新型多標準用于無線通訊網絡中動態分配重傳控制數據重傳的方法
【專利說明】新型多標準用于無線通訊網絡中動態分配重傳控制數據重傳的方法
[0001]本發明新型多標準用于無線通訊網絡中動態分配重傳控制數據重傳的方法屬于網絡應用領域。
[0002]多標準用于無線通訊網絡中動態分配重傳控制數據重傳的方法是一種新型的無線網絡方法。
[0003]與傳統的帶固定設備(如基站)的無線網絡相比，其顯著特點是網絡中沒有固定的通信設施，網絡中所有通信節點都是移動的，每個移動節點既是終端又是路由器，能夠提高包的存儲轉發功能。
[0004]因此，無線自組織網絡具有很高的可靠性和靈活性，可廣泛應用于敵對和不易建設固定通信設施的環境中，如野戰通信、緊急搜救、臨時會議等。
明確地考慮了基于IEEE 802.11框架結構的無線自組織網絡中TCP不公平性問題。
[0005]這里分析了單跳無線節點間TCP公平性問題，通過改進802.11回退算法來改進在不同TCP分組長度下的公平性，其基本思想是每個節點根據自己實際得到的帶寬與應允的帶寬之間的比來設置競爭窗口，給出了公平性模型與沖突解析之間的轉換機制，并由此推導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穩定性進行了分析。
[0006]但是，之前的研究考慮的拓撲結構都比較簡單，基本上是一條鏈狀拓撲上不同節點間的TCP公平性，沒有考慮多條并行鏈路間TCP流的公平性。
這里結合IEEE802.1lDCF和TCP本身，對無線自組織網絡中并行鏈路間TCP流的不公平性進行仿真。采用跨層思想，將傳輸層的數據重傳率作為TCP流不公平發生的一個重要條件，通過重傳率的變化動態改變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絡里TCP流公平性問題進行仿真分析，我們采用了 LBNL(Lawrence Berkeley Nat1nal Laboratory)開發的仿真平臺 NS-2。
[0008]相鄰節點間的距離為250m，干擾范圍是550m，相鄰節點在彼此的發送和接收范圍之內。
[0009]仿真的物理層和數據鏈路層采用IEEE802.11DCF，路由協議使用DSR，TCP版本為Newreno0
[0010]模擬時間為100s,無線信道帶寬為2Mbps。
[0011]3G長期演進系統(LTE)的標準化工作已經全面展開，并得到了大家的廣泛關注。
[0012]各種先進的無線傳輸技術即將在該系統中得到應用，包括混合自動重傳請求(HARQ)技術。
[0013]根據重傳發生時刻的不同，HARQ可以分為同步和異步兩類。
[0014]同步HARQ由于接收端預先已知傳輸的發生時刻，HARQ進程的序號可以從子幀號獲得；異步HARQ進程的傳輸可以發生在任何時刻，HARQ進程的處理序號需要連同數據一起發送。
[0015]由于HARQ技術能夠很好地補償無線移動信道時變和多徑衰落對信號傳輸的影響，已成為LTE中的關鍵技術之一。
[0016]該技術將會隨著3G長期演進系統的發展不斷完善。
隨著數據網絡的飛速發展，基于數據業務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務的第二代移動通信系統已經不能夠滿足人們對數據業務的需求。
[0017]如今世界各移動通信設備制造商和運營商已從對第三代移動通信系統的概念認同階段進入到具體的設計、規劃和實施階段。
[0018]在第三代移動通信的發展過程中，隨著R99、R4、R5、R6和R7各個系統版本技術規范的發布，第三代移動通信合作計劃(3GPP)組織作為寬帶碼分多址(WCDMA)和時分同步碼分多址(TD-SCDMA)這兩個系統進行國際標準化工作的主要組織，為基于帶碼分多址(CDMA)技術的第三代移動通信技術的發展發揮了重要的作用，近年來這些系統逐漸進入了商用的進程。
[0019]為了滿足更高速率業務的需求，3GPP于2004年12月正式開始了 3G長期演進(LTE)系統標準化工作。
[0020]推動LTE的出發點是保證3G系統未來10年的競爭力，使其性能、功能等得到全面提升。
[0021]3G LTE重點考慮的方面主要包括降低時延、提高用戶的數據率、增大系統容量和覆蓋范圍以及降低運營成本等。
[0022]為了滿足這些要求，需要對無線接口以及無線網絡的架構進行一些改進。相應的研究將圍繞多個方面展開，包括:物理層的空中接口、層二與層三間的接口，通用移動通信系統陸地無線接入網(UTRAN)結構的調整和與射頻相關的問題等。
[0023]為了克服無線移動信道時變和多徑衰落對信號傳輸的影響，3G 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，來降低系統的誤碼率以確保服務質量。
[0024]雖然FEC方案產生的時延較小，但存在的編碼冗余卻降低了系統吞吐量；ARQ在誤碼率不大時可以得到理想的吞吐量，但產生的時延較大，不宜于提供實時服務。
[0025]為了克服兩者的缺點，將這兩種方法結合就產生了混合自動重傳請求(HARQ)方案:即在一個ARQ系統中包含一個FEC子系統，當FEC的糾錯能力可以糾正這些錯誤時，則不需要使用ARQ ;只有當FEC無法正常糾錯時，才通過ARQ反饋信道請求重發錯誤碼組。
ARQ和FEC的有效結合不僅提供了比單獨的FEC系統更高的可靠性，而且提供了比單獨的ARQ系統更高的系統吞吐量。
[0026]因此，隨著對高數據率或高可靠業務需求的迅速發展，HARQ成為無線通信系統中的一項關鍵技術并得到了深入的研究，并必將應用于3G LTE系統中。
[0027]無線技術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，全球范圍內的無線用戶數量現今已經超過2億。
[0029]這些人包括大學教授、倉庫管理員、護士、商店負責人、辦公室經理和卡車司機。
[0030]他們使用無線技術的方式和他們自身的工作一樣都在不斷地更新。
[0031]從二十世紀七十年代，人們就開始了無線網的研究。
[0032]在整個二十世紀八十年代，伴隨著以太局域網的迅猛發展，以具有不用架線、靈活性強等優點的無線網以己之長補〃有線〃所短，也贏得了特定市場的認可，但也正是因為當時的無線網是作為有線以太網的一種補充，遵循了 IEEE802.3標準，使直接架構于802.3上的無線網產品存在著易受其他微波噪聲干擾，性能不穩定，傳輸速率低且不易升級等弱點，不同廠商的產品相互也不兼容，這一切都限制了無線網的進一步應用。
[0033]這樣，制定一個有利于無線網自身發展的標準就提上了議事日程。到1997年6月，IEEE終于通過了 802.11標準。
[0034]802.11標準是IEEE制定的無線局域網標準，主要是對網絡的物理層(PH)和媒質訪問控制層(MAC)進行了規定，其中對MAC層的規定是重點。各廠商的產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層以下對網絡應用是透明的。
[0035]這樣就使得無線網的兩種主要用途〃多點接入〃和〃多網段互連〃，易于質優價廉地實現。
[0036]對應用來說，更重要的是，某種程度上的〃兼容〃就意味著競爭開始出現；而在IT這個行業，〃兼容〃，就意味著〃十倍速時代〃降臨了。
[0037]在MAC層以下,802.11規定了三種發送及接收技術:擴頻(SpreadSpectrum)技術；紅外(Infared)技術；窄帶(NarrowBand)技術。
[0038]而擴頻又分為直接序列(DirectSequence, DS)擴頻技術(簡稱直擴)，和跳頻(FrequencyHopping, FH)擴頻技術。直序擴頻技術，通常又會結合碼分多址CDMA技術。
[0039]根據預測，今后幾年，無線網在全世界將有較大的發展，單只美國無線局域網銷售額就將從1997年的2.1億美元增加到2001年的8億美元。
[0040]這一應用已深入到人們生活和工作的各個方面，包括日常使用的手機、無線電話等，其中3G、WLAN、UWB、藍牙、寬帶衛星系統、數字電視都是21世紀最熱門的無線通信技術的應用。
[0041 ] 無線通信主要包括微波通信和衛星通信。
[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微波中繼站。
[0043]衛星通信是利用通信衛星作為中繼站在地面上兩個或多個地球站之間或移動體之間建立微波通信聯系。
[0044]分布協調功能(DistributedCoordinat1n Funct1n, DCF)是一種基于帶沖突避免的載波偵聽多重訪問(CSMA/CA)的隨機訪問機制。對碰撞包的重傳采用二進制指數回退策略。
[0045]它是為無線局域網(Wireless LAN, WLAN)制定的MAC規范。
基于IEEE 802.1lDCF的無線自組織網絡