本發(fā)明涉及無線網(wǎng)絡(luò)，特別涉及一種面向長時(shí)延大帶寬應(yīng)用需求的tcp改進(jìn)方法。

背景技術(shù)：

wifi技術(shù)獲得飛速發(fā)展，成為全球最的和通用的網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)，基本上所有的用戶移動(dòng)設(shè)備，包括智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦均具備wifi接入能力。但與此同時(shí)，wifi系統(tǒng)的串?dāng)_問題也逐步成為影響實(shí)際部署的最問題，包括微波、藍(lán)牙、雷達(dá)等串?dāng)_和系統(tǒng)間串?dāng)_。為解決wifi系統(tǒng)的串?dāng)_問題，現(xiàn)有技術(shù)采取的方案主要是拓展新的頻帶資源，降低工作信道重復(fù)的概率。但是隨著更多用戶選擇wifi上網(wǎng)，而且，802.11ac為達(dá)到單用戶峰值的帶寬需求成倍增長，頻帶拓展始終無法滿足網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明提出了一種面向長時(shí)延大帶寬應(yīng)用需求的tcp改進(jìn)方法，包括：

通過時(shí)延校正獲得相對準(zhǔn)確的接收方信號(hào)測量結(jié)果，

建立各個(gè)時(shí)延水平對應(yīng)的編碼調(diào)制方案保護(hù)范圍，

發(fā)送方選擇保護(hù)范圍內(nèi)的編碼調(diào)制方案與接收方進(jìn)行通信。

優(yōu)選的，所述通過時(shí)延校正獲得相對準(zhǔn)確的接收方信號(hào)測量結(jié)果，進(jìn)一步包括：

在時(shí)延校正時(shí)，依次從編碼調(diào)制方案最高階到最低階，發(fā)送數(shù)據(jù)包進(jìn)行信道偵測；偵測過程使用單流，對編碼調(diào)制方案進(jìn)行逐信道偵測，在完成偵測之后，分別統(tǒng)計(jì)各階編碼調(diào)制方案的錯(cuò)誤率epi；

估計(jì)每階編碼調(diào)制方案的估計(jì)吞吐量，并選擇估計(jì)吞吐率最大的編碼調(diào)制方案水平作為最終的編碼調(diào)制方案mcsopt；

對多個(gè)上行時(shí)延測量信息進(jìn)行平均，得到上行時(shí)延均值dlyul，利用時(shí)延均值和確定的最終編碼調(diào)制方案進(jìn)行校正：

δ＝fm→s(mcsopt)-dlyul

其中fm→s()為編碼調(diào)制方案到時(shí)延的映射函數(shù)，利用各階編碼調(diào)制方案的解調(diào)閾值獲得；

對每次校正值得到的δ進(jìn)行濾波：

δ(k)＝(1-α)×δ(k)+α×δ

最終獲得校正后的下行時(shí)延值：

dlydl(k)＝dlyul(k)+δ(k)。

優(yōu)選的，建立各個(gè)時(shí)延水平對應(yīng)的編碼調(diào)制方案保護(hù)范圍，進(jìn)一步包括：

首先建立一個(gè)動(dòng)態(tài)映射表，該表內(nèi)設(shè)置多個(gè)時(shí)延區(qū)間，每個(gè)區(qū)間對應(yīng)一個(gè)編碼調(diào)制方案的映射表，然后根據(jù)每階編碼調(diào)制方案的歷史調(diào)用的統(tǒng)計(jì)信息，建立編碼調(diào)制方案與選擇記錄信息的映射關(guān)系，所述選擇記錄表征該編碼調(diào)制方案水平已被調(diào)用的統(tǒng)計(jì)信息，以及這種統(tǒng)計(jì)信息可以使被調(diào)用的次數(shù)或是累積錯(cuò)誤率；

在每次傳輸結(jié)束后，測量獲得上行時(shí)延信息，通過時(shí)延校正，獲得下行時(shí)延信息，并確定對應(yīng)的時(shí)延區(qū)間；選擇記錄根據(jù)最近一次傳輸被選擇的編碼調(diào)制方案來進(jìn)行更新：

pij(n)＝(1-β)×pij(n-1)×ηij(n)

式中pij(n)表示第i個(gè)時(shí)延區(qū)間的第n次更新對應(yīng)的編碼調(diào)制方案選擇記錄，β為濾波系數(shù)，ηij為該數(shù)據(jù)幀的瞬時(shí)丟包概率；

獲得各時(shí)延區(qū)間上所有編碼調(diào)制方案的累積正確傳輸概率，計(jì)算各個(gè)區(qū)間各階編碼調(diào)制方案對應(yīng)的估計(jì)吞吐量mcsp：

mcsp＝argmaxi(tcp_ratej×pj)；

tcp_ratej為第j階編碼方案對應(yīng)的傳輸層速率，并選擇吞吐量最大的編碼方案；

傳輸層的估計(jì)吞吐率表示為：

thpi＝packetsize/(nxtime×(1+peri))

其中packetsize為待發(fā)送報(bào)文的大小，peri表示第i階編碼調(diào)制方案統(tǒng)計(jì)的錯(cuò)誤率，nxtime為下一個(gè)包的完整發(fā)送時(shí)間：

nxtime＝thead+tdata+tack；

tack為應(yīng)答信號(hào)的發(fā)送時(shí)間為，thead和tdata分別為發(fā)送報(bào)頭和實(shí)際數(shù)據(jù)部分所需要的時(shí)間。

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明提出了一種面向長時(shí)延大帶寬應(yīng)用需求的tcp改進(jìn)方法，保證快速準(zhǔn)確的匹配信道狀態(tài)的變化，降低傳輸出錯(cuò)概率，又確保wifi系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的面向長時(shí)延大帶寬應(yīng)用需求的tcp改進(jìn)方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下文與圖示本發(fā)明原理的附圖一起提供對本發(fā)明一個(gè)或者多個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)描述。結(jié)合這樣的實(shí)施例描述本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于任何實(shí)施例。本發(fā)明的范圍僅由權(quán)利要求書限定，并且本發(fā)明涵蓋諸多替代、修改和等同物。在下文描述中闡述諸多具體細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明的透徹理解。出于示例的目的而提供這些細(xì)節(jié)，并且無這些具體細(xì)節(jié)中的一些或者所有細(xì)節(jié)也可以根據(jù)權(quán)利要求書實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。

本發(fā)明的一方面提供了一種面向長時(shí)延大帶寬應(yīng)用需求的tcp改進(jìn)方法。圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的面向長時(shí)延大帶寬應(yīng)用需求的tcp改進(jìn)方法流程圖。

本發(fā)明通過時(shí)延校正獲得相對準(zhǔn)確的接收方信號(hào)測量結(jié)果，并建立各個(gè)時(shí)延水平對應(yīng)的編碼調(diào)制方案保護(hù)范圍，使發(fā)送方選擇保護(hù)范圍內(nèi)的編碼調(diào)制方案與接收方進(jìn)行通信。

在時(shí)延校正時(shí)，依次從編碼調(diào)制方案最高階到最低階，發(fā)送數(shù)據(jù)包進(jìn)行信道偵測，偵測的重復(fù)次數(shù)為nc。偵測過程使用單流，對編碼調(diào)制方案進(jìn)行逐信道偵測。在完成偵測之后，分別統(tǒng)計(jì)各階編碼調(diào)制方案的錯(cuò)誤率epi。估計(jì)每階編碼調(diào)制方案的估計(jì)吞吐量，并選擇估計(jì)吞吐率最大的編碼調(diào)制方案水平作為最終的編碼調(diào)制方案mcsopt；

然后對多個(gè)上行時(shí)延測量信息進(jìn)行平均，得到上行時(shí)延均值dlyul，利用時(shí)延均值和確定的最終編碼調(diào)制方案進(jìn)行校正，校正方法為：

δ＝fm→s(mcsopt)-dlyul

其中fm→s()為編碼調(diào)制方案到時(shí)延的映射函數(shù)，利用各階編碼調(diào)制方案的解調(diào)閾值獲得；

為了降低校正誤差，每次校正值得到的δ進(jìn)行濾波：

δ(k)＝(1-α)×δ(k)+α×δ

最終獲得校正后的下行時(shí)延值：

dlydl(k)＝dlyul(k)+δ(k)

在編碼調(diào)制方案保護(hù)中，首先建立一個(gè)動(dòng)態(tài)映射表，該表內(nèi)設(shè)置了多個(gè)時(shí)延區(qū)間，每個(gè)區(qū)間對應(yīng)一個(gè)編碼調(diào)制方案的映射表，然后根據(jù)每階編碼調(diào)制方案的歷史調(diào)用的統(tǒng)計(jì)信息，建立起編碼調(diào)制方案與選擇記錄信息的映射關(guān)系。選擇記錄表征該編碼調(diào)制方案水平已被調(diào)用的統(tǒng)計(jì)信息，以及這種統(tǒng)計(jì)信息可以使被調(diào)用的次數(shù)或是累積錯(cuò)誤率。

在每次傳輸結(jié)束后，測量獲得上行時(shí)延信息。通過時(shí)延校正，獲得下行時(shí)延信息，并確定對應(yīng)的時(shí)延區(qū)間。而選擇記錄根據(jù)最近一次傳輸被選擇的編碼調(diào)制方案來進(jìn)行更新。具體的更新方式如下：

pij(n)＝(1-β)×pij(n-1)×ηij(n)

式中pij(n)表示第i個(gè)時(shí)延區(qū)間的第n次更新對應(yīng)的編碼調(diào)制方案選擇記錄，β為濾波系數(shù)，ηij為該數(shù)據(jù)幀的瞬時(shí)丟包概率。

獲得各時(shí)延區(qū)間上所有編碼調(diào)制方案的累積正確傳輸概率。獲得該概率后，計(jì)算該區(qū)間各階編碼調(diào)制方案對應(yīng)的估計(jì)吞吐量mcsp。

mcsp＝argmaxi(tcp_ratej×pj)；

tcp_ratej為第j階編碼方案對應(yīng)的傳輸層速率，并選擇吞吐量最大的編碼方案。

傳輸層的估計(jì)吞吐率可以表示為：

thpi＝packetsize/(nxtime×(1+peri))

其中packetsize為待發(fā)送報(bào)文的大小，peri表示第i階編碼調(diào)制方案統(tǒng)計(jì)的錯(cuò)誤率，nxtime為下一個(gè)包的完整發(fā)送時(shí)間。

nxtime＝thead+tdata+tack：

tack為應(yīng)答信號(hào)的發(fā)送時(shí)間為，thead和tdata分別為發(fā)送報(bào)頭和實(shí)際數(shù)據(jù)部分所需要的時(shí)間。

本發(fā)明進(jìn)一步通過自適應(yīng)編碼調(diào)制方案選擇來降低算法復(fù)雜度，提升收斂速度。用m表示編碼調(diào)制方案集合{m|ml，ml+1…，mh}，用s表示mimo方式集合{s|sl，sl+1…，sh}，用fm,s表示使用編碼調(diào)制方案m和s條空間流傳輸?shù)臒o線幀數(shù)量，用nm,s表示單位時(shí)間t內(nèi)無線幀承載的報(bào)文數(shù)量，pm,s表示報(bào)文成功傳輸?shù)母怕剩豰,s則表示成功傳輸?shù)膱?bào)文數(shù)量。

針對編碼調(diào)制方案和mimo組合中的每一個(gè)二元組(m,s)，分配了一個(gè)增益函數(shù)δm,s并進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新：

基于上述算法，設(shè)置主動(dòng)偵測的觸發(fā)條件：

對于僅支持單流的接入節(jié)點(diǎn)，無論何時(shí)都不觸發(fā)；

對于支持雙流的接入節(jié)點(diǎn)，若當(dāng)前使用單流速率表，則當(dāng)編碼調(diào)制方案高于編碼調(diào)制方案4時(shí)觸發(fā)雙流偵測；若當(dāng)前使用雙流速率表，則當(dāng)編碼調(diào)制方案低于11時(shí)觸發(fā)單流偵測；

對于支持三流的接入節(jié)點(diǎn)，若當(dāng)前使用雙流速率表，則當(dāng)編碼調(diào)制方案高于編碼調(diào)制方案13時(shí)觸發(fā)三流偵測；若當(dāng)前使用三流速率表，則當(dāng)編碼調(diào)制方案低于20時(shí)觸發(fā)雙流偵測。

根據(jù)主動(dòng)偵測的結(jié)果和最優(yōu)增益原則來選擇最優(yōu)二元組。分別統(tǒng)計(jì)各種mimo方式下主動(dòng)偵測的結(jié)果，更新報(bào)文傳輸成功率：

ωm,s＝γ×(ωm,s+pm,s(i)×nm,s)

其中pm,s(i)示第i幀傳輸采用二元組(m,s)的預(yù)測報(bào)文成功發(fā)送概率，γ為增益因子，得到當(dāng)前二元組對應(yīng)的增益值，反復(fù)遍歷獲得最大增益值，即當(dāng)前信道條件下的最佳二元組組合。

綜上所述，本發(fā)明提出了一種面向長時(shí)延大帶寬應(yīng)用需求的tcp改進(jìn)方法，保證快速準(zhǔn)確的匹配信道狀態(tài)的變化，降低傳輸出錯(cuò)概率，又確保wifi系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用的計(jì)算系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，它們可以集中在單個(gè)的計(jì)算系統(tǒng)上，或者分布在多個(gè)計(jì)算系統(tǒng)所組成的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計(jì)算系統(tǒng)可執(zhí)行的程序代碼來實(shí)現(xiàn)，從而，可以將它們存儲(chǔ)在存儲(chǔ)系統(tǒng)中由計(jì)算系統(tǒng)來執(zhí)行。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的上述具體實(shí)施方式僅僅用于示例性說明或解釋本發(fā)明的原理，而不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。因此，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外，本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求范圍和邊界、或者這種范圍和邊界的等同形式內(nèi)的全部變化和修改例。