于它們的上述估計(jì)處理。
a)發(fā)送速率改變
根據(jù)第一個前提，處理設(shè)備10根據(jù)通信路徑條件改變其發(fā)送速 率。這暗指接收器20將通常接收目的地為接收器20的每個特有分組， 和其相關(guān)的控制信息至少一次，而沒有任何數(shù)據(jù)損壞。通過發(fā)送速率 改變，處理設(shè)備10根據(jù)意向接收器接收其分組的可靠性改變分組的發(fā) 送速率。如果處理設(shè)備10持續(xù)從接收器接收驗(yàn)證成功接收分組的應(yīng)答， 則處理設(shè)備10可保持或增加目的地為該接收器的分組的發(fā)送速率。如 果處理設(shè)備10持續(xù)不能從一個接收器接收到應(yīng)答，則處理設(shè)備10降低 目的地為該接收器的分組的發(fā)送速率。該技術(shù)意在當(dāng)信號接收質(zhì)量高 時(shí)使用較高的發(fā)送速率，且在信號接收質(zhì)量低時(shí)使用較低的發(fā)送速率。
當(dāng)通信路徑ll是無線網(wǎng)絡(luò)且信號接收質(zhì)量低時(shí)，接收器20不能觀 察到以高速率發(fā)送到其它接收器的分組，或不能觀察到?jīng)]有明顯的數(shù)據(jù)殘缺的分組。在符合IEEE802.11a或802.11g的網(wǎng)絡(luò)中，例如，處理 設(shè)備10可改變其發(fā)送以適應(yīng)高達(dá)54 Mb/秒的速率發(fā)送信息。如果接收 器接近處理設(shè)備10且本地條件使得信號接收質(zhì)量非常高，則可能處理 設(shè)備10將以最大速率或接近最大速率發(fā)送分組到該接收器。如果接收 器20遠(yuǎn)離處理設(shè)備10和/或其本地條件使得信號接收質(zhì)量非常低，則可 能接收器20將不能可靠地接收到以最高速率發(fā)送到其它接收器的那些 分組。
但是，因?yàn)榘l(fā)送速率改變，假定接收器20在處理設(shè)備10的范圍內(nèi)， 接收器20能夠以即使有也是很小的殘缺接收它自己的分組，即使接收 條件不良。如果接收器20的信號接收質(zhì)量很低，則處理設(shè)備10將降低 到接收器20的發(fā)送速率直到通信變得合理地可靠。當(dāng)發(fā)送速率已經(jīng)被 變?yōu)槠ヅ渫ㄐ怕窂綏l件時(shí)，幀錯誤率典型地在10"或更小的量級。如果 處理設(shè)備10未接收到特定分組的應(yīng)答，則其再次發(fā)送該分組四次或更 多次；因此，這里所述的條件下接收器20不能成功接收分組的概率在 10_5或更小的量級。通過使用發(fā)送速率改變，接收器20將通常接收目的 地為接收器20的每個特有分組和其相關(guān)的控制信息至少一次，而沒有 任何數(shù)據(jù)殘缺。
b)控制信息
根據(jù)第二個前提，與允許計(jì)算特有的被發(fā)送分組的數(shù)目的估計(jì)值 的一些控制信息一起發(fā)送分組。在符合IEEE802.11的網(wǎng)絡(luò)中，MAC報(bào) 頭中的分組序列號能提供必要的控制信息。
2.評估信號接收質(zhì)量
上述特定實(shí)施例假定用于通信路徑ll的通信協(xié)議符合 IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)之一。這些協(xié)議對于每個如上所述的分組在MAC報(bào)頭 中提供12比特序列號。對于特定設(shè)備發(fā)送的每個連續(xù)的特有分組，序 列號增加一，模212。
當(dāng)接收器20從處理設(shè)備10接收到目的地為該接收器的連續(xù)兩個特有分組PA和PB時(shí)，能夠如下從那些分組的序列號O4和0s之間的差值 獲得由處理設(shè)備10發(fā)送到一個或多個其它接收器的特有的居間分組的
數(shù)目D:
"=(& -仏_ 1 ) modulo 212 (33)
其中&=目的地為接收器的分組PB的序列號；且
04=目的地為接收器的先前分組PA的序列號。
因?yàn)楦淖兞税l(fā)送速率，很可能意圖接收器將無殘缺地接收到這兩
個序列號。如上所述，可以使用幀CRC確定是否已經(jīng)無殘缺地接收到
幀中的數(shù)據(jù)。但是，如果處理設(shè)備io中使用的排隊(duì)機(jī)制偏離如上討論
的嚴(yán)格FIFO機(jī)制，兩個序列號之間的差可能不會永遠(yuǎn)指示居間分組的
精確數(shù)目。以下更具體討論此方面。
接收器20能夠?qū)ζ涫褂蒙鲜鋈我饧夹g(shù)觀察到的分組計(jì)數(shù)。如果接 收器20的信號接收質(zhì)量足夠高使得它能夠觀察到由處理設(shè)備10發(fā)送的 所有或接近所有分組，那么那些分組的計(jì)數(shù)值C將等于或接近等于計(jì) 算的差值D。如果接收器20的信號接收質(zhì)量足夠低使得其不能觀察到 由處理設(shè)備10發(fā)送的分組的顯著數(shù)目，那么那些分組的計(jì)數(shù)值C將不 同于計(jì)算的差值D。相反的，在C和D之間良好的一致性能夠提供信號 接收質(zhì)量為高的合理精確的指示。缺乏良好的一致性不一定表明接收 質(zhì)量為低，因?yàn)樵谛蛄刑柕牧髦锌赡艽嬖谑沟糜?jì)算的差值D失真的間 隙或跳躍。下面討論此原因。
在一個實(shí)施例中，從下面等式計(jì)算接收質(zhì)量的初步測量值E: - C (34) 該測量值被濾波或平滑以去除否則可能惡化測量可靠性的短期擾動。 適合的平滑濾波器的實(shí)例如下所述。是零或接近零的值E通常指示信 號接收質(zhì)量為高。但是，如果E的值大，不應(yīng)該在不考慮比如比特錯 誤率的其它條件的情況下達(dá)成關(guān)于接收質(zhì)量的結(jié)論，如下所述。
3.序列號跳躍
如果處理設(shè)備10在所有時(shí)間實(shí)現(xiàn)不嚴(yán)格FIFO的排隊(duì)方案，并在特定條件下重排序要發(fā)送的分組，則可能在序列號的流中發(fā)生間隙或 跳躍。例如，如上所述，無論何時(shí)設(shè)備遇到去往幾個接收器之一的無
線鏈路的質(zhì)量惡化， 一些符合IEEE802.11的處理設(shè)備，如路由器或無 線接入點(diǎn)可以以不嚴(yán)格FIFO的順序從其緩存器檢索并發(fā)送分組。
圖9是具有可由這種設(shè)備發(fā)送的分組的幀流實(shí)例的示意性說明。 每個幀由具有表示其序列號的數(shù)字的框表示。具有目的地為接收器20 的分組的幀由畫有比用于表示目的地為其它接收器的分組的框的線更 寬的線的框表示。參考如圖9所示的實(shí)例，具有分組P1和序列號^4-1 的目的地為接收器20的幀被成功發(fā)送到該接收器。在五次嘗試之后暫 停發(fā)送具有分組P2和序列號2-2的幀到另一接收器的嘗試。接下來發(fā) 送具有分組P10和序列號QflO的目的地為接收器20的幀。暫停分組P2 引起發(fā)送的分組的重排序，這又引起連續(xù)的序列號之間的跳躍。
根據(jù)等式(33),在分組Pl和P10的序列號之間的差值D等于Z)-(10 -1 - 1)=8，其顯著不同于在這兩個分組之間的間隔期間能被觀察到的 分組數(shù)目的計(jì)數(shù)C。在該實(shí)例中，即使信號接收質(zhì)量非常高，上述計(jì) 數(shù)技術(shù)將產(chǎn)生計(jì)數(shù)Ol，顯著不同于計(jì)算的差值/>=8。該實(shí)例顯示在分 組的計(jì)數(shù)數(shù)目C和計(jì)算的數(shù)目D之間的差值大不必然指示信號接收質(zhì) 量差。
4.暫停的發(fā)送
上述計(jì)數(shù)技術(shù)意在對在給定間隔內(nèi)成功發(fā)送的分組的數(shù)目計(jì)數(shù)。 參考圖9所示的實(shí)例，這些計(jì)數(shù)技術(shù)將會把分組P2的五次發(fā)送計(jì)數(shù)為一 個特有分組的成功發(fā)送。很確定該計(jì)數(shù)不正確，因?yàn)閹缀蹩梢源_定沒 有成功發(fā)送分組P2。當(dāng)前計(jì)數(shù)幾乎可以肯定是零。
能夠通過識別沒有成功發(fā)送的分組并將其從計(jì)數(shù)排除來修正該 情況。在一個實(shí)施例中，如果滿足下面所有三個條件，則認(rèn)為沒有成 功發(fā)送分組
(1)觀察到分組Px的幾個連續(xù)發(fā)送具有相同序列號Q》且目的 地為相同接收器(對于符合IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)，該技術(shù)能檢查相同分組的五次連續(xù)發(fā)送)。
(2) 觀察到的下一個發(fā)送的分組PY具有序列號Qr,且目的地為 不同接收器，和
(3) 差值/=(^廣^)大于1。 在圖9所示的實(shí)例中滿足這所有三個條件。分組P2的五次連續(xù)發(fā)
送顯示目的地為一個接收器，之后是目的地為另一接收器的分組PIO。 在分組？2和？10的序列號之間的間隙是/= 10-2-1 = 7，其大于l。對 于此實(shí)例，應(yīng)該從計(jì)數(shù)排除分組P2。
5.不良接收質(zhì)量的附加測試
如果初步測量值E指示信號接收質(zhì)量可能不好，則執(zhí)行附加測試 以確認(rèn)是否是這樣?？墒褂玫囊粋€測試是估計(jì)接收到的以不同速率發(fā) 送的信息中的比特錯誤率。
如果用于實(shí)現(xiàn)通信路徑ll的技術(shù)符合IEEE802.11a或802.11g標(biāo) 準(zhǔn)，例如，處理設(shè)備10可改變其發(fā)送以在高達(dá)最大速率RMAx-54Mb/s 的速率發(fā)送信息。實(shí)驗(yàn)研究顯示，如果以發(fā)送速率Ro-36 Mb/s沒有任 何錯誤地接收分組，或者如果可以以R產(chǎn)48 Mb/s的發(fā)送速率沒有不能 由糾錯技術(shù)修正的任意錯誤地接收分組，則接收器20的信號接收質(zhì)量 足以允許上述處理可靠地用于以包括最大速率的任意速率發(fā)送的分 組。
下面示出的源代碼程序段示意性地說明了能夠用于評估信號接
收質(zhì)量是否足夠高以允許上述技術(shù)可靠地用于在最大可能速率發(fā)生的
發(fā)送的一個算法。 F—last_good; 〃最后的好幀),且返 回值l (參看語句[2.9)指示信號接收質(zhì)量良好。
如果在至少和R0 (參看語句I2.18]和[2.19]) —樣高的發(fā)送速率下 無錯誤地接收幀F(xiàn)中的信息，或如果以至少和R1 (參看語句[2.20j和[2.21) 一樣高的發(fā)送速率沒有不可修正的錯誤地接收幀F(xiàn)中的信息， 則函數(shù)check—rate返回值l。在該實(shí)例中，F(xiàn).CRC-O指示沒有錯誤地接 收了幀F(xiàn)中的信息，且元素F.BER-O指示沒有不可修正的錯誤地接收了 幀F(xiàn)中的信息。如果不滿足任一條件，進(jìn)程返回值O (參看語句[2.22
和2.23)。
如果函數(shù)checkjate返回值0，則進(jìn)行附加測試以確定是否仍然認(rèn) 為信號接收質(zhì)量為良好。這在語句[2.11j中進(jìn)行，比較當(dāng)前幀的接收的 信噪比(SNR)、接收的時(shí)間戳(TS)和接收的比特錯誤率(BER) 和最后的良好的幀的相應(yīng)值。如果在當(dāng)前幀和最后良好幀的值之間的 改變量都在特定閾值內(nèi)，則在語句2.12I返回認(rèn)為信號接收質(zhì)量為良好 的指示；否則，在語句[2.14中返回信號接收質(zhì)量被認(rèn)為不好的指示。
這三個比較的依據(jù)是基于幾個假定。如果當(dāng)前幀的SNR在最后良 好幀的SNR的某閾值量以內(nèi)(在該實(shí)例中為2dB)，則很可能當(dāng)前接 收條件仍然足夠好。該測試限于在最后良好幀的某時(shí)間間隔內(nèi)接收的 幀(該實(shí)例中為2秒)，因?yàn)楸热缍鄰剿p的接收條件的改變可能提高 保證足夠的信號接收質(zhì)量所需的SNR 。將該時(shí)間間隔保持足夠短以減 少從最后良好幀以后條件顯著改變的可能性。比特錯誤率的最后測試 用于增加當(dāng)前幀中的序列號可被信任的可能性。
可通過將接收的幀中的數(shù)據(jù)與由糾錯處理校正過任何錯誤比特 之后的該幀中的數(shù)據(jù)相比較、對由糾錯處理改變的比特?cái)?shù)目計(jì)數(shù)、和 將該數(shù)目除以接收的比特的總數(shù)，來估計(jì)比特錯誤率。如果需要，可 通過低通或平滑濾波器濾波該估計(jì)值，或?qū)⑵溆糜谟?jì)算估計(jì)的比特錯 誤率的移動平均。
在上面程序段中說明的該處理能用于其它通信標(biāo)準(zhǔn)，前提是它們 的接收特性對于不同發(fā)送速率是已知的。對于特定協(xié)議，如果已知發(fā) 送速率Rq，其中在該發(fā)送速率Ro，接收器20能夠無殘缺地接收發(fā)送且
接收條件使得能夠以最高允許發(fā)送速率rmax可靠地但是不需要完美
地接收發(fā)送，那么通過用適當(dāng)?shù)闹堤鎿Q兩個速率，上述算法能用于該 特定通信協(xié)議。6,平滑濾波器
從等式(34)獲得的接收質(zhì)量的初步測量值E如果具有是零或非 常小的值則指示良好的信號接收質(zhì)量。E的值較大可指示不好的信號 接收質(zhì)量；但是，大的值可能因?yàn)樯鲜龅男蛄刑柼S或因?yàn)榻邮諚l件 的短期惡化，比如SNR的偶然降低。優(yōu)選地，不應(yīng)允許短期條件表明 自己為信號接收質(zhì)量的總的評估中的短期改變。這可通過使用低通或 平滑濾波器以除去E的值中的短期擾動來避免，否則這些短期擾動可 能惡化測量值的有用性。下面示出的源代碼程序段示意性地說明了能 夠用于實(shí)現(xiàn)測量值E的平滑濾波器的一個算法。 return 0.5; 該濾波器是一 系列IF-ELSE測試，其檢查E的最近的估計(jì)值的滑 動間隔。如果所有最近的估計(jì)值都小于3 (參看語句[3.1)，則在語句 [3.2j中返回值l，指示信號接收質(zhì)量良好。如果不滿足第一IF測試的條 件，如杲最近的15個估計(jì)值中的14個小于3 (參看語句[3.3)，則通過 在語句[3.4中返回值1，認(rèn)為信號接收質(zhì)量為良好。如果前兩個IF測試 失敗且在語句[3.5I和[3.7]中滿足接下來兩個IF測試中任一個，則返回 值0,指示信號接收質(zhì)量不好。如果不滿足任意IF測試的條件，在語句13.10中返回值0.5，指示信號接收質(zhì)量中等。
在IF測試中指定的條件是從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中推導(dǎo)出來的，以平衡指示 的可靠性和指示響應(yīng)于改變通信條件的速度。總的來說，值l指示信號 接收質(zhì)量足夠好地用于監(jiān)控目的。
H.實(shí)現(xiàn)
需要實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的多個方面的函數(shù)可由以多種方式實(shí)現(xiàn)的組件 執(zhí)行，包括分立的邏輯組件、集成電路、 一個或多個ASIC和/或程序 控制處理器。這些組件實(shí)現(xiàn)的方式對于本發(fā)明不重要。
可由多種機(jī)器可讀的介質(zhì)傳送本發(fā)明的軟件實(shí)現(xiàn)，比如在包括從
超聲到紫外頻率的整個頻語上的基帶或調(diào)制的通信路徑，或基本上使 用任意記錄技術(shù)傳送信息的存儲介質(zhì)，包括磁帶、卡或盤、光卡或盤， 以及包括紙的介質(zhì)上的可檢測的標(biāo)記。
權(quán)利要求
1. 一種用于確定通信系統(tǒng)中處理設(shè)備的緩存器的估計(jì)占用程度的方法，該通信系統(tǒng)包括第一數(shù)據(jù)源，其發(fā)送信息分組；處理設(shè)備，其從第一數(shù)據(jù)源接收信息分組，在緩存器中為至少一些分組存儲信息，且沿通信信道發(fā)送信息分組以供一個或多個接收器接收；接收器，其從通信信道接收由一個或多個設(shè)備發(fā)送的信息分組，這些信息分組包括由處理設(shè)備發(fā)送的至少一些信息分組；以及該方法包括記錄各個信息分組由接收器接收時(shí)的接收時(shí)間；從由接收器接收的各個分組中識別所選的分組，該所選分組被識別為由處理設(shè)備發(fā)送的；從由所選分組傳送的數(shù)據(jù)推導(dǎo)開始時(shí)間，該開始時(shí)間對應(yīng)于由所選分組傳送的信息被處理設(shè)備接收的時(shí)間；從所選分組的接收時(shí)間獲得結(jié)束時(shí)間；檢查由接收器在所選分組之前接收的，且被識別為已由處理設(shè)備發(fā)送的信息分組傳送的信息，以確定由接收器接收的哪些分組是在從開始時(shí)間到結(jié)束時(shí)間的間隔期間由處理設(shè)備發(fā)送的特有分組；和從哪些分組是特有分組的確定結(jié)果推導(dǎo)緩存器的估計(jì)占用程度，并產(chǎn)生表示緩存器的估計(jì)占用程度的信號。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，通過推導(dǎo)特有分組的數(shù)目推導(dǎo)估計(jì) 的占用程度。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中每個特有分組由各自的序列號 標(biāo)識，且該方法包括識別在相鄰分組的序列號之間大于l的增量；和 如果增量小于序列間隙閾值，則將特有分組的數(shù)目增加從增量推 導(dǎo)出的量。
4. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中，每個特有分組是由各自的序 列號標(biāo)識的，且該方法包括從最接近開始時(shí)間但不是在開始時(shí)間之前 和最接近結(jié)束時(shí)間但不在結(jié)束時(shí)間之后接收的分組的序列號之間的差 值計(jì)算特有分組的數(shù)目。
5. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中，每個分組傳送排隊(duì)優(yōu)先級的 指示，且處理設(shè)備根據(jù)每個分組的排隊(duì)優(yōu)先級使用一個或多個緩存器 實(shí)現(xiàn)多等級排隊(duì)方案，且該方法包括獲得多個排隊(duì)等級的特有分組的數(shù)目；調(diào)整多個排隊(duì)等級的特有分組的數(shù)目以解決由處理設(shè)備發(fā)送但 沒有由接收器接收的未分級分組；和使用調(diào)整的特有分組的數(shù)目確定排隊(duì)等級的一個或多個緩存器 的各自估計(jì)的占用程度，并產(chǎn)生表示一個或多個緩存器的各自估計(jì)的 占用程度的一個或多個信號。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，包括使用多個排隊(duì)等級的特有分組的數(shù)目估計(jì)多個排隊(duì)等級各自的 相對概率；和響應(yīng)于該相對概率和未分類分組的數(shù)目調(diào)整多個排隊(duì)等級的特 有分組的數(shù)目。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，包括僅對于這樣的排隊(duì)等級調(diào)整特 有分組的數(shù)目該排隊(duì)等級具有的排隊(duì)優(yōu)先級大于或等于各自的緩沖 器的估計(jì)占用程度大于零的最高優(yōu)先級排隊(duì)等級的優(yōu)先級。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，每個分組傳送排隊(duì)優(yōu)先級的 指示，并且處理設(shè)備根據(jù)每個分組的排隊(duì)優(yōu)先級使用 一個或多個緩存 器實(shí)現(xiàn)多等級排隊(duì)方案，且該方法包括獲得多個排隊(duì)等級中的特有分組被接收器接收的概率； 估計(jì)由多個排隊(duì)等級的特有分組傳送的數(shù)據(jù)量以解決由處理設(shè)備發(fā)送但沒有由接收器接收的未分類分組所傳送的數(shù)據(jù)；和使用估計(jì)的數(shù)據(jù)量確定排隊(duì)等級的一個或多個緩存器的各自的估計(jì)的占用程度，并且產(chǎn)生表示一個或多個緩存器的各自估計(jì)的占用程度的一個或多個信號。
9. 如權(quán)利要求1到4中任一個所述的方法，其估計(jì)緩存器的最大占 用程度，該方法包括使得一個或多個數(shù)據(jù)源以驅(qū)動緩存器的占用程度到其最大值的 速率和時(shí)間周期發(fā)送分組到處理設(shè)備；以及將估計(jì)的最大占用程度設(shè)置為等于所確定的緩存器的估計(jì)的占 用程度，并且產(chǎn)生表示估計(jì)的最大占用程度的信號。
10. 如權(quán)利要求1到4中任一個所述的方法，包括使用估計(jì)的緩存 器的占用程度推導(dǎo)通信系統(tǒng)中分組的通信速率。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中該通信系統(tǒng)包括除了第 一數(shù)據(jù)源之外發(fā)送信息分組的一個或多個其它數(shù)據(jù)源，和 處理設(shè)備，其從所述一個或多個其它數(shù)據(jù)源接收除了那些從第一 數(shù)據(jù)源接收的信息分組之外的信息分組；以及 該方法包括對于多個所選分組確定緩存器的多個估計(jì)占用程度；從緩存器的多個估計(jì)占用程度推導(dǎo)緩存器充滿率；對于由處理設(shè)備從第一數(shù)據(jù)源接收的信息分組獲得主要分組的估計(jì)的到達(dá)速率；獲得處理設(shè)備發(fā)送特有的信息分組的估計(jì)速率；和 對于由處理設(shè)備從一個或多個其它數(shù)據(jù)源接收的信息分組推導(dǎo)爭用分組的估計(jì)到達(dá)速率，并產(chǎn)生表示該爭用分組的估計(jì)到達(dá)速率的信號。
12. 如權(quán)利要求10所述的方法，包括 對于多個所選分組確定緩存器的多個估計(jì)占用程度； 監(jiān)控緩存器的多個估計(jì)占用程度；和當(dāng)緩存器的估計(jì)占用程度大于零時(shí)，確定在一個時(shí)間間隔內(nèi)由處 理設(shè)備發(fā)送的特有信息分組的數(shù)目以推導(dǎo)處理設(shè)備發(fā)送特有信息分組 的估計(jì)速率，并產(chǎn)生表示處理設(shè)備發(fā)送特有信息分組的估計(jì)速率的信 號。
13. 如權(quán)利要求1到4的任意一個所迷的方法，包括 對于多個所選分組確定緩存器的多個估計(jì)占用程度； 監(jiān)控緩存器的多個估計(jì)占用程度；和當(dāng)緩存器的估計(jì)占用程度超過占用閾值時(shí)，發(fā)送通知到第 一數(shù)據(jù) 源以降低其分組發(fā)送速率。
14. 如權(quán)利要求1到4的任意一個所述的方法，其中，每個特有分 組由其各自的序列號標(biāo)識，且該方法包括通過對由接收器觀察到的信息分組計(jì)數(shù)來獲得在從開始時(shí)間到 結(jié)束時(shí)間的間隔期間由處理設(shè)備發(fā)送的特有分組的第 一數(shù)目；通過計(jì)算在最接近開始時(shí)間但是不在開始時(shí)間之前和最接近結(jié) 束時(shí)間但不在結(jié)束時(shí)間之后接收的分組的序列號之間的差值，來獲得 在從開始時(shí)間到結(jié)束時(shí)間的間隔期間由處理設(shè)備發(fā)送的特有分組的第 二數(shù)目；以及推導(dǎo)與第 一數(shù)目和第二數(shù)目之間的差值相反改變的信號接收質(zhì) 量的測量值，并產(chǎn)生表示該信號接收質(zhì)量的測量值的信號。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其改進(jìn)由處理設(shè)備發(fā)送的特有分 組的第一數(shù)目的精度，并包括當(dāng)由接收器接收的信息分組指示下面情 況時(shí)，從第一數(shù)目中排除所選分組處理設(shè)備發(fā)送所選分組的次數(shù)超過重試閾值；和 處理設(shè)備接下來發(fā)送的后續(xù)信息分組的序列號超過所選分組的 序列號大于l的量。
16. 如權(quán)利要求14或15所述的方法，包括估計(jì)在由接收器以不同發(fā)送速率從處理設(shè)備接收的信息分組中 的各自的比特錯誤率；和當(dāng)?shù)谝粩?shù)目和第二數(shù)目之間的差值指示信號接收質(zhì)量可能不好 時(shí)從估計(jì)的比特錯誤率推導(dǎo)信號接收質(zhì)量的測量值。
17. 如權(quán)利要求14到16所述的方法，包括將一組閾值測試應(yīng)用到 信號接收質(zhì)量的最近推導(dǎo)的測量值的滑動間隔。
18. 如權(quán)利要求l所述的方法，包括獲得特有分組的計(jì)數(shù)從而以分組數(shù)目確定緩存器的估計(jì)占用程度。
19. 如權(quán)利要求l所述的方法，其包括獲得由特有分組傳送的字節(jié) 的和從而以字節(jié)確定緩存器的估計(jì)的占用程度。
20. —種用于在通信系統(tǒng)中確定處理設(shè)備的緩存器的估計(jì)占用程 度的方法，該通信系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)源，其發(fā)送信息分組；處理設(shè)備，其從數(shù)據(jù)源接收信息分組，在緩存器中為至少一些分 組存儲信息，且沿通信信道發(fā)送信息分組以供一個或多個接收器接收；接收器，其從通信信道接收由一個或多個設(shè)備發(fā)送的信息分組， 這些信息分組包括由處理設(shè)備發(fā)送的至少一些信息分組；以及該方法包括識別從接收器接收的信息分組中選擇的分組，該所選分組傳送指 示以下內(nèi)容的數(shù)據(jù)作為處理設(shè)備發(fā)送所選分組的第一次嘗試的結(jié)果， 所選分組由接收器接收；當(dāng)由接收器接收所選分組時(shí)記錄所選分組的接收時(shí)間；監(jiān)控通信信道以檢測由所述一個或多個設(shè)備中任意 一個進(jìn)行的發(fā)送；計(jì)算在沿著通信信道沒有檢測到發(fā)送期間緊接在所選分組的接 收時(shí)間之前的時(shí)間長度；比較所述時(shí)間長度和第一等待間隔閾值；和如果所述時(shí)間長度超過第 一等待間隔閾值，則確定緩存器的估計(jì) 占用程度為零，并產(chǎn)生一個信號傳送表示緩存器的估計(jì)占用程度的信 息。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，在確定緩存器的占用程度為零時(shí) 計(jì)算時(shí)鐘調(diào)整值以用于同步接收器中的第一時(shí)鐘和數(shù)據(jù)源中的第二時(shí) 鐘，該方法包括從由所選分組傳送的數(shù)據(jù)中獲得發(fā)送時(shí)間，該發(fā)送時(shí)間相對于數(shù) 據(jù)源中的第二時(shí)鐘指示何時(shí)數(shù)據(jù)源發(fā)送由所選分組傳送的信息；當(dāng)緩存器的占用程度為零時(shí)，獲得延遲分組發(fā)送的處理設(shè)備中估計(jì)的處理延遲；通過從所選分組的接收時(shí)間減去所選分組的發(fā)送時(shí)間和估計(jì)的 處理延遲而計(jì)算時(shí)鐘調(diào)整值，該接收時(shí)間指示相對于接收器中的第一 時(shí)鐘何時(shí)所選分組由接收器接收；和產(chǎn)生表示時(shí)鐘調(diào)整值的信號。
22. 如權(quán)利要求21所述的方法，其包括如果所述時(shí)間長度等于一 個小于第 一 等待間隔閾值的第二等待間隔閾值，則延遲計(jì)算估計(jì)的處理。
23. 如權(quán)利要求21所述的方法，包括 計(jì)算多個所選分組的多個調(diào)整值；檢查所述多個調(diào)整值以估計(jì)在處理設(shè)備中在處理設(shè)備進(jìn)行發(fā)送 之前，是否多個所選分組中的任意一個遇到排隊(duì)延遲；和從對應(yīng)于估計(jì)沒有遇到排隊(duì)延遲的所選分組的那些調(diào)整值獲得時(shí)4中調(diào)整值。
24. 如權(quán)利要求20所述的方法，包括監(jiān)控通信信道以推導(dǎo)通信業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)，其中該處理設(shè)備使用通信協(xié) 議沿通信信道發(fā)送信息分組；基于通信業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)從模型獲得處理設(shè)備發(fā)送特有信息分組需要 的估計(jì)的各個時(shí)間，該估計(jì)的各個時(shí)間是等待間隔和發(fā)送間隔的和， 其中各自的等待間隔是處理設(shè)備在沿通信信道發(fā)送信息分組之 前必須等待的通信協(xié)議所引起的時(shí)間量，以及各自的發(fā)送時(shí)間是處理設(shè)備將表示信息分組的數(shù)據(jù)注入通 信信道所需的時(shí)間量；獲得處理設(shè)備發(fā)送多個特有信息分組的每一個所需的估計(jì)的各 個時(shí)間的和；以及從特有分組數(shù)目除以估計(jì)的各個時(shí)間的和，推導(dǎo)處理設(shè)備發(fā)送特 有信息分組的估計(jì)速率，并產(chǎn)生表示處理設(shè)備發(fā)送特有信息分組的估 計(jì)速率的信號。
25. —種包括執(zhí)行權(quán)利要求1到24中的任意一個的步驟的裝置的設(shè)備。
26. —種傳送可由設(shè)備執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1到24的任意一個的 方法的指令的程序的介質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明可用于估計(jì)通信系統(tǒng)中發(fā)送和接收信息流的設(shè)備的工作特性。在一個應(yīng)用中，通過監(jiān)控由處理設(shè)備發(fā)送的分組估計(jì)在處理設(shè)備，比如路由器或無線接入點(diǎn)中的FIFO緩存器的占用程度。工作特性的估計(jì)值能夠用于控制系統(tǒng)中的通信，使得改進(jìn)整體性能。也公開了能用于緩和低信噪比條件的影響的技術(shù)。
文檔編號H04L12/56GK101421996SQ200780013131
公開日2009年4月29日 申請日期2007年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月13日
發(fā)明者蔣文宇 申請人:杜比實(shí)驗(yàn)室特許公司